云南某鎢礦光電預(yù)先拋廢選礦工業(yè)試驗(yàn)研究*

張建強(qiáng)，趙德志

（文山麻栗坡紫金鎢業(yè)集團(tuán)有限公司，云南 麻栗坡 663600）

當(dāng)前，我國(guó)金屬及非金屬礦山面臨日益貧化的現(xiàn)狀，易采礦體少、采礦難度大，采礦貧化率高，導(dǎo)致出礦品位降低，這增加了后續(xù)破碎、磨礦以及分選等工序的能耗和材料消耗，造成生產(chǎn)成本高。如果在礦石細(xì)碎和磨礦之前，通過技術(shù)手段將混入其中的圍巖或廢石及早拋除，則可大幅降低生產(chǎn)運(yùn)行成本，提升產(chǎn)能，為礦山企業(yè)降本增效的同時(shí)，有效提高礦產(chǎn)資源綜合利用率。

該礦在資源整合過程中，接收了近千萬噸的低品位礦，這部分礦石品位低（平均WO3品位0.2%左右），含有大量的廢石，如果采用原有的生產(chǎn)工藝進(jìn)行加工處理，其處理成本高，為了有效益地開發(fā)利用這部分礦石，明確其光電分選性能及分選模式及工藝技術(shù)參數(shù)，在小型實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用北京霍里思特公司的XNDT-104智能選礦機(jī)對(duì)該低品位白鎢礦進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)。XNDT-104智能分選機(jī)是一套光電分選系統(tǒng)，通過X射線對(duì)礦石進(jìn)行透視掃描，由探測(cè)器采集數(shù)據(jù)，通過智能算法識(shí)別區(qū)分礦石與廢石，并用計(jì)算機(jī)控制氣排槍將廢石（也可以是礦石） 精確噴出，從而實(shí)現(xiàn)礦石與廢石的分離。

1 礦石性質(zhì)

原礦取自南秧田鎢礦矽卡巖型白鎢礦，MLA自動(dòng)定量檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)定結(jié)果表1可知礦石中的有用礦物為白鎢礦和極少量黑鎢礦，其他金屬硫化礦物含量較少，主要是黃鐵礦，其次是少量至微量磁黃鐵礦、脈石礦物主要是大量石榴石，其次是石英、輝石族礦物、方解石，少量綠泥石、滑石、螢石、柱沸石、長(zhǎng)石等。礦石的主要化學(xué)組成、鎢物相分析結(jié)果和白鎢礦粒度分布結(jié)果分別見表2、表3和表4。

表1 原礦礦物組成及含量Tab.1 Mineral composition and content of raw ore %

表2 原礦多元素化學(xué)分析結(jié)果Tab.2 Multi-element chemical analysis results of the raw ore%

表3 原礦鎢物相分析結(jié)果表Tab.3 Phase analysis results of raw tungsten ore %

表4 主要礦物粒度分布Tab.4 Particle size distribution of host minerals

由表2化學(xué)組成分析結(jié)果可知，WO3品位為0.166%，具有一定的回收利用的價(jià)值；表3進(jìn)一步分析了鎢的物相存在形式，物相分析結(jié)果表明，礦石中鎢主要以白鎢礦的形式存在，占了總鎢的97%，黑鎢礦與鎢華占有率很少；表4分析了白鎢礦物粒度分布，在-0.010 mm粒級(jí)范圍內(nèi)，白鎢礦的占有率僅5.68%，微細(xì)粒級(jí)白鎢礦含量較小。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 XNDT-104分選機(jī)工作模式對(duì)比試驗(yàn)

XNDT-104分選機(jī)有數(shù)量?jī)?yōu)先模式和純度優(yōu)先模式兩種工作模式，數(shù)量?jī)?yōu)先模式對(duì)已識(shí)別的礦石進(jìn)行全覆蓋識(shí)別，保證礦石的識(shí)別率；純度優(yōu)先模式為確保礦石中的有用礦石，將已識(shí)別的廢石全部拋出，將有用礦石全部保留。為確定XNDT-104分選機(jī)最優(yōu)工作模式，開展了工作模式對(duì)比試驗(yàn)，以確定最佳工作模式。

根據(jù)智能光選機(jī)的特性，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將雙層篩之間的礦石進(jìn)入光電分選，分選出的廢石通過皮帶輸送到廢石場(chǎng)，精礦則通過皮帶輸送到中細(xì)碎GP11F圓錐破碎機(jī)再破碎，其試驗(yàn)工藝流程圖如圖1。工作模式對(duì)比試驗(yàn)時(shí)，圓振篩篩孔尺寸按原有生產(chǎn)流程固定不變，光電分選機(jī)小時(shí)處理量基本控制在45 t/h，考查拋廢率與金屬回收率。

圖1 光選機(jī)工作模式對(duì)比試驗(yàn)流程圖Fig.1 Contrast test flow chart of working mode of photoelectric sorting machine

按照上述工業(yè)試驗(yàn)流程，采用分選機(jī)的純度優(yōu)先模式與數(shù)量?jī)?yōu)先模式進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，每個(gè)工作模式均運(yùn)行9 d，分別統(tǒng)計(jì)每種工作模式的運(yùn)行時(shí)間、原礦礦量、廢石量、精礦量，取樣化驗(yàn)原礦品位、精礦品位、尾礦品位，在此基礎(chǔ)上計(jì)算拋廢率、金屬回收率，記錄于表5。

表5 工作模式對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果Tab.5 Contrast test flow chart of working mode

從表5分析，純度優(yōu)先模式的金屬回收率比數(shù)量?jī)?yōu)先模式金屬回收率低了2.89%，拋廢率低了13.84%，數(shù)量?jī)?yōu)先模式與純度優(yōu)先模式相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)，在后序的試驗(yàn)中，確定使用數(shù)量?jī)?yōu)先模式。

2.2 入選粒度試驗(yàn)

粒度是光電分選技術(shù)的重要工藝條件，是礦石解離的必要條件，粒度對(duì)光電分選的效果有較大影響，為此開展粒度試驗(yàn)。試驗(yàn)仍采用圖1所示的流程，但是在試驗(yàn)前按要求更換各種規(guī)格的上、下層篩板，控制好進(jìn)入分選機(jī)的礦石粒度，再將分級(jí)后的原礦輸入X射線光電分選設(shè)備中，礦石經(jīng)分選后，分別收集原礦、精礦、尾礦并稱重、化驗(yàn)品位，每種粒級(jí)試驗(yàn)5 d，表6記錄每種粒級(jí)試驗(yàn)的累計(jì)數(shù)據(jù)。

表6 粒度試驗(yàn)結(jié)果Tab.6 Particle size test results

上述試驗(yàn)結(jié)果表明：粒度介于（60～15） mm時(shí)，最適于采用X射線光電選礦技術(shù)進(jìn)行預(yù)先拋廢，此時(shí)拋廢率、金屬回收率以及處理量均能取得比較滿意的效果；而隨著粒度增大，處理能力有所提高，但是拋廢率、金屬回收率等指標(biāo)會(huì)逐步下降，如 （-90～+60） mm粒級(jí)、（-90～+15）mm粒級(jí)均如此；而粒度低于15 mm時(shí)，設(shè)備的處理能力會(huì)有較大程度降低，如-50 mm級(jí)別；在粒度小且級(jí)別窄時(shí)如（-40～+20） mm粒級(jí)，拋廢率與回收率指標(biāo)十分理想，但此時(shí)因?yàn)榈V石中該級(jí)別含量很少，處理量將嚴(yán)重降低。綜合考慮，后續(xù)工業(yè)試驗(yàn)以（-60～+15） mm入選為宜。

2.3 礦石水洗試驗(yàn)

在前面的試驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)，由于振動(dòng)篩篩分效率問題，總是有一部分小粒度的礦石混入大粒度的礦石中，而且更為嚴(yán)重的是由于礦石含有2%左右的水分，一些粉礦粘附在礦石表面甚至包裹礦石，對(duì)光選機(jī)的識(shí)別會(huì)造成一定干擾，不可避免地影響光選機(jī)的工作效率，為了探明這些細(xì)粒級(jí)的物料對(duì)光選機(jī)的影響程度，開展了礦石水洗試驗(yàn)。礦石水洗試驗(yàn)即在礦石進(jìn)入光選機(jī)之前增加一次篩分，采用篩孔為15 mm的直線振動(dòng)篩，并在篩面入料端增加兩排高壓水龍頭對(duì)礦石表面進(jìn)行清洗。試驗(yàn)流程如圖2。

圖2 水洗試驗(yàn)流程圖Fig.2 Test flow chart of water washing

水洗試驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行5 d，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表7。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，將礦石進(jìn)行水洗并篩除-15 mm粒級(jí)礦石后，拋廢率為51%～52%，約提高了6.00%，金屬回收率91%～94%，約提高了2.00%，水洗對(duì)提高拋廢率和提高金屬回收率均有利，后續(xù)試驗(yàn)均采用礦石水洗后再進(jìn)行。

表7 礦石水洗試驗(yàn)情況Tab.7 Water washing test of ore

從水洗工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果中可以看出，礦石經(jīng)過水洗后，拋廢率從46.14%提升到了54.31%，精礦金屬回收率從92.85%提高到了93.93%，另一方面，在光選機(jī)監(jiān)視器上對(duì)未洗礦的試驗(yàn)計(jì)算機(jī)識(shí)別畫面截圖，也可以明確看到，當(dāng)?shù)V塊被礦泥粘附或包裹時(shí)，會(huì)影響礦石的識(shí)別效率與處理效率，見圖3。

圖3 粉礦影響分選機(jī)的分選效果Fig.3 Effect of dust ore on separation results of sorting machine

因此，礦石在分選之前進(jìn)行水洗，篩除細(xì)粒級(jí)，洗掉粘附在礦塊表面的礦泥，對(duì)光電選礦有著十分重要的意義。

2.4 處理量試驗(yàn)

光電分選機(jī)是一套復(fù)雜的協(xié)同作業(yè)的設(shè)備，其處理量能力的大小，與其內(nèi)部的運(yùn)輸皮帶速度有關(guān)，與內(nèi)置的計(jì)算機(jī)識(shí)別能力有關(guān)，與計(jì)算機(jī)指令的發(fā)出速度與傳導(dǎo)速度有關(guān)，與控制汽排槍開關(guān)的電磁閥開合的速度有關(guān)。為了考查光選機(jī)的處理能力，開展了處理量試驗(yàn)，即在上述作業(yè)條件下，改變光選機(jī)給料皮帶的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，然后記錄并統(tǒng)計(jì)不同處理量下的拋廢率與精礦回收率，試驗(yàn)記錄見表8。

表8 礦石處理量試驗(yàn)情況Tab.8 Test situation of ore handling capacity

從處理量試驗(yàn)結(jié)果可以看出，該型號(hào)分選機(jī)處理（-60～+15） mm粒級(jí)礦石，在水洗條件下，當(dāng)處理量低于50 t/h時(shí)，拋廢率與回收率基本不變，處于相對(duì)理想水平，當(dāng)處理量高于55 t/h時(shí)，隨著處理量的增加，拋廢率、回收率均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，特別是拋廢率下降更為明顯。在光選機(jī)的監(jiān)視器上對(duì)處理量達(dá)到60 t/h左右的識(shí)別畫面截圖（圖4），可以明顯看到較多的礦石與礦石之間的堆疊現(xiàn)象，礦石堆疊在一起，會(huì)干擾計(jì)算機(jī)對(duì)礦石的識(shí)別，造成誤識(shí)別，影響拋廢和噴吹的準(zhǔn)確性。

圖4 礦石堆疊影響分選機(jī)的分選效果Fig.4 Effect of ore stacking on separation results of sorting machine

2.5 不同入選品位分選試驗(yàn)

為了明確光選機(jī)最適宜的入選品位，開展了不同入選品位的分選試驗(yàn)。本試驗(yàn)控制入選粒級(jí)（-60～+15） mm、在礦石水洗情況下、采用數(shù)量?jī)?yōu)先模式，且處理量控制在45 t/h左右。在兩個(gè)月的試驗(yàn)期內(nèi)，統(tǒng)計(jì)不同區(qū)間入選品位所對(duì)應(yīng)的拋廢率與精礦金屬回收率情況，見表9。

表9 不同入選品位對(duì)比試驗(yàn)情況Tab.9 The contrast test situation with different beneficiation feed grade

上述試驗(yàn)中，品位＜0.15%及＞0.35%的礦偏少，試驗(yàn)結(jié)果代表性稍顯不足，但綜合分析，可以得出以下結(jié)論：①入選品位的高低與拋廢率沒有明顯關(guān)系，精礦金屬回收率隨著入選品位的升高，呈上升趨勢(shì)，這與浮選、重選等其他選礦方式相同；②精礦品位與入選品位有明顯關(guān)系，入選品位過低時(shí)，雖然經(jīng)過拋廢處理，但精礦品位也是比較低的，此時(shí)，精礦品位雖然有所提高，但仍達(dá)不到有效益開發(fā)的目的；③隨著入選品位升高，廢石品位也呈上升趨勢(shì)，入選品位達(dá)到0.35%以上時(shí)，廢石品位將達(dá)到0.056%以上，產(chǎn)生一定的資源浪費(fèi)；④從試驗(yàn)結(jié)果及上述分析，可以確認(rèn)最適宜的入選品位是0.15%～0.35%。

2.6 正吹與反吹對(duì)比試驗(yàn)

在工業(yè)試驗(yàn)進(jìn)行過程中，光電選礦機(jī)可以用汽排槍噴吹廢石（即所謂的“正吹”），也可以噴吹精礦（即所謂的“反吹”），在入選品位極低的情況下，如果噴吹精礦，可能由于礦石中精礦量小，噴吹所需的高壓空氣就少，可以起到節(jié)能降耗的作用，為此，進(jìn)行了正吹與反吹對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)仍采用圖2所示的試驗(yàn)流程，試驗(yàn)主要采用極低品位（＜0.15%） 的原礦進(jìn)行，處理礦量按45 t/h控制，“正吹”與“反吹”試驗(yàn)各5 d，試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表10。

從上述對(duì)比試驗(yàn)情況可以看出，在極低入選品位時(shí)，采用反吹（即噴吹精礦） 與采用正吹（即噴吹廢石）相比，拋廢率基本不變，但精礦金屬回收率卻大幅下降。分析其原因，主要是：①雖然礦石在光選之前經(jīng)過了水洗，但是仍不能排除某些精礦表面仍粘附有粉礦，使光選機(jī)對(duì)礦石造成誤判，從而使反吹時(shí)精礦會(huì)進(jìn)入到了廢石中，造成精礦回收率下降，而正吹時(shí)同樣的情況會(huì)使廢石進(jìn)入到精礦中，使拋廢率稍有下降；②雖然嚴(yán)格控制了處理量，但是仍不能排除某些時(shí)候處理量瞬時(shí)會(huì)超出設(shè)備的處理量造成礦石進(jìn)入分選設(shè)備時(shí)疊加在一起，使光選機(jī)對(duì)礦石造成誤判，如果反吹，此時(shí)精礦會(huì)進(jìn)入到了廢石中，造成精礦回收率下降，而正吹時(shí)同樣的情況會(huì)使廢石進(jìn)入到精礦中，使拋廢率稍有下降；③光選機(jī)的噴嘴有可能會(huì)被礦粉堵塞，或者偶爾控制噴嘴開合的電磁閥故障，有可能使噴吹動(dòng)作無法完成，如果反吹，此時(shí)會(huì)造成精礦進(jìn)入到了廢石中，使精礦金屬回收率下降，而正吹時(shí)同樣的情況會(huì)使廢石進(jìn)入到精礦中，使拋廢率稍有下降。從正吹與反吹對(duì)比試驗(yàn)及上述分析中可以看出，為了盡可能的回收利用資源，避免資源浪費(fèi)，一般情況下應(yīng)采用“正吹”即噴吹廢石的方式。

3 試驗(yàn)結(jié)論

通過上述試驗(yàn)，可以得出如下結(jié)論：低品位白鎢礦具有較好的光電分選性能，作業(yè)拋廢率可以達(dá)到50%以上，尾礦品位可以控制在0.04%以下，入選品位在0.2%以上時(shí)，精礦金屬回收率可以達(dá)到92%以上。為了提高分選效果，其理想的分選方式及工藝參數(shù)是：采用數(shù)量?jī)?yōu)先模式；適宜的入選粒度是（-60～+15） mm；適宜的入選品位是0.15%～0.35%；分選前需要進(jìn)行水洗及再次篩分，盡可能的篩除-15 mm的細(xì)粒級(jí)部分；為盡可能保護(hù)礦產(chǎn)資源，應(yīng)采用“正吹”方式（從噴吹廢石）；處理量應(yīng)控制在45 t/h左右。

4 結(jié)語

采用X射線光電預(yù)先拋廢技術(shù)對(duì)低品位礦進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)研究，在破碎篩分階段即可將大部分的廢石予以拋除，有效提升了入磨品位，為低品位礦產(chǎn)資源的有效益開發(fā)利用開辟了一條可行的途徑。