X射線智能礦石分選機(jī)入選粒級(jí)優(yōu)化試驗(yàn)研究與應(yīng)用實(shí)踐

劉顯華，張建強(qiáng)

（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)鎢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，這將增加后續(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。如果在礦石中細(xì)碎和磨礦之前，通過(guò)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，提高礦產(chǎn)資源綜合利用率［1］。

南秧田鎢礦在資源整合后隨著逐年開(kāi)采，礦石平均品位已降低至0.2%～0.23%左右，含有大量的廢石，如果采用原有的選礦工藝，其處理成本高，為了有效益地開(kāi)發(fā)利用這部分礦石，明確其X射線智能選礦性能及工藝技術(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智能分選機(jī)［2］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(guò)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(guò)智能算法識(shí)別礦石與廢石，并用計(jì)算機(jī)控制氣排槍將廢石精確噴出，將礦石與廢石分離［3］。

1 礦石性質(zhì)

原礦取自南秧田鎢礦矽卡巖型白鎢礦，可知礦石中的有用礦物為白鎢礦和極少量黑鎢礦，其它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。

1.1 礦石化學(xué)分析

礦石的化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1，由表1可知，該礦石中含WO30.19%，是主要的回收對(duì)象；礦石中其它有價(jià)金屬含量較少，脈石礦物的主要成分是SiO2。

表1 化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

1.2 鎢物相分析

鎢的物相分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 鎢物相分析結(jié)果 %

由表2可知，鎢主要以白鎢的形式存在，占93.35%；黑鎢和鎢華含量均較少，分別占3.89%和2.76%。

1.3 礦石中的礦物組成及相對(duì)含量

利用MLA進(jìn)行礦物組成定量，分析結(jié)果見(jiàn)表3。樣品中鎢礦物以白鎢礦形式產(chǎn)出，含量0.24%，未見(jiàn)其它鎢礦物。除白鎢礦外，其它金屬礦物含量為1.87%，主要是黃鐵礦，其次磁黃鐵礦、鐵氧化物，及少量的黃銅礦、閃鋅礦、輝鉍礦、輝碲鉍礦、輝鉬礦。非金屬礦物以斜長(zhǎng)石、陽(yáng)起石為主，影響浮選的含鈣脈石螢石、方解石的含量分別是3.52%、4.17%。

表3 礦物組成及其含量 %

1.4 鎢礦石粒度分布和解離度分析

對(duì)-2 mm原礦中白鎢礦進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，共發(fā)現(xiàn)637個(gè)白鎢礦顆粒，其粒度分布見(jiàn)表4，其粒度分布在10～50μm及100～300μm兩個(gè)粒度范圍較為集中，分別占33.4%、47.4%。從解離度上看，白鎢礦的總解離度為87.9%，+100μm的白鎢礦的解離度為92%，-100μm的白鎢礦的解離度為83.8%。

表4 -2 mm原礦中白鎢礦的粒度分布

為了更準(zhǔn)確地了解鎢礦石的解離度，對(duì)細(xì)度-0.074 mm占50%的情況下進(jìn)行了解離度分析，對(duì)光片進(jìn)行全掃描，共查找到434顆白鎢礦，未見(jiàn)黑鎢礦。白鎢礦的解離情況見(jiàn)表5。

表5 -0.074 mm占50%時(shí)白鎢礦的解離-連生情況 %

從表5可以看出，白鎢礦的單體解離度為93.6%，富連生體（80＜x＜100）的含量為4.1%，中等連生體（50＜x＜80）含量為0.9%，貧連生體（x＜50%）的含量為1.4%。未解離的白鎢礦主要與硅酸鹽連生，含量為5.3%，少量與螢石、碳酸鹽連生，含量分別為0.8%、0.3%。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 礦石智能分選的可行性分析

選取礦樣中少量15～50 mm粒度的原礦，進(jìn)入分選機(jī)掃描獲得原始數(shù)據(jù)圖像如圖1所示，經(jīng)過(guò)圖像處理后如圖2所示，其中可以看到明顯的鎢礦小顆粒。

圖1 鎢礦石塊掃描數(shù)據(jù)圖像

圖2 石塊中的鎢礦小顆粒（箭頭標(biāo)識(shí)位置）

圖像中可以看出，鎢礦呈細(xì)顆粒狀分布，而且含量較少，以回收鎢元素為主，石塊中大部分物質(zhì)為廢石。此種性質(zhì)的原礦可解離性較好，破碎成小塊之后，鎢礦顆粒只會(huì)存在于其中一部分礦石中，其它石塊則含鎢元素極少，因此可以對(duì)原礦大顆粒進(jìn)行破碎，將其中低品位石塊作為尾礦拋廢。

2.2 分粒度試驗(yàn)

選礦廠破碎系統(tǒng)為兩段一閉路破碎工藝，粗碎采用C100顎式破碎機(jī)，中細(xì)碎采用GP11F圓錐破碎機(jī)，檢查篩分采用1848圓振篩。根據(jù)C100破碎機(jī)和圓錐破碎機(jī)礦石破碎后粒級(jí)分布情況，試樣取用破碎正常生產(chǎn)生產(chǎn)線原礦石，礦石經(jīng)C100破碎機(jī)和GP11F圓錐破碎機(jī)破碎后，進(jìn)入1848雙層圓振篩進(jìn)行檢查篩分，篩分產(chǎn)品分+50 mm、15～50 mm、-15 mm三種粒級(jí)，其中+50 mm產(chǎn)品返回GP11F圓錐破再破碎，15～50 mm產(chǎn)品進(jìn)入光選儲(chǔ)料倉(cāng)待選，-15 mm產(chǎn)品進(jìn)入粉礦倉(cāng)為入磨原料。

合適的分選粒度范圍是光電分選技術(shù)的重要工藝條件，粒度過(guò)小，會(huì)造成破碎工藝損耗增大、分選機(jī)單位時(shí)間處理量降低；粒度過(guò)大，原礦未充分解離，拋廢率過(guò)大會(huì)丟失較多的鎢元素，導(dǎo)致回收率降低。根據(jù)該礦樣礦物組成、物相分析等特性，結(jié)合霍里思特公司積累的海量鎢礦分選試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析，定義原礦拋廢率（即尾礦產(chǎn)率）在50%～60%區(qū)間，篩分10～20 mm、10～30 mm、10～40 mm、10～50 mm、10～60 mm幾個(gè)粒度范圍的原礦進(jìn)行分選試驗(yàn)，探索該礦合適的分選粒度，根據(jù)分粒度試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制品位和回收率的變化曲線如圖3所示。

圖3 鎢礦分粒度試驗(yàn)品位和回收率曲線圖

試驗(yàn)前為了獲得不同的粒度范圍，對(duì)原礦進(jìn)行多次破碎篩分，產(chǎn)生了較多的細(xì)顆粒粉礦，因白鎢礦易碎，粉礦品位普遍要高于原礦品位，導(dǎo)致進(jìn)行分選試驗(yàn)的原礦品位約為0.18%。試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，不同分選粒度情況下，拋廢率在55%～60%時(shí)，尾礦品位都能保持在0.04%以下。在10～50 mm粒度范圍時(shí)，尾礦品位最低，為0.026%，此時(shí)精礦品位為0.4%，精礦回收率達(dá)到最高值，為92.17%。

分粒度試驗(yàn)結(jié)果顯示，該礦樣合適的分選粒度范圍為10～50 mm。

2.3 拋廢率試驗(yàn)

為探索合適的拋廢率，針對(duì)10～50 mm粒度范圍進(jìn)行不同拋廢率的試驗(yàn)，獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為工業(yè)生產(chǎn)提供理論依據(jù)［4］。

根據(jù)不同拋廢率試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制品位和回收率的變化曲線如圖4所示。

圖4 鎢礦不同拋廢率試驗(yàn)品位和回收率曲線圖

試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，隨著分選拋廢率［5］從40%逐漸提高到80%，尾礦和精礦品位都呈上升趨勢(shì)，其中尾礦品位從0.021%逐步升高到0.056%，精礦品位從0.36%升高到0.75%；而精礦回收率由于精礦產(chǎn)率的逐步降低，從95.81%逐漸下降到77.1%。綜合考慮精礦回收率達(dá)到90%較佳，工業(yè)生產(chǎn)中可控制拋廢率在50%左右，持續(xù)生產(chǎn)一段時(shí)間后，結(jié)合具體的生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)拋廢率等分選參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整［6］。

2.4 入選粒度與處理量試驗(yàn)

光電分選技術(shù)［7］對(duì)入選粒級(jí)的適應(yīng)性與產(chǎn)量是體現(xiàn)光電分選技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)，因此要開(kāi)展粒度與處理量試驗(yàn)。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［8］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)的累計(jì)數(shù)據(jù)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6結(jié)果表明：該低品位白鎢礦具有較好的光電分選特性，粒度介于15～50 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，若品位0.2%左右的原礦，作業(yè)拋廢率50%左右時(shí)，尾礦品位可以控制在0.03%左右，精礦金屬回收率可以達(dá)到92%以上。

表6 粒度試驗(yàn)結(jié)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60～90 mm粒級(jí)、15～90 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10～50 mm級(jí)別；在粒度小且級(jí)別窄時(shí)，如20～40 mm粒級(jí)，拋廢率與回收率指標(biāo)十分理想，但在生產(chǎn)中較難做到窄級(jí)別入選。綜合考慮，后續(xù)工業(yè)生產(chǎn)以15～50 mm粒級(jí)入選，處理量55～60 t/h較合理。

3 小 結(jié)

1.通過(guò)工業(yè)化生產(chǎn)試驗(yàn)，進(jìn)入分選機(jī)的原礦品位在0.18%～0.25%之間波動(dòng)，分選粒度主要分布在15～50 mm范圍最佳，拋廢率可達(dá)45%～50%之間，處理量約50～65 t/h，尾礦品位0.03%～0.035%，精礦回收率達(dá)92%以上。

2.綜合考慮工業(yè)生產(chǎn)中的破碎、分選及后續(xù)處理工藝的效率和指標(biāo)，建議合適的分選工藝參數(shù)為：入選原礦品位在0.15%～0.3%；入選粒度10～50 mm（90%以上原礦在15～50 mm范圍且均勻分布，盡可能篩除-10 mm的細(xì)粒級(jí)部分）；處理量應(yīng)控制在55～60 t/h；考慮在大產(chǎn)量下保證分選尾礦的品位，拋廢率可控制在45%～50%左右。

3.采用X射線智能礦石分選機(jī)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，對(duì)低品位礦產(chǎn)資源的有效開(kāi)發(fā)利用開(kāi)辟了一條可行的途徑。