先說(shuō)答案:洗礦、篩分、重力選礦是鋯礦選廠前段處理的核心三工序,它的任務(wù)是把原礦中的泥、雜物、輕礦物一次性處理干凈,產(chǎn)出合格的重礦物混合精礦,為后續(xù)的磁選和電選打好基礎(chǔ)。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的洗礦-篩分-重選聯(lián)合工段,處理能力30-200噸/小時(shí),設(shè)備投資50-200萬(wàn)元,占地300-800平方米,可以把原礦品位從1%-3%富集到40%-60%,同時(shí)拋掉80%-90%的尾礦。這三道工序不是可選項(xiàng),而是幾乎所有濕法鋯礦選廠的必選項(xiàng)——洗不好礦,細(xì)泥糊住設(shè)備;篩不好分,粒級(jí)混亂沒(méi)法選;重選不到位,后面磁選電選壓力大。
客戶經(jīng)常問(wèn)我:洗礦和篩分哪個(gè)在前?螺旋溜槽和搖床怎么分工?這套前段處理廠需要哪些設(shè)備?今天把這些問(wèn)題的答案一次性說(shuō)清楚。
洗礦、篩分、重力選礦三者的關(guān)系是什么?順序怎么排?
洗礦用什么設(shè)備?滾筒洗礦機(jī)和擦洗機(jī)有什么區(qū)別?
篩分用什么設(shè)備?滾筒篩和振動(dòng)篩怎么選?
重力選礦的核心設(shè)備是什么?螺旋溜槽和搖床怎么配合?
洗-篩-重聯(lián)合工段的標(biāo)準(zhǔn)流程是什么樣的?
處理量50噸/小時(shí)的中型廠需要哪些設(shè)備?
含泥量高的風(fēng)化礦怎么處理?流程需要調(diào)整嗎?
這套前段處理的投資和運(yùn)行成本是多少?
洗-篩-重工段的尾礦怎么處理?
洗礦、篩分、重力選礦是鋯礦濕法選廠前段處理的三道工序,它們的順序是固定的:先洗礦,再篩分,最后重力選礦。不能亂。
洗礦是第一關(guān)。原礦從礦坑里挖出來(lái),往往含有黏土、泥質(zhì)、細(xì)粉。這些東西如果不先洗掉,會(huì)粘在篩網(wǎng)上堵孔,粘在螺旋溜槽槽面上糊槽,嚴(yán)重影響后續(xù)設(shè)備的效果。洗礦的任務(wù)就是用高壓水沖散礦漿,把黏土和細(xì)泥從顆粒表面剝離,然后通過(guò)水流帶走。
篩分是第二關(guān)。洗礦后的礦漿里顆粒大小不一,有粗礫石、有細(xì)砂、有泥。篩分的任務(wù)就是把物料按粒度分開(kāi)。粗粒(>5-10毫米)的大塊廢石篩出來(lái)扔掉,中粒(0.1-5毫米)的含礦物料進(jìn)入重選,細(xì)粒(<0.1毫米)的細(xì)泥和細(xì)砂單獨(dú)處理或直接排尾。不分級(jí)直接重選,粗顆粒會(huì)從螺旋溜槽上跳出來(lái),細(xì)顆粒會(huì)糊槽,兩頭不討好。
重力選礦是第三關(guān)。篩分后的合格粒級(jí)進(jìn)入螺旋溜槽和搖床,利用比重差把鋯英石等重礦物從石英等輕礦物中分離出來(lái)。重選的任務(wù)是用最低成本把大量輕礦物拋掉,把重礦物富集到40%-60%的品位。
三道工序環(huán)環(huán)相扣。洗礦為篩分創(chuàng)造好條件,篩分為重選提供合適粒級(jí),重選完成富集任務(wù)。任何一道出問(wèn)題,后面全跟著亂。海南省某選廠曾經(jīng)因?yàn)橄吹V水量不足,細(xì)泥沒(méi)洗干凈,導(dǎo)致篩網(wǎng)一天堵三次,螺旋溜槽槽面糊了一層泥,精礦品位從12%掉到6%。加大沖洗水后,三天恢復(fù)正常。
洗礦設(shè)備的選擇取決于原礦的含泥量和黏土的特性。滾筒洗礦機(jī)和擦洗機(jī)是兩個(gè)主要選項(xiàng),它們的作用不同,不能混用。
滾筒洗礦機(jī)也叫滾筒洗礦篩或圓筒洗礦機(jī)。它是一個(gè)傾斜安裝的旋轉(zhuǎn)圓筒,筒壁有篩孔或不帶篩孔。原礦和水一起從高端進(jìn)入,筒體旋轉(zhuǎn)時(shí)物料翻滾、互相摩擦,黏土被水沖散,細(xì)泥從篩孔(如有)漏出。滾筒洗礦機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是處理量大,單臺(tái)可達(dá)50-200噸/小時(shí),對(duì)中低黏土含量的物料效果好,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠。缺點(diǎn)是對(duì)于高黏土、硬質(zhì)黏土的擦洗效果有限。
擦洗機(jī)的原理不同。它是一個(gè)帶有高速攪拌葉輪的槽體,礦漿濃度很高(通常65%-75%固體含量),葉輪高速旋轉(zhuǎn)使礦粒之間劇烈摩擦、碰撞,把顆粒表面牢固的黏土膜或鐵質(zhì)薄膜“蹭”下來(lái)。擦洗機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是擦洗強(qiáng)度大,能把風(fēng)化殼型鋯礦表面的黏土包裹層徹底打散,提高后續(xù)重選回收率10-25個(gè)百分點(diǎn)。缺點(diǎn)是耗電,需要控制擦洗時(shí)間,處理量相對(duì)小(單臺(tái)10-50噸/小時(shí))。
兩者的關(guān)系是“輕用滾筒、重用擦洗”。含泥量低(<5%)的海濱砂礦,用滾筒洗礦機(jī)就夠了。含泥量高(>15%)的風(fēng)化殼型鋯礦,需要在滾筒洗礦后增加擦洗機(jī)。含泥量中等(5%-15%)的礦,可以用滾筒洗礦機(jī)加強(qiáng)噴淋,或者用擦洗機(jī)短時(shí)間擦洗。
判斷是否需要擦洗機(jī)有一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法。取原礦樣加水?dāng)嚢瑁o置后用手搓沉淀的砂粒。如果顆粒表面光滑、沒(méi)有黏滑感,不需要擦洗。如果顆粒表面有滑膩感、搓不掉,需要擦洗。
篩分設(shè)備的選擇取決于物料的黏濕程度和分級(jí)精度要求。滾筒篩和振動(dòng)篩是兩種主流選擇。
滾筒篩是傾斜的旋轉(zhuǎn)圓筒,筒壁有篩孔。礦漿進(jìn)入后,細(xì)物料和水從篩孔漏出,粗物料從筒尾滾出。滾筒篩的優(yōu)點(diǎn)是特別適合黏濕物料。含泥高、水分大時(shí),振動(dòng)篩容易堵孔,但滾筒篩不堵,因?yàn)樗行D(zhuǎn)和翻滾作用,能把黏土團(tuán)打散。缺點(diǎn)是篩分效率比分級(jí)的精度比振動(dòng)篩低5-10個(gè)百分點(diǎn)。海濱砂礦洗礦后的篩分用滾筒篩很合適。
振動(dòng)篩靠高頻振動(dòng)讓物料在篩面上跳動(dòng)、分層、透篩。優(yōu)點(diǎn)是篩分精度高,分級(jí)效率可達(dá)90%以上,處理量大、占地小。缺點(diǎn)是怕黏濕物料。含泥量超過(guò)10%時(shí),篩孔很快被糊死。適合干燥或含泥量低的物料。風(fēng)化殼型鋯礦洗礦后還含有少量細(xì)泥,不適合直接上振動(dòng)篩。
我的選型建議很直接。含泥量高、水分大,用滾筒篩。含泥量低、分級(jí)精度要求高,用振動(dòng)篩。也可以兩級(jí)組合:第一級(jí)用滾筒篩(篩孔5-10毫米)去除大塊廢石和大部分黏土;第二級(jí)用振動(dòng)篩(篩孔0.5-1毫米)做精細(xì)分級(jí)。這種組合成本高20%-30%,但篩分效果最好。
篩分粒級(jí)的確定很關(guān)鍵。篩孔5-10毫米,篩上物為大塊廢石(>5-10毫米),直接拋棄。篩下物進(jìn)入下一級(jí)篩分或重選。篩孔0.5-1毫米,篩上物(0.5-10毫米)進(jìn)入螺旋溜槽粗選,篩下物(<0.5毫米)進(jìn)入細(xì)粒螺旋溜槽或離心機(jī)。篩孔0.1-0.15毫米(可選),篩下物(<0.1毫米)為細(xì)泥,含鋯低則直接排尾,含鋯高則進(jìn)離心機(jī)回收。
重力選礦的核心是螺旋溜槽和搖床。兩者的配合關(guān)系在前面已經(jīng)講過(guò),我在這里結(jié)合洗-篩-重聯(lián)合工段再?gòu)?qiáng)調(diào)一遍。
螺旋溜槽負(fù)責(zé)粗選。它處理量最大(單頭1-3噸/小時(shí)),不耗電,操作簡(jiǎn)單。它的任務(wù)是把從篩分來(lái)的合格粒級(jí)物料,用最低成本拋掉70%-80%的尾礦(石英砂),把重礦物從1%-3%富集到8%-15%。螺旋溜槽通常配置一粗一掃。粗選精礦進(jìn)搖床,粗選尾礦進(jìn)掃選,掃選精礦返回粗選,掃選尾礦排尾。
搖床負(fù)責(zé)精選。它處理量小(每臺(tái)0.5-1.5噸/小時(shí)),但分選精度高。它的任務(wù)是把8%-15%的粗精礦提到40%-60%,同時(shí)把殘留的輕礦物和連生體分出去。搖床通常配置一粗一精。粗選搖床精礦進(jìn)精選搖床,粗選搖床尾礦返回螺旋溜槽或再選,精選搖床精礦為最終重選產(chǎn)品。
螺旋溜槽和搖床的數(shù)量配比大約是1頭螺旋溜槽配0.3-0.5臺(tái)搖床。處理原礦50噸/小時(shí),螺旋溜槽需20-25頭,搖床需8-12臺(tái)。
有一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題:搖床能不能代替螺旋溜槽?不能。直接用搖床處理原礦,需要幾百臺(tái)搖床,投資和廠房都受不了。螺旋溜槽能不能代替搖床?也不能。螺旋溜槽的精礦品位一般到15%-25%就上不去了,達(dá)不到40%-60%。兩者必須配合使用,各有各的活。

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的洗-篩-重聯(lián)合工段的工藝流程如下。
第一步是原礦給料。挖掘機(jī)或裝載機(jī)將原礦送入振動(dòng)給料機(jī)或直接倒入受料斗。受料斗底部有棒條篩或格篩,篩掉大塊廢石(>100-200毫米)。給料機(jī)將原礦均勻送入滾筒洗礦機(jī)。
第二步是粗洗和粗篩。滾筒洗礦機(jī)同時(shí)完成洗礦和粗篩兩個(gè)任務(wù)。筒體前段為洗礦區(qū),高壓噴淋水(水壓0.2-0.3兆帕)沖散黏土,使礦粒分離。筒體后段為篩分區(qū),篩孔5-10毫米。篩下物(<5-10毫米)進(jìn)入下一段,篩上物(>5-10毫米)為礫石和粗廢石,皮帶機(jī)運(yùn)走拋棄。
第三步是脫泥(可選)。滾筒洗礦機(jī)出來(lái)的礦漿含泥量仍高時(shí),進(jìn)入水力旋流器或脫泥斗脫泥。旋流器溢流(-0.05毫米)排入尾礦,底流(+0.05毫米)進(jìn)入振動(dòng)篩。
第四步是精細(xì)篩分。礦漿進(jìn)入振動(dòng)篩(篩孔0.5-1毫米)。篩上物(0.5-5毫米)進(jìn)入螺旋溜槽粗選段,篩下物(<0.5毫米)進(jìn)入細(xì)粒處理系統(tǒng)(細(xì)粒螺旋溜槽或離心機(jī))。
第五步是螺旋溜槽粗選。篩上物自流進(jìn)入螺旋溜槽組。粗選精礦(重礦物,8%-15%)進(jìn)入搖床精選。粗選尾礦(輕礦物,主要為石英)進(jìn)入掃選螺旋溜槽。掃選精礦返回粗選,掃選尾礦排入尾礦。
第六步是搖床精選。螺旋溜槽精礦進(jìn)入搖床組。粗選搖床精礦(40%-60%)為最終重選產(chǎn)品,進(jìn)入脫水工序。粗選搖床尾礦返回螺旋溜槽或搖床再選。精選搖床精礦(55%-60%)與粗選搖床精礦合并。
第七步是精礦脫水。重選精礦含水率60%-80%,進(jìn)入高頻脫水篩或沉淀池。脫水后精礦含水率15%-20%,可堆存或進(jìn)入后續(xù)干燥磁選電選工序。
第八步是尾礦處理。各段尾礦(粗尾礦、細(xì)泥、篩上廢石)分別處理。石英砂尾礦可脫水后出售或回填。細(xì)泥排入尾礦庫(kù)。篩上廢石用于鋪路或回填。
以處理原礦50噸/小時(shí)(干礦量)、海濱砂礦型(含泥<5%)為例,洗-篩-重聯(lián)合工段的設(shè)備配置如下。
給料和粗洗設(shè)備。受料斗(容積10-15立方米,帶格篩),振動(dòng)給料機(jī)1臺(tái)(處理量60-80噸/小時(shí),變頻調(diào)速),滾筒洗礦篩1臺(tái)(直徑1.2-1.5米,長(zhǎng)度5-6米,篩孔5-10毫米,帶高壓噴淋管路和4-6個(gè)噴嘴),渣漿泵(給洗礦機(jī)供料或輸送礦漿)1-2臺(tái)。
篩分設(shè)備。如果需要精細(xì)分級(jí),增加振動(dòng)篩1-2臺(tái)(篩面1.5×3-2×4米,篩孔0.5-1毫米)。細(xì)粒處理設(shè)備(可選):水力旋流器2-4組(直徑150-250毫米)或脫泥斗,細(xì)粒螺旋溜槽4-8頭(直徑600-900毫米,細(xì)粒型)。
重選設(shè)備。螺旋溜槽20-30頭(直徑900-1200毫米,4圈),按一粗一掃配置(粗選12-18頭,掃選8-12頭)。配套給礦分配器、接礦斗、操作平臺(tái)。搖床8-12臺(tái)(6-S型,床面4500×1850毫米),按一粗一精配置(粗選4-6臺(tái),精選4-6臺(tái))。配套給礦分配器、操作平臺(tái)。
脫水設(shè)備。高頻脫水篩1-2臺(tái)(篩面2-4平方米,聚氨酯篩網(wǎng),篩孔0.1-0.2毫米)。渣漿泵(給脫水篩供料)1-2臺(tái)。
輸送設(shè)備。皮帶輸送機(jī)4-6條(寬度500-800毫米,長(zhǎng)度5-20米),渣漿泵6-10臺(tái)(流量30-150立方米/小時(shí),揚(yáng)程10-30米)。尾礦渣漿泵2-3臺(tái)。
電控設(shè)備。配電柜和操作箱,變頻器(給料機(jī)和泵用),電纜橋架。
設(shè)備投資約40-80萬(wàn)元。土建投資約20-40萬(wàn)元。安裝調(diào)試約5-10萬(wàn)元。總投資約65-130萬(wàn)元。年處理原礦15萬(wàn)噸,年產(chǎn)重選精礦(40%-60%品位)約2000-4000噸,年產(chǎn)值根據(jù)品位和價(jià)格1000-3000萬(wàn)元。
含泥量高的風(fēng)化殼型鋯礦,洗-篩-重流程需要做幾個(gè)重要調(diào)整。高嶺土等黏土含量10%-30%時(shí),僅靠滾筒洗礦機(jī)的噴淋水往往沖不散黏土團(tuán)。必須在滾筒洗礦機(jī)之后增加擦洗機(jī)。擦洗機(jī)采用雙軸強(qiáng)力擦洗,濃度70%-75%,時(shí)間10-20分鐘。擦洗后加水稀釋進(jìn)入脫泥斗或水力旋流器,將-0.02毫米的黏土細(xì)泥分離出去。
由于風(fēng)化礦粒度偏細(xì)(0.05-0.2毫米),普通螺旋溜槽(直徑900-1200毫米)效果差,應(yīng)換成細(xì)粒螺旋溜槽(直徑600-900毫米,小螺距,4-5圈)。搖床也可以換成離心選礦機(jī),對(duì)細(xì)粒回收率更高。流程調(diào)整為原礦→滾筒洗礦→擦洗機(jī)→脫泥斗→細(xì)粒螺旋溜槽粗選→離心選礦機(jī)精選→脫水。
處理風(fēng)化殼型礦時(shí),重選段的回收率一般比海濱砂礦低5-10個(gè)百分點(diǎn),精礦品位也可能低1-2個(gè)百分點(diǎn)。但通過(guò)擦洗和細(xì)粒螺旋溜槽,總回收率仍可做到65%-75%。廣西某風(fēng)化殼鋯礦,含泥量22%,改造后增加擦洗機(jī)和細(xì)粒螺旋溜槽,回收率從48%提升到71%,精礦品位從52%提升到56%。
直接給投資和運(yùn)行成本數(shù)據(jù)。以處理原礦50噸/小時(shí)的海濱砂礦型洗-篩-重工段為例。
設(shè)備投資40-80萬(wàn)元。給料篩分設(shè)備(受料斗、給料機(jī)、滾筒篩)5-10萬(wàn),重選設(shè)備(螺旋溜槽20-30頭)8-15萬(wàn),重選設(shè)備(搖床8-12臺(tái))12-20萬(wàn),脫水設(shè)備(脫水篩、泵)5-8萬(wàn),輸送和泵送設(shè)備8-12萬(wàn),電控系統(tǒng)2-5萬(wàn)。土建投資20-40萬(wàn)元。安裝調(diào)試5-10萬(wàn)元。總投資65-130萬(wàn)元。風(fēng)化殼型礦增加擦洗機(jī)和脫泥斗,投資增加15-30萬(wàn)元,總80-160萬(wàn)元。
運(yùn)行成本方面,電費(fèi)每噸原礦1-3度(重選段主要是渣漿泵和搖床耗電,螺旋溜槽不耗電),折合每噸0.7-2.1元。水費(fèi)(補(bǔ)充水)每噸原礦0.2-0.5噸,折合0.5-1.5元。備件(螺旋溜槽槽面、搖床床面、篩網(wǎng)、泵葉輪)每噸原礦0.5-1元。人工每班4-6人三班倒加管理15-20人,折合每噸原礦3-5元。尾礦處置每噸原礦0.5-1元。綜合每噸原礦處理成本5-10元。
每噸精礦成本=每噸原礦成本÷(原礦品位×重選回收率)。原礦品位2%、重選回收率80%時(shí),每噸精礦對(duì)應(yīng)的原礦處理量是62.5噸,每噸精礦成本約300-600元(不含后續(xù)磁選電選)。重選精礦(40%-60%品位)售價(jià)約3000-6000元/噸(視品位),毛利空間很大。
洗-篩-重工段的尾礦主要有三種,處理方式也不同。
滾筒篩篩上物是大塊礫石、廢石(>5-10毫米)。主要成分是石英巖、花崗巖等廢石,不含鋯。可用于鋪路、建筑填方、回填礦坑或直接堆存。
重選尾礦主要是螺旋溜槽和搖床排出的尾礦,占總尾礦量的80%-90%。主要成分是石英砂(0.1-0.5毫米),SiO2含量95%-99%。如果純度好,可脫水后作為玻璃用砂、鑄造用砂、建筑用砂出售,每噸20-80元。50噸/小時(shí)選廠年排石英砂約4-5萬(wàn)噸,賣20元/噸也有80-100萬(wàn)元收入。如果賣不掉,用渣漿泵打入尾礦庫(kù)。
脫泥尾礦是水力旋流器或脫泥斗排出的細(xì)泥(-0.02毫米)。主要成分是黏土和極細(xì)粉,含鋯極低。排入尾礦庫(kù)沉淀。不可直接外排,細(xì)泥水需要澄清后才能回用或排放。
洗-篩-重工段的水可以循環(huán)使用。建三級(jí)沉淀池,澄清后的水用回水泵打回滾筒洗礦機(jī)和螺旋溜槽給料端。每日補(bǔ)充新水量?jī)H為總水量的5%-10%(約20-50噸/小時(shí)選廠)。循環(huán)水的好處是節(jié)省水資源,減少污水排放,降低環(huán)保壓力。
第一個(gè)追問(wèn):洗礦水壓多少合適?
滾筒洗礦機(jī)的高壓噴淋水,壓力推薦0.2-0.3兆帕(約2-3公斤/平方厘米)。水壓太低沖不散黏土,水壓太高會(huì)沖走細(xì)粒重礦物。噴嘴應(yīng)均勻分布在滾筒長(zhǎng)度方向,每平方米筒面布置2-4個(gè)噴嘴。噴淋水量為每噸原礦1-3噸水。
第二個(gè)追問(wèn):螺旋溜槽的沖洗水需要多大?
螺旋溜槽給礦濃度調(diào)整需要加沖洗水,壓力0.05-0.1兆帕(低壓)。水量根據(jù)給礦濃度調(diào)節(jié),目標(biāo)是使給礦濃度穩(wěn)定在20%-30%。水管布置在螺旋溜槽給礦斗和槽面上方,保證礦漿流動(dòng)順暢。
第三個(gè)追問(wèn):洗-篩-重工段可以做成分散式嗎?
可以。如果原礦含泥低、粒度均勻,可以將滾筒篩和螺旋溜槽布置在露天,搖床放在簡(jiǎn)易棚內(nèi)。分散式布置節(jié)省廠房投資,但操作環(huán)境差(日曬雨淋),設(shè)備維護(hù)工作量稍大。南方多雨地區(qū)搖床必須有頂棚,螺旋溜槽可以不遮雨,但水分會(huì)影響給礦濃度需要調(diào)節(jié)。

鋯礦洗礦-篩分-重力選礦廠是前段處理的“鐵三角”——滾筒洗礦機(jī)+擦洗機(jī)洗掉黏土和細(xì)泥,滾筒篩+振動(dòng)篩按5-0.5毫米分級(jí),螺旋溜槽+搖床把重礦物從1%-3%富集到40%-60%。處理原礦50噸/小時(shí)的中型工段,設(shè)備投資40-80萬(wàn),占地300-500平米,每噸原礦處理成本5-10元。洗礦是基礎(chǔ),篩分是關(guān)鍵,重選是核心——三道工序缺一不可,順序不能亂。海濱砂礦流程短、成本低,風(fēng)化殼礦需加擦洗和脫泥。洗-篩-重做得好,后段的磁選電選就省心省錢。
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