選礦過(guò)程工藝指標(biāo)確定方法及應(yīng)用研究

王忠應(yīng)

（云南黃金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，瓏陽(yáng)天寶礦業(yè)，云南 保山 678001）

選礦生產(chǎn)方式是一種非常典型的連續(xù)性流程式生產(chǎn), 整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程由多個(gè)工序組成并且工序之間相互制約和影響。選礦過(guò)程工藝指標(biāo)是用來(lái)評(píng)判各個(gè)工序加工質(zhì)量的,綜合生產(chǎn)指標(biāo)會(huì)受到每道工序的工藝指標(biāo)影響，例如：影響選礦生產(chǎn)的終極精礦品位和金屬回收率，因此研究選礦過(guò)程的工藝指標(biāo)意義重大。

1 淺析我國(guó)當(dāng)前常見(jiàn)的選礦技術(shù)

1.1 浮選

利用各種各樣的礦物質(zhì)原料顆粒表面其親水性的不同進(jìn)行甄選，這就是我們常說(shuō)的泡沫浮選。因?yàn)榫邆涮烊皇杷缘牡V物比較少見(jiàn)，因而時(shí)常要把捕收劑添入到礦漿中，這樣可以提高欲浮出礦物質(zhì)的疏水特性，然后再加入各種各樣的調(diào)整劑，使它的選擇性更強(qiáng)，通過(guò)起泡劑的添加與充氣，使其產(chǎn)生氣泡，此時(shí)具有疏水性的礦物顆粒將會(huì)附于氣泡之上，達(dá)到上浮分離的目的。一般來(lái)說(shuō)，物料只要不大于 0.3 mm，都能使用浮選技術(shù)，該技術(shù)本質(zhì)上是可以甄別多種礦物原料，因此它也是目前普遍應(yīng)用的選礦技術(shù)。除此之外，浮選技術(shù)也能用在冶煉中間產(chǎn)品、廢水處理以及溶液離子處理等領(lǐng)域。

1.2 揀選

除了浮選外，目前我國(guó)普遍采用另外一種技術(shù)是揀選，它分為手選以及機(jī)械揀選兩類，在預(yù)選丟除廢石中使用。手選技術(shù)，顧名思義就是選礦人員人為挑選，以礦物的外部特性為判斷標(biāo)準(zhǔn)，這種選礦方式古老而傳統(tǒng)，這就要求操作人員經(jīng)驗(yàn)豐富，當(dāng)前我國(guó)尚有礦山在沿用該項(xiàng)技術(shù)。機(jī)械揀選是屬于有光揀選，是靠分析礦物的光學(xué)特性來(lái)完成的；所謂X射線揀選，是指通過(guò)X 射線的熒光照射來(lái)甄選；另外放射線揀選的選別方法是通過(guò)利用鈾與釷等礦物質(zhì)的天然放射性來(lái)完成。人們從上個(gè)世紀(jì)70年代就在運(yùn)用礦物的導(dǎo)電性以及磁性做電性揀選與磁性揀選。

1.3 電選

通過(guò)利用礦物顆粒的電性差異來(lái)選別的方法稱為電選技術(shù)，在導(dǎo)體、非導(dǎo)體以及半導(dǎo)體礦物的分選上運(yùn)用廣泛。按照電廠分類，電選機(jī)分為靜電選礦機(jī)、電暈選礦機(jī)以及復(fù)合電場(chǎng)電選機(jī)。如果依據(jù)礦粒帶電來(lái)劃分，電選機(jī)有電暈帶電、摩擦帶、接觸帶電三種電選機(jī)。一般來(lái)講，電選機(jī)的處理粒度范圍狹窄，處理能力低，況且選擇原料使用前需要干燥，因此在實(shí)際運(yùn)用容易受限?？伤哂谐杀鞠嗟?、污染小、分選效果好等優(yōu)勢(shì)，在錫石、鈦鐵礦、白鎢礦以及金紅石等精礦精選中運(yùn)用較多。此外在進(jìn)行礦物原料分級(jí)以及除塵中經(jīng)常運(yùn)用電選，增大處理量以及提高選別細(xì)粒物料效率將是未來(lái)電選研制的發(fā)展方向。

1.4 重選

在介質(zhì)流中，運(yùn)用礦物原料顆粒自身比重的不同來(lái)選別，這被稱之為重選，搖床選、跳汰選、溜槽選等是它的主要選別方式。歷來(lái)在錫石、黑鎢礦、沙金、錳礦石以及粗粒鐵等礦物的選別上都是使用這種方式，它還在稀有金屬砂礦的選別中也有廣泛的運(yùn)用。重選技術(shù)對(duì)粒度范圍限制小，粒徑可低至1 mm，也可大到幾百毫米，重選技術(shù)的選礦成本高，環(huán)境污染小，只要礦物粒度在粒徑使用范圍內(nèi)，都可使用。此外還能靠重選預(yù)選去除一部分廢石，然后使用其他技術(shù)繼續(xù)處理，使選礦費(fèi)用降低?，F(xiàn)階段貧礦與細(xì)礦物的原料都在不斷增加，重選技術(shù)對(duì)選別20 μm 的物特別有效。此外，在斜面運(yùn)動(dòng)與碰撞時(shí)發(fā)生時(shí)，可直接使用礦物原料碰撞恢復(fù)系數(shù)與摩擦系數(shù)的差別來(lái)選別。在水中進(jìn)行選礦時(shí)，選后的產(chǎn)品完成重力泄水、過(guò)濾、濃縮以及干燥等，粗粒和塊狀物料的重力泄水可以依靠脫水倉(cāng)、脫水篩、螺旋分級(jí)機(jī)來(lái)完成。

1.5 化選

以礦物的化學(xué)性質(zhì)差異為依據(jù)，使用對(duì)應(yīng)的化學(xué)式或者結(jié)合化學(xué)與物理方式方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)有用成分的分離與回收，從而得到精礦，這種方法被稱為化選。一般而言，該方式比使用物理選礦有更高的適從性，它的分離效果也比較好，美中不足其花費(fèi)的成本相對(duì)昂貴。故而，物理選礦中應(yīng)用化選技術(shù)常常不能實(shí)現(xiàn)對(duì)礦物原料、尾礦以及中間產(chǎn)品的處理。由于成分復(fù)雜、難以選別的礦物原料以及細(xì)粒礦物原料不斷增多，化學(xué)選礦及物理聯(lián)合化學(xué)流程選礦的應(yīng)用趨于普及化。

2 選礦工藝指標(biāo)間的關(guān)系及其確定過(guò)程

在選礦廠生產(chǎn)計(jì)劃中，給定當(dāng)日需要選別的原礦種類及其數(shù)量,以各種礦石塊礦率為依據(jù),這樣就能確定當(dāng)日強(qiáng)、弱磁一系列的塊礦以及粉礦的總投入量和相對(duì)應(yīng)的品位, 廢石品位與廢石率一般是常用規(guī)定值,通過(guò)物料平衡與金屬平衡原則可以得出焙燒礦品位[1]。入選原礦的確定情況與綜合精礦品位、金屬回收率以及產(chǎn)量是有重要關(guān)系的。

選礦過(guò)程工藝指標(biāo)包含4個(gè)，它們分別是強(qiáng)磁精礦與尾礦品位，弱磁精礦與尾礦品位，這四項(xiàng)工藝指標(biāo)是強(qiáng)磁與弱磁兩個(gè)系列之間采取何種配合方式的決定因素, 也決定著綜合精礦品位、精礦產(chǎn)量以及對(duì)金屬回收率的貢獻(xiàn)比。在確定入選原礦情況后，必然要依據(jù)一定的最佳配合比例, 這樣確保精礦品位合格且同時(shí)具有高精礦產(chǎn)量以及高金屬回收率(把入選原礦確定之后,追求最高的金屬回收率相當(dāng)于追求最高產(chǎn)量)；在另一個(gè)方面,該組強(qiáng)磁尾礦品位與精礦品位，弱磁精礦品味與尾礦品位的最佳配合比例還受到到其他影響，也就是要受到預(yù)選前備好的一次溢流回收率以及強(qiáng)磁與弱磁的磨礦粒束縛, 這3者需要達(dá)到某個(gè)程度才能實(shí)現(xiàn)最佳，既要考慮入選原礦的限制, 也要考量它們對(duì)后續(xù)選別過(guò)程工藝指標(biāo)影響。根據(jù)上述分析可得，在確定入選原礦后, 各個(gè)工序具體的工藝指標(biāo)是當(dāng)日選礦生產(chǎn)可完成多少綜合生產(chǎn)指標(biāo)總量的決定因素[1]。現(xiàn)階段，選礦廠的豎爐、強(qiáng)磁與弱磁磨礦工序的具體工藝指標(biāo)都被鎖定在一個(gè)具體的目標(biāo)范圍內(nèi)，任何礦石只要能夠滿足該范圍的最低下限即可，然而在實(shí)際應(yīng)用中，選礦工程師會(huì)憑借個(gè)人經(jīng)驗(yàn)結(jié)合礦石具體情況給出一個(gè)工程師本人覺(jué)得恰當(dāng)?shù)哪サV粒度。但是對(duì)于選別強(qiáng)磁與弱磁的工藝指標(biāo)是由選礦廠得工藝部門依照入選礦石的典型性質(zhì),把金屬最高回收率視為原則, 以此確定出強(qiáng)磁尾礦和精礦品位，弱磁尾礦和精礦品位在理想狀態(tài)下的配合方式，倘若實(shí)際中由于具體入選礦石的差異，致使強(qiáng)磁尾礦和精礦品位、弱磁尾礦和精礦品位不能達(dá)到理想設(shè)定結(jié)果，那么選礦工程師就會(huì)憑借自身經(jīng)驗(yàn)對(duì)以上4個(gè)指標(biāo)的配比方式進(jìn)行重新調(diào)控，當(dāng)然這種調(diào)整必須建立在能確保精礦品位的基礎(chǔ)上進(jìn)行[3]?，F(xiàn)階段，人工確定還是各個(gè)工序工藝指標(biāo)主要確定方式,這樣就伴隨些許模糊性與不確定性。

3 工藝指標(biāo)在工業(yè)中的運(yùn)用

以某選礦廠為例，根據(jù)其實(shí)際需求, 開(kāi)發(fā)出了能確定各道工序的工藝指標(biāo)期望值的軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)是選礦企業(yè)操作實(shí)施MES之中的子系統(tǒng)，處在生產(chǎn)過(guò)程管理與控制的過(guò)渡位置。從本廠 2011、 2012年這兩年的數(shù)據(jù)記錄里獲取該系統(tǒng)原始案例庫(kù)。該選礦廠共四種入選原礦：預(yù)選礦、黑溝礦、未預(yù)選礦以及大堆粉礦。首先，采用數(shù)據(jù)預(yù)處理功能刪除不合格的精礦總品位的記錄數(shù)據(jù),隨后得到540條有效記錄，這些記錄是數(shù)據(jù)挖掘構(gòu)成基礎(chǔ)；然后，把入選原礦情況使用自組織映射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類，并提取出每類入選礦石中出現(xiàn)金屬回收率最高的記錄，總計(jì)39條原始案例。通過(guò)分析系統(tǒng)需求與特點(diǎn), 考量到在該選礦企業(yè)中使用本系統(tǒng)的用戶比較少，則系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)選擇 C/S模式，該模式具有很強(qiáng)的交互性, 可以提高響應(yīng)速度，并且存取模式比較安全，使網(wǎng)絡(luò)的通信量減低, 能更加有效的處理大量數(shù)據(jù)。該選礦廠整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)包括：界面前臺(tái)、輔助軟件實(shí)現(xiàn)功能以及數(shù)據(jù)庫(kù)后臺(tái)三大部分。

4 結(jié)語(yǔ)

重工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中地位顯著，如何實(shí)現(xiàn)鐵礦的高利用率歷來(lái)都是選礦工作者的重要工作。礦石入選情況、選礦過(guò)程中各工序的工藝指標(biāo)最佳配合比等都會(huì)直接影響選礦廠的經(jīng)濟(jì)效益。因此，確定礦石入選情況，掌握選礦工藝指標(biāo)的配比關(guān)系，才能保障選礦系統(tǒng)的穩(wěn)定持續(xù)的發(fā)展，為綜合生產(chǎn)指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供基石。