跳汰選礦合理人工床層的分析與應用

文金磊，潘高產(chǎn)，歐陽超，陳慧芳

（湖南有色金屬研究院，湖南 長沙 410100）

在跳汰選礦過程中，人工床層參數(shù)對跳汰分選指標的影響較大，當待選物料粒級寬、細粒含量多時表現(xiàn)尤為突出。結合鎢礦跳汰選礦，對人工床層參數(shù)進行了分析、解釋，并提出一些應對措施。

1 關于人工床層作用的解釋

在有色金屬跳汰選礦中（如鎢礦跳汰選礦），中、細粒級跳汰機，一般都鋪有人工床層，一般認為人工床層的作用［1，2］包括：（1）穩(wěn)定床層和縱向脈動水流，使得篩下補加水流動平穩(wěn)，流速分布均勻，跳汰室內(nèi)各區(qū)域的水流位移、速度和加速度趨于一致；（2）人工床層和篩板組合使用，減少細粒堵塞篩孔；（3）對細粒跳汰而言，調節(jié)人工床層厚薄（或人工床層占總床層的比例），控制篩下精礦產(chǎn)品品位和金屬分布率；（4）調節(jié)人工床層的粒度配比、比重配比，控制吸入作用強度。

跳汰選礦是物料在垂直交變介質流中按比重分選的過程，目前鎢選廠應用較廣泛的是上升下降交變水流。

在上升水流階段，上升水流穿過人工床石孔隙進入中間層，松散中間層物料，使得大比重顆粒得到沉降分層，但不使大比重細顆粒升舉太高過于松散，以致?lián)p失于尾礦中，該階段人工床層具有一定的松散抖動效果。

在下降水流階段，人工床層呈緊密狀態(tài)，可以阻止小比重顆粒穿過床層，從而影響篩下精礦質量。故人工床層參數(shù)對中間層的松散度和篩下精礦質量都有較大影響。

2 人工床層性質對分選效果的影響

從床石比重、粒度、形狀和厚度等4個方面［3～6］，論述人工床層參數(shù)對跳汰選礦分選效果的影響。

2.1 比重

人工床石必須在跳汰室內(nèi)形成一個穩(wěn)定層（人工床層），則床石比重必須介于輕重物料比重之間，但是必須大于物料的平均比重，否則容易被所處理物料擠掉至尾礦中。一般情況下，人工床石比重與精礦相對密度接近，最好接近或略低于篩下精礦的比重。

人工床石的材料有硅鐵、鋼球、大比重礦石（如赤鐵礦、黃鐵礦、重晶石等）。若人工床石比重過大，垂直交變水流使得處在懸浮松散狀態(tài)的大比重顆粒沉降時停留在人工床層上部，較難鉆隙透篩成為精礦，最后導致尾礦跑高，或上部自然床層板結形成“死床”；若人工床石比重過小，篩下垂直交變水和篩上橫向水的鼓動沖洗會使得人工床石流失殘缺，使得人工床層低洼不平，會破壞人工床層的整體功能，明顯降低跳汰分選效果。

2.2 粒度

選取人工床石的一般原則為：床石粒度必須大于篩板孔徑，一般為篩板孔徑的1.5～2倍，或約為入選物料中大比重物料最大粒度的2.5～4倍，而入選物料中大比重物料的最大粒度一般選取D95。人工床層的粒度組成為：人工床層一般由粒級極窄的級別組成，粒級較寬床層孔隙減小，會造成孔隙阻塞，從而降低吸入作用

人工床石粒度作用，從人工床石過粗（床石粒度過大于篩孔孔徑和人選物料中大比重物料的最大粒度）和過細（床石粒度與篩孔孔徑相當）兩方面進行分析：（1）人工床石過粗，使得物料顆粒未得到充分松散就分層，粗粒脈石混入篩下精礦可能性增大，增大了精礦產(chǎn)率，降低了精礦質量；（2）人工床石過細，物料顆粒間孔隙度較小，不利于大比重細顆粒的鉆隙，大比重細粒礦物較難透過篩孔，使得篩下精礦產(chǎn)率降低，尾礦損失變大；此外，人工床石會堵塞部分篩孔，篩下補加水穿過篩孔時受到阻礙，引發(fā)跳汰室上表面大量水泡的產(chǎn)生，受水泡表面張力和跳汰給礦沖力的作用，尾礦流失變大。

2.3 形狀

人工床石形狀直接影響精礦品位和金屬分布率，通常以不規(guī)則形狀顆粒作人工床石時，分選效果比較理想。

用形狀規(guī)則的球形顆粒作床石，其選擇性最差。如用球形顆粒作人工床石，會增大孔隙，形狀規(guī)則且通道圓滑，細粒大比重物料容易隨上升水流上浮損失，細粒小比重容易混雜于下降水流，降低篩下精礦質量。

用形狀規(guī)則的方形（柱形、臺形），經(jīng)過一段時間的松散分層后，在跳汰篩板上構成一個密實少隙的人工床層，不利于重礦物的鉆隙，對細粒大比重物料的回收效果較差。

2.4 厚度

床層總厚度指從篩面至尾礦堰板的高度，從下到上為：大比重層、人工床層、中間層、小比重流動層，床層厚度尤其是人工床層厚度直接影響床層的松散度、礦粒的分選時間和選礦指標。一般床層厚度以不小于給礦中最大顆粒的5～10倍為標準，一般為100～200 mm之間，人工床層厚約占床層總厚度的65%。

人工床層的厚度決定著輕重礦物透過床石的難易程度。人工床層太厚，致密性越好，則礦粒松散所需要的時間長，相對密度大的礦粒往下沉降遇到阻力增加，分層速度慢，篩下精礦品位高，但此時若人工床石的粒度相對密度越大，細重礦物通過越困難，精礦作業(yè)產(chǎn)率越小，作業(yè)回收率越低。人工床層太薄，致密性差，礦粒鉆透性好，穿過床石的速度增大，即礦粒來不及松散就透篩進入精礦中，則精礦質量明顯下降。

一般情況下，輕重礦物比重差小，床石宜用厚些；給礦品位低，床石宜稍厚；給礦品位高，床層宜稍薄。通常鎢礦選廠的細粒跳汰床石厚度，一般是30～50 mm。

3 人工床層參數(shù)的優(yōu)化和鎢礦跳汰選礦

礦樣中WO3含量為0.180%，粒度分析結果見表1。

表1 粒度分析結果

采用鋸齒波跳汰機進行跳汰試驗，工藝流程如圖1所示，試驗結果見表2。

圖1 跳汰試驗工藝流程圖

表2 跳汰試驗結果 %

跳汰制度1：設備型號鋸齒波跳汰機，1個跳汰室，跳汰室面積0.126 m2，機械沖程10 mm，沖次80次／min，篩板孔徑3 mm，3號床石體積3 600 mL（2.5～3.5 mm、3.5～4.5 mm、4.5～5.5 mm、5.5～6.5 mm質量比為1∶1∶4∶4），給礦量240 kg／h，給礦濃度65%，篩下補加水8 m3／t礦，尾礦堰板高度為100 mm。

跳汰制度2：3號床石體積3 600 mL（2.5～3.5 mm、3.5～4.5 mm、4.5～5.5 mm、5.5～6.5 mm質量比為3∶3∶2∶2），其它同跳汰制度1。

跳汰制度3：3號床石體積5 000 mL（2.5～3.5 mm、3.5～4.5 mm、4.5～5.5 mm、5.5～6.5 mm質量比為1∶1∶4∶4），其它同跳汰制度1。

由表2試驗結果可知，跳汰制度2的人工床石過細，不利于重細顆粒的鉆隙運動，重細顆粒較難透過，跳汰精礦產(chǎn)率降低為3.66%，WO3含量為3.367%，回收率為68.46%；跳汰尾礦產(chǎn)率為96.34%，WO3含量為0.059%，回收率為31.54%。跳汰制度3的人工床石厚度增加，致密性增加，相對密度大的礦粒往下沉降遇到阻力增加，分層速度慢，跳汰精礦產(chǎn)率降低為4.08%，WO3含量為2.835%，回收率為64.26%；跳汰尾礦產(chǎn)率為95.92%，WO3含量為0.067%，回收率位35.74%。

4 結 語

1.人工床石的選擇標準：相對密度接近或略低于高品位的跳汰精礦顆粒；粒度為篩下精礦最大顆粒的3～5倍；通常以不規(guī)則形狀顆粒作人工床石時，分選效果比較理想。

2.床層厚度尤其是人工床層厚度直接影響床層的松散度、礦粒的分選時間和選礦指標，一般床層厚度以不小于給礦中最大顆粒的5～10倍為標準，一般為100～200 mm之間，人工床層厚約占床層總厚度的65%。

3.人工床石比重、粒度、形狀、厚度等因素對跳汰選礦效果的影響，有的是直接影響吸入作用，有的是通過影響沖程和沖次間接影響跳汰選礦。根據(jù)給礦性質和生產(chǎn)實際情況，合理調節(jié)對人工床石特性有影響的各種參數(shù)，非常關鍵。