凡口鉛鋅礦廢石生產(chǎn)建筑材料思路與成果

顧 敏 羅里奧

中金嶺南凡口鉛鋅礦

1 背景

凡口鉛鋅礦于1958年建礦，已擁有60多年的發(fā)展史。采用地下采礦方式，井深達(dá)900m，井下最深到-750m。在開(kāi)采鉛鋅礦石及井下巷道掘進(jìn)的過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生廢石，除留場(chǎng)及廢石充填外，其余提升出地表，廢石每年存量增加，目前地表堆存的廢石（主要是含少量鉛、鋅、硫的石灰石）約為86×104m3。隨著生產(chǎn)推進(jìn)，現(xiàn)有廢石堆場(chǎng)規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大，環(huán)保和安全壓力逐年增大。此外，政府規(guī)定凡口鉛鋅礦現(xiàn)用尾礦庫(kù)至2025年關(guān)閉，屆時(shí)選礦廠產(chǎn)生的尾礦將不能再排至尾礦庫(kù)，擬考慮將所有尾礦用于井下充填，為增加井下充填空區(qū)，原用于井下充填的廢石也需要全部提出地表，這將進(jìn)一步增加堆場(chǎng)環(huán)保和安全壓力。為解決凡口鉛鋅礦廢石堆存的安全環(huán)保及生產(chǎn)的雙重壓力，必須采取措施妥善處置廢石。利用廢石為原料，對(duì)其進(jìn)行無(wú)害化處理，同時(shí)回收部分有價(jià)金屬，經(jīng)無(wú)害化處理的廢石再加工成建筑用砂、石，作混凝土骨料或鋪路用可滿足周邊基建及混凝土攪拌公司的需求，既解決廢石出路問(wèn)題，又解決因尾礦庫(kù)關(guān)閉后尾砂無(wú)處排放的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)變廢為寶，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益、安全環(huán)保效益，又符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念。

2 試驗(yàn)室研究

凡口鉛鋅礦廢石的成分鉛、鋅、硫含量分別為0.20%、0.40%和2.2%，其中的硫含量＞0.5%，超過(guò)建材中砂石的標(biāo)準(zhǔn)要求，必須進(jìn)行脫除。廢石的粒級(jí)組成見(jiàn)表1。綜合廢石的成分及粒度特性凡口鉛鋅礦自2018年2月起與贛州好朋友科技有限公司及湖南有色金屬研究院合作，對(duì)采掘廢石和地表堆存廢石在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)研究。利用贛州好朋友科技有限公司研發(fā)的XRT-1200 型雙能智能選礦機(jī)（工業(yè)CT 機(jī)），該設(shè)備主要由XRT射線源、圖像成像傳感器、噴閥、內(nèi)部傳送帶及外部振動(dòng)給料斗組成。主要是根據(jù)礦石中相關(guān)組成成分不同所反映的易被檢測(cè)的物理特性：如光電效應(yīng)、密度、顏色、紋理、放射性、透射性等的差異，對(duì)礦石和廢石逐一識(shí)別后，再由傳感器發(fā)送指令給噴射控制卡（噴閥）進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的金屬礦石噴射選出有礦礦石。對(duì)粒級(jí)為-90+15mm的礦石原樣和廢石原樣進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)效果數(shù)據(jù)分析，粒級(jí)15mm～40mm 廢石分選效果達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，即精礦中廢石量較少，拋廢較完全，拋分的廢石中鉛+鋅的品位較低，只占0.256%～0.29%，拋分的廢石中含礦率較低，只占2.41%～3.67%。

湖南有色金屬研究院在實(shí)驗(yàn)室利用重選設(shè)備鋸齒波跳汰機(jī)（它的工作原理是利用礦物，即廢石與礦在垂直交變水流中沉降速度不同而實(shí)現(xiàn)輕重礦物分選。）分別對(duì)6mm～15mm、6mm 以下廢石做跳汰分選，成功實(shí)現(xiàn)礦石與碎石的分選，選出效果好。根據(jù)試驗(yàn)報(bào)告，智能選礦和跳汰試驗(yàn)均對(duì)廢石中鉛、鋅、硫的脫除有較好的效果，因此兩種工藝相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了降低廢石中鉛、鋅、硫的含量，經(jīng)無(wú)害化處理后的廢石可以生產(chǎn)滿足建筑規(guī)范用砂石材料。從而開(kāi)啟了凡口礦采掘廢石資源化利用新篇章，進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)階段。

表1 廢石各粒級(jí)分成表（按重量）

3 工業(yè)生產(chǎn)階段

廢石分選實(shí)驗(yàn)成功后，2018 年10 月起，凡口鉛鋅礦利用現(xiàn)有的磨砂廠，已更名為建筑材料廠（可日處理廢石800噸）。對(duì)老的生產(chǎn)流程進(jìn)行部分更新優(yōu)化并開(kāi)展了一系列的改造，利用老的礦倉(cāng)及破碎系統(tǒng)（顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、棒磨機(jī)）進(jìn)行破碎；1#、2#直線篩進(jìn)行洗礦篩分；1#～8#皮帶輸送機(jī)、1#～4#砂泵進(jìn)行物料輸送；新安裝智能拋礦機(jī)、跳汰機(jī)、立式?jīng)_擊破、震動(dòng)脫水篩及輔助設(shè)備設(shè)施。在基礎(chǔ)設(shè)施改造完成后，于2019 年5 月起開(kāi)啟了采掘廢石綜合利用生產(chǎn)階段（簡(jiǎn)易生產(chǎn)流程圖見(jiàn)圖1）。

生產(chǎn)期間，每天可生產(chǎn)建材碎石（粒級(jí)為15mm～40mm）約350 噸，生產(chǎn)的棒磨機(jī)制砂（4mm 以下）約260 噸，智能選礦機(jī)分選回收礦石30 噸/天，跳汰分選回收精礦5 噸/天。生產(chǎn)出的碎石、機(jī)制砂硫化物及硫酸鹽（以SO3質(zhì)量計(jì)）經(jīng)第三方檢驗(yàn)符合國(guó)家建材標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表2、圖2），產(chǎn)生的尾砂滿足井下充填要求。機(jī)制砂、碎石實(shí)現(xiàn)日產(chǎn)日銷(xiāo)，供不應(yīng)求，緩解了周邊建筑市場(chǎng)用沙荒，且為礦山創(chuàng)造了不菲的經(jīng)濟(jì)效益，項(xiàng)目生產(chǎn)一年多，外銷(xiāo)砂石實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入近700萬(wàn)元，回收礦石產(chǎn)生益近500萬(wàn)元。

圖1 采掘廢石資源化利用簡(jiǎn)易生產(chǎn)工藝流程圖

表2 建材廠8#皮帶上碎石產(chǎn)品檢測(cè)表

圖2 建筑材料廠砂石檢測(cè)結(jié)果

4 生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)建材產(chǎn)品（碎石、砂）產(chǎn)量質(zhì)量控制經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

4.1 碎石產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量控制

（1）加強(qiáng)料倉(cāng)沖洗管路及噴水龍頭、顎式破碎機(jī)前振動(dòng)給料臺(tái)板的維護(hù)，在給料臺(tái)板上設(shè)置隔片篩，通過(guò)振動(dòng)給料機(jī)的高頻振動(dòng)，對(duì)進(jìn)入頭破的廢石料中細(xì)粉、雜質(zhì)進(jìn)行初步篩選、沖洗過(guò)濾，減少石粉含量。

（2）為保證產(chǎn)量，需確保顎式破碎機(jī)連續(xù)、穩(wěn)定供料。因?yàn)榉€(wěn)定、連續(xù)的供料才會(huì)使破碎機(jī)擠滿給料腔，保證破碎腔內(nèi)料與料之間相互擠壓使得扁平狀與長(zhǎng)條狀沿薄斷面斷裂，減少針片狀碎石含量。

（3）因中破是圓錐破碎機(jī)，破碎效率高，但成品粒形有針片狀石頭，為此我們盡可能調(diào)整好顎破與圓錐破的最佳排料開(kāi)口，實(shí)現(xiàn)均衡生產(chǎn)。

（4）做好圓錐破后振動(dòng)篩篩面的選擇，我們選擇的是兩層篩，篩網(wǎng)選擇方孔型，一層篩孔為40×40，二層篩孔選擇15×15，這樣+40mm 以上返回重破，15mm～40mm 的進(jìn)入智能選礦機(jī)，-15mm的進(jìn)入3#皮帶入棒磨機(jī)制砂，既控制了產(chǎn)品粒度又滿足了智能拋礦機(jī)的進(jìn)料粒度要求。

4.2 機(jī)制砂產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量控制

因建筑材料廠現(xiàn)維修人員不足，為減少設(shè)備維護(hù)，目前沒(méi)有開(kāi)動(dòng)立式?jīng)_擊破（即制砂機(jī)）而機(jī)制砂用老系統(tǒng)中的棒磨機(jī)制砂。棒磨制砂粒形好，無(wú)粉塵。為提高機(jī)制砂產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量，我們做了如下幾點(diǎn)改進(jìn)。

（1）將破碎沖洗料回收（將4#砂泵出料打入棒磨2#篩，）并將棒磨2#篩普通振動(dòng)篩更換為脫水篩達(dá)到更好地脫水效果，并將篩網(wǎng)更換為4×4 的方孔篩，提高了跳汰機(jī)-4mm 的給料量及濃度。

（2）不斷調(diào)整及優(yōu)化跳汰機(jī)運(yùn)行工況，增加減少鋼球介質(zhì)，使跳汰機(jī)分選效果達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，生產(chǎn)出質(zhì)量達(dá)標(biāo)的機(jī)制砂產(chǎn)品。

（3）為確保機(jī)制砂級(jí)配合理且回收更多的細(xì)粒級(jí)砂并達(dá)到脫水效果滿足機(jī)制砂的含水率要求，不斷優(yōu)化試配跳汰脫水篩篩面板組合（因脫水篩是由八塊篩面板組成），最終確定由4 塊0.35×0.35mm方孔網(wǎng)與四塊0.8×0.8mm方孔網(wǎng)組合生產(chǎn)用篩。

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)近兩年的參與鉛鋅廢石資源化利用項(xiàng)目的研究試驗(yàn)及工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，希望對(duì)對(duì)有致力于該類項(xiàng)目的同人提供一些借鑒。