“湿型”红土镍矿选矿设计探讨.doc

1、“湿型”红土镍矿选矿设计探讨唐广群, 陈名洁（中国恩菲工程技术有限公司，北京 100038）作者简介：唐广群（1968-），男，内蒙古宁城人，高级工程师，主要从事选矿咨询设计工作。摘要：本文主要针对湿型红土镍矿的矿床特征，从选矿角度提出了需要回收这部分有用矿物时必须采用破碎设备才能实现的观点。论文还阐述了红土矿选矿的一般工艺流程及特点，重点提出了红土镍矿在选矿设计流程中破碎、洗矿方面需要特别注意的问题。论文从设计角度出发论述了破碎设备、破碎系统配置优化、洗矿设备选择及其改进措施等内容。关键词：红土镍矿；破碎；洗矿；双齿辊筛分破碎机；混料机；设备配置优化Wet type laterite nic

2、kel ore beneficiation designdiscussionTANG Guang-qun1，CHEN Ming-jie(China ENFI Engineering Corporation，Beijing 100038)Abstract: According to the wet type laterite nickel ore deposit features, from the perspective of mineral processing, the paper represented crushing equipment must be used if need to

3、 recover the valuable mineral. Paper also represented the general technological process and characteristics of laterite ore beneficiation, highlight the laterite nickel ore crushing, washing in the mineral processing design process need to pay more attention to the problems. From the design aspect，p

4、aper discussed the crushing equipment , crushing system configuration optimization, and washing equipment selection and improvement measures.Key words: laterite nickel ore; crushing; washing; double toothed roll mineral sizer; mixer; equipment configuration optimization1 “湿型”红土镍矿矿床特征“湿型”红土矿主要是指那些在热带

5、、亚热带或温带地域中岩石强烈风化作用下形成的富铁及低硅氧化物的表土层。红土矿一般都是风化残积矿石，母岩常为基性岩体，其岩石主要包括含镍镁橄榄岩或含镍纯橄榄岩。原岩经自然氧化、雨淋等作用，雨水将易溶于水的钙镁离子带走，剩下的镍钴氧化物从而沉积了下来。在富镁岩石的物理和化学风化作用下能将镍含量富集几十倍以上，在局部地段则可形成红土型镍矿体。红土型镍矿床矿石因含铁高的原因多为红色或红褐色，含水硅酸盐质红土型镍矿床一般在构造活动频繁、排水系统相对发育及热带气候环境的地域内产出，镍含量较高（0.8%2.5%），通常伴生含有钴、铬、铁等微量元素。赤道地区的巴布亚新几内亚、菲律宾、新喀里多尼亚、印度尼西亚、

6、喀麦隆和加勒比海地区产出的红土型镍矿床均属此种类型，此类矿床通常称之为“湿型”红土矿床1-2。2 “湿型”红土镍矿开采特点红土镍矿成分复杂，大体可以分为褐铁矿型与硅镁镍型两大类，其有用矿物主要是镍、钴、锰等。红土镍矿采矿方法一般多采用露天采矿，矿体一般不需要凿岩、爆破，可直接利用挖掘机铲装矿石，个别较薄矿层先通过推土机集矿再铲装。大部分矿床最上部为腐殖土层和红色的褐铁矿层，其含镍品位较低，是矿床开采中需要预先剥离的废石层。为保护环境腐殖土层及地表废石层开采多采用集中堆存，并采取合理措施加以保护，用于复垦绿化。因腐殖土中含有大量的地表植物的根茎，尽管在开采时当作废石单独堆存起来，但仍会有残余的植

7、物根茎存在于黄色褐铁矿的上表层3，这会对选矿生产中带来诸多麻烦，如管道、溜槽的堵塞问题。因此，在选矿工艺流程设计上应充分考虑植物根茎对矿浆输送及洗矿设备的影响，应尽可能设置除渣设施。巴布亚新几内亚瑞木红土镍矿覆盖层以下为黄色褐铁矿层、残积层、含砾石的残积岩及纯橄榄岩基岩（见图 1）；菲律宾诺诺克红土矿覆盖层以下从上往下依次为褐铁矿层、过渡层、残积矿层及基岩（见图 2）；喀麦隆红土钴镍矿为红土层、角砾岩、铁铝土及蛇纹岩基岩。总的来说，红土矿中基本都含有砾石层的现象，还常伴有风化不完全的柱状岩石现象，因柱状岩石之间往往有高品位矿石且块度、硬度比较大，从选矿角度来说，需要回收这部分矿石时必须采用碎磨

8、设备才能实现。图 1 巴布亚新几内亚红土矿示意剖面图 2 菲律宾诺诺可红土镍矿示意剖面图3 “湿型”红土镍矿选矿工艺及相关注意事项3.1 红土矿选矿的工艺流程及特点红土矿选矿工艺一般主要是由破碎、筛分、洗矿、重选除杂、磨矿及矿浆浓缩组成2。其有用矿物镍分布随着矿石性质不同而异，其有用矿大都富含在细粒级中，如巴布亚新几内亚瑞木红土矿其镍矿物主要富集在-53m 的细泥中。但也有国外文献表明4：有不常见的如喀麦隆钴镍锰红土矿，其有用矿物主要富集在+0.3mm 以上的粒级中，菲律宾 BNML镍矿褐铁矿+50mm 以上的矿石镍品位 2.89%，矿石粒级越粗镍品位越高。3.2 缓冲矿堆“湿型”红土矿多产自

9、南纬 15至北纬 15之间，特别是赤道附近红土矿其规模大5、品位高。如菲律宾诺诺克红土矿、古巴毛阿红土矿、多米尼加红土矿等世界大型红土矿床。赤道附近的热带雨林气候对采矿的作业时间产生很大的影响，当白班或晚班遇到强降雨天气时被迫停止出矿，通过洗矿车间的原矿堆场可起到调节供矿，降低降雨对采矿影响的作用。因此，在设计时有必要在采场与选厂间设一座至少可贮存 1d 以上矿量的原矿堆。3.3 红土矿破碎3.3.1 破碎设备红土矿常伴有风化不完全的柱状岩石，块度有时可超过 1m 以上，如果不破碎仅通过原矿仓隔筛来控制洗矿的给矿粒度，岩石很容易卡于隔筛孔中影响正常供矿，红土矿的粘性也易在隔筛处下料不畅，形成结

10、拱现象，从而影响整个系统的正常生产。因此，红土矿洗矿前建议应先经过破碎再洗矿效果更好。传统破碎机如旋回、颚式、反击式、锤式、圆锥及辊式破碎机等，都有一个共同的不足就是不能有效处理含泥高、含水率高、粘性大的物料。双齿辊筛分破碎机可有效克服常规破碎机的不足，其工作原理是通过高扭矩、低转速的传动系统使剪切力直接作用在矿石物料上，使力沿着物料的薄弱易碎部位产生巨大破碎力使其破碎，形成了独特的破碎粒度控制技术。破碎机工作时，物料可以卸入在整个机器的上部，其给矿口尺寸比任何一种破碎机都大，不易产生堵塞，排矿口也非常大，几乎整个设备下部都可排出破碎后的产品。双齿辊齿牙运动使物料破碎并可强制排出，因此特别适用

11、粘性物料和含水量高的物料，排料口不会被堵塞。双齿辊筛分破碎机生产厂商主要有英国的 MMD 公司和山特维克公司。山特维克采用的是平行齿设计，MMD 采用的是螺旋齿，两者最大的区别在于平行齿设计可利用所有啮齿同时咬合矿石，产生的剪切力更大，减少矿石在破碎腔中停留时间；螺旋齿的设计使物料在腔内停留时间更长，大块较硬的矿石会产生蹦跳直到被破碎。自动过铁保护方面：MMD 筛分破碎机通过人工操作可正反转齿辊将铁件排出。山特维克的双齿辊筛分破碎机具有自动过铁保护装置，有铁件误入时能自动增大排矿口尺寸将铁件排出，并能根据 DCS 系统要求是否停车，并配有破碎辊清洁装置更适合于粘性物料，还能与破碎系统的其它设备

12、一起联锁，如要求给料设备停机和破碎机的排矿皮带停机检查等。3.3.2 破碎系统配置优化原矿仓的设计，原则上不设置隔筛，避免下料困难。可通过选择双齿辊筛分破碎机的型号来满足最大给料粒度，如澳大利亚某铁矿采用的双齿辊筛分破碎机，最大入料粒度可达 2500mm，产品粒度小于 250mm。原矿仓的内侧倾角建议至少 70以上，必要时汽车卸料侧为垂直仓壁，以减少红土矿下料粘堵的问题。双齿辊筛分破碎机给料布置形式比较灵活，可根据配置需要从三面给矿。对于大型设备，从垂直于齿辊轴方向给料更好，因设备型号越大，垂直于滚轴方向给料宽度要远大于平行于滚轴方向的给料宽度，从垂直滚轴方向给料能更有利于布料，使物料能均匀散

13、开且能同时接受破碎。3.4 红土矿洗矿应用于红土矿的洗矿设备主要有圆筒洗矿机、槽式洗矿机及搅拌擦洗槽几种。菲律宾诺诺克红土镍矿洗矿为三个平行系统，每个系统由 1 台圆筒洗矿机、2 台槽式洗矿机组成。澳大利亚雷文硕红土镍矿洗矿采用的是圆筒洗矿机，圆筒擦洗机的规格为：?5m11.9m用于褐铁矿，?4m7.4m用于残积矿。雷文硕红土矿一级水力旋流器的沉砂给入搅拌擦洗槽后再给入二段水力旋流器分级，生产中发现搅拌擦洗槽叶轮磨损严重。巴布亚新几内亚红土镍矿采用的是圆筒洗矿机和槽式洗矿机的组合洗矿方法，圆筒洗矿机规格为? 3m10m，槽式洗矿机规格为LW36“35。一般来说，一段破碎后采用圆筒洗矿机给矿粒度

14、-300mm；槽式洗矿机给矿粒度-50mm，对于大部分红土镍矿来说，其有用矿物镍钴主要富含在-3mm 的粒级中，+3mm 以上的粒级当作废石抛弃。如瑞木红土矿 3mm50mm 通过槽式洗矿机的返砂抛废，+50mm 的物料通过圆筒洗矿机的筒筛抛废。但也有不常见的如喀麦隆钴镍锰红土矿，其有用矿物钴镍主要富含在+0.3mm 以上粒级，-0.3mm 粒级范围内主要为矿泥当作尾矿扔掉。对于这种矿石类型的红土镍矿，采用圆筒洗矿机和槽式洗矿机是不能有效脱去-0.3mm 细粒级的矿泥，这种红土矿洗矿作业本身是不产生尾矿的，其目的主要是将矿石与矿泥擦洗开来，充分搅匀后通过旋流器或水力分级设备脱泥，而洗矿设备可考

15、虑采用搅拌擦洗槽，但应根据搅拌擦洗试验情况，充分考虑搅拌擦洗槽的磨损情况以及搅拌的能耗等。3.4.1 圆筒洗矿机含泥含水率高的矿石自圆筒洗矿机的给料端给入，在筒体中心配有高压冲洗水，矿石进入旋转的滚筒内，随滚筒内安装的有一定角度的衬板不断带起抛落，从进料端到出料端经数次循环冲洗6，被顺向或逆向的高压冲洗水冲刷洗涤，清洗过的矿石经过排料端圆筒筛脱水后排出，细粒级矿浆从筛下排出。圆筒洗矿机的洗矿效率主要取决于矿石的可洗性、洗矿停留的时间、洗矿水量及水压、筒体衬板对矿石的擦洗强度等。平果铝土矿在生产实践中表明2：通过改进采用了一种聚氨酯波型衬板代替平滑弧面衬板的方法、将圆筒洗矿机的冲洗水压由原来的

16、0.35MPa 提高到 0.44MPa、加高圆筒洗矿机出矿端挡圈高度、改变圆筒洗矿机转速等方法，大大改善了洗矿的脱泥的效果。3.4.2 槽式洗矿机国内熟知的平果铝也采用了槽式洗矿机7，通过多年的生产实践表明，该设备基本上能适应铝土矿的矿石性质，满足工艺要求，洗出合格的铝土矿。但槽式洗矿机还存在以下的问题：在给料粒度方面，因槽式洗矿机设计的给矿粒度-50 mm，当洗矿粒度+50 mm 的特殊情况下，大块矿石容易将螺旋轴上的叶片卡住，使两螺旋轴停止运转，而整个传动部件都为钢性联接，没有过载保护装置，致使中间传动轴扭断9。后期通过设计改进，部分取消了原来所用的传动装置，在电机和减速器之间增设了皮带轮

17、装置，起到了保护和传动的作用，当偶遇大块矿石卡住槽式洗矿机螺旋轴时，皮带打滑从而起到消除断轴的现象。槽式擦洗机选型时，应充分考虑矿石粒度来选择槽式擦洗机的叶片大小、叶片型式及槽式擦洗机的角度。叶片大小及型式都会直接影响槽式洗矿机的返砂量，在设备选择及订货前，应根据试验情况来决定以上的参数。3.4.3 搅拌擦洗槽搅拌擦洗槽是强力搅拌擦洗设备，通过摩擦及强力擦洗除掉杂质。结构上通常由双槽或多槽构成一列双叶轮搅拌槽，每槽有独立的传动系统，各槽双叶轮搅拌器高速旋转。同轴两个叶轮螺旋方向相反，两个叶轮轴向推力及搅拌力不等，其安装与矿流方向有关，擦洗强力方向与工艺系统矿浆流方向相同。矿浆在擦洗流动过程中，先被强力叶轮推动，再被弱力叶轮反向推动，使矿物在两叶轮间双向强力作用下产生高速碰撞、摩擦，从而使附在矿物表面的杂质、矿泥去掉。