细粒矿物重选技术探讨

秦广林

（山东黄金矿业科技有限公司选冶实验室分公司，山东 烟台 264000）

随着矿产资源的不断开发和利用，现代矿山不得不面临矿石日益难选的局面。同时，由于以前选矿工艺较为落后等原因，我国目前积累有大量的老尾矿，若采用合理的工艺将这些尾矿加以开发利用，可以使之变为巨大的社会财富；若废弃不用，不仅污染环境，还占用大量的耕地，更是对资源的极大浪费。重选作为一种古老的选矿技术，以选别过程简单，处理粒度范围宽，环境污染小等优点，在选矿中占有重要地位。在学者不断的探索和研究下，我国细粒矿物重选技术获得了长足的进步，主要表现为细粒重选设备及理论的不断涌现。

1 细粒重选理论评述

在重选过程中，随着矿物颗粒的减小，其表面积增大，矿物表面特性的影响明显增强，矿物颗粒的行为表现为凝聚或分散。同时，细颗粒矿物在介质中运动时，物理分选力相对于粘滞阻力而言，其影响较弱，这使得在分选区域内，脉石矿物与目的矿物不能产生足够的位移差，从而较难甚至不能达到有效分离的目的。根据拜格诺1954年的研究发现，悬浮体在层流状态下运动时，固体颗粒

到连续剪切作用足够大时，分散压力与矿粒在介质中的重力达到平衡，颗粒呈悬浮状态。如图1所示。

图1 拜格诺的层间切力和层间斥力示意图

在上层水流的作用下，首先达到平衡状态的轻质矿物容易发生位移。在此原理基础上，一些有轨道剪切力的流膜选矿设备应运而生。常用的流膜选矿设备有悬振锥面选矿机、横流皮带溜槽、BM选矿机等。

离心力选矿是目前细颗粒重选的一种有效的分选方法。由于微细颗粒其本身质量小的原因，在单一的重力场中实现分离是很难的，甚至是难以实现的。为了加强重选分离效果，采用离心力代替重力是一种有效的方法。常见的离心力选矿设备有：Falcon和Knelson选矿机、云锡式选矿机等。

研究证明，适当的垂向连续或脉动水流可以使粒群松散。所以若矿物颗粒“深水层”中产生垂直振动和离心力场中的“径向”运动，既可以保证粒群的有效松散，又可实现脉石矿物与目的矿物的有效分离。

2 细粒重选设备新进展

自20世纪60年代以来，国内外学者对处理微细粒矿物重选设备进行大量的研制工作。其原理主要以流膜重力分选、离心力场作为基础、附加单向、往复、振摆及轨道剪切等作用力来强化分选效果。

3 流膜重选设备

（1）横流皮带溜槽。横流皮带溜槽克服了在分选过程中缺乏使矿粒松散力的缺点，使选别的富集比大为提高。该设备较皮带溜槽在处理能力和选矿粒度下限上均有较大突破。据资料显示，该设备对10～100μm的锡石有较高的富集能力，富集比高达20～40倍。

（2）悬振锥面选矿机。悬振锥面选矿机是昆明理工大学经新开发出的处理微细粒矿物的重选设备。该设备所采用的技术原理是：在固定斜面铺展流膜的分选基础上，引入机械剪切作用，加强拜格诺力的作用，使矿粒群充分松散，并按比重分层。在摩擦阻力的作用下，实现轻矿物与重矿物的运动差异，从而达到到不同比重矿物的分离。据试验数据显示，该设备处理细粒锡尾矿可达到6～10倍的富集比和60%以上的回收率。

3.1 离心选矿设备

云锡公司首次将离心力引入矿泥选矿设备中，有效地降低了矿泥的回收粒度下限，是铁、锡、钨等矿种矿泥的良好粗选设备。典型设备有单转鼓、双转鼓离心选矿机，双层及三层离心选矿机，串联离心选矿机等。这类设备对细粒重矿石回收指标高，但存在着不能连续选别，处理量小，富集比低，水电耗量大，操作管理要求严格等缺点。

（1）SL射流离心机是一种连续排矿的细颗粒重选设备，其力场特征是以离心力、拜格诺力和高压水射流强冲击力所组成的瞬变联合力场。该设备通过在广西大厂的选矿试验研究表明，可对-10μm的矿物颗粒进行有效分选。多重力分选机是离心力场和斜面流力场相结合的可连续分选设备，其原理是将普通摇床的水平面卷成圆筒形沿轴线转动，同时在转动的滚筒上再附加正弦波的摆动，整台设备平衡性好，不产生振动。

（2）尼尔森（Knelson）选矿机是采用离心作用强化分选的离心选矿设备，可以提供60倍于普通重力场的离心力场。在此力场所受的密度差也相应放大，这样使得分选更容易。目前，该设备对金矿的富集比可达1000倍或更高，在我国许多大型黄金生产企业广泛应用，并取得较好的经济效益，如中国黄金、山东黄金、紫金集团、招金集团等。

尼尔森选矿机在分选过程中，流态化水使床层松散，轻矿物不断被冲洗水带走，新给入的重颗粒矿物不断填补轻矿物离开后所留下的空间，从而使精矿品位不断提高，可获得更高的富集比和分选效率。

（3）MGS多重力分选机。是最早由英国研制的，除引入离心力外，还附加可轴向振动，以改善流膜垂直松散作用，用刮板和冲洗水实现了连续排矿。该设备同样存在处理量小、富集比不高等问题。该设备在英国WhealJean锡选厂中处理-75μm占83.54%含锡1.53%的细粒摇床给矿时，工业试验结果表明，可获得品位45%的锡精矿，回收率为83%。

（4）Kelsey离心跳汰选矿机。澳大利亚Geogics公司的细粒重选设备Kelsey离心跳汰选矿机可对比重差为1～1.5的矿石进行有效富集，粒度下限可达到20μm。它的特点是分选深度深，属于“深水层”细粒级重选设备。该设备在加拿大RioKemptville锡选厂进行的试验研究中表明，在处理粒级为75～200μm，品位为13.5%的锡矿时，得到品位为61.2%的精矿，回收率为97.5%。

4 结语

（1）细粒重选设备不断发展，使物料的可回收粒级下限不断降低，但细颗粒重选理论研究相对滞后。

（2）在细粒矿物重选中，复合力场的应用是一个重要的发展方向，也具有更广阔的应用前景。

（3）在流膜选矿设备中，轨道剪切理论的应用是目前最令人满意也是最成功的剪切方式；研制富集比高及连续排矿能力好的离心选矿机是离心选矿机的主要发展方向；“深水层”理论的应用为细颗粒矿物重选提供了新的发展途径。