尼爾森選礦機(jī)(Knelsonconcentrators)是一種高效的離心選礦設(shè)備。它適于從礦石及其它固體物料中回收金、銀和鉑族等貴金屬,并已成功地用于其它一些較大比重礦物的選別。實(shí)踐表明,它已成為世界許多新建和改建的各種規(guī)模的黃金、有貴金屬伴生的有色金屬選礦廠選用的重選設(shè)備。 重力選礦作為主要的選礦方法之一,具有無環(huán)境污染、潛在適用面廣的特點(diǎn)。但在過去相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi),隨著礦物資源難選性增加,通常認(rèn)為其技術(shù)發(fā)展空間和應(yīng)用范圍已十分有限。離心作用能產(chǎn)生高倍“強(qiáng)化重力”的特性為重力選礦進(jìn)一步發(fā)展提供了理論可能。多種離心選礦機(jī)的出現(xiàn)正是建立 在此基礎(chǔ)上。但物料選別床層迅速壓死,缺乏足夠 的有效分選時(shí)間一直是此類設(shè)備的大缺點(diǎn)。 拜倫尼爾森(ByronKnelson)先生成功解決了上述難題,發(fā)明了以其姓氏命名的“尼爾森選礦機(jī)”。實(shí)踐證明它能很好地適用于貴金屬選礦和其他許多礦物的選別,并在世界范圍內(nèi)得到廣泛認(rèn)可和采用。 尼爾森選礦機(jī)早的商業(yè)產(chǎn)品始于1978年。到目前為止,它已在70多個(gè)國(guó)家使用,累積總安裝已達(dá)2700多臺(tái)套。我國(guó)已在山東尹格莊2000t/d的大型金選廠得到成功應(yīng)用。
　　1 尼爾森選礦機(jī)結(jié)構(gòu)與原理 111 基本結(jié)構(gòu) 尼爾森選礦機(jī)的分選機(jī)構(gòu)是一個(gè)內(nèi)壁帶有反沖水孔的雙壁錐,可理解為由兩個(gè)可一同旋轉(zhuǎn)的立式同心錐構(gòu)成。外錐與內(nèi)錐之間構(gòu)成一個(gè)密封水腔。內(nèi)錐的內(nèi)側(cè)有數(shù)圈溝槽,并有按一定設(shè)計(jì)排列的進(jìn)水孔,叫流態(tài)化水孔;內(nèi)錐稱為富集錐。
　　設(shè)備的其余部分由給礦、排礦、供水(氣)裝置及驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)和機(jī)架等組成。112 工作原理 尼爾森選礦機(jī)是基于離心原理的強(qiáng)化重力選礦 設(shè)備。在高倍的強(qiáng)化重力場(chǎng)內(nèi),比重大和比重小的礦物的重力差別被極大地放大,這使得輕重礦物之間的分離比自然重力場(chǎng)內(nèi)更加容易;而特殊設(shè)計(jì)的物料床層保持結(jié)構(gòu),在具有專利技術(shù)的流態(tài)化水和干涉沉降的相互作用下,能夠持續(xù)地保持松散狀態(tài)。 在上述條件下,重礦物顆粒能夠取代輕礦物顆粒在選別床層中占據(jù)的位置而保留下來,輕礦物顆粒則作為尾礦排出,從而實(shí)現(xiàn)礦物顆粒按比重分選。加拿大麥吉爾大學(xué)的凌竟宏和A.R.Laplante推導(dǎo)出,在斯托克斯定律范圍內(nèi),礦物顆粒在尼爾森選礦機(jī)內(nèi)的瞬時(shí)徑向沉降速度,當(dāng)轉(zhuǎn)數(shù)給定時(shí),改變流態(tài)化水的速度,可改變礦粒離心沉降速度的大小。該機(jī)在生產(chǎn)運(yùn)行時(shí),富集錐內(nèi)的離心加速度可達(dá)60倍或更高的重力加速度,當(dāng)?shù)V漿給入富集錐底部時(shí),礦漿在離心力的作用下被甩向富集錐的內(nèi)側(cè)壁,并沿著內(nèi)壁向上運(yùn)動(dòng),同時(shí)由富集錐的進(jìn)水孔連續(xù)向錐內(nèi)注入水流使床層呈流態(tài)化。在離心力和反沖水力的共同作用下,單體金等重礦物顆粒能克服水的徑向阻力,離心沉降或鉆隙沉降在精礦床內(nèi)。而脈石礦物因受離心力較小,難以克服反沖水力的作用,結(jié)果在軸向水流沖力和離心力的軸向分力共同推動(dòng)下被排出富集錐成為尾礦。
　　2 適用物料及粒級(jí) 211 適用物料 尼爾森選礦機(jī)現(xiàn)有兩種類型產(chǎn)品,一種是間斷排礦型,另一種是連續(xù)可變排礦(CVD)型,根據(jù)精礦產(chǎn)率大小不同,兩類產(chǎn)品各自適用于不同的情況。 一般以精礦產(chǎn)率011%為分界線,在分界線以下考 慮用間斷排礦型,反之則用連續(xù)可變排礦型。間斷排礦型選礦機(jī)排放周期取決于所處理礦石的性質(zhì)、給礦量等,脈礦一般為1～4小時(shí),砂礦一般為4～12小時(shí)。連續(xù)可變排礦型選礦機(jī)可連續(xù)排礦,并根據(jù)需要連續(xù)調(diào)節(jié)精礦產(chǎn)率,可在0～50%任意選擇。間斷排礦型尼爾森選礦機(jī)適用于貴金屬回收,包括金、銀和鉑族金屬。其中為廣泛的應(yīng)用是巖(脈)金、砂金及有色金屬伴生金的回收;從鎳銅硫化礦石中回收鉑、鈀等是近年來尼爾森選礦機(jī)應(yīng)用的又一大進(jìn)展。連續(xù)可變排放型尼爾森選礦機(jī)主要用來回收較大產(chǎn)率(一般大于015%)的有價(jià)組份。當(dāng)目的礦物和脈石比重差大于115時(shí),CVD型選礦機(jī)能使它們有效的分離?？蓱?yīng)用于黑(白)鎢礦、錫石、鉭鐵礦、鉻鐵礦、鈦鐵礦、金紅石、氧化鐵礦物和含金銀的硫化物等較大比重礦物的富集,以及工業(yè)礦物除鐵、粉煤的洗選等。除上述礦石之外,尼爾森選礦機(jī)已在多家選礦廠被用來從含金浮選銅精礦等物料中分選出高品位的金精礦,以此提高金的冶煉廠凈返(NSR)系數(shù),增加經(jīng)濟(jì)效益。另外它還在非礦物資源回收方面開始得到應(yīng)用。
　　212 給礦粒度和回收粒級(jí) 尼爾森選礦機(jī)給礦粒度區(qū)間較寬,間斷排礦型為0～6mm,連續(xù)排礦型為0～312mm。其回收粒級(jí) 很寬,以金回收為例,+38 μm為極易回收粒級(jí),10～38 μm為可回收粒級(jí),-10μm為較難回收粒級(jí)。在生產(chǎn)實(shí)踐中,單體解離的金粒絕大多數(shù)為可回收粒級(jí),因此這部分單體金較易回收。

　　3 生產(chǎn)實(shí)踐 311 應(yīng)用概況 尼爾森選礦機(jī)已在世界黃金工業(yè)中普遍得到應(yīng)用,迄今為止,公司已累積售出2700多臺(tái)套設(shè)備,客戶遍及七十多個(gè)國(guó)家。有數(shù)字表明,在產(chǎn)金大國(guó)澳大利亞,黃金年產(chǎn)量的35%由尼爾森選礦機(jī)產(chǎn)出,加拿大是30%～35%,南非和俄羅斯是15%。對(duì)鉑族金屬回收也取得了很好的效果,如在俄羅斯的諾里斯克(Norilsk)礦業(yè)公司,尼爾森選礦機(jī)被用來加強(qiáng)鉑鈀的回收,使得鉑、鈀的回收率提高了6%～8%。該公司已成為尼爾森公司的大客戶之一,安裝KC-XD48(48英寸)設(shè)備已達(dá)26臺(tái).
　　應(yīng)用已顯現(xiàn)出良好的發(fā)展趨勢(shì),已開始在加拿大、俄羅斯和非洲等地區(qū)得到工業(yè)應(yīng)用。應(yīng)用情況調(diào)查結(jié)果 為了更好了解尼爾森選礦機(jī)的應(yīng)用情況,在1998年曾對(duì)全球客戶進(jìn)行了隨機(jī)抽樣調(diào)查,摘錄部分調(diào)查內(nèi)容(平均值)如下:精礦Au品位為20949g/t;金回收率為31176%;設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率96189%;主要耐磨件使用壽命預(yù)期13978～40000小時(shí);備件消耗成本018美分/t(以CD30英寸為例)。 調(diào)查結(jié)果說明,尼爾森選礦機(jī)具有令人滿意的重選工藝性能,設(shè)備日常維護(hù)工作量和費(fèi)用很低. 在炭漿廠的應(yīng)用 南非的PresidentSteyn金礦采用炭漿工藝,月處理礦量70000～95000t。在1999年后期到2000年3月,對(duì)磨礦流程進(jìn)行了改造并引進(jìn)尼爾森選礦機(jī)進(jìn)行重選。包括將1#和3#兩臺(tái)半自磨機(jī)改為全自磨和恢復(fù)2#磨機(jī)生產(chǎn),三個(gè)磨礦回路各加裝1臺(tái)KC-CD20(20英寸)尼爾森選礦機(jī)。 優(yōu)化工藝流程以期達(dá)到如下目標(biāo):降低浸渣品位;消除偶爾浸渣品位極高的(不穩(wěn)定)現(xiàn)象;降低入浸品位和減少浸出時(shí)間;增加金總回收率1%～2%;有效的安全性;改善現(xiàn)金流(較大部分金盡早產(chǎn)出)。 在試驗(yàn)結(jié)果評(píng)估的基礎(chǔ)上,該礦先后在2000年3月15日之前安裝了3臺(tái)CD20(20英寸)設(shè)備。 第1臺(tái)設(shè)備安裝到3#磨機(jī)回路,于1999年11月15日試車,并于當(dāng)月底比預(yù)期多產(chǎn)金62kg,這部分金來自于原系統(tǒng)的金沉積和循環(huán)負(fù)荷;第2臺(tái)安裝在2#磨機(jī)回路,當(dāng)時(shí)磨機(jī)是新襯板,沒有發(fā)現(xiàn)預(yù)想的“丟”金現(xiàn)象。尼爾森選礦機(jī)使得循環(huán)負(fù)荷中金沒有再進(jìn)入襯板中。 安裝時(shí)將一段旋流器位置提高,在沉砂池的底部加裝帶有控制閥的6英寸出口管,給料至篩孔為3mm的篩子。篩下物自流到尼爾森選礦機(jī),篩上物和選礦機(jī)尾礦自流進(jìn)入磨機(jī)給礦端?？刂崎y由選礦機(jī)的獨(dú)立控制系統(tǒng)控制。 第3臺(tái)尼爾森選礦機(jī)裝在1#磨機(jī)回路,2000年3月15日試車使用。

　　 選礦機(jī)的精礦各自排至儲(chǔ)料箱中,用安全籠防護(hù)。每天清空儲(chǔ)料箱,送至冶煉間進(jìn)一步處理。選礦機(jī)的精礦經(jīng)Gemeni搖床精選后焙燒、冶煉。搖床尾礦返回到磨機(jī)。Gemeni搖床精選的作業(yè)回收 率約為85%。 試驗(yàn)預(yù)期實(shí)際生產(chǎn)中尼爾森重選回收率可能為30%～32%(精選之前)。投產(chǎn)后,發(fā)現(xiàn)冶煉澆鑄金的回收率已達(dá)30%～35%,估算尼爾森重選回收率為35%～41%;后經(jīng)優(yōu)化操作參數(shù),冶煉澆鑄金的回收率達(dá)44%～45%。估算尼爾森重選回收率可達(dá)51%～53%。 尼爾森的重選應(yīng)用達(dá)到或超過原預(yù)期目標(biāo)。浸渣品位由過去平均為0122g/t降至0116g/t;浸渣品位波動(dòng)遠(yuǎn)比以前要小;入浸品位也由415～510g/t降為217～310g/t,由于要求的浸出時(shí)間減短,因此去掉了6個(gè)浸出槽中的2個(gè);氰化物的用量降低10%;重選投產(chǎn)后金的總回收率大于97%,而過去 的月平均值小于95%,因此金的總回收率提高了 2%以上。代替磨礦回路中的傳統(tǒng)重選設(shè)備 (1)代替跳汰機(jī)。位于西班牙的RioNarcea金礦是一個(gè)含銅礦山,Au410～610g/t,Cu012%～019%,其中銅90%以上為氰化易溶銅。 選廠于1998年初投產(chǎn),處理能力60～70t/h,工藝流程為“跳汰重選+浮選+炭浸”。重選金回收率為2%,浮選金回收率為70%,炭浸回收率為18%,金總回收率約87%。浮選金的冶煉廠凈返(NSR)值僅為8215%。 從1998年10月起,采取加裝1臺(tái)30英寸尼爾森選礦機(jī)作重選為主要措施,輔以其他一些相關(guān)改造,30英寸尼爾森選礦機(jī)的精礦用12英寸尼爾森選礦機(jī)精選后賣出。至1999年10月,金的重選回收率由原來的2%提高到了20%～25%,這部分金的冶煉廠凈返(NSR)值為9713%,僅此一項(xiàng)月增效益150000美元。此外還增加了選廠處理能力30%,生產(chǎn)流程更加穩(wěn)定。 (2)代替搖床。澳大利亞的Paddington金礦處理礦石120萬t/a,采用炭浸工藝。原設(shè)計(jì)在磨礦回路中的旋流器底流用搖床回收粗粒金,投產(chǎn)后重選金回收率僅為3122%。后改用2臺(tái)30英寸尼爾森選礦機(jī)代替搖床,其重選回收率從3122%提高到3218%,并使選廠金的回收率提高了2%。應(yīng)用結(jié) 果既減少了勞動(dòng)力,改善了勞動(dòng)條件,又提高了經(jīng)濟(jì)效益。