河口砂矿富集工艺方案：应对盐度与细颗粒挑战的富集方案

先说答案

河口砂矿的富集，最大的麻烦不在矿物本身，而在水。河口是淡水和海水交汇的地方，盐度变化大、细颗粒沉积物多、矿泥含量高。这三个因素叠加在一起，会让常规重选设备的运行效果大打折扣。解决方案围绕三件事展开：擦洗脱泥解决矿泥包裹问题、淡水替换解决盐度干扰、分段分级解决细粒回收难题。整条工艺线由双级擦洗、旋流器组脱泥、淡水置换、螺旋溜槽粗选、离心机和摇床精选构成，能把原矿中百分之一到二的重矿物富集到百分之六十到八十，回收率做到七十到八十五个百分点。

Q1：河口砂矿的特殊性在哪？为什么常规重选流程不好用？

客户经常把河口砂矿当成普通河流砂矿来处理，结果发现设备跑不出指标来。问题出在水质和矿泥上。

河口砂矿有几样跟内河砂矿不一样的东西。第一是盐度。海水带来的盐分改变矿浆的物理化学性质，在螺旋溜槽里重矿物沉降速度受矿浆粘度影响，盐度越高矿浆粘度越大，重矿物沉降阻力增加，本该收回来的矿物被冲到尾矿里。第二是细颗粒沉积物特别多。河口是泥沙沉降区，水流速度从上游带下来的细泥在这里大量沉积，含泥量通常百分之十五到三十，是内河砂矿的几倍。第三是矿泥包裹。细粒黏土附着在重矿物表面形成泥膜，让重矿物表面变得跟石英差不多，重选设备区分不出来。

盐度和细颗粒叠加在一起的结果是：同样一台螺旋溜槽，在内河砂矿里回收率能做到百分之九十，在河口砂矿里可能只有百分之六七十。所以河口砂矿的富集工艺必须针对这两个问题做专项设计。

Q2：怎么解决细颗粒和矿泥的问题？

解决方案分三步走。

第一步是擦洗。原矿给入双级圆筒擦洗机，加水强力搅拌，利用砂粒之间的摩擦把矿物表面的黏土泥膜打掉。双级的意思是一台粗擦一台精擦，粗擦把大块黏土打散，精擦把表面残留的泥膜彻底清除。擦洗强度要根据原矿含泥量来调，含泥量百分之十五到二十属于中等偏高水平，需要中等强度擦洗。如果含泥量超过百分之二十五，要增加擦洗时间或提高转速。

第二步是脱泥。擦洗后的矿浆进入水力旋流器组脱泥。旋流器组把细泥和细粒级物料从溢流口排出，沉砂是脱泥后合格的粗粒物料。脱泥后的物料含泥量控制在百分之八以下，才能进入后续重选设备。脱泥不是一步完成的，大型项目通常用两段旋流器串联，第一段脱除大部分细泥，第二段进一步脱除残余矿泥，总脱泥效率做到百分之八十五以上。

第三步是淡水置换。这一步针对盐度问题。采砂船或绞吸式挖泥船在河口采出的矿浆是咸水矿浆，盐度可能千分之十到二十。在进入重选设备之前，用淡水在搅拌槽里做一次置换，把咸水换掉。淡水置换可以在搅拌槽里连续进行，原矿浆和淡水按比例混合后溢流排出含盐水，沉砂是淡水矿浆，盐度降到千分之一以下。淡水消耗量根据原矿浆盐度来定，一般在原矿浆量的三到五倍。

Q3：重选富集段怎么配置？

盐度和矿泥问题处理好之后，重选段的配置仍然跟普通砂矿不完全一样。河口砂矿的粒级分布更宽，粗砂细砂混在一起，需要通过分级给不同粒级匹配不同的重选设备。

筛分分级是第一件事。脱泥后的物料过双层振动筛，分成三个粒级。零点五毫米以上的粗粒级进跳汰机。零点一到零点五毫米的中粒级进螺旋溜槽组。零点一毫米以下的细粒级进离心选矿机或摇床。三个粒级走三条独立的设备线，互不干扰。

螺旋溜槽做粗选和扫选主力。经过脱泥和淡水置换后的物料进入螺旋溜槽组，采用一粗一扫两段配置。粗选精矿重矿物总含量做到百分之六十到八十。扫选精矿返回粗选给矿。螺旋段的尾矿如果重矿物含量还高于工业品位，用离心选矿机再做一次扫选回收。

摇床和离心机做精选。摇床处理零点一到零点五毫米的中粒级物料，离心机处理零点一到零点零三七毫米的细粒级物料。离心选矿机能捕获零点零一毫米级的微细粒重矿物，回收率比摇床高十到十五个百分点，是河口砂矿细粒回收的关键设备。

Q4：盐度问题到底怎么影响设备？除了淡水置换还有别的办法吗？

盐度主要影响螺旋溜槽和摇床。

螺旋溜槽里，高盐度矿浆粘度增加，重矿物沉降速度变慢，本该在槽底内缘集中排出的锡石或钛铁矿被矿浆带到了槽外缘，跑进了尾矿。另外盐度变化还会影响矿浆流膜的稳定性，分带界线模糊，精矿品位和回收率一起掉。

摇床一样受影响。摇床的分选靠床面横向水流和纵向差速运动的配合，盐度改变水的表面张力和粘度，影响水流的均匀性和矿物颗粒在水膜中的运动轨迹。盐度波动超过千分之三，摇床的床面分带就会明显变化，操作工很难及时调整。

除了淡水置换，还有两种处理方式。

一种是用海水专用重选流程。某些设备厂家开发了针对海水矿浆的螺旋溜槽，槽面做了特殊处理，分选参数针对海水矿浆的粘度特性做了调整。但这种设备不是标配，要提前定制。

另一种是采选分离，采砂船在河口采砂时先做粗选，粗选精矿运到岸上的淡水区域再做精选。采砂船上的粗选设备受盐度影响没那么大，上岸后用淡水重新调浆，把盐度问题彻底隔离开。这个方案的缺点是增加了转运成本，但能大幅降低盐度对精选段设备的影响。

Q5：河口砂矿富集工艺的经济性怎么样？

河口砂矿的富集成本比内河砂矿高，主要体现在几个地方。

淡水置换消耗的淡水量大。日处理一千吨原矿的规模，淡水消耗每小时一百五十到二百五十吨。如果项目所在地淡水资源紧张，这部分成本不能忽略。靠近河口的地方淡水通常不缺乏，但取水和输水的投资要算进总成本。

擦洗和脱泥的电耗比普通砂矿高。双级擦洗机的装机功率比单级高出一倍，旋流器组需要的渣浆泵也要多配。吨矿电耗比内河砂矿高三到五度。

设备投资方面，河口砂矿的富集系统比普通河流砂矿多出双级擦洗机和淡水置换系统，投资高出百分之二十到三十。

但多出的成本能被回收率提升覆盖掉。某河口砂矿采用常规流程时，重矿物总回收率只有百分之六十八。加入擦洗脱泥和淡水置换后，回收率提升到百分之八十二。回收率十四个百分点的差距，按年处理五十万吨原矿、重矿物含量百分之二来算，一年多收一万四千吨重矿物精矿，多出的成本几个月就能收回来。

追问环节：客户最常追着问的两个细节

河口砂矿的尾矿怎么处理？
河口砂矿的尾矿主要是石英砂和脱泥出来的细泥。石英砂可以回填或做建材，含盐度较高的情况下需要洗盐后才能用。细泥进入尾矿库沉降，澄清后的尾水可以循环使用。河口区域环保要求比内陆更严，尾矿库的防渗和废水处理系统是环评重点，要在设计阶段就纳入方案。

潮汐影响采砂和选矿吗？
潮汐影响的是采砂环节而不是选矿环节。感潮河段水位随潮汐涨落变化很大，低潮时采砂船可能搁浅，高潮时又能作业。潮汐还会改变水流方向，涨潮时海水上溯，落潮时淡水下泄，河口段的水质盐度一天之内可能在淡水和海水之间反复变化好几次。采砂船和岸边选厂的给矿系统要考虑潮汐带来的水位波动和矿浆盐度波动，给矿泵的扬程、管路坡度都要按最不利工况设计。