光電預(yù)選在湖北某銅礦石的試驗(yàn)研究及展望

韓 偉，鄧文敏

（山東鑫海礦業(yè)技術(shù)裝備股份有限公司，山東 煙臺(tái) 265500）

1 引言

光電選礦是根據(jù)礦物之間光學(xué)特性（如：顏色、反射率、螢光性、透明度、透射性等）的差異，利用光電效應(yīng)原理和分離執(zhí)行機(jī)構(gòu)分選礦物的一種方法，它是屬于物理選礦的范疇。人類(lèi)利用光電分選礦物技術(shù)最早可追溯到1905年，奧地利技術(shù)工作者胡帕爾（J.Hupperr）利用物料顏色的差異進(jìn)行試驗(yàn)并研制了世界上的首臺(tái)光電分選機(jī)［1-2］。由于各種技術(shù)和資源等多方面的制約和影響，光電選礦技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程較為緩慢，尤其在礦業(yè)大規(guī)模的實(shí)踐應(yīng)用不甚理想。進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，隨著選礦技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，尤其是計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)的高效發(fā)展和利用，為光電選礦的發(fā)展提供了理論和裝備上的前提條件。礦產(chǎn)資源是人類(lèi)賴(lài)以生存和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也是不可再生資源，隨著礦產(chǎn)資源近百年的大規(guī)模開(kāi)采和利用，礦產(chǎn)資源日趨“貧、細(xì)、雜、難”，礦山企業(yè)仍采用傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝其經(jīng)濟(jì)效益也逐漸降低。尤其進(jìn)入新的歷史時(shí)代，人類(lèi)更加注重礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，國(guó)家也都相繼出臺(tái)了多項(xiàng)政策法規(guī)，來(lái)制約、規(guī)范和激勵(lì)礦山企業(yè)向綠色生態(tài)之路上去發(fā)展［3-4］。

2 光電預(yù)選意義及原理

隨著傳感器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，傳感預(yù)選技術(shù)理論和實(shí)踐上都取得了較大進(jìn)步和發(fā)展。利用傳感預(yù)選技術(shù)可以預(yù)選外觀(guān)上有差異的礦石和廢石，還可以利用礦石和廢石受可見(jiàn)光、紅外線(xiàn)、紫外線(xiàn)、X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)電波照射后反應(yīng)的差別來(lái)進(jìn)行分選，技術(shù)日趨成熟和完善。這對(duì)于有色、黑色、稀有、放射性、貴金屬元素的礦石以及非金屬礦石和建筑材料都可以進(jìn)行有效的分選和應(yīng)用。當(dāng)今新的歷史時(shí)代，資源化礦山都面臨著資源、環(huán)境和效益等突出問(wèn)題，利用光電預(yù)選技術(shù)可以提高入磨入選品位（特別是低品位資源），節(jié)能降耗，提高礦山企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，符合礦山企業(yè)“污染物減量、資源再利用和循環(huán)利用”的開(kāi)發(fā)技術(shù)原則。

雙能量X射線(xiàn)（DE-XRT）傳感技術(shù)是德國(guó)施德納特（STEINERT）公司研制的“雙能量X射線(xiàn)透射”傳感預(yù)選工藝。其原理是利用了X射線(xiàn)穿透礦石時(shí)會(huì)被吸收、反射或穿透，礦石內(nèi)不同成份對(duì)X射線(xiàn)衰減系數(shù)不同，以及礦石內(nèi)不同礦物的原子密度的穿透程度不同。該技術(shù)采用兩種獨(dú)立能量級(jí)水平的射線(xiàn)對(duì)礦石進(jìn)行檢測(cè)，X射線(xiàn)源發(fā)出的寬波譜X射線(xiàn)應(yīng)用到礦石，傳感器系統(tǒng)記錄了X射線(xiàn)穿透礦石后的信息并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)?！半p能量X 射線(xiàn)透射法”的優(yōu)點(diǎn)是能記錄一些與物料厚度變化(粒度變化)無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)，不同礦物所含成分的相對(duì)原子序數(shù)差異是該技術(shù)的分選基礎(chǔ)［5-6］。

3 某銅礦石光電預(yù)選試驗(yàn)

3.1 礦石特性

湖北某銅礦是上世紀(jì)70年代建成投產(chǎn)的大中型銅鉬礦山，原設(shè)計(jì)采選規(guī)模115.5萬(wàn)t/a。經(jīng)過(guò)五十多年的生產(chǎn)，易選高品位原礦日漸枯竭，為滿(mǎn)足選礦廠(chǎng)生產(chǎn)能力，坑采供礦向低品位、中深部礦體開(kāi)采。選廠(chǎng)入選礦石來(lái)自井下多個(gè)中段采場(chǎng)，以及露采邊坡殘采殘收的低品位礦石。礦石性質(zhì)復(fù)雜多變，貧化也較為嚴(yán)重，選礦供礦銅品位僅在0.5%~0.65%［7］。

該礦區(qū)礦石屬于高中溫?zé)嵋何◣r型銅鉬礦床，礦石的組成礦物種類(lèi)較為復(fù)雜，銅礦物主要為黃銅礦及其次生蝕變生成的斑銅礦，多呈不規(guī)則狀浸染嵌布在脈石礦物中。鉬礦物大部分為輝鉬礦，呈板片狀集合體或針柱狀、葉片狀嵌布在其他礦物中，形態(tài)規(guī)則，嵌連關(guān)系較為簡(jiǎn)單。脈石礦物具鈣質(zhì)矽卡巖特征，以鈣鐵榴石和方解石為主，石英、斜長(zhǎng)石、透輝石、透閃石、石膏和硬石膏次之，少量白云石、黑云母、絹云母、蛇紋石、綠泥石和高嶺石等［8］。

3.2 試驗(yàn)設(shè)備

（1）本試驗(yàn)光電預(yù)選設(shè)備采用STEINERT KSS組合式分選機(jī)，主要參數(shù)：型號(hào): KSS LXTT100（帶寬 1m） ；電流 :最高 18 A ；壓縮空氣氣壓 :10 bar； 額外輔助氣壓 : approx. 2 bar；空壓機(jī)功率 :45~75 kW；傳感器類(lèi)型：DE-XRT傳感器和3D激光傳感器組合技術(shù)。

（2）自動(dòng)連續(xù)的光電預(yù)選包括：礦石呈單個(gè)顆粒狀通過(guò)檢測(cè)區(qū)；由傳感器組成的檢測(cè)系統(tǒng)收集礦粒信息數(shù)據(jù)；計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理；由噴吹系統(tǒng)執(zhí)行分離揀選，四個(gè)過(guò)程。

圖1 礦石光電預(yù)選過(guò)程示意圖

3.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.3.1 試驗(yàn)礦樣

試驗(yàn)礦樣取自選礦車(chē)間中細(xì)碎破碎后產(chǎn)品經(jīng)閉路篩分后的篩上粗顆粒礦石，粒度范圍：15~50mm。含銅平均品位0.68%。硬度：f=14；密度：ρ=3.4t/m3；松散密度：ρs=1.6 t/m3。礦石主要化學(xué)多元素分析見(jiàn)表1。

表1 礦石主要化學(xué)多元素分析 %

3.3.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

光電預(yù)選試驗(yàn)進(jìn)行了不同粒級(jí)試驗(yàn)，+15~-30 mm、+30~-50mm、+15~-50mm等，以及物料全粒級(jí)條件下的不同處理能力試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 光電預(yù)選試驗(yàn)結(jié)果一覽表 %

從光電預(yù)選試驗(yàn)可知，雙能量X射線(xiàn)（DEXRT）光電預(yù)選技術(shù)利用不同礦物對(duì)電磁波的光電特性，通過(guò)一系列的分析、傳輸?shù)忍幚?，可以區(qū)別出高品位礦石和廢石，由噴吹系統(tǒng)完成對(duì)礦石的自動(dòng)連續(xù)分選。累計(jì)拋廢率19.53%，預(yù)選拋尾礦中含銅品位0.152%，銅回收率95.75%，銅品位提高了0.133%，拋廢效果較為理想。

4 光電預(yù)選應(yīng)用展望及技術(shù)經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)

邁入新的歷史時(shí)代，礦石資源日趨貧化和難選、生產(chǎn)成本逐漸偏高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力低，尤其是環(huán)境保護(hù)問(wèn)題逐步加大。礦山企業(yè)受到了多方面因素的不利影響和制約，不斷激勵(lì)礦山企業(yè)在立足傳統(tǒng)選礦工藝的基礎(chǔ)上，尋求高效、環(huán)保、增效等技術(shù)創(chuàng)新之路。光電預(yù)選拋尾技術(shù)可以提高礦石入選品位，增強(qiáng)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，符合國(guó)家“污染物減量化”的原則。因此，因地制宜、適時(shí)利用光電預(yù)選拋尾技術(shù)具有十分重要的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。

依據(jù)光電預(yù)選拋尾試驗(yàn)結(jié)果，并結(jié)合某銅礦選礦車(chē)間實(shí)際情況，以破碎原礦拋費(fèi)率20%，拋費(fèi)尾礦品位含銅0.15%為基點(diǎn)計(jì)，進(jìn)行預(yù)選拋尾工程技術(shù)改造前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)及評(píng)價(jià)，以期為將來(lái)的技術(shù)改造提供技術(shù)支持和決策參考。改造前后技術(shù)指標(biāo)分析見(jiàn)表3，經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)見(jiàn)表4。

表3 改造前后技術(shù)指標(biāo)一覽表

表4 改造前后經(jīng)濟(jì)效益一覽表 萬(wàn)元/a

從技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算及對(duì)比分析，針對(duì)某銅礦低品位原礦石進(jìn)行光電預(yù)選拋尾改造，提高了入選原礦品位0.13%，提高了磨選利用率，可年增礦山銅1008.0t。年增產(chǎn)值3618.2萬(wàn)元，年新增凈利潤(rùn)1006.0萬(wàn)元。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）光電預(yù)選技術(shù)利用不同礦物對(duì)電磁波的光電特性能完成對(duì)原礦石的自動(dòng)連續(xù)分選。試驗(yàn)結(jié)果表明，累計(jì)拋廢率可達(dá)19.53%，提高入選銅品位0.133%，銅回收率95.75%。

（2）以某銅礦低品位原礦石進(jìn)行預(yù)選拋尾改造，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析，提高了入選原礦品位0.13%，增產(chǎn)降耗，預(yù)計(jì)年增礦山銅1008.0t，年增產(chǎn)值3618.2萬(wàn)元，年增凈利潤(rùn)1006.0萬(wàn)元。

（3）光電預(yù)選拋尾技術(shù)可以提高入選礦石品位，增強(qiáng)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，可以達(dá)到“拋廢提質(zhì)，擴(kuò)產(chǎn)增效”。在礦石資源日趨貧化、環(huán)境保護(hù)問(wèn)題逐步加大的新時(shí)代，具有十分重要的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。