光電智能拋廢技術(shù)在低品位鉛鋅礦的試驗研究

蘇振華，談承忠，張 篤，劉 兵，占小龍，韋宏偉

廣西中金嶺南礦業(yè)有限責任公司，廣西 來賓 545900

盤龍鉛鋅礦位于廣西大瑤山西側(cè)鉛鋅重晶石多金屬成礦帶南段，產(chǎn)于下泥盆統(tǒng)上倫白云巖層間破碎帶中[1]，是廣西重要的鉛鋅重晶石礦床．歷經(jīng)多次技改擴產(chǎn)，目前礦山年處理礦石量60多萬噸，年產(chǎn)尾礦56多萬噸，其中60%多尾礦膠結(jié)充填于井下采空區(qū)，其余堆存于尾礦庫．盤龍鉛鋅礦的鉛鋅品位低、尾砂產(chǎn)率大，現(xiàn)有生產(chǎn)工藝導致了嚴重的尾礦庫庫容壓力，已嚴重制約企業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)和下一步擴產(chǎn)改造．

智能拋廢技術(shù)發(fā)端于人工手選，通過礦石外觀顏色的差異挑選出目標礦物．由于人工成本高、效率低、誤揀漏揀率高等原因，科研工作者[2]研發(fā)出光選機、激發(fā)光揀選機和核輻射揀選機等多種智能拋廢揀選設(shè)備，對提高入選礦石品位、分選指標，降低選礦能耗，實現(xiàn)無尾礦山具有重要意義．該技術(shù)目前主要適用于礦石的顏色、紋理、光澤等表面特征比較明顯的黑鎢礦、金銻礦[3]，銅錫礦[4]，銅鉛礦，鉛鋅礦[5]等金屬礦以及石英、螢石等非金屬礦[6]．

借助光電拋廢設(shè)備，結(jié)合盤龍鉛鋅礦石性質(zhì)，開展了實驗室小型試驗、擴大試驗和工業(yè)試驗研究，對低品位鉛鋅礦石進行了預先拋廢處理，驗證了光電拋廢技術(shù)分選盤龍低品位鉛鋅礦石的可行性．

1 光電智能拋廢分選機的工作原理及結(jié)構(gòu)

光電智能拋廢分選機工作原理如圖1所示．該設(shè)備是使用射線源發(fā)出X射線對原礦進行掃描，由高性能探測器采集數(shù)據(jù)，通過智能算法識別礦石品位，并用氣排槍噴吹方式(上噴或下噴)把原礦分選為高品位礦石和低品位廢石，實現(xiàn)預先拋廢或廢石提精[7]．

圖1 分選機工作原理示意圖Fig.1 Working principle schematic diagram of of the sorting machine

智能分選系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)包括傳動、識別及分選三大子系統(tǒng)，其中傳動部分包括振動給料、高速皮帶、分料皮帶，識別部分包括射線源、探測器、電氣柜工控機，分選部分包括氣排槍、氣罐、電氣柜控制部分．

2 原礦性質(zhì)

盤龍鉛鋅礦礦石的多元素分析結(jié)果列于表1．由表1可知，鉛鋅礦中的主要有價回收元素為Pb和Zn，二者的品位較低分別為0.80%和2.70%，伴生的銀金銅等有價金屬含量也低，表明該礦石屬于低品位鉛鋅礦．因此，如何降低選礦成本、提高入選品位及經(jīng)濟效益是礦山實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵．

表1 原礦多元素分析結(jié)果Table 1 Multi-elements analysis of ROM

礦石礦物組成及相對含量列于表2．由表2可知，礦石中的鉛礦物主要為方鉛礦，其次為灰硫砷銻鉛礦、斜硫砷鉛礦和維硫銻鉛礦，以及少量的白鉛礦．鋅礦物絕大部分為閃鋅礦，微量的菱鋅礦．其它金屬礦物大部分為黃鐵礦，少量的毒砂，另有微量的褐鐵礦、黃銅礦等．礦石中的非金屬礦物大部分為白云石，其次為重晶石，少量的鈉長石、方解石、白云母、正長石、磷灰石、石英等．

表2 原礦的礦物組成Table 2 The minerals composition of ROM

3 拋廢試驗研究

根據(jù)光電拋廢分選機的一般分選粒度要求，結(jié)合盤龍鉛鋅礦礦石特性，擬定拋廢試驗的礦石粒度范圍為10～75 mm，在確保鉛鋅回收率的前提下按照“能拋盡拋”的原則，進行了不同拋廢率試驗和全粒級拋廢試驗．

3.1 小型試驗

3.1.1 拋廢率試驗

對+30～-75 mm粒級進行(處理礦量為100 kg)不同拋廢率的小型試驗，分別設(shè)置拋廢率約為35%，45%和55%，以研究不同拋廢率與尾礦品位及金屬損失率的關(guān)系，結(jié)果見圖2．

從圖2可見：對于+30～-75 mm粒級，隨著拋廢率的增加尾礦中鉛鋅的品位及損失率呈上升趨勢；當拋廢率為45%時，尾礦中鉛含量為0.06%、鋅含量為0.05%，鉛及鋅損失率分別為1.90%和5.23%，拋廢指標較好；而當拋廢率約為55%時，尾礦中鋅損失率偏高大于10%．因此，確定理想的拋廢率約為45%．

圖2 +30～-70 mm粒級的拋廢率與尾礦品位和金屬損失率間的關(guān)系Fig.2 The diagram of +30-70mm waste disposal rate-tailing grade and metal loss rate

3.1.2 粒級試驗

在拋廢率約45%的條件下進行不同粒級的拋廢試驗，研究在相近拋廢率下不同粒級尾礦的金屬品位和損失率關(guān)系，結(jié)果見圖3．

從圖3可見，在約45%的拋廢率下，對于+10～-30 mm的粒級，尾礦中鉛及鋅的品位和損失率最高，尾礦中含鉛為0.12%、鋅為0.07%，而鉛及鋅的損失率分別為3.34%和7.83%；對于+30～-75 mm的粒級，尾礦中鉛的品位和損失率最低，尾礦中礦中含鉛為0.06%、鋅為0.05%，鉛及鋅損失率分別為3.34%和7.83%；對于+30～-75 mm的粒級，尾礦中鉛的品位和損失率最低，尾礦中礦中含鉛為0.06%、鋅為0.05%，鉛及鋅損失率分別為1.90%和5.23%；對于+10～-75 mm的粒級，尾礦中鋅的品位和損失率最低，尾礦含鉛為0.07%、鋅為0.04%，鉛及鋅的損失率分別為2.14%和4.44%．綜合拋廢指標和入選粒級，合理的入選粒級為+10～-75 mm．

圖3 在相近拋廢率下不同粒級與尾礦品位及金屬損失率間的關(guān)系Fig.3 The diagram of size range-tailing grade and metal loss rate under similar disposal rate

3.2 擴大試驗

對于+10～-75 mm粒級，設(shè)置45%的拋廢率和處理量大于500 kg/次，進行多組擴大試驗，試驗結(jié)果列于表3．

表3 拋廢擴大試驗結(jié)果Table 3 Waste disposal scale-up test results

由表3可知，+10～-75 mm粒級的拋廢擴大試驗的平均加權(quán)拋廢率為45.95%，鉛及鋅的損失率分別為2.32%和5.20%．試驗結(jié)果達到了指標要求，取得了較好的效果．

3.3 工業(yè)試驗

為進一步驗證光電拋廢技術(shù)應(yīng)用于盤龍鉛鋅礦的可行性，進行了現(xiàn)場工業(yè)試驗研究．根據(jù)選廠破碎的實際情況，入智能光電分選粒級改造為+15～-60 mm，工業(yè)試驗采用“破碎-篩分-拋廢”工藝流程，如圖4所示．經(jīng)現(xiàn)場試驗，在礦石拋廢入選粒度+15～-60 mm(占比全粒級的65.74%)的條件下，取得了20個連續(xù)班次的指標(圖5)，連續(xù)20個班的加權(quán)平均指標列于表4．

圖4 工業(yè)試驗工藝流程示意圖Fig.4 Pilot test flow-sheet

從圖5和表4結(jié)果可知：在處理量為42.37 t/h的條件下，當入料中含鉛0.82%%和含鋅3.49%時的拋廢率為41.20%(對全粒級27.77%)，尾礦廢石含鉛0.04%、含鋅0.21%，鉛和鋅損失率分別為1.82%和2.56%；精礦含鉛1.37%、含鋅5.82%，鉛和鋅回收率分別為98.08%和97.44%；通過拋廢后的鉛鋅綜合品位由4.31%提升到7.19%，富集比為1.67．按礦山年處理60萬噸礦石計算，可拋出廢石16.66萬噸，降低了后續(xù)磨浮礦石量，有利于降低礦山能耗、提高選礦綜合指標．同時，拋出的廢石經(jīng)簡單加工，可作為碎石、機制砂等基礎(chǔ)建筑材料，從而實現(xiàn)了資源綜合利用，減少尾礦產(chǎn)出，為實現(xiàn)無尾礦山創(chuàng)造有利條件．

圖5 拋廢率與廢石損失率波動圖Fig.5 The diagram of waste disposal rate and metals loss

表4 20個班拋廢加權(quán)平均指標Table 4 The average index of 20 shifts waste disposal

4 結(jié) 論

采用光電智能拋廢技術(shù)對盤龍鉛鋅礦低品位鉛鋅礦進行實驗室小型試驗和擴大試驗，對原礦10～75 mm粒級礦石，擴大試驗的拋廢率為45.95%，鉛損失率2.32%、鋅損失率5.20%．采用光電智能拋廢技術(shù)對盤龍鉛鋅礦低品位鉛鋅礦進行工業(yè)試驗研究，結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)設(shè)備工業(yè)參數(shù)優(yōu)化，對原礦15～60 mm粒級礦石，取得作業(yè)拋廢率41.20%，廢石Pb+Zn品位為0.244%，鉛鋅回收率分別為98.08%和97.44%的試驗指標，表明光電拋廢技術(shù)對盤龍鉛鋅礦可行．光電智能拋廢技術(shù)應(yīng)用后可預先拋出廢石，從而提高了入選礦石品位，減少了進入磨浮作業(yè)的礦石量，降低了選礦能耗．拋出的廢石可簡單加工后作為碎石、機制砂等基礎(chǔ)建筑材料，從而減少尾礦產(chǎn)率，緩解尾礦庫庫容壓力，為礦山實現(xiàn)“無尾礦山”創(chuàng)造有利條件．因此，光電智能拋廢技術(shù)具有較好的技術(shù)、經(jīng)濟和環(huán)保效果．