便捷快速篩析法的研究及在選廠礦漿細(xì)度測(cè)定中的應(yīng)用

楊文忠，胡建國(guó)，廖家勝，邱允武，李璽

（1.四川西冶檢測(cè)科技有限公司，四川 成都 611743；2.江西銅業(yè)集團(tuán)武山銅礦，江西 瑞昌 332204）

國(guó)內(nèi)外不論何種選礦廠，最終目的都是要把原料礦石中有用礦物的百分含量提高幾倍、幾十倍乃至幾百倍，變成價(jià)值較高的精礦[1]。顯然，這一連續(xù)而復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程，磨礦就成為一項(xiàng)不可缺少的重要工作，而且磨礦產(chǎn)品的粒度是影響選礦這個(gè)復(fù)雜的，多變量的，多參數(shù)的綜合工藝中最重要的因素之一[2]。因此，要保證磨礦細(xì)度滿足選礦工藝技術(shù)要求，就必須對(duì)磨礦產(chǎn)品的礦漿細(xì)度進(jìn)行測(cè)定，以便及時(shí)調(diào)整磨礦系統(tǒng)的操作條件。

目前，除了一些大型或有條件的選礦廠采用了磨礦濃、細(xì)度在線檢測(cè)和自動(dòng)控制外，很多選礦廠對(duì)球磨機(jī)產(chǎn)品的濃、細(xì)度測(cè)定仍是采用濃度壺-快速篩析法。眾所周知，采用該法，一可測(cè)定礦漿濃度，二可測(cè)定礦漿細(xì)度。但是，后者與前者相比較，應(yīng)用卻沒(méi)那么廣泛。究其原因，主要是前者稱(chēng)重即可，而后者需要對(duì)壺中礦漿進(jìn)行篩分、篩上物倒入壺中、稱(chēng)重等繁瑣工作，沒(méi)有前者便捷所致。

因此，如果能使常規(guī)快速篩析法（以下簡(jiǎn)稱(chēng)常規(guī)法）測(cè)定礦漿細(xì)度的過(guò)程變?yōu)楸憬荩瑹o(wú)疑對(duì)快速篩析法的廣為應(yīng)用，節(jié)省操作人員時(shí)間，及時(shí)調(diào)整磨礦過(guò)程操作條件和提高選廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是非常有益的，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 常規(guī)法存在的問(wèn)題

常規(guī)快速篩析為許多選礦廠對(duì)球磨機(jī)礦漿細(xì)度的測(cè)定提供了一種方法。目前，該法是用容積為V（mL），壺重為P（g）的濃度壺盛滿礦漿，稱(chēng)出壺總量W0（g），將礦漿篩分（例如0.074 mm）至終點(diǎn)，把篩上物洗入壺中，重新稱(chēng)量，得（篩上物+壺+水）重量W1（g），則篩上粒級(jí)產(chǎn)率г-0.074mm為：

鑒于礦石比重，濃度壺的V 和P 一定，可將不同W0和篩上物干重(W1-P-V)算出濃、細(xì)度值且制成表，稱(chēng)得W0和W1后即可得知濃、細(xì)度[3-4]。但是，常規(guī)法在求得 (W1-P-V) 時(shí)，存在二個(gè)問(wèn)題：一是需要將壺中礦漿進(jìn)行耗時(shí)的人工篩分；二是需要把篩上物很小心地洗入壺中。因此，如果有一種便捷快速篩析法（以下簡(jiǎn)稱(chēng)便捷法），能解決常規(guī)法存在的二個(gè)問(wèn)題，則該法就會(huì)深受操作人員喜歡而廣為應(yīng)用。

2 便捷法的試驗(yàn)研究

2.1 Q 20 濕式標(biāo)準(zhǔn)篩旋振篩機(jī)簡(jiǎn)介

Q 20 濕式標(biāo)準(zhǔn)篩旋振篩機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)Q 20 旋振篩機(jī)）是四川西冶檢測(cè)科技有限公司研制的一種新型濕式振篩機(jī)（專(zhuān)利號(hào)201721203285.5）。

2.2 Q 20 旋振篩機(jī)與人工篩分的比較

江銅武山銅礦選礦車(chē)間進(jìn)行了旋振篩機(jī)與人工篩分的對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)方法是，在旋流器溢流口處截取礦漿樣品若干，然后烘干和縮分，稱(chēng)得兩份各400 g 試樣。

Q 20 旋振篩機(jī)篩分試驗(yàn)是啟動(dòng)該機(jī)后，將400 g 試樣沖入200 目篩子內(nèi)，直至排出的水清凈時(shí)停機(jī)，然后將篩上物烘干和稱(chēng)重，得重量百分?jǐn)?shù)。篩分計(jì)時(shí)以試樣被沖入篩內(nèi)開(kāi)始，篩停時(shí)止。

人工篩分試驗(yàn)是將400 g 試樣在同一個(gè)0.074 mm篩子中進(jìn)行，直到盆中水清凈時(shí)止，然后將篩上物料烘干和稱(chēng)重，得重量百分?jǐn)?shù)。篩分計(jì)時(shí)與機(jī)篩相同。

機(jī)篩與人篩的對(duì)比篩分試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表 1 400 g 試樣Q 20 旋振篩機(jī)與人工篩分對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Results of comparison of Q20 vibrating machine screen and labor screen for 400 g samples

從表1 中可見(jiàn)，人工篩分需要28.9 min，機(jī)篩僅需要7 min，可節(jié)省21.9 min。

電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)垂直安放在工作臺(tái)上的振動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一種平旋垂直復(fù)合旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，使篩內(nèi)物料產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，呈現(xiàn)粗粒級(jí)物料向上，細(xì)料物料向下的翻滾，可極大地提高篩分效率。

多家科研院所實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用表明，該機(jī)可替代人工篩分進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn)，以及在水析試驗(yàn)中替代常規(guī)水析法，進(jìn)行≥15 微米的多個(gè)粒級(jí)的粒度分析。它具有結(jié)構(gòu)合理、操作方便、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、篩分快捷、噪音低和操作人員不接觸冷水等優(yōu)點(diǎn)，它是進(jìn)行粒度分析的好幫手[5]。

根據(jù)常規(guī)法存在的兩個(gè)問(wèn)題，江銅武山銅礦選礦車(chē)間在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了一次很有意義的試驗(yàn)，即對(duì)Q 20 旋振篩機(jī)進(jìn)行了篩分時(shí)間與篩上物濕重、干重及水份關(guān)系的試驗(yàn)。

本次試驗(yàn)進(jìn)行了四次，第一次試驗(yàn)的方法是，用容積為865 mL 的濃度壺在現(xiàn)場(chǎng)旋流器溢流口截取礦漿（以下均相同），用Q 20 旋振篩機(jī)篩分。篩分計(jì)時(shí)以礦樣沖入篩內(nèi)（0.074 mm 標(biāo)準(zhǔn)篩）開(kāi)始，停機(jī)時(shí)止，篩分時(shí)間為6 min。篩分完畢，稱(chēng)（篩子+篩上物）重量、減去篩子重量、得篩上物濕重，將篩上物烘干，計(jì)算出水份。后續(xù)三次試驗(yàn)的方法與第一次相同，僅是篩分時(shí)間不同，分別為7、8、9 min，其結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 篩分時(shí)間與篩上物(+0.074 mm)濕重、干重和水份關(guān)系試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of relation between the screen time and the green-weight dry-weight and water content of oversize products(+0.074 mm)

由表2 可知，當(dāng)篩分時(shí)間為7 min 時(shí)，已為篩分終點(diǎn)的篩上物的水份已趨于穩(wěn)定。當(dāng)為8 min和9 min 時(shí)，水份幾乎沒(méi)有變化。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)采用Q 20 旋振篩機(jī)將物料篩分到終點(diǎn)后，再延長(zhǎng)篩分時(shí)間1 min，篩上物的水份會(huì)穩(wěn)定在一個(gè)窄小范圍內(nèi)，且該水份誤差對(duì)查表得礦漿細(xì)度而言影響甚小。值得一提的是，機(jī)篩獲得的水份，排除了人篩的許多不確定因素，例如，篩分的時(shí)間、方式、頻率和力量等。因此，研究的便捷法，用人工篩分替代Q 20 旋振篩機(jī)也是難以進(jìn)行的。

于是，采用Q 20 旋振篩機(jī)可得到含水份一定的篩上物濕重W2。通過(guò)幾次水份測(cè)定，得篩上物平均水份C%，則篩上物干重為：

由于篩子重量（S1）一定，將裝有篩上物的篩子稱(chēng)重，得篩子和篩上物濕重的總量（S），減去篩子重量（S1），再減去篩上物中水份，則公式3 為公式4, 公式1 為公式5 。

鑒于礦石比重一定，濃度壺一定（V 和P 一定）；篩子重和水份一定（S1和C%一定），可以根據(jù)編制濃度表的方法，及公式(5)和公式(2)，將不同的W0和S 計(jì)算出相對(duì)應(yīng)的礦漿濃、細(xì)度，并制成表[3-4]。稱(chēng)得W0（壺+礦漿重）和S（篩+篩上物濕重），即可查表得г-0.074mm。

2.3 礦漿濃細(xì)度表的編制

武山銅礦選礦車(chē)間用便捷法編制的礦漿濃細(xì)度表見(jiàn)表3。在編制中僅在礦漿細(xì)度列中，用篩重+篩上物濕重替代了常規(guī)法中的壺重+2 次礦漿重（壺截取的礦漿篩分后倒入壺中后的重量）。編表參數(shù)是：礦石比重3.35，Q20 旋振篩機(jī)篩分時(shí)間8 min，平均水份24.09，濃度壺容積865 mL，濃度壺重量680 g，0.074 mm 標(biāo)準(zhǔn)篩重量249 g。

表3 江銅武山銅礦選礦車(chē)間濃、細(xì)度對(duì)照＊Table 3 comparison of thickness and fineness in WuShan copper processing plant of Jiangxi copper company

2.4 可靠性試驗(yàn)

為了檢驗(yàn)便捷法的可靠性，武山銅礦選礦車(chē)間對(duì)該法進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，其方法是首先用濃度壺法測(cè)得礦漿濃度；用便捷法測(cè)定礦漿細(xì)度；將篩上物烘干、得干重，除以從表3 中已查得的濃度行中的礦重，得驗(yàn)證細(xì)度；然后比較便捷法細(xì)度與驗(yàn)證細(xì)度。可靠性試驗(yàn)進(jìn)行了三次。

表4 中第1 件試樣的測(cè)定過(guò)程是，用濃度壺盛滿礦漿，稱(chēng)壺+礦漿的重量為1855 g，查表3得礦漿濃度為38%；將壺中礦漿用Q 20 旋振篩篩分8.0 min，稱(chēng)篩子+篩上物為465 g，在濃度為38%行里查表得礦漿細(xì)度為-0.074 mm 64%。

驗(yàn)證試驗(yàn)是便捷法測(cè)定完畢后，將篩上物烘干，得干重165.2 g，除以表3 濃度為38%行里的干礦量448 g，得礦漿細(xì)度為-0.074 mm 63.1%。

表4 便捷快速篩析法可靠性試驗(yàn)結(jié)果(-0.074 mm)Table 4 Reliability results of the convenient and speedy screen method for -200 mesh

第2、3 件試樣的測(cè)定方法同上。三件試樣的可靠性試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。從表中可見(jiàn)，便捷法結(jié)果與驗(yàn)正結(jié)果比較，細(xì)度相差＜1.0 個(gè)百分點(diǎn)。可靠性試驗(yàn)結(jié)果表明，用便捷法測(cè)定的礦漿細(xì)度不但可靠，且能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)工藝技術(shù)要求。

3 便捷法在選礦廠中的應(yīng)用

江銅武山銅礦選礦車(chē)間有兩個(gè)生產(chǎn)系列，以前測(cè)定礦漿細(xì)度均采用常規(guī)法。為了減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，穩(wěn)定和提高磨礦系統(tǒng)的濃細(xì)度合格率，該車(chē)間采用新設(shè)備和新方法，使磨礦工段受益匪淺。由使用Q 20 旋振篩替代人工篩分，到采用便捷法替代常規(guī)法，由一個(gè)系列試用到二個(gè)系列全部應(yīng)用，車(chē)間感受度高、便捷效果明顯。

生產(chǎn)應(yīng)用表明，便捷法檢測(cè)礦漿細(xì)度時(shí)，如果按每次用機(jī)篩替代人篩節(jié)省時(shí)間21 min；用篩上物重量替代常規(guī)法中要將篩上物倒入壺中、稱(chēng)重、查表等所節(jié)省時(shí)間3 min 計(jì)，則每次檢測(cè)可節(jié)省時(shí)間24 min。按武山銅礦生產(chǎn)技術(shù)管理部門(mén)要求，磨礦工段在正常情況下，每班(8 h)至少需要檢測(cè)礦漿濃細(xì)度4 次。如果按此計(jì)，可節(jié)省時(shí)間96 min。武山銅礦選礦車(chē)間采用便捷法已一年有余，它具有的快捷、方便、誤差小和操作人員不接觸冷水等優(yōu)點(diǎn)，深受磨礦工段操作人員的喜愛(ài)。

生產(chǎn)實(shí)踐表明，球磨機(jī)作為選礦廠關(guān)鍵的生產(chǎn)設(shè)備，其材科和能源消耗的比例常占選礦廠總成本的45%以上，且其磨礦效率直接影響選礦廠的生產(chǎn)指標(biāo)[6]。廣東大寶山銅選廠對(duì)磨礦流程各環(huán)節(jié)濃、細(xì)度進(jìn)行科學(xué)監(jiān)控，磨礦細(xì)度和黃銅礦解離度大幅度提高，為銅的浮選提供了更好的條件[7]。然而無(wú)論是提高磨礦效率還是科學(xué)監(jiān)控濃、細(xì)度，都需要操作人員有時(shí)間來(lái)精心操作。顯而易見(jiàn)，采用便捷法使操作人員有更多時(shí)間關(guān)注磨礦系統(tǒng)的礦漿濃細(xì)度合格率、磨機(jī)生產(chǎn)率和分級(jí)機(jī)分級(jí)效率等，將有助于及時(shí)調(diào)整磨礦系統(tǒng)操作條件和提高選廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

4 結(jié) 語(yǔ)

（1）便捷法用Q 20 旋振篩機(jī)替代人工篩分，用直接得篩上物干重替代需要將壺中礦漿篩分等工作才能求得干重的方法，解決了常規(guī)法存在的過(guò)程長(zhǎng)、耗時(shí)多的二個(gè)難題。

（2）生產(chǎn)應(yīng)用表明，便捷法具有操作方便、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、工作時(shí)間短、查表得細(xì)度和操作人員不接觸冷水等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)操作人員節(jié)省測(cè)定時(shí)間，及時(shí)調(diào)整磨礦系統(tǒng)的操作條件和提高選廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是有利的。

（3）便捷法已在實(shí)踐中應(yīng)用，深受操作人員喜愛(ài)。可以預(yù)期，它將為選礦實(shí)驗(yàn)室連續(xù)擴(kuò)大試驗(yàn)，工業(yè)試驗(yàn)和選礦廠的礦漿細(xì)度的快速測(cè)定提供一種好方法，具有較好的推廣應(yīng)用前景。