精矿冲洗水对螺旋溜槽提品效果影响试验研究

初福栋，季安坤，姜程阳

威海市海王旋流器有限公司 山东威海 264200

选矿螺旋溜槽是一种最常用的重选设备，适用于细料的铁矿、钛铁矿、锡矿、锑矿、钨矿、钽铌矿，以及具有密度差异的其他有色金属、稀有金属和非金属矿的分选。因其具有占地面积小、结构简单、操作方便、易于维护、能耗低等优势，受到市场的青睐，目前选矿螺旋溜槽广泛应用于重选领域[1-2]。

螺旋溜槽经过多年的发展，在螺旋的断面形状、断面曲线、螺距等方面取得了较好的成绩[3]，但是目前市场上的螺旋溜槽仍然存在矿物颗粒分散分带效果差的问题。矿浆中，无用矿物与精矿相互依附，而螺旋溜槽不能分离发生包裹现象的矿物[4]，从而导致有用矿物进入尾矿区，或者无用矿物进入精矿区，最终造成有用矿物流失、精矿品位低、尾矿品位高。

针对此情况，笔者在螺旋溜槽中心柱处增加精矿冲洗水装置，并采用不同种类的矿浆物料进行试验。通过向精矿带喷水的方式对精矿区的矿物进行洗涤，从而将浓缩的重矿物打散，将脉石或矿泥等较轻的矿物释放出来，冲刷到螺旋溜槽外侧；同时，冲洗水也有助于矿物颗粒集中向下的螺旋和分离面上物料的流动，提高螺旋溜槽的分层分带效果。

1 螺旋溜槽工作原理

矿浆自上端给入螺旋溜槽后，在重力作用下沿槽面向下流动，同时在惯性离心的作用下向螺旋槽外缘扩展，呈现外缘流层厚、流速高，内缘流层薄、流速低的状态特性[5]。浆流不仅沿槽的纵向流动，还存在内缘流体与外缘流体间的横向交换。受流体动力、离心力、摩擦力和重力等共同作用，密度大、粒度粗的物料颗粒向槽面内缘移动，密度小、粒度细的物料颗粒向槽面外缘移动，最终在槽面上完成分层分带。利用此特性，可在溜槽底部的不同位置分别截取不同密度的矿物，从而达到分选的目的。螺旋溜槽分选原理如图1 所示。

图1 螺旋溜槽分选原理Fig.1 Separation principle of spiral chute

2 试验系统及方法

2.1 试验系统

试验系统主要由螺旋溜槽、渣浆泵、变频电动机、流量计、混料桶、搅拌装置、补水泵、精矿冲洗水装置等组成，如图2 所示。其中，主要设备螺旋溜槽如图3 所示。

图2 螺旋溜槽分选试验系统Fig.2 Separation experiment system of spiral chute

图3 螺旋溜槽Fig.3 Spiral chute

试验用螺旋溜槽规格为 LXB700，1 头共 5 圈；采用注塑工艺，材质为尼龙，横断面为立方抛物线型；自身无运动部件，整体通过螺栓、焊接等方式固定在金属支架上。其规格参数如表1 所列。

表1 LXB700 螺旋溜槽的规格参数Tab.1 Parameters of LXB700 spiral chute

精矿冲洗水装置 (见图4) 的具体工作方式：在螺旋溜槽的中心立柱上缠绕多段精矿冲洗水软管，软管与软管处采用补水喷头连接；考虑到溜槽第 1 圈的矿浆混合程度太高，矿浆还未初步分层，且溜槽第 5 圈(即最后 1 圈) 矿浆基本完成分层分带，在第 1 圈和第5 圈增加冲洗水并无实际意义，因而仅在溜槽第 2、3、4 圈处各配置 2 个补水喷头，进行精矿冲洗；补水软管最上端采用堵头密封，最下端连接小型隔膜泵进行清水输送。

图4 精矿冲洗水装置Fig.4 Ore concentrate flushing water device

2.2 试验方法

在混料桶配好一定质量分数的矿浆物料后，搅拌使矿浆物料均匀混合，通过渣浆泵输送至螺旋溜槽顶端进料处。同时，通过变频器调整电动机转速来控制流量大小，流量大小可在流量计上显示。通过物料分层分带情况，调整截取器的开口大小，以此来分选出精矿与尾矿产品。最后精矿与尾矿产品共同返回至混料桶，形成一个连续的整体闭路循环[6]。

待系统运行稳定后，根据矿浆分层分带情况调整截取器开口，截取适量的精矿和尾矿；随后，保持截取器开口大小不变，将补水喷头对准精矿带，开启精矿冲洗水装置对精矿带进行冲洗；再次，截取适量的精矿和尾矿；最后，将所有产品进行称重、抽滤、烘干、化验，计算物料质量分数、精矿产率和精矿回收率。

3 试验结果及分析

3.1 试验 1

试验 1 采用河北某现场铁矿进行试验，该矿样的物料粒度组成如表2 所列。

试验条件：配置物料的质量分数约为 33%；精矿截取器开口为 100 mm；精矿冲洗水装置的冲洗水量分为两个条件，分别为 0.6 和 1.0 L/min。若冲洗水量再增加，则会破坏精矿带的正常分层分带。试验结果如表3 所列。

表3 试样 1 在螺旋溜槽补水前后的试验结果Tab.3 Experimental results of sample 1 before and after water replenishment in spiral chute

由表3 可知，增加精矿冲洗水装置后，Fe 精矿品位有所提升。在原矿 Fe 品位为 30.87%、Si 品位为 16.10% 的情况下：无冲洗水时，精矿 Fe 品位为43.22%，精矿 Si 品位为 12.27%；冲洗水量为 0.6 L/min时，与无冲洗水相比，精矿 Fe 品位提升约 3 个百分点，精矿 Si 品位降低约 2 个百分点；冲洗水量为 1.0 L/min 时，与无冲洗水相比，精矿 Fe 品位提升约 4.5个百分点，精矿 Si 品位降低约 3 个百分点。

试验结果表明，增加精矿冲洗水装置后，可以在一定程度上提高精矿品位。但相应的，精矿产率会下降约 6.0～6.5 个百分点，精矿回收率会下降约 6 个百分点。

3.2 试验 2

试样 2 采用山西某矿现场赤泥物料进行赤泥选铁试验，该物料粒度较细，其物料粒度组成如表4 所列。

表4 山西某赤泥物料粒度组成Tab.4 Particle size composition of a red mud material in Shanxi

试验条件：配置物料的质量分数约为 24%，精矿截取器开口为 50 mm，精矿冲洗水装置的冲洗水量为1.0 L/min。试验结果如表5 所列。

表5 试样 2 在螺旋溜槽补水前后的试验结果Tab.5 Experimental results of sample 2 before and after water replenishment in spiral chute

由表5 可知，增加精矿冲洗水装置后，赤泥选铁的 Fe 精矿品位也较无冲洗装置时有所提高。在原矿 Fe 品位为 40.49%、Si 品位为 3.29% 的前提下：无冲洗水时，精矿 Fe 品位为 51.23%，精矿 Si 品位为 2.26%；冲洗水量为 1.0 L/min 时，与无冲洗水相比，精矿 Fe 品位提升约 3 个百分点，精矿 Si 品位降低约 0.6 个百分点。伴随上述结果，精矿产率下降约3.5 个百分点，精矿回收率下降约 4.0 个百分点。

3.3 试验 3

试验 3 采用四川某矿现场铁矿进行试验，其物料粒度组成如表6 所列。

表6 四川某铁矿物料粒度组成Tab.6 Particle size composition of a certain iron ore in Sichuan

试验条件：配置物料的质量分数约为 30%，精矿截取器开口为 100 mm，精矿冲洗水装置的冲洗水量为 1.0 L/min。试验结果如表7 所列。

表7 试样 3 在螺旋溜槽补水前后的试验结果Tab.7 Experimental results of sample 3 before and after water replenishment in spiral chute

由表7 可知，增加精矿冲洗水装置后，与无冲洗水装置相比，精矿 Fe 品位有一定的提高。在原矿Fe 品位为 33.85%，Si 品位为 13.54% 的情况下：无冲洗水时，精矿 Fe 品位为 43.93%，精矿 Si 品位为8.93%；冲洗水量为 1.0 L/min 时，与无冲洗水相比，精矿 Fe 品位提升约 3.5 个百分点，精矿 Si 品位降低约 1.5 个百分点。与之相对应的，精矿产率下降约 6个百分点，精矿回收率下降约 3.5 个百分点。

4 结语

(1) 选矿螺旋溜槽作为最常用的重选设备，广泛应用于重选领域。针对螺旋溜槽中矿浆会存在无用矿物与精矿相互依附，从而导致精矿品位低的问题，通过在螺旋溜槽中心柱处增加精矿冲洗水装置，可以对精矿区进行洗涤，将发生包裹的矿物打散，脉石等较轻矿物冲刷到尾矿区，从而实现提高精矿品位的目的。

(2) 在实验室中针对 3 种矿浆物料进行试验研究，试验结果表明，增加精矿冲洗装置在一定程度上确实可以提高精矿品位。当精矿冲洗水量为 1.0 L/min 时，与无冲洗水相比：河北某现场铁矿的精矿品位可提升约 4.5 个百分点；山西某现场赤泥选铁的精矿品位可提升约 3.0 个百分点；四川某现场铁矿的精矿品位可提升约 3.5 个百分点。

(3) 尽管增加精矿冲洗水装置后，精矿品位有所提升，但精矿产率以及精矿回收率均在一定程度上有所降低。因此，螺旋溜槽配置精矿冲洗水装置，更加适用于对精矿品位要求较高，且对精矿产率及回收率要求较低的分选现场。