随着我国黄金生产的蓬勃发展，许多新的选金设备和新工艺不断涌现，尤其是砂金选矿设备在不断更新。如离心淘汰盘，鼓动溜槽，振筛差动溜槽和各种规格的锯齿波跳汰机等。这些选金设备尽管其选別效果比常规的选矿设备要好，但对细粒金的回收效果仍未达到预期的目的。笔者为了寻求回收粒级下限低，夯选效率高，设备结构简单和操作简便的设备，利用离心力、重力和旋转剪切力等的联合作用研制出不需动力(只需自然高差给矿)的新型曲面旋流选金器。该设备在实验室试验和现场试验中均取得比较好的分选指标，特别在挖砂船上用来综合回收黄金具有特殊的应用价值。

一、 基本结构的确定

为了恰当地利用离心力、重力和旋转剪切力等几个力的联合作用，确定设备基本的结构形式如图 1所示。该形式近似灯泡形，目的是要延长矿浆旋转过程，曲柱形旋转流转化为曲面旋转流，从而达到由粒度分层转化为按比重分层的目的。它的上部是截头圆锥，中部为圆筒，底部为半球面分选底盘。在截头圆锥的上部装有插入至半球面底盘的尾矿管，在半球面底端的中心装有可更换的精矿管。在圆锥部分的上部有切线方向给矿的进浆管，矿浆自进浆管给入曲面旋流选金器后，在里作旋转运动，旋转运动的结果，将矿粒按粒度和比重分成里、外环层，随后又转化为按比重分成上、下层，比重大的从精矿管排出成为精矿产品，而比重小的从尾矿管排出成为尾矿产品。为了更好地强化按比重分选，在半球面的内壁刻有数条形状不一的渐开线和螺旋线相连接的沟槽，在尾矿管的外侧还套有圆筒面和圆锥面组成的曲面稳流环。

采用截头圆锥，其目的是促使进来的矿浆产生足够的离心力，初步实现按粒度和比重分里、外环层，随着锥体的扩大，旋转流趋向稳定，使里、外环层更加明显，按比重和粒度分层更加精确。锥度太小下部的旋转力太弱，而锥度太大不利于形成稳定的旋转流。试验得出圆谁部分的锥度以1:4为宜。圆筒4的作用是将初步分层的矿浆形成更加稳定的矿浆环流，为底盘上、下分层创造条件。圆筒部分太长矿粒容易沉积，影响矿浆在分选底盘处的松散度，太短分选时间短，一般为圆锥部分高度的五分之三为宜。底盘6为半球面的分选盘，它比锥形的和平底的分选空间宽，使矿浆运动平稳。在此重力、离心力和旋转剪切力同时起作用，便于按比重分层，它与锥面的效果比较见表 1。很明显球面分选底盘比锥面分选底盘效果要好。

在分选底盘的内壁刻有渐开线和螺旋线相连接的沟槽，这些沟槽不是直接通向精矿管，而是在分选底盘的底部有一个比尾矿管稍大的平面，精矿管就设在此平面的中心，这种沟槽与平面相结合的结构对分选起着极大的作用，为最终实现按比重分层创造良好的条件。如果没有沟槽矿粒按比重分层不完善，但沟槽的末端如果没有设置平面，而是直接通向精矿管，不仅精矿产率大，不好控制，而且影响按比重分层，使精矿品位过低，尾矿品位升高。底盘内壁有无沟槽其分选指标对比见表 2。由表 2可知。有沟槽比没有沟槽分选效果明显提高，尾矿品位低一倍左右，回收率高3 %左右。底盘的构造示意图如图 2所示。应该指出的是，设备使用一段时间以后，沟漕有所磨损，但对分选效果影响不显著，因为磨损的方位是按重矿移动的方向磨损的。

由大量的试验研究确定实验室小型曲面旋流选金器的结构参数如表 3。

二、 操作因素的考查

影响曲面旋流选金器操作的主要因素有给矿高差、给矿粒度和给矿浓度等。

1.给矿浓度在5～25%之间变化，尾矿品位和回收率变化不大，尾矿品位都稳定在0.02克/吨，回收率都保持在:96%左右。说明给矿浓度的波动对分选效果影响不显著。只是在浓度较高时，精矿产率较小，富集比较高。为了提高设备的处理能力，宜采用较高的给矿浓度。

2.给矿高差的影响是随其他参数，尤其是随尾矿管的插入深度而变化的。当尾矿管插入深度为78毫米时，给矿高差对分选指标的影响见图 3，由图中的曲线可知，给矿高差在700～900毫求之间就能得到比较好的分选指标。如高差过大，分选指标反而降低。这是因为给矿压力过大，底盘上矿浆的旋转力过大，矿浆的轴向速度加快。分层紊乱，重矿物容易进入尾矿致使回收率明显下降。如果采用砂泵给矿，加大给矿压力，这时将尾矿管的插入深度减小，也能得到比较好的分选效果。

3.给矿粒度对分选指标也有一定影响，给矿粒度粗，矿粒的沉积作用大。对ϕ50毫米的小型设备只适于0.8～0.4毫米的矿粒。给矿粒度太粗设备规格要相应增大

三、 分选效果的考查

曲面旋流选金器用来选别不同类型的矿石，均能获得良好的分选指标。如用它选别湖南某地下河砂金矿，其分选指标如表 4。由表可见，分选指标较高，尾矿品位降到0.02克/吨，回收率为96%以上。其粒级回收率见表 5，不仅粗粒级的回收率较高，而且细粒级的回收效果也好，-0.038毫米粒级的回收率还有66%以上，这是非常可观的。

为了考查含泥多的细粒砂金的分选效果，对-0.098毫米泥质砂金物料(-200目含量为73.33%)进行分选，其分选效果见表 6。由表 6看出，曲面旋流选金器对于处理-0.098毫米的泥质物料仍然能获得比较好的分选结果，能将尾矿品位降到0.02克/吨以下，回收率为76%以上，可见它具有相当好的脱泥效果，是处理含泥高的砂金物料比较理想的设备。

选别某细粒浸染嵌布脉金矿及其浮选尾矿的分选指标见表 7。由表可见，对于如此难选物料仍有一定的选别效果，并且优于跳汰和摇床的选别指标(摇床选别回收率只有40%左右，富集比2.5～3)。

另以湖南某含砷难选脉金的浮选尾矿为原料，经一粗一精一扫选别流程，获得如表 8的分选指标。由数据看出，该难选尾矿经上述流程，当原矿品位为0.87克/吨时，可得精矿品位95克/吨，富集比109倍，回收率还有41.49%，最终尾矿品位降到0.25克/吨的指标。

除了作为黄金的分选设备外，该设备还可以在磨矿闭路中或浮选尾矿中进行旋流内混汞，它与其他混汞设备比较具有如下的特点：1.混汞过程是在密闭的分选腔内进行，汞液不易挥发；2.汞的用量很少，损耗量也少；3.是处于密度较高的旋转松散层进行混汞，大部分的矿浆不会与汞接触，对环境无污染；4.便于操作，只需一个班取一次汞膏，用ϕ50毫米小型设备对某河床砂金矿经三次混汞后，金的回收率为95%左右。在现场对脉金球磨机排矿进行三至四个小时的混汞，当给矿品位为2.3克/吨时，经一次混汞，尾矿品位降为1.0克/吨，回收率为56.52%，如果用2～3个设备串起来进行混汞，回收率会有显著提高。

四、 结语

1.新型曲面旋流选金器具有结构简单、操作容易、工作可靠、不需动力和成本低等优点。2.分选效果好，当砂金的给矿品位为0.5克/吨左右时；可得精矿品位为4.0克/吨左右，回收率为96%以上，尾矿品位为0.02克/吨的分选指标。回收粒级下限低，对-0.038毫米粒级仍可回收66%以上。对其他脉金和浮选尾矿也有一定的效果。3.适应性强，给矿压力和给矿浓度在较大范围内波动均能得到比较好的分选效果。4.设备体积小、重量轻、相对而言处理能力大(ϕ250毫米的每小时可处理70米³矿浆），大小厂矿都可使用。尤其在采金船上和挖砂船上选收黄金具有特殊的应用价值。