桂西铝土矿选矿工艺流程优化实践杨军忠杨秋群（广西华银铝业有限公司，广西德保533700）采场难洗胶泥矿储量大，矿石与泥团难分离，原设计的选矿工艺流程无法满足胶泥矿的矿石与泥团分离过程，处理胶泥矿时，产量受到极大的影响。针对此问题，广西华银铝业有限公司在工艺流程上作了改进，试图解决胶泥矿难处理、处理量低的问题。
桂西铝土矿属于岩溶堆积型铝土矿，矿产资源十分丰富，远景储量高达5.18亿吨。
然而，在开发过程中发现，采场难洗胶泥矿储量大，广西华银铝业有限公司的马牌矿区铝土矿地质储量约9000万吨，胶泥矿约占地质储量的1/3，约有3000万吨；农林矿区铝土矿地质储量约8000万吨，胶泥矿约占地质储量的1/5，约有1620万吨。胶泥矿的矿石与粘土胶结紧密，结块明显，挖掘、装卸等外力作用都难使其结构体被破坏，经原有选矿流程难以实现矿泥完全分离。针对此问题，广西华银铝业有限公司在工艺流程上作了改进，试图解决胶泥矿难处理、处理量低的问题。
1桂西铝土矿原矿特性1.1含泥铝土矿原矿成分含泥铝土矿由铝土矿块和粘土胶结物构成，铝土矿块占30%40%，粘土占60%70%.铝土矿块呈灰色、深灰色、绿灰色、棕红色、褐红色、灰黄色，以次棱角状为主，其次为次圆状，少量为棱角状。各粒级所占比例分别为：>5cm占占20.07%，含泥率是桂西铝土矿的一个重要特点。
1.2含泥铝土矿中粘土的特点含泥铝土矿中粘土的物理力学性质特殊，粘土多为红色、褐黄色，具有一定的粘性和可塑性；粒级组成较细，- 0.037mm粒级占80%以上，微粒级颗粒含量高，粒度处于高分散状态，使土的表面积增大，孔隙比较大，表面自由能（负电荷）愈多，使颗粒间或其他介质间的吸引力愈大，起着胶体的作用，因此孔隙比虽大，但强度仍较高。
2含泥铝土矿选矿原理及影响选矿效率的主要因素2.1含泥铝土矿选矿基本原理桂西铝土矿洗矿是利用重选原理进行的作业方式，是处理与粘土胶结在一起的或含泥多的矿石的工艺方法。粘土将坚硬的矿块包裹起来，形成胶结块或泥浆体。通过水力浸泡、冲洗并辅以机械搅动，将被胶结的矿块解离出来并与粘土分离，就是洗矿作业。洗矿过程包括粘土的碎散和将分散后的粘土与矿石分离开两个作业。碎散作业主要是采用水的冲洗和浸泡，或机械的搅拌、擦洗、磨剥，使粘土分散的过程。
分离作业一般采用湿式筛分或水力分级方法分出矿泥。因此，洗矿实质上是按粒度分离的重选过程。
2.2影响选矿效率主要因素分析洗矿的完善程度用洗矿效率衡量。洗矿效率习惯上按指定粒度的细粒级回收率计算。洗矿效率与矿石可洗性、洗矿时间、冲洗水压力、机械作用强度等因素有关。
评定矿石可洗性的方法：粘土的塑性指数：塑性指数大于15，最难洗；塑性指数715，中等可洗性；塑性指数1 7，最容易洗。矿石洗矿的难易程度（可洗性）与粘土性质有关，粘土的塑性、含水量、膨胀性、渗透性以及矿石中粘土与颗粒量之比等有关。粘土的塑性愈小、膨胀性和渗透性愈强，矿石愈易洗；矿泥的塑性指数越大，液限越高，则矿泥由塑态变为液态的含水率范围越宽，其抗变形能力越大，保持原有形状的能力愈强，在相同的洗矿条件下，难洗矿石表面的粘土比塑性指数小液限低的易洗矿石粘附的粘土更难分离；矿石中块状物料含量越多，在洗矿中产生冲击搅拌作用将越大，可以加速洗矿过程的进行。
洗矿所需要的时间，既取决于矿石的可洗性，也与洗矿方法有关。在利用水和机械力联合作用时，难洗矿石必要的洗矿时间大于10分钟，中等可洗性矿石约510分钟，易洗矿石小于5分钟。
原矿含泥率越高，矿泥对矿石与矿石之间的隔离作用越强，由于矿泥在洗矿过程的阻隔作用，矿石之间相互擦洗的机率、洗矿设备对矿石的擦洗机率减小，从而影响洗矿效率及洗矿质量；增加水压和耗水量，洗矿速度随之增加。在以机械搅拌作用为主的洗矿机中，搅拌器、浆叶以及其它摘抄器械的运动速度，对洗矿的进程和产物质量也有很大影响。
3原洗矿工艺流程及其缺陷3.1原洗矿工艺流程含泥铝土矿经重型板式给矿机和皮带进入圆筒筛洗机擦洗后，大于50毫米的部分进入手选皮带，通过人工除去泥团、废石后进入S3800-EC圆锥破碎机粗碎；小于50毫米的部分进入槽式洗矿机进行第二次洗矿；圆筒筛洗机筛上产品经粗碎后通过皮带和槽式洗矿机的返砂产品合并，再由皮带运至直线振动筛进行第三次洗矿；直线振动筛的筛下产品经螺旋分级机脱水；螺旋分级机返砂和直线振动筛筛上产品合并，经皮带运至洗后矿堆场；槽式洗矿机溢流自流、螺旋分级机溢流则用泵扬送到浓密池并加入絮凝剂加速矿泥沉降，浓缩的溢流（回水）返回洗矿再利用，底流（尾矿）则用泵扬送至排泥库存放。（原工艺流程图见附图）3.2原洗矿工艺流程存在的不足：（1）原洗矿工艺流程在处理胶泥矿或底板矿时，由于其含胶泥多且细粒级粘土含量大，结构致密，矿、泥不易解体分离，原工艺中圆筒擦洗机的筛条间距大，加上洗矿冲洗水的水压小、冲洗水覆盖面及冲洗角度不合理，大部份的矿泥在-圆筒擦洗机没有分离进入槽式洗矿机，经槽式洗矿机的叶片搅拌、水的冲刷也无法分离。泥团在槽式洗矿机底部板结，造成槽洗机的有效擦洗空间变小，久而久之，没有分离的泥团跟随矿石一起被提升，没有完全解体分离的小泥团与矿石进入洗后矿堆场，造成洗后矿含泥率超标，既降低破碎流程的生产效率，又遭到客户不满意的反馈。另外，圆筒筛条间隙过大，大矿下到槽式洗矿机还引起设备的一系列事故：如叶片断裂、二道轴弯曲变形、齿轮崩裂、水下瓦磨损等故障。
（2）原洗矿工艺流程在处理外委残积矿时不足表现为：外委矿中大粒级含量大，且可生产的产能也大，大粒级矿块经S3800破碎机破碎后与槽式洗矿机来料一起进入直线筛再一次冲洗，一方面经过破碎后的细矿或粉矿在直线筛这个工序中被水冲刷丢失，矿石损失严重；另一方面，直线筛在这种生产状态中属于超负荷运行，筛网、横梁、激振器等部位受到严重磨损，检修频率高。
总体而言，原有的洗矿工艺在处理胶泥矿或底板矿及外委残积矿时都存在不足，有待改进。
4洗矿工艺流程的改进4.1洗矿冲洗水的改进针对原工艺中洗矿冲洗水的水压低、冲洗角度有偏差及冲洗水覆盖面没有完全包容矿石的问题，根据“增加水压和耗水量，洗矿速度随之增加”的原理。首先，我们改进圆筒筛洗机的洗矿冲洗水管径：将原管径为DN500画的管径逐段减小：先由DN500画的总管在分支处改为DN400画的分管，再于分支管的手动闸阀到圆筒出料口年将DN400画改为DN250画，最后在出料口处到圆筒筛分段的冲洗水管由DN250画减小到DN200画。在流量保持不变时改变出口管径可提高出口压力，这样，在最终的出水端的水压就可以大大提高。
其次，重新设计圆筒擦洗机和槽式洗矿机的冲洗水眼开孔的数量和角度，将原来多而杂乱无章的水眼改为大小、数量、角度合适的水眼，使之能适合圆筒的运行方式，能顺着圆筒选矿工艺改进前后洗矿效果对比表时间项目产量（万吨/月）产品含泥率（%）产品合格率（%）改进前17.22.1697.84改进后22.61.9298.07同期比较31.39（%）10.65%2.35%的运转方向全面覆盖筒体里的矿石并冲有力地冲刷。同样，使槽式洗矿机的冲洗水也能有效地冲刷槽体两主轴之间的矿石，使泥团和矿石能有效分离，降低槽体内泥浆的浓度使之减少溢流的风险。
4.2圆筒擦洗机筛条间距的调整针对槽式洗矿机负荷大导致洗矿效果不好的问题及“提高矿石之间相互擦洗机率、洗矿设备对矿石的擦洗机率可提高洗矿效率”的原理，另外，桂西铝土矿各粒级所比例中> >50画在圆筒筛洗机中互相擦洗，却有高达60.5%<50洗机率低，另一方面在槽式洗矿机里因矿料太多导致洗矿设备即槽洗机叶片对矿石的擦洗机率降低。我们将圆筒筛洗机的筛条间距减小，将原50m的间距减小为35m，改进后则有56.35%的矿料在圆筒擦洗机里提高矿石之间的擦洗率，仅有43.63%的矿料进入槽式洗矿机提高叶片对矿机的擦洗率。
此外，减小由圆筒筛洗机的筛条间距可使大部份胶泥团留在圆筒经手选皮带上剔除而不经过槽洗机，可在设备无法完成矿泥全部分离后采取人工弥补的方式提高洗矿质量，这两方面都有利于提高洗矿效果。
4.3皮带输送机的改进针对第三段洗矿设备直线筛因负荷大造成磨损严重且细矿损失严重的问题，我们在11-1皮带旁增加11皮带，并延长9、10皮带，使经过S3800破碎机粗碎的矿石通过11皮带、不经过直线筛而直接下到11-2皮带与槽式洗矿机及螺旋分级机返砂合并，运往洗后堆矿场。改进后，经3800破碎机破碎后的矿料细粒级含量大且已经洗干净，改进后，破碎机出料不经过直线筛，细粒级不会在直线筛上冲洗损失，也降低直线筛的负荷，解决因直线筛故障影响产能的提高的问题，也因直线筛上物料少使得槽式洗矿机未达标的来料冲洗干净。另外，将7、8皮带改型，由B=1200改为B=1400型皮带，手先皮带的加宽可减少因矿量过大矿石将泥团压埋底部无法剔除的问题。
4.4改进后的洗矿工艺描述以上三大方面的改进相辅相成，共同改进矿山部的工艺流程。改进后的工艺流程为：含泥铝土矿经重型板式给矿机和皮带进入圆筒筛洗机擦洗后，大于35毫米的部分进入手选皮带即7、8皮带，通过人工除去泥团、废石后进入S3800圆锥破碎机粗碎；小于35毫米的部分进入槽式洗矿机进行第二次洗矿；槽式洗矿机返砂产品由11-1皮带运至直线振动筛进行第三次洗矿，直线筛的筛下产品经螺旋分级机脱水；圆筒筛洗机筛上产品经3800破碎机粗碎后经过11皮带，不经过直线筛而直接在11-2与螺旋分级机返砂、直线振动筛筛上产品合并，经皮带运至洗后矿堆场。（见改进后的工艺流程图）4.3技改后的效果该工艺改进于2010年8月份完成，改进后至今，新洗矿工艺使洗矿效果和洗矿效率大大提高。改进后洗矿含泥率由2.16%降低到1.93%，降低了10.65%；与去年同期相比，产量也由月平均17.2万吨提高到22.6万吨（干矿），最大产量高达26.6万吨（干矿），平均产量提高了33%.另外，槽式洗矿机、直线筛等相关设备的检修率及备品备件成本也大大降低。
附：工艺改进前后洗矿效果对比表5结论经过对原工艺流程的改进，可提高洗矿效率、提高产量并减少相关设备的故障率，可推广此改进。
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