尼尔森选矿机在国内外选矿中的应用与研究进展

第4期fif戶保JP与刷用No42016年8月CONSERVATIONANDUTILIZATIONOFMINERALRESOURCESAug.2016尼尔森选矿机在国内外选矿中的应用与研究进展赵敏捷〃，方建军1’2,李国栋〃，张琳1’2(1.昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明650093;2.省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，云南昆明650093)摘要:介绍了尼尔森选矿机的结枸、分选原理、设备分类和优缺点，回顾了该设备在工业试验和工业生产应用中的概况，总结了该设备的研究进展情况，指出该设备正朝着大型化、多样化的方向发展，未来将更广泛地应用于我国的选矿行业。关键词:尼尔森选矿机;重选;金矿中图分类号:TD455+.5文献标志码：A文章编号：1001-0076(2016)04-0073-06D01：10.13779/j.cnki.issnlOOl-0076.2016.04.015TheApplicationandResearchProgressofKnelsonConcentratorsinMineralBeneficiationZHAOMinjie1，2，FANGJianjun1，2，LIGuodong1，2，ZHANGLin1，2(1.FacultyofLandResourceEngineeringofKunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650093,China；2.StateKeyLaboratoryofComplexNonferrousMetalResourcesCleanUtilization,Kun­ming650093,China)Abstract：Thestructure,beneficiationprinciples,types,relativemeritsofKnelsonConcentratorwereintroducedindetails，andindustrialtests，industrialapplicationsandresearchprogresswerealsoreviewedinthispaper.Itwaspointedoutthatthisdevicewouldbedevelopedtowardslarge-scaleanddiversifieddirections,andbemorewidelyusedinmineralbeneficiationinChina.Keywords：knelsonconcentrator；gravityseparation；goldmine伴随着国内有色金属富矿和易开采矿的不断减少，部分矿山的矿石品位逐年下降，有的已降低至工业边界品位甚至更低，有些矿物嵌布粒度极细，普通的跳汰、摇床、溜槽等传统重选设备已无法满足生产要求[1]。以尼尔森选矿机为代表的离心选矿设备，有效地降低了重选粒度的下限，促进了微细矿物的回收和尾矿的综合利用。尼尔森选矿机具有无污染、高效率、使用方便等优点，近年来已经广泛应用于金、钨、锡、铬等矿物的分选。本文重点介绍该设备在金矿选矿中的应用和研究进展。1尼尔森选矿机1.1结构尼尔森选矿机由加拿大LeeMai•工业公司开发，是ByronV.Knelson以其姓氏命名的，于1978年开始投入商业化使用，属高效型离心选矿机[2]。目前，世界上经营尼尔森选矿机研发、生产及技术供应*收稿日期:2015-12-15基金项目：国家自然科学基金项目（51364017)作者简介:赵敏捷（1991-)，男，陕西旬阳人，在读硕士研究生，主要从事浮选理论与工艺等方面的研究。通讯作者:方建军（1968-)，男，四川岳池人，副教授，主要从事资源综合利用及浮选理论与工艺等研究。•74•矿产保护与利用2016年的主要是丹麦的FLSmidth公司。如图1所示，设备主体呈柱形，分选单元主要是一个由内锥和外锥构成的密封的离心锥[3]。内锥称为富集锥，锥内侧有数圈沟槽，并按一定顺序设计流态化水孔。其余部分由给矿口、排矿口、供水及驱动、自动控制系统等构成。锥体由电机驱动，可产生60〜120G的强化重力场。矿浆由上部给矿槽给人获得动能，由锥体带动做高速离心运动[4_6]。1.2分选原理尼尔森选矿机分选矿物主要利用离心力场中的干涉沉降原理，是基于矿粒的离心力作用差异和反冲水的流态化松散作用[7_9]。在重力场中，微细矿粒与粗颗粒、轻矿物与重矿物速度差小，分选过程不易进行，因此增加沉降速度差会促进微细矿粒的分选分离。矿物颗粒在与流体接触时呈现出与流体相类似的状态并在离心锥中运动，形成流态化的床层，在离心力场作用下，轻重矿粒间的比重差被成倍放大，有效地促进了矿物与脉石的分离，强化了分选过程[1()]。但离心力作用易导致分选层紧密堆积，阻碍分选的有效进行。为了解决这一问题，尼尔森选矿机在离心分选的时向分选床层通人作用力与离心力方向相反的反冲水，经流态化水孔切向射人床层，利用这种流态化松散作用来保持轻重矿物床层分散[6]。1.3设备分类尼尔森选矿机主要分为间断排矿（BKC)和连续可变排矿（CVD)两种类型[11]。CVD型主要用于回收产率高于〇.5%的矿物，如钨矿、锡矿、钽铁矿、铬铁矿等比重较高的金属矿，还广泛应用于微细粒煤及非金属矿分选。BKC型主要用于金矿，包括岩金、砂金、有色金属伴生金以及重选设备流失的粗粒金的回收[12]，还用于铂族贵金属的回收。经过几十年的发展，尼尔森选矿机已有了多种型号、多种规格、多种用途，其中间断排矿CVD型主要包括CVD6、CVD20、CVD32、CVD42、CVD64五种型号。连续可变排矿BKC型分为队-1^0、1〈(]-又0、1〇]-00和1((]-(^四个系列。其中周系列主要用于选矿试验中；XD系列设计紧凑、坚固耐用，是为在比较严苛条件下处理坚硬矿石所设计;CD低碳钢系列分手工型和全自动型，通常主要用于处理普通硬度矿石；QS系列为较新型设备，在XD系列基础上做了很多改进，其自动化程度更高，操作更加灵活。BKC型尼尔森选矿机的分类如表1。表1间断排矿型尼尔森选矿机分类设备分类型号规格KC-MD(人工排矿系列）MD3、MD4.5、MD7.5试验型队-\0(扩展系列）\020、\030、\040、\048、又07005、06、07KC-CD(中心排矿系列)CD10、CD12、CD20、CD30G4、G5、G6、G7KC-QS(量子系列）QS30、QS40、QS48G4、G5、G6、G71.4优缺点尼尔森选矿机综合运用了离心选矿机、跳汰和摇床等重选设备的分选原理，成功解决了传统离心选矿机广泛存在的床层紧密堆积问题，金的富集比由常规重选设备的20〜100提高到1000〜5000[13]。尼尔森选矿机具有下列优点：（1)采用重选原理分选，不添加化学药剂，对环境没有危害，适用范围广；（2)分选效果好，选矿比可达10000〜30000;(3)产品金精矿品位高，金回收率较跳汰、摇床、溜槽等重选设备高；（4)分选过程自动化，运行过程稳定，设备运转率高，检修方便[14];(5)处理量大，生产效率高；（6)占地面积很小，耗电少，生产成本低，操作方便。其不足之处主要在于水消耗非常大，对于干旱缺水的地区不适用，对于部分微细粒矿的分选效果不明显，同时尼尔森选矿机的价格比较贵，对于操作和控制的要求比较高。2工业应用2.1国外应用尼尔森选矿机已在全世界范围内得到了广泛使用，国外选矿厂中，尼尔森选矿机主要用于分选金矿或含金多金属矿，也用于分选其它贵金属和煤，已累计安装超过3700多台。设备的大型化对于提高生第4期赵敏捷，等:尼尔森选矿机在国内外选矿中的应用与研究进展•产效益具有重要的意义，国外很多厂选用更大型的尼尔森选矿机具有高效率、低能耗、低污染等优势，尼尔森选矿机，取得了较好的效果。生产实践证明，表2列举了尼尔森选矿机的部分国外应用情况。表2部分国外金矿尼尔森选矿机应用情况[15]国家矿山名称规模选矿厂工艺尼尔森规格台数重选回收率美国FortKnox金矿40000t/d重选、炭浸KC-XD70120%阿根廷Alumbrera铜金矿[16]8~8.5万t/d重选、浮选BKC30%(金）秘鲁Tintaya铜金矿[17]1.75万t/d重选、浮选KC-XD481金回收率提高5%加拿大Westmin铜铸矿3500t/d重选、浮选KC-CD302金回收率提高4%加拿大贝尔金矿[18]重选KC-CD〇76cm2金回收率提高16%澳大利亚Paddington金矿120万t/a重选、炭浸KC-CD30232.8%俄罗斯Norilsk镍矿[19]4~5t/d重选、浮选KC-XD48钼回收率提高8%~10%俄罗斯Zapadnoye金矿2500t/d重选KC-XD48480%俄罗斯Badran金矿360t/d重选BKC86%南非PresidentSteyn金矿2700t/d重选、炭浸KC-CD20351%-53%西班牙RioNarcea金铜矿1500t/d重选、浮选、炭浸CD30.CD121+125%(金）马来西亚Penjom金矿1500t/d重选、炭浸KC-XD48金回收率提高10%尼尔森选矿机也可用于同时回收多种金属。加拿大的克拉哈贝勒铜镍选矿厂，矿石中含有铜、钴、铂、金和银多种金属，原来只单一回收浮选铜镍精矿。麦吉尔大学AndreRobertLaplante教授等[2〇]对该矿物采用了两段尼尔森重选，球磨机排矿离心机二段分选精矿铂、钯、金的回收率分别达到了84.70%、56.39%和80.50%。旋流器底流离心机二段精矿铂、钯、金的回收率分别为76.52%、49.93%和77.79%。工业生产中通常选用BKC型尼尔森选矿机处理贵金属矿，鲜有利用CVD型处理的先例。B.Klein[21]在选用CVD尼尔森选矿机重选一混合浮选联合流程来考察EskayCreek金矿时，选用CVD尼尔森选矿机回收浮选尾矿中的粗粒金，试验结果表明，CVD尼尔森选矿机能够有效回收含金硫化矿、减少磨矿能耗，该试验证实了连续型CVD选矿机也可用于贵金属选矿中的可能。尼尔森选矿机也适合于分选微细粒煤。RickHonaker、AvimanyuDas等[22]通过试验发现煤颗粒在150~25pm范围内，尼尔森选矿机可以实现更有效的分选。通过向进料管中加入气泡形成气泡-煤颗粒团聚以降低煤颗粒的密度，精煤产率提高了10~20个百分点，同时灰分降低了2个百分点。2.2国内应用尼尔森选矿机在我国已经得到了广泛的应用，主要用于破碎磨矿段和浮选尾矿中回收贵金属，也有用于分选钨、锡等金属以及处理选煤厂微细粒煤泥。尼尔森选矿机在我国的应用以中小型为主，大型的还比较少。使用尼尔森选矿机进行生产的选矿厂规模有从1〇〇t/d到规模为35000t/d[23]不等，其中主要有以中国黄金、紫金集团、金川集团为代表的大型公司以及山东、内蒙古、新疆、陕西等全国多个省的选矿企业[24]。2.2.1工业试验国内大都采用KC-MD3型尼尔森选矿机进行重选试验。影响尼尔森选矿机分选效果的因素主要有给矿浓度、重力值和冲水量等。武俊杰等[25]用尼尔森重选-尾矿浮选工艺考察了给矿浓度、重力值、冲水量与金精矿品位和回收率的关系。试验发现回收率和品位随着冲洗水增大先升高后降低；随着重力值增加，品位先升高后降低，回收率先升高后基本保持不变;随给矿浓度增加，品位先升高后降低，回收率逐渐升高。该试验为研究尼尔森选矿机的参数变化影响规律提供了参考。内蒙古某金铜矿，金颗粒为宽粒级分布，主要以粒间金和包裹金分布于黄铁矿和石英等组成的矿石中，戴新宇等[26]采用两段尼尔森重选方案进行了选别试验，回收率达到了64.05%，取得了较好的效果。长春黄金研究院针对甘肃省早子沟金矿微细粒难选金矿石经过多方面的试验研究，采用尼尔森重选一浮选中矿再磨的重浮联合流程，金回收率达到了86.03%，是尼尔森选矿机在难选金矿中的一次成功应用[27]。•76•矿产保护与利用2016年杜德望[28]对某微细粒难选铜金矿，将矿石中的铜用浮