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金刚石砂矿处理方法

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金刚石砂矿处理方法

核心结论速览

金刚石砂矿处理的核心逻辑在于粗选预富集、精选终提纯两段式分选体系。金刚石砂矿中金刚石跟废石已基本上完全解离，选别工艺相对简单，无需破碎和磨矿。粗选阶段主要利用重选跳汰法进行，精选阶段采用油膏选矿、X射线分选等多种方法联合进行。金刚石总的回收率应不低于百分之九十五。金刚石砂矿处理方法涵盖洗矿筛分、跳汰粗选、油膏或X射线精选等核心环节，配套圆筒洗矿机、振动筛、跳汰机、振动油膏选矿机、X射线分选机等核心装备，处理能力覆盖每小时十吨到三百吨。

金刚石砂矿的资源特征与处理方法概述

金刚石是指经过打磨和切割的钻石原石，是一种天然矿物。金刚石在矿石中的含量非常低微，必须采用选矿的方法提取。自然界中的金刚石矿绝大多数是砂矿，砂矿中金刚石跟废石已基本上完全解离，选别工艺相对简单，无需经过破碎和磨矿。

金刚石砂矿是原生含金刚石岩石经风化、侵蚀、搬运和沉积形成的次生富集体，主要分布于现代河流冲积层、古河床阶地及海滨砂矿中。金刚石砂矿中常常含有黄金、钛铁矿、锆英石、金红石、石榴石等重矿物，在选矿过程中通常需要采用重选、油膏选矿等多种方法联合使用。

一八七零年以前，人们寻觅金刚石的生产活动是在砂矿中，采用的类似淘金的方法进行，设备简陋、方法原始、简单。随着生产规模的扩大，金刚石选矿人发明了洗矿槽，以流水冲洗、重力沉降富集重矿物。发展到今天，金刚石砂矿处理方法已形成成熟的洗矿、筛分、跳汰、油选工艺路线。

金刚石砂矿处理总体可分为粗选和精选两个阶段。粗选主要是利用重选跳汰法来进行，精选采用多种方法联合进行。质量检查是整个选矿过程的关键，每个工序和各个级别有不同的质量要求。

技术原理：基于密度差异与表面特性的分选逻辑

金刚石砂矿处理方法的物理基础建立在重力选矿与表面特性分选协同作用之上。

重力选矿利用矿物颗粒在介质水中因密度不同而产生的运动差异实现分离。金刚石比重为三点五左右，一般的砂石比重普遍不超过二点六。这一显著的比重差为重力分选提供了坚实的物理基础。跳汰机通过脉动水流使床层周期性松散和沉降，高密度的金刚石颗粒沉降到底层形成粗精矿层，低密度的轻质脉石矿物则位于上层成为尾矿。跳汰机选金刚石的工艺过程简单，操作管理方便，分选效果好，回收率高可达百分之九十七到一百，精矿产率低仅为百分之二到五，使用循环水作业，对水质要求不高，生产能力大。

油膏选矿则是根据金刚石和脉石矿物表面亲油性的差异进行分选的特殊选矿方法。金刚石属于非极性矿物，在其晶体表面对油的润湿性好，易被油膏表面粘着。将含金刚石的物料给到油选机的粘性油膏表面上时，亲油的金刚石便粘着在油膏表面上，刮下并脱油后成为精矿，而疏油的脉石不被油膏表面粘着，被水冲走成为尾矿。

X射线分选则利用金刚石在X射线照射下能够发荧光的特性实现分选。矿砂和金刚石的混合物料在X射线照射下，金刚石发出浅蓝色的荧光被传感器识别，通过高压气流将金刚石颗粒从矿流中吹出。X射线分选回收率可达百分之百，设备自动化程度高。

金刚石砂矿处理方法的工程设计遵循窄粒级入选、梯级重选、精细提纯的核心原则。将给矿按粒度严格分级后，每个窄粒级分别进入最适合该粒级的重选设备进行分选。整个过程必须采用温和的物理分选手段，保护金刚石晶体的完整性。

预处理：洗矿与筛分

洗矿筛分是金刚石砂矿处理方法的第一道工序，目标是通过洗涤去除粘土、泥沙及表面附着物，并将物料按粒度分级，为后续跳汰粗选提供窄粒级给料。

洗矿作业的核心设备是圆筒洗矿机，又称滚筒洗矿机。圆筒洗矿机不仅具有洗矿作用，同时也具有一定的筛分功能。对于泥土含量过高的金刚石砂矿，圆筒洗矿机是首选设备。金刚石常被粘性泥球包裹，普通筛网无法破开泥球导致金刚石流失，圆筒洗矿机通过翻滚动作和提升装置粉碎泥球释放金刚石。圆筒洗矿机转速通常控制在五到十五转每分，处理能力为二十到三百吨每小时。

洗矿后的矿浆进入双层振动筛进行筛分分级。振动筛采用不锈钢筛网防堵塞设计，筛分效率不低于百分之九十。筛分将物料分级为加十毫米、十到五毫米、五到二毫米、二到零点五毫米四个粒级。筛上物加十毫米为大块废石，可直接排出或人工拣选剔除。

筛分分级作业的核心控制参数有两个。分级效率方面，需确保各粒级的筛分效率不低于百分之九十。分级粒度精度方面，分级粒度偏差应控制在正负百分之五以内。洗矿筛分作业确保了后续跳汰机进料的粒度相对均匀，大幅提高分选效率。

粗选：跳汰机重力分选

跳汰粗选是金刚石砂矿处理方法的核心环节，利用金刚石与脉石矿物的显著密度差异进行高效分选和富集。跳汰机是金刚石粗选的核心设备，在金刚石选矿中的主要作用就是粗选，以抛弃大量的废石废砂，然后再进入精选流程。

跳汰机选别的原理在于物料中金刚石和其他矿物的重选性质差异，其中主要为密度、性质和摩擦系数的差异。金刚石比重为三点五左右，一般的砂石比重普遍不超过二点六。跳汰机通过脉动水流使床层周期性松散和沉降，高密度的金刚石颗粒沉降到底层形成粗精矿层，低密度的轻质脉石矿物则位于上层成为尾矿。金刚石形状均匀、表面光滑、摩擦系数小，很有利于跳汰选别。

金刚石砂矿处理方法通常根据筛分后的粒度组成配置两种规格的跳汰机。零到十毫米跳汰机处理细粒级物料，冲程十到二十五毫米可调，处理能力五到三十五吨每小时。零到三十毫米跳汰机处理粗粒级物料，冲程二十到四十毫米可调，处理能力十到三十吨每小时。每台跳汰机产出粗精矿和尾矿，粗精矿进入下一段精选作业。此段可抛出原矿质量百分之九十以上的尾矿，实现金刚石的初步富集。

梯形跳汰机又称侧动式隔膜跳汰机也是一种重要的粗选设备，具有四个独立的跳汰机选矿槽，每槽可独立调节，跳汰面呈梯形，具有很高的回收率和处理量，有效回收下限为五十三微米。

精选：油膏选矿与X射线分选

跳汰粗精矿中仍混有大量比重相近的伴生重矿物，仅靠重选无法实现最终提纯，必须引入基于金刚石表面特性或物理特性的精选方法。

油膏选矿是根据金刚石和脉石矿物表面亲油性的差异进行分选的特殊选矿方法。油膏选于1897年开始用于南非，这是当时金刚石分选技术的重大发展。

振动油膏选矿机是金刚石精选的核心设备，由油选带和振动系统组成，可自动铺设油层，在油选带尾端刮取油膏和黏着物。振动带式油选机是在带式油选机的基础上发展而成，分选带下面装有振动装置，增加了矿粒与油膏表面的接触机会，有利于金刚石的粘着。振动式油膏选矿机比不振动油膏选矿机选矿处理量大三倍。

振动油膏选矿机具有连续工作、回收率高、对细粒钻石也能有效分选、成本低廉等优势。油膏选矿的适选粒度范围为二十到零点二毫米，油带宽度八百毫米，处理能力一到三吨每小时。油膏选矿回收率可达百分之九十五以上。

X射线分选是利用金刚石在X射线照射下能够发荧光的特性来实现分选的特殊选矿方法。矿砂和金刚石的混合物料在X射线照射下，金刚石发出浅蓝色的荧光被传感器识别，通过高压气流将金刚石颗粒从矿流中吹出。

X射线分选机应用于金刚石的拣选开始得较早，在二十世纪三十年代就开始有应用。X射线对金刚石矿进行拣选的优点是回收率非常高可达百分之九十八到一百，精矿质量高，产率低，选矿机处理能力大，生产费用低。X射线分选的适选粒度范围为三十到零点二毫米。但设备构造复杂，维修要求高，设备价格也相当昂贵。

人工手选是得到金刚石产品的最终工序。对于高价值金刚石作业，最终回收阶段通常在安全的回收室内进行，限制人员出入，采用自动化操作以最大限度减少人手接触。混汞机可用于综合回收砂矿中伴生的黄金。

核心设备配置与技术参数

金刚石砂矿处理方法的核心设备配置及关键参数如下表所示。

工艺环节设备名称技术参数处理能力功能说明

洗矿滚筒洗矿机转速五到十五转每分二十到三百吨每小时去除粘土和表面附着物

筛分双层振动筛筛孔可调三十到二百吨每小时分级为四个粒级

粗选零到十毫米跳汰机冲程十到二十五毫米可调五到三十五吨每小时细粒级跳汰粗选

粗选零到三十毫米跳汰机冲程二十到四十毫米可调十到三十吨每小时粗粒级跳汰粗选

精选振动油膏选矿机油带宽度八百毫米一到三吨每小时金刚石精选，回收率百分之九十五以上

精选 X射线分选机非接触式识别一到十吨每小时高价值金刚石分选，回收率可达百分之百

典型技术指标

金刚石砂矿处理方法的典型技术指标如下。

项目指标

处理能力十到三百吨每小时

原矿品位零点一到五克拉每吨

跳汰回收率百分之九十七到一百

油膏精选回收率百分之九十五以上

X射线分选回收率可达百分之百

综合回收率不低于百分之九十五

水耗不超过一点五立方米每吨

油膏消耗不超过零点五公斤每吨

适应粒度零点五到三十毫米全粒级

多级分选工艺确保回收率大于百分之九十五，适应零点五到三十毫米全粒级回收。全程温和处理工艺配合专业防损伤设备设计，最大限度保护金刚石晶体完整性。该方案无化学药剂添加，水循环利用率大于百分之八十五，油膏可重复使用。

工程案例

湖南常德金刚石矿位于湖南省常德市，属细谷砂矿床。主要重矿物为金刚石、黄金、锆英石、水铝石、石榴子石、金红石、钛铁矿、赤铁矿等；主要轻矿物为石英、长石、云母、蛋白石等。原砂中金刚石品位为一到六毫克每立方米。此外，黄金、锆英石、钛铁矿含量较高，可以进行综合回收，现用混汞法回收黄金。

矿床中金刚石集中在一到四毫米级别中，晶体质量好。选矿工艺主要以跳汰重选为主，主要选矿设备有跳汰机、圆筒洗矿机、单螺旋分级机、筛分机、光选机、手选机、混汞机等。该金刚石矿选矿厂生产初期，粗选曾采用分级跳汰，入选原料粒度为十六毫米，按筛分比分为负十六加八、负八加四、负四加二、负二加一、负一加零点五毫米五个级别分别进行跳汰选别。金刚石回收率为百分之九十八。

实践表明，采用预选富集筛板后，对提高不分级跳汰的选别指标起到了很好的作用。在保证回收率的前提下，在相同用水量时，精矿产率只为原来的三分之一；在得到同样精矿产率时，用水量可减少一半。此外，它还可以改善精矿的粒度组成，使之与原矿粒度组成相近。

湖南常德金刚石矿的处理实践表明，采用不分级跳汰后，金刚石回收率高而稳定，精矿的粒度组成与原矿粒度组成相近，细级别金刚石回收较多。

结论与建议

金刚石砂矿处理方法的核心理念是粗选预富集、精选终提纯两段式分选体系。圆筒洗矿机和振动筛负责去除粘土并将物料按粒度分级，为跳汰机提供窄粒级给料。跳汰机利用金刚石与脉石的比重差异快速抛除大量尾矿，回收率可达百分之九十七到一百。振动油膏选矿机利用金刚石亲油疏水的表面特性实现高精度精选。X射线分选机利用金刚石在X射线照射下发荧光的特性实现自动化、非接触式分选。

工艺设计建议方面，投产前务必进行系统的矿石可选性试验，确定原矿的金刚石品位、粒度组成、含泥量以及各设备的最优工况参数。洗矿筛分段应根据含泥量确定洗矿强度和筛分粒度。跳汰段应根据粒度组成确定跳汰机规格和冲程冲次参数。精选段应根据投资预算和产量要求选择油膏选矿或X射线分选，对于高价值金刚石矿建议配置X射线分选作为最终精选手段，并设置安全的最终回收室。

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