金矿堆浸工艺流程圆盘与滚筒制粒机选型

金矿堆浸工艺流程圆盘与滚筒制粒机选型

堆浸工艺处理的是低品位金矿石，矿石品位通常在每吨0.5到3克之间。这个品位区间决定了堆浸的经济性高度依赖两个因素，浸出率和处理成本。浸出率上不去，回收的金抵不上药剂和人工成本。处理成本降不下来，低品位矿石的利润空间会被迅速吃掉。

制粒是堆浸流程中容易被忽视但影响深远的环节。粉矿和黏土矿物在堆浸中会造成两个问题，一是矿堆的渗透性下降，浸出液无法均匀穿过矿堆，形成沟流和死区。二是细粒物料在矿堆表面形成板结层，阻碍溶液下渗。制粒机的作用是把细粒矿石和黏结剂混合后滚动成团，改善矿堆的透气性和渗透性，让浸出液能够均匀接触矿石颗粒。圆盘制粒机和滚筒制粒机是两种主流设备，选型逻辑需要结合矿石性质和堆浸规模来判断。

堆浸流程中制粒环节的位置和作用

堆浸的典型流程包括破碎、制粒、筑堆、浸出、吸附和尾矿处理。制粒位于破碎之后、筑堆之前，是衔接破碎和浸出的中间环节。

破碎后的矿石粒度分布决定了是否需要制粒。如果矿石中细粒级占比高，特别是小于1毫米的颗粒超过15%到20%，或者矿石中含有较多的黏土矿物，制粒几乎是必须的。细粒和黏土在堆浸中会迁移和沉积，堵塞矿堆内部的孔隙，导致浸出液分布不均。浸出液走短路，矿石中的金接触不到氰化物溶液，浸出率下降。浸出液在局部区域积聚，矿堆的稳定性也会受影响。

制粒的过程是把细粒矿石、黏结剂和浸出液或者水混合，在滚动过程中让细粒物料团聚成具有一定强度的团粒。团粒的粒径通常在5到25毫米之间，孔隙率比原矿堆高，浸出液能够渗透进去，团粒内部的细粒金也有机会接触溶液。

制粒对堆浸的改善体现在三个方面。渗透性提升后，浸出液的喷淋速度可以加快，浸出周期缩短。溶液分布均匀后，矿石的浸出率提高，金的回收率相应上升。细粒被固定在团粒中，不会随浸出液迁移，矿堆的渗透性在浸出周期内保持稳定。

圆盘制粒机的工作方式和适用条件

圆盘制粒机的核心部件是一个倾斜旋转的圆盘，盘边有挡料圈。矿粉和黏结剂从圆盘上方给入，圆盘旋转时物料在盘内滚动，细粒物料逐渐团聚成球。圆盘的倾角和转速可以调节，倾角决定物料在盘内的停留时间，转速决定物料的滚动强度。

圆盘制粒机的成球机制偏向于滚动成球。物料在盘内被带到一定高度后沿盘面滚落，在滚动过程中细粒互相黏附。圆盘制粒机对给料的粒度有一定要求，通常需要物料中已经有相当比例的细粒级，成球效果才好。如果给料中粗粒占比高，圆盘内的滚动作用不足以让粗粒参与成球，粗粒会从盘边排出，成球率下降。

圆盘制粒机的优点是成球粒度均匀，球团强度较高，设备结构相对简单，操作和调节比较直观。圆盘的倾角和转速可以分别调整，对不同的矿石性质有较好的适应性。缺点是单位盘面积的处理量有限，大型化受到盘径的限制。圆盘直径增大后，盘边线速度上升，物料在盘内的运动变得难以控制，成球率反而下降。目前工业应用中，圆盘制粒机的单台处理量通常在每小时20到50吨之间。

圆盘制粒机适合处理细粒级占比较高、黏性适中的矿石。如果矿石中黏土含量高，物料在盘内容易粘盘，需要配置刮刀或者调整喷水量。如果矿石中粗粒占比高，圆盘制粒机的成球率会明显下降，部分细粒虽然成球了，但粗粒没有被包裹进球团，制粒效果打了折扣。

滚筒制粒机的工作方式和适用条件

滚筒制粒机的主体是一个水平或者微倾斜的旋转圆筒，筒内壁装有抄板或者螺旋导流板。矿粉和黏结剂从筒体一端给入，筒体旋转时物料被抄板带到一定高度后落下，在反复的抛落和滚动中团聚成球。筒体的倾角和转速影响物料在筒内的停留时间和运动轨迹。

滚筒制粒机的成球机制结合了滚动和抛落。物料在筒内被抄板提升后落下，冲击力比圆盘制粒机大，适合处理粒度分布较宽的给料。粗粒在筒内翻滚时可以作为成球的核心，细粒物料在粗粒表面黏附，逐渐形成以粗粒为核的团粒。这种成球方式对给料粒度的适应性比圆盘制粒机宽，粗粒占比高时仍然能获得较好的成球效果。

滚筒制粒机的优点是处理量大，单台设备可以做到每小时100吨以上，适合大型堆浸项目。筒体长度和直径可以根据处理量设计，放大效应比圆盘制粒机小。缺点是设备占地面积大，筒体内部容易粘料，特别是处理黏性矿石时，抄板和筒壁上的积料会影响制粒效果。筒体的清理和维护比圆盘制粒机复杂。

滚筒制粒机适合处理粒度分布较宽、粗粒占比较高的矿石。如果矿石中细粒级特别多，滚筒内的抛落作用可能把已经形成的团粒打碎，成球率反而下降。这种情况下需要调整筒体转速和抄板形式，降低抛落强度。

两种制粒机的选型对比

圆盘制粒机和滚筒制粒机的选型需要从矿石性质、处理规模、场地条件和操作维护几个维度来比较。

从表中可以看出，圆盘制粒机适合中小型堆浸项目，处理量在每小时50吨以下，矿石以细粒为主。滚筒制粒机适合大型堆浸项目，处理量在每小时50吨以上，矿石粒度分布较宽。

如果矿石中黏土含量高，两种制粒机都会遇到粘料问题。圆盘制粒机的粘盘可以通过刮刀和喷水冲洗缓解，滚筒制粒机的粘筒需要停机清理，对连续生产的影响更大。黏土含量特别高的矿石，可能需要在制粒前进行预干燥或者添加更多的黏结剂来降低黏性。

黏结剂的选择和添加量

制粒过程中需要添加黏结剂来增强团粒的强度。堆浸中常用的黏结剂包括水泥、石灰、膨润土和有机聚合物。

水泥是应用最广泛的黏结剂，添加量通常在每吨矿石5到20千克之间。水泥在水化后形成胶结结构，把细粒物料黏结在一起。水泥的优点是价格低、来源广、团粒强度高。缺点是水泥的碱性会消耗浸出液中的氰化物，添加量过大时氰化物消耗明显上升。水泥的添加量需要根据矿石的酸碱性和氰化物消耗来平衡。

石灰作为黏结剂的同时还能调节矿堆的pH值，抑制氰化物的挥发和酸性气体的产生。石灰的黏结强度不如水泥，但碱性调节功能使它在堆浸中仍有应用。石灰的添加量通常在每吨矿石10到30千克之间。

膨润土的黏结性能好，添加量少，通常在每吨矿石3到10千克之间。膨润土吸水后膨胀，填充在细粒之间形成黏结。膨润土的缺点是吸水后团粒的体积变化大，在浸出过程中可能出现团粒崩解。

有机聚合物如聚丙烯酰胺可以作为辅助黏结剂，添加量在每吨矿石0.1到0.5千克之间。有机聚合物的黏结强度高，但价格贵，通常与其他黏结剂配合使用。

黏结剂的选择和添加量需要通过试验确定。实验室的制粒试验可以评估不同黏结剂和添加量下的团粒强度、渗透性和浸出率。试验结果直接指导工业制粒机的选型和操作参数设定。

制粒效果的评价指标

制粒效果的好坏需要通过几个指标来衡量。这些指标也是选型时判断制粒机是否满足要求的依据。

团粒强度

团粒强度决定了矿堆在筑堆和浸出过程中是否保持完整。强度不足的团粒在筑堆时被压碎，细粒重新释放出来，制粒的效果消失。团粒强度的测试方法包括落下试验和压缩试验。落下试验是把团粒从一定高度自由落下，测量破碎的比例。压缩试验是测量团粒在受压状态下的变形和破碎强度。

团粒粒度分布

团粒的粒度分布影响矿堆的孔隙率和渗透性。团粒粒径过大，团粒之间的孔隙大，浸出液流速快，接触时间短。团粒粒径过小，团粒之间的孔隙小，渗透性下降。堆浸中理想的团粒粒径在5到25毫米之间，分布尽量集中。

渗透性

制粒后物料的渗透性通过渗透系数来衡量。渗透系数太低，浸出液无法在规定时间内穿过矿堆。渗透系数太高，浸出液流速过快，接触时间不足。堆浸中物料的渗透系数通常在每小时1到10米之间。

湿强度

湿强度是团粒在浸出液浸泡状态下的强度。干强度高的团粒在浸水后可能崩解，湿强度不足的团粒在浸出过程中会破碎，细粒迁移堵塞孔隙。湿强度的测试方法是将团粒浸泡在浸出液中一定时间后测量其破碎率。

浸出率

制粒的最终目的是提高浸出率。实验室的柱浸试验可以比较制粒和未制粒物料的浸出率差异。制粒后的浸出率通常比未制粒提高5到15个百分点，具体取决于矿石性质和制粒效果。

制粒机选型的具体步骤

选型需要从试验开始，逐步放大到工业设备。

第一步是矿石性质分析。测定矿石的粒度分布、黏土矿物含量、含水率和酸碱性。粒度分布中细粒级占比是判断是否需要制粒以及选择制粒机类型的关键依据。黏土矿物含量决定制粒过程中的粘料倾向。

第二步是实验室制粒试验。用小型圆盘或者滚筒制粒机进行制粒试验，测试不同黏结剂和添加量下的团粒强度和渗透性。试验结果确定最佳的黏结剂类型和添加量。

第三步是柱浸试验。将制粒后的物料装入浸出柱，模拟堆浸条件进行浸出。测量浸出率、浸出周期和药剂消耗。柱浸结果验证制粒效果，也为工业设计提供浸出参数。

第四步是处理量确定。根据堆浸项目的日处理量和制粒作业的工作制度，计算制粒机需要的处理能力。制粒作业通常与破碎作业同步，工作制度根据破碎流程确定。

第五步是制粒机类型选择。根据矿石粒度分布和黏土含量，参照前面的对比表选择圆盘或者滚筒制粒机。细粒为主、处理量小的项目选圆盘制粒机。粒度分布宽、处理量大的项目选滚筒制粒机。

第六步是设备规格确定。根据处理量和试验得到的制粒时间，计算制粒机的规格。圆盘制粒机的规格由盘径和倾角决定，滚筒制粒机的规格由筒体直径和长度决定。设备规格需要留有余量，适应矿石性质波动和处理量变化。

安装和操作中的常见问题

圆盘制粒机的粘盘问题

矿浆中的黏土矿物在圆盘表面黏附，逐渐形成积料层，影响物料在盘内的运动轨迹。积料严重时，圆盘的有效容积下降，处理量减少。处理方法是调整喷水量和喷水位置，让水在盘面上形成冲刷。安装刮刀时注意刮刀与盘面的间隙，间隙过大刮不干净，间隙过小刮刀磨损快。

滚筒制粒机的筒内积料

滚筒内的抄板和筒壁上容易积累黏性物料，特别是给料端附近。积料改变物料在筒内的运动状态，影响成球效果。处理方法是定期停机清理，或者调整筒体转速和抄板形式减少积料。给料含水率过高时，可以在制粒前进行预干燥。

团粒强度不足

团粒强度不足的原因可能是黏结剂添加量不够、制粒时间不足或者喷水量不当。增加黏结剂添加量是最直接的方法，但需要考虑成本和氰化物消耗的影响。延长制粒时间可以提高成球率，但处理量相应下降。喷水量需要控制在合理范围，水量过多时物料过湿，成球困难。水量过少时物料过干，细粒无法黏附。

制粒机给料不均匀

给料不均匀会导致制粒机负荷波动，团粒质量不稳定。圆盘制粒机的给料不均匀时，盘内料层厚度波动，成球时间不一致。滚筒制粒机的给料不均匀时，筒内物料量波动，抛落强度变化。给料不均匀的原因可能是破碎流程的波动或者给料机的控制问题。需要在制粒机之前设置缓冲仓或者稳定给料装置。

常见问题

问：堆浸项目中，制粒是不是必须的环节？

答：不是必须的，取决于矿石性质。如果矿石中细粒级占比低，小于1毫米的颗粒不超过10%，且黏土矿物含量少，矿石的渗透性本身就能满足堆浸要求，可以不制粒。如果细粒和黏土含量高，不制粒会导致浸出液分布不均和浸出率下降，制粒就是必要的。

问：圆盘制粒机和滚筒制粒机能不能串联使用？

答：可以，但实际应用中较少。串联使用通常是为了提高成球率或者处理特殊矿石。圆盘制粒机做初制粒，滚筒制粒机做补充制粒，可以提高团粒的强度和均匀性。但串联增加了设备投资和操作复杂度，只在单一设备无法满足制粒要求时考虑。

问：制粒后的矿堆渗透性改善了，浸出周期能缩短多少？

答：浸出周期的缩短幅度取决于制粒前的渗透性和制粒效果。渗透性差的矿堆制粒后浸出周期可能缩短30%到50%。渗透性本身就较好的矿堆，制粒对浸出周期的改善有限。制粒的主要贡献是提高浸出率，浸出周期的缩短是附带效果。

问：制粒过程中添加水泥，对氰化物消耗有多大影响？

答：水泥的碱性会消耗浸出液中的氰化物。水泥添加量在每吨矿石10千克时，氰化物消耗可能增加每吨矿石0.2到0.5千克。具体增加量取决于水泥的碱性和浸出液的pH值。可以通过添加石灰替代部分水泥来降低氰化物消耗，石灰调节pH值的同时黏结强度比水泥低，需要配合其他黏结剂使用。

问：滚筒制粒机的筒体转速对制粒效果有什么影响？

答：筒体转速决定了物料在筒内的运动状态。转速偏低时，物料在筒内滚动为主，成球速度慢但团粒强度高。转速偏高时，物料抛落为主，成球速度快但团粒强度低，部分团粒在抛落中破碎。滚筒制粒机的转速通常控制在临界转速的30%到50%之间。临界转速是物料在筒内做离心运动不落下的转速，超过临界转速物料贴在筒壁上，制粒过程停止。

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