懸振錐面選礦機的開發及工業應用

孫 歡，霍艷蓉，李天恩

（西安天宙礦業科技集團有限公司，陜西 西安 710075）

隨著礦石入選品位降低，尾礦產量逐年攀升。常規工藝受礦泥影響大，據報道[2]每年世界約1/5的含鎢礦物、1/3的磷酸鹽礦物、1/6的含銅礦物及1/10的鐵（美國）、1/2的錫（玻利維亞）及其它數以億t有價組分均因分離、富集過程難控制以原生和次生細粒或微細粒礦泥形式損失于尾礦中，不僅占用土地資源，在生產、排放和儲存上也存在頗多安全和環境隱患。懸振錐面選礦機以鋪展流膜重選細粒金屬礦物技術為研發基礎，是依據拜格諾剪切松散理論和斜面流分選原理研制的精選設備，在理論結構及控制系統上克服了傳統流膜重選設備處理量低、能耗水耗高、細粒和微細粒礦物回收難等技術不足，實現微細粒礦物資源的有效回收[3]。整體運動機構設計和分選原理先進、分選粒度細（400目～800目）、床面抗結垢能力強、節能環保。

近年來，在工業生產錫、鎢、鈦、鉛、鋅、銻、氧化鉛鋅等尾礦，鐵、錳、鉻等黑色金屬，鈾、鉭、鈮、黃金等稀貴金屬，重晶石、硫等細粒金屬或非金屬有價礦物的回收、冶煉煙囪灰中有價礦物的回收以及金屬礦提質降尾技術和尾礦資源細粒級金屬礦物清潔回收新技術上得到廣泛應用，實現了礦企的降本增效。

1 懸振錐面選礦機的開發

懸振錐面選礦機（懸振選礦機）技術研發始于1995年，2006年首臺Φ1.2m實驗機誕生，經多次試驗調試、改造，2009年在廣西華錫集團完成工業試驗，2010年在蒙自選廠Φ4m單機連選工業試驗取得突破性進展，2011.10該廠首次投產獲得較好的生產指標。

懸振選礦機有DSLXZ-1200實驗機、DSLXZ-4000工業機兩種機型(圖1)，Φ1.2m實驗機被國內外數家選礦科研院所作為微細粒礦物錫、鎢、鈦、鉭、鈮、鉛鋅、鐵、錳等金屬的選別研究。含昆明冶金研究院、攀鋼集團礦業設計研究院、長沙礦冶研究院、吉林冶金研究院、北京礦冶研究總院、西北有色地質研究院、江西理工大工程研究院、玻利維亞達牙蒙達利亞礦業、新疆維吾爾自治區礦產實驗研究所等多家科研單位和院所。迄今已被國內外數余家礦企用于細粒有價金屬礦物的工業生產中。

圖1 懸振選礦機實驗機及其工業機的規模化應用

2 試驗及工業應用

2.1 錫礦

現有細粒錫石浮選多含有毒、有害物且藥劑成本高。懸振選礦機對細粒錫石的回收率達80%，富集比8～20。對云南蒙自、個舊宏盛、廣西華錫鳳凰山、江西會昌金龍錫業、緬甸佤邦、文山鼎基礦業、緬甸佤邦榮玲公司、玻利維亞達牙蒙達利亞礦業、內蒙林西力豐礦業等錫選企業帶來較好的經濟和社會效益。

蒙自礦冶對鉛、鋅、錫等多金屬硫化礦采用高堿法浮選鉛、鋅，搖床再選錫。礦石中有價礦物結晶粒度細、鉛鋅分離時石灰耗量大，搖床床面結垢嚴重影響搖床作業，搖床尾礦中74.68%的-37μm細粒錫大量流失。據統計，2010年該廠原礦Sn品位0.302%，產出Sn精礦品位40.23%，回收率38.70%，高達60%錫金屬跑尾。懸振選礦機宜選別0.1mm～0.01mm細粒礦，楊波[4]等對該廠-37μm約60%的二段細泥搖床尾礦一次選別，得到品位7.80%、回收率68%的錫精礦，錫富集13.61倍。2010.10該廠投產工業機構成尾礦再選系統，處理能力達礦泥搖床的8倍～10倍，-19um錫回收率高出搖床10%。2011年對處理量2.5萬t/d，品位0.1%～0.3%的細粒錫尾礦再選后Sn品位3%，回收率超出70%，富集比高于10，企業增收錫300t/a，經濟價值逾6千萬。搖床尾礦再選后錫金屬年回收率提高8%，多產錫金屬216t，經濟價值逾3千萬。

廣西大廠細泥尾礦中微細粒錫石用常規重選設備和浮選方法難以有效回收。該廠細泥多線搖床尾礦0.074mm～0.019mm錫分布55.52%，脈石以石英為主，Sn品位0.18%，比重差異大，宜用重選。秦廣林[5]用懸振實驗機探索研究，得到品位1.73%，回收率45.54%的錫精礦，0.074mm～0.019mm金屬礦物得到回收。工業試驗研究對象為大廠尾礦：脈石礦物是石英，占比40.95%，Sn品位0.30%，58.84%錫金屬分布在0.074mm～0.019mm。采用懸振工業機處理量18t/d，得到品位2.04%，富集比6.78，回收率47.50%的錫精礦。精礦水析試驗發現0.074mm～0.037mm粒級金屬回收率76.72%。

會昌金龍錫業用懸振工業機對0.1%～1.35%細泥尾礦一次選別，產出品位高于20%，回收率48.76%～72.9%的錫精礦，富集比達14。

緬甸佤邦何國清錫選廠細粒錫石含量高，傳統礦泥搖床拋尾品位達1.2%，2015.05投產懸振選礦機后細粒錫回收率達60%，年累計新增銷售收入6566.4萬，因經濟效益較好于2016.09再次投產。

佤邦錫選廠尾礦品位1.7%，尾礦量300t/d，-400目占總尾礦的85%，-1600目超細粒金屬量30%。旋流器分級脫泥后，經懸振錐面選礦機一次選別獲得錫精礦品位21%，回收率50%，多回收錫金屬經濟價值6300多萬/a。2015.12個舊卡方紅盛選廠采用懸振選礦機對錫尾礦再選，經濟價值達90萬～120萬，2016.01-09累計新增銷售收入583.20萬。

2.2 鎢礦

傳統搖床、跳汰對微細粒鎢礦分選難、跑尾高，細粒黑鎢礦因浮選藥劑價高，難以大規模應用，磁—重聯合工藝由于設備不匹配，磁選所得的細粒黑鎢礦易得而復失。懸振選礦機有效回收了損失的礦物，給湖南柿竹園多金屬選廠、章源鎢業、江鎢集團等鎢選廠帶來了可觀的經濟效益。

湖南柿竹園鎢錫多金屬礦床地處南嶺中段，規模大、礦體集中、礦種達143種、成礦條件和共生組分復雜。該廠黑鎢細泥處理量100t/d，濃度24%，鎢品位1%～2%，Sn品位0.3%，-400目占90%。原搖床-浮選工藝運行成本6千元/d，黑鎢細泥回收率52.15%，綜合鎢精礦品位10.38%，錫基本未回收。采用分礦器-懸振工藝成本僅1千元/d，得到錫鎢混合精礦鎢品位25%、回收率45%，Sn品位高于6%、回收率40%，202t產值2000萬/a的WO3，240萬/a錫金屬36t。

柿竹園多金屬礦以鎢、鉍為主，是伴生有鉬、錫石、螢石、石榴子石的復雜多金屬礦床，黃翔[6]等用實驗機對1500t/d的黑鎢細泥浮選尾礦探索試驗，一次粗選產出品位35.33%、回收率74.27%的黑鎢精礦。2013.11該廠投產工業機，一次粗選礦石中的錫即可一同回收，產出品位30.23%、回收率75.72%的WO3精礦，Sn品位4.97%、回收率67.90%，較原重浮聯選工藝WO3精礦品位、回收率分別高出15.15%、41.19%，Sn品位、回收率分別高出3.66%、51.29%。無藥劑添加，生產工藝簡單，年節約藥劑成本近2百多萬，對類似細泥黑鎢選別有借鑒意義。

柿竹園多金屬選廠細粒白鎢加溫精選尾礦含粒度極細的黑鎢礦和錫石，鎢1%～2%、錫0.3%，浮選和搖床工藝對殘余鎢分選指標差，謝加文[7]等用實驗機探索試驗后，用工業機代替原搖床工藝，單機試驗獲得鎢錫混合精礦WO3品位10.50%、回收率51.84%，Sn品位2.96%，回收率41.80%。與搖床對比，WO3和Sn回收率分別提高了36.41%、17.06%。

實踐表明，懸振選礦機可大幅度提高黑鎢精礦質量，對細粒白鎢加溫精選尾礦的選別指標優于搖床，2014.08該廠投產后獲得鎢品位25%、回收率45%，含錫6%、回收率40%的精礦指標。

2.3 鐵礦

傳統磁浮聯合或搖床工藝對-400目細粒赤鐵礦和鏡鐵礦回收不甚理想。云南瀾滄鉛鋅礦選廠硫鐵回收、玉溪新平大紅山礦業、攀鋼選廠的細粒鈦回收、玉溪中遠礦業、云南東川因民鎮鐵選廠、首鋼硼鐵選廠、四川攀枝花新鼎圣建材廠高鐵廠爐塵灰中鐵回收等采用懸振選礦機作為回收手段，選別指標較好。

新平大紅山礦業是昆鋼鐵礦石的主要資源基地，鐵礦地質儲量4.6億t，礦體地質平均品位40%。日產2千t品位20%、-37um高于礦石量50%的鐵粗精礦，懸振工業機一次選別鐵精礦品位57%、回收率40%，產出精粉26萬t/a，經濟效益近億元，二選廠200萬t/a鐵品位11.6%的尾礦，經選別獲得鐵精礦品位54%、回收率20%，多收鐵精粉8.8萬t/a，經濟價值3千萬。

玉溪中遠礦業搖床排尾量500t/d，濃度13%，含鐵20%、-43um占80%、-1600目超細泥占30%。2013.09投產懸振選礦機回收堆存的搖床鐵尾礦，采用脫泥-懸振工藝脫除約100t礦泥，將尾礦濃度濃縮至25%后進入工業機，中礦泵送至濃密機形成閉路循環，設備單臺處理量25t/d，一次選別產出品位55.87%、回收率60.88%的鐵精礦，而同等給礦條件下單臺13t/d處理量的搖床產出鐵精礦品位55.64%、回收率僅13.73%，再次投產后產出鐵精粉約3.3萬t/a，產值1400余萬。

二次資源冶金塵泥包含燒結塵泥、高爐瓦斯灰（泥）、轉爐除塵灰等多種鋼鐵工業固廢物，約占總鋼量的10%，含鐵、碳、鋅等有價元素，鐵約20%～50%。唐鋼冶金塵泥含鐵25.58%，多以0.05～0.08mm細粒單晶存在，-0.074mm占72.12%，常規工藝回收難。張晉霞[8]等用實驗機一次選別得到鐵精礦品位56.79%、回收率61.23%，富集效果表明懸振選礦機適宜冶金塵泥的開發。煉鐵時含碳、鐵等微細粒有價元素隨煤氣排出，經濕式除塵后得到泥漿狀產物—瓦斯泥，王玲[9]等用實驗機研究瓦斯泥浮選提碳后的尾礦，得到品位60.75%，回收率82.12%的鐵精礦，其較搖床更宜處理類似礦種。

因民鎮鐵選廠對長豐源選廠鐵品位26%的搖床尾礦展開單機工業試驗，一次選別產出品位60%的鐵精礦，臺處理鐵尾礦38t/d，可回收1.5t鐵精礦。

鮞狀鐵礦具有多層包裹的特殊結構，細磨至充分解離會產出大量次生礦泥。牛福生[10]等用實驗機對品位43.88%，-0.074 mm占91.01%的微細粒難選鮞狀赤鐵礦試驗研究，產出品位60.21%、回收率50.52%的鐵精礦，分選指標優于搖床和螺旋溜槽。

2.4 鈦礦

細粒重選工藝集中應用在細粒金紅石選礦富集中，常規設備對其回收率低。河南某礦區金紅石嵌布粒度細，-0.038mm難以回收，宋翔宇[11]等對礦石性質及重選富集工藝研究后，采用螺旋溜槽、礦泥搖床、雙曲波搖床、懸振選礦機和Falcon離心機對品位2.68%的細粒TiO2拋尾富集，螺旋溜槽、礦泥搖床和新型雙曲波搖床的精礦回收率均約80%，品位均低于6%；Falcon的精礦品位高于8.5%、回收率低于70%；懸振對細粒金紅石拋尾富集產出粗精礦品位9.13%、回收率80.96%，拋尾產率超出76%。

2.5 其他礦種

懸振選礦機在河北豐寧滿族自治縣王營金礦、云南木利銻業回收氧化銻、河北承德金選廠、金輝環保科技公司鉭鈮回收等得到應用。

云南瀾滄興銳貿易排出200t/d濃度28%的浮選尾礦，-200目占70%，含硫15%。原工藝所得鐵品位42%、回收率35.07%，硫品位41%、回收率41.09%。2013.05投產懸振選礦機用隔粗-懸振工藝（旋流器隔離出約70t/d的粗砂尾礦，進入懸振機選別），鐵品位18.27%、硫品位15.22%的溜槽尾礦可產出硫精礦品位42.30%、回收率50.09%，排尾鐵品位13.41%，硫品位9.82%，年產硫精粉1萬t，產值280多萬。

云南永平阿古寨多金屬礦區銅尾礦含泥量大，金主要賦存于微細粒黃鐵礦中，約1.1g/t，脈石以石英為主，采用懸振粗選-浮選精選產出金精礦品位32.78g/t，回收率76.81%。首鋼硼鐵公司用懸振選礦機對細粒晶質鈾礦一次選別，回收率和精礦品位達搖床的2倍多。

3 應用及開發前景

現今礦業形勢嚴峻，礦產貧細雜化，去產能成為礦業低迷期的主旋律。懸振選礦機回收粒度下限低，處理能力是礦泥搖床的幾十倍，回收率比同類技術高約10個百分點，有效保證了富集倍數，能在短期內開發大量殘存于新老尾礦中的微細粒潛在寶藏，緩解尾礦庫壓力。設備運行平穩，無震動噪聲污染，國土部數據表明現今我國礦石開采量約16億t/a，適用懸振的礦物近億t，應用空間廣闊。

楊波[12]等用懸振粗選—搖床精選聯合工藝選別細粒尾礦，無藥劑添加，對含比重差的低品位細粒錫、鎢、鈦、鐵、鉛、鋅、錳等重礦物或尾礦的分選效果顯著，配套設備突破單一設備技術局限，綜合了懸振處理量大和搖床高富集比的特性，形成一套特色的礦泥分選系統，產出高質量產品。云南大紅山尾礦含品位14.56%的細粒赤鐵礦，朱運凡[13]等采用強磁拋尾-懸振聯合工藝產出品位54.02%、回收率34.68%的鐵精礦，最終尾礦品位降至10.45%。實踐證明，將高效低耗設備和與之匹配的傳統選別工藝聯合是貧、細、雜及新老尾礦中低品位細粒有價金屬礦物開發和綜合利用的有效途徑。

4 結語

（1）礦業循環經濟任務之一即開發新老尾礦，微細粒礦物綜合回收是實現尾礦綜合利用及礦產資源可持續發展的必然途徑。

（2）懸振錐面選礦機在試驗及工業生產中的廣泛使用，為礦企對微細粒礦物的環保經濟和高校會收提供了技術參考。