金陶公司关于尼尔森选金矿石应用条件的试验研究与工业应用

毕显才

（内蒙古金陶股份有限公司，内蒙古 赤峰 O24327）

尼尔森选矿机是一种高效的离心重选设备。它适用于从矿石中和其它的固体物料中回收金、银、铂族等贵金属及其它较大比重的金属矿物的选别，已成为世界黄金、贵金属伴生的有色金属选矿厂最受欢迎的重选设备，是一种选别高效、环保条件好的重选技术。在黄金工业中，它是替代混汞板、重选流槽、跳汰机的最好选择，是绿色矿山选择的趋势。内蒙古金陶股份有限公司（以下简称金陶公司）以重力选矿+浮选替代混汞和氰化浸出工艺。金陶公司一选厂2008年9月建厂，2013年10月工艺改造为尼尔森重选+浮选工艺流程。二选厂2014年5月改造为尼尔森重选+浮选工艺流程。为探求尼尔森选矿机的最佳应用条件，金陶公司2016年11月16日-22日，同时处理2#矿石，进行生产对比。验证两厂不同工艺尼尔森回收效益，验证结果，一选厂反推金原矿品位2.83g/t，二选厂反推金原矿品位3.19g/t，反推金原矿品位相差0.36g/t，一选厂重选回收率33.85%，二选厂重选回收率38.91%，两厂重选回收率相差5.06%，金陶公司进行调试。①在一厂工艺中寻找金属沉积。②两厂调换尼尔森，调整生产尼尔森参数，来保证共同操作条件，均未能查明原因。为此，金陶公司一选厂进行尼尔森选金矿石应用条件的试验研究与工业应用[1]。

1 研究内容及目的

表1 矿浆的检测、筛析数据

通过对两厂工艺流程进行考查，查明尼尔森回收率差异的原因。

通过尼尔森试验，寻找对尼尔森最佳参数，指导现场生产，提高企业经济效益。

1.1 金陶公司两厂尼尔森重选筛析对比考查

首先，选矿工程技术人员截取两厂尼尔森给矿矿浆，进行检测、筛析，结果如表1。

由上述筛析数据质量粒级分布表明，+100目粒级二选厂占优。-100目粒级一选厂占优。二选厂粗粒级占优。

图1 两厂的金属产率图

由图1表明，+140目粒级与-400目粒级金属量，一选厂占优。-140目+400目粒级金属量，二选厂占优。

图2 两厂筛析样粒级金属量正累计曲线图

筛析结果：

（1）综上所述，初步得出筛析结论，金属量与质量粒级分布，一选厂粗粒级尼尔森给矿浓度二选厂（58%）低于一选厂（66%）。

（2）与细粒级占优。一选厂尼尔森给矿粒度特性，存在没完全解离或过磨的粒级高于二选厂的可能性。没完全解离的粗粒级与过磨的微细粒均不利于尼尔森选别。

（3）由图2表明，一选厂的尼尔森给矿金属分布离散度高，二选厂尼尔森给矿金属重选分离偏移距更大，金属分离效率更高，可选性更优，更有利于尼尔森重选。

1.2 两厂流程考查

金陶公司联合长春黄金研究院，于 2018年3月27日与3月31日，两次三班24小时取样，对两厂共同处理6#矿石进行磨浮流程考查。在考查期间，供矿时，金陶公司调度室尽量保证两厂矿石性质相同、稳定。

结论：

共同处理6#矿石，结合两厂工艺流程与流程检测化验，一厂经过3245溢流球磨机进入尼尔森重选的矿石品位为3.327 g/t；二厂经过两段磨矿进入尼尔森重选的矿石品位为4.674 g/t，相差1.347 g/t。

共同处理6#矿石期间，因两厂工艺差别，重选回收率相差5.24%，反推金矿原矿品位0.4g/t，金属损失率17.09%。

重选给矿二选厂单体金含量高于一选厂8.24%。

尼尔森回收-0.15+0.045(mm)效果最佳。对-0.045（mm）回收效果较差。对+0.15(mm)回收较差的原因是没有完全解离。

结合与两厂筛析对比及流程考查，可以得出，两厂尼尔森重选回收率差距产生的原因由两厂工艺不同所致。阶段磨矿更适合金陶公司金矿石的选别，同时更有利于尼尔森重选。

1.3 尼尔森应用条件的试验研究

为研究影响尼尔森试验选矿回收率的矿石性质及尼尔森最佳操作参数，金陶公司一选厂试验室与河南省岩石矿物测试中心，做了金陶公司3#矿石关于尼尔森试验应用条件的试验研究。试验采用单因素变量法。试验内容：①磨矿细度变量试验；②隔粗变量试验（数据来源于河南省岩石矿物测试中心对金陶公司矿石的试验）；③浓度变量试验；④G值变量试验（富集锥转速）；⑤反冲洗水变量试验；⑥富集时间变量试验。

试验准备：由一选厂技术人员取3#矿1000kg，破碎至3 mm以下，缩分成每份4 kg。首先通过磨矿试验确定达到所需磨矿细度的时间，再为尼尔森重选提供所需磨矿细度的产品。

1.3.1 磨矿细度变量试验（试验单位金陶公司一选厂试验室）

固定条件：给矿量为4Kg 、重力G 值为60、浓度65%、反冲洗水量定为3.0、给矿速度。

变化条件：不同磨矿细度的矿浆。

结论：

3#矿尼尔森回收率和富集比随着磨矿细度的增加而提高，在65%达到最佳值。

本次试验中，高细度能保证矿石充分解离，同时尼尔森给矿粒级窄，在重力选矿作业中，同等粒级，比重大的颗粒金优先富集，所以高细度回收率较高。但给矿粒级较宽时，细度过高，细颗粒金存在流失的风险。

因为本试验磨矿为开路试验，生产中为闭路，所以给矿粒级较宽，因此进行隔粗试验。

生产中应提高分级效率，防止跑粗或过磨。

表2 尼尔森细度变量试验结果

1.3.2 隔粗试验（试验单位河南省岩石矿物测试中心）

在生产工艺中进行试验。利用浓度计算，取大致相同质量尼尔森给矿，利用不同筛孔进行隔粗，筛下物进行尼尔森选矿。根据前期试验室研究结果，固定重力倍数为70G，给矿量设计固定为20kg，给矿速度在500g/min～1000g/min之间，反冲洗水量为3.5L/min～3.6L/min。

表3 尼尔森隔粗试验结果

结论：

由表3可知，在试验范围内，当有过粗粒级物料进入尼尔森时，会导致物料在富集锥中堆积，干扰颗粒金的回收。

随着隔筛尺寸逐渐减小，精矿产品粒度组成趋于均匀，金精矿的品位逐步上升的趋势；回收率有先增加后下降趋势。

随着隔筛尺寸降低，有利于金精矿的富集比的增加，但当隔筛尺寸降低到一定程度后，再隔筛尺寸，富集比将趋于平缓，并且富集比还会有降低的风险。

试验为开路，而生产中为闭路循环，给矿粒级较宽，细度过高会导致部分粗颗粒金过磨，微细粒级不利于尼尔森回收，反而降低回收率。细度过低，粗粒级脉石会干扰细粒级颗粒金富集。

窄粒级适宜于尼尔森选矿，对于现场尼尔森给矿物料，隔筛尺寸控制在1.5mm～2mm之间是合适的[2]。

1.3.3 尼尔森给矿浓度变量试验（试验单位金陶公司一选厂试验室）

固定条件：给矿量为4Kg 、重力G 值为60、细度65%（-200目）。

反冲洗水量定为3.0、给矿速度4Kg/3min。

变化条件：不同浓度的矿浆。

表4 尼尔森给矿浓度变量试验结果

结论：

由上述试验结果可知，浓度由35%至65%，产率持平。回收率，递减，富集比递减。

说明，低浓度有利于尼尔森选别。

1.3.4 尼尔森G值（重力倍数）变量试验（试验单位金陶公司一选厂试验室）

固定条件：给矿量为4Kg 、细度65%（-200目）、矿浆浓度50%、反冲洗水量定为3.0、给矿速度4Kg/3min。

变化条件：不同重力G 值。

表5 G值（重力倍数）变量 试验结果

结论：

（1）由于当给矿细度和反冲洗水量一定时，随着G40升至G60，物料受到的离心力逐渐增加，回收率和富集比均增加。

（2）随着G60升至G120，不仅颗粒金受到的离心力逐渐增加，其它物料收到的离心力也逐渐增加，由于反冲洗量一定，因此很难实现颗粒金与其它粗颗粒物料的有效分离，导致颗粒金和其它物料均最大极限的富集至富集腔中，还可能会导致富集腔内的中细粒级颗粒金被其它物料取代从而排至尾矿中，进而导致金的品位和回收率均下降趋势。

1.3.5 反冲洗水变量试验（试验单位金陶公司一选厂）

固定条件：给矿量为4Kg 、细度65%（-200目）、矿浆浓度50%、给矿速度4Kg/3min、重力G 值60。

变化条件：不同反冲洗水量。

表6 反冲洗水变量试验结果

结论：

（1）在试验范围内，随着尼尔森反冲洗水量由2.2L/min升至4.7L/min，金精矿的品位逐步增加。

（2）反冲洗水量由4.7L/min升至6.9L/min，尼尔森精矿品位降低，精矿中金的回收率降低。

（3）当给矿细度和重力倍数一定时，随着反冲洗水量增加，物料受到的反向冲洗力逐渐增加，物料被冲散的程度也逐渐增加，因此能够实现颗粒金与其它物料的有效分离，颗粒金最大极限的富集至富集锥，提高重选回收率；

（4）但当反冲洗水量增加到一定程度后，导致部分细颗粒金在收到反向冲洗力的作用下排至尾矿中，进而导致金回收率下降，富集锥中有效颗粒金数目将很难继续增加，因此富集比也会趋于饱和后，甚至降低回收率。因此，在现场实际生产中，反冲洗水量需适中，生产中可以适当增加或者降低反冲洗水量进行指标对比，选择合适的反冲洗水量以提高尼尔森重选回收率。

1.3.6 富集时间变量试验（试验单位金陶公司一选厂）

固定条件：细度65%（-200目）、矿浆浓度50%、给矿速度4Kg/3min、重力G 值60、反冲洗水量3.0。

变化条件：不同给矿量。

结论：

（1）随着给矿量的增加，富集比与给矿量基本呈线性关系，说明再增加给矿量，可以继续增大富集比。

（2）给矿量增加，回收率降低。

（3）尼尔森富集腔的体积一定，即富集腔所容纳的精矿体积量基本确定，比重较小的颗粒必定收到较小的离心力，比重较大的颗粒必定收到较大的离心力，因此随着给矿量增加，比重较小的颗粒必定被比重较大的颗粒所替代，即脉石颗粒尽可能的被颗粒金所取代，从而导致随着给矿量增加，金精矿的品位逐步增加，但是，尼尔森富集腔的体积饱和后，必然会导致部分金精矿进入尼尔森尾矿，精矿中金的回收率却逐渐降低。应该在保证重选回收率的前提下，合理控制给矿量，得到的重选精矿再进行摇床进而获得高富集比的重砂产品。

表7 富集时间变量试验结果

2 试验总论

（1）经过大量的试验室研究，基本摸清尼尔森重选机的影响金陶公司3#矿石规律，影响因子大小基本为：给矿细度＞富集时间＞给矿浓度＞G值＞液态化水量。

（2）给矿细度是决定尼尔森重选回收率的关键。给矿细度取决于隔筛尺寸和磨矿细度。不同矿石有不同嵌布粒度，决定了不同的磨矿细度。不同给矿细度决定不同的G值和反冲洗水和不同的富集时间，试验证明高细度适合高G值，低反冲洗水和低富集时间；低细度适合低G值，高反冲洗水和高富集时间。

（3）高富集时间会增加精矿富集比，但会降低回收率，建议采用适宜的富集时间，通过摇床来提高富集比。低富集时间会使尼尔森精矿产率过高，摇床工作量加大。富集时间同时决定了反冲洗水的变化，建议随时间增加，反冲洗水量同步增加。富集时间建议由尼尔森选矿比来设定。

（4）降低矿浆浓度均能增加回收率，但要考虑低浓度对浮选的影响。 建议增加浓密机，就可以适当降低尼尔森给矿浓度，防止低浓度影响浮选。

（5）建议现有尼尔森增加变频器来改变G值。根据细度调整G值。

（6）根据矿浆细度和浓度调整反冲洗水，同样要考虑低浓度对浮选的影响。采用低反冲洗水时，小心注意堵塞富集锥。

（7）G值与反冲洗水具有匹配性。因为反冲洗水量一定，给矿速度大小决定了给矿浓度的大小，所以其试验原理等同于给矿浓度，生产中取决于尼尔森的处理能力和生产的过程矿石性质及现场操作，所以没有单独进行给矿速度试验研究。

（8）对于工业实际生产中，为了提高重选精矿回收率，可以通过适当调整给矿细度、减少富集时间、降低给矿浓度、调整重力倍数、调整液态化水量中的一种或多种来实现。

本试验仅针对金陶公司3#金矿石，不同矿石嵌布粒度不同，比重不同，回收率不同，反映规律敏感度不同。由于颗粒金的偶然性因素，导致个别数据的跳跃和紊乱，但从总体趋势分析，依然存在规律，来指导生产。

3 研究结果在金陶公司一选厂的工业应用实践

造成金陶公司两厂尼尔森回收率的生产差距主要因素是工艺流程的不同。基于不改变工艺的前提下，一选厂进行如下调整。

（1）细度调整：

改善直线筛孔径，2mm*30mm改为4mm*25mm。优化尼尔森入选细度。

加强生产检测，调整钢球配比，尽量使一选厂尼尔森给矿粒级特性趋向于二选厂。

（2）调整尼尔森入选浓度：

一选厂2017年12月9日至21日处理二矿矿石从12月12日四点班开始，降低尼尔森入选浓度，由65%～70%降低至55%～60%，20日下午出库重砂到冶炼厂冶炼，试验对比前后结果如下：

随着浓度的改变，细度相应也发生变化。试验结果回收率提高了1.57%。

（3）处理2#、6#矿石，调整富集时间为60分钟。

（4）6#矿、2#矿均采用低反冲洗水量。

（5）工艺调整，KC30由KC40排矿时工作，改为处理旋流器沉沙，防止颗粒金重新进入球磨而过磨，但在生产中降低浓度过高带来的影响。

（6）改善旋流器设备参数， 减少溢流管的长度，加强旋流器的压力，提高旋流器的效率。

4 结语

2018年6 月至12月，金陶公司一选厂，改善尼尔森操作条件，处理6#矿石Au回收率由原来25.57%提高到32.34%提高了6.77%，处理2#矿石Au回收率由29.76%提高到37.50%，提高7.74%，大大提高了经济效益，具有在同类矿山推广的价值。