淺析X熒光分析儀在線檢測在銅鉬分選過程中的應(yīng)用

尖 措，張文晨，扎西措

為了更好地提高礦石資源的利用率和回收率，應(yīng)該對某些元素進(jìn)行提取和分選。銅鉬礦石屬于精礦類，銅鉬礦石主要生產(chǎn)于斑巖銅礦床，而且在生產(chǎn)過程中會伴隨一定的輝鉬礦。為了提高礦石的質(zhì)量，一般會對銅鉬礦石進(jìn)行分選。分選可用的技術(shù)和設(shè)備數(shù)量較多，今天我們主要分析X熒光分析儀的作用。用X熒光分析儀對銅鉬進(jìn)行分選的過程中，應(yīng)該仔細(xì)觀察濃縮分離時間。

1 在線X熒光分析儀工作原理及優(yōu)勢

1.1 在線X熒光分析儀工作原理

在線X熒光分析儀為一種常見的在線品味分析儀，主要建立在波長色散基礎(chǔ)上，通過選擇X射線管作為激發(fā)源頭，在X熒光分析儀內(nèi)部設(shè)置冷卻系統(tǒng)、脈沖處理器、探測器和高壓發(fā)生器，將各種元素X射線波長作為參考依據(jù)，同時結(jié)合具體元素原子序號、在高壓狀態(tài)下，利用X射線管激發(fā)樣品，從而實現(xiàn)二次X射線獲取。在通過脈沖處理轉(zhuǎn)換后，對熒光強(qiáng)度進(jìn)行檢測，通過建立回歸分析模型，從而實現(xiàn)對樣品中金屬元素含量的檢測。樣品的金屬含量測量結(jié)果能夠直接發(fā)送至給藥系統(tǒng)和LED屏幕中，促使工業(yè)控制自動化。通過對C熒光分析儀中X射線進(jìn)行有效運(yùn)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對樣本中各種元素含量的準(zhǔn)確檢測，從而獲取特定濃度和細(xì)致的礦漿，發(fā)揮X射線管優(yōu)勢。建立數(shù)學(xué)模型，能夠使其對元素光譜效用修訂，從而保證檢測及時性。在應(yīng)用X熒光分析儀檢測前，需要嚴(yán)格做好試樣標(biāo)定工作。首先在相同物料中，將不同含量進(jìn)行檢測，同時記錄檢測結(jié)果。其次完善模型選擇工作，將檢測結(jié)果輸送到分析模型當(dāng)中，從而實現(xiàn)樣品系統(tǒng)精確計算。最后對試樣分析結(jié)果進(jìn)行對比。在試樣標(biāo)定過程中，對多元素含量進(jìn)行化學(xué)分析。

1.2 在線X熒光分析儀優(yōu)勢

在線X熒光分析儀應(yīng)用于銅鉬分選中最關(guān)鍵的是自動化檢測裝置，能夠直接在線分析結(jié)果，同時還能參與、指導(dǎo)生產(chǎn)過程中自動化控制，從而有效提高生產(chǎn)效率，改善銅鉬分選中技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。目前在線熒光分析儀在銅礦、鉛鋅礦、鉬礦、鐵礦等領(lǐng)域得到了較為廣泛應(yīng)用。在線X熒光分析儀具有檢測實時性。傳統(tǒng)的X熒光分析儀一般為離線實驗室分析儀，個別應(yīng)用到現(xiàn)場也為旁線儀表，一般要通過取樣、烘干、篩分以及研磨、制樣等一系列操作處理，才能得到準(zhǔn)確、有效的分析結(jié)果。在分析數(shù)據(jù)方面存在較大延遲性。而在線X熒光分析儀能夠在3min左右較短時間內(nèi)完成檢測工作，具有較強(qiáng)的檢測實時性，從根本上提高數(shù)據(jù)分析效果。在線X熒光分析儀具有檢測可靠性。采取常溫半導(dǎo)體探測器，在常溫下具有液氮下硅鋰漂移半導(dǎo)體探測器相同的能量分辨率，能夠躲避進(jìn)口多元素分析儀中硅鋰漂移半導(dǎo)體探測器必須的液氮制冷裝置，從而有效降低現(xiàn)場維護(hù)力度，增強(qiáng)了操作人員實施安全性，保證了長期運(yùn)行穩(wěn)定度。在線X熒光分析儀具有數(shù)據(jù)代表性極強(qiáng)特點。設(shè)計完善、合理的取樣裝置，比如：壓力取樣器、重力自流取樣器、配置取樣器等。在礦漿流動性較好，檢測結(jié)果能夠準(zhǔn)確反映出礦漿實際狀況。除外不同元素之間并未存在干擾情況，制定了創(chuàng)新型核電子技術(shù)，核能譜分析技術(shù)等，能對多種元素受激后引起的復(fù)雜能譜進(jìn)行全面性分析處理，從而消除了不同元素之間互相干擾的問題。在線X熒光分析儀還具備操作簡單優(yōu)勢，操作狀態(tài)穩(wěn)定，分析準(zhǔn)確性較高，可靠性較強(qiáng)，操作簡單，維護(hù)方便，界面應(yīng)用較人性化。

2 我國礦產(chǎn)資源發(fā)展概況

2.1 概況

礦產(chǎn)資源又名礦產(chǎn)資源，是指通過地質(zhì)成礦作用而形成的，天然賦予在地殼內(nèi)部或者地表埋藏在地下或者表露地表，呈現(xiàn)固態(tài)、液態(tài)一氣態(tài)，同時具備開發(fā)利用價值的礦物和有用元素的集合體。礦產(chǎn)資源屬于非可再生資源，儲備價值有限。世界已知礦產(chǎn)有160多種，其中80多種應(yīng)用較廣泛。礦物資源是重要資源，是通過幾百年，甚至幾億年地質(zhì)變化形成的，是社會生產(chǎn)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)?，F(xiàn)代社會人們生產(chǎn)和生活都離不開礦產(chǎn)資源。我國地區(qū)國土遼闊，地層發(fā)育較齊全，所沉淀的礦石類型也豐富多樣。正是由于地形構(gòu)造比較復(fù)雜，所以在礦物質(zhì)形成過程中也具有多樣化的特征。仔細(xì)分析我國礦產(chǎn)資源的特點，可以將其簡單地總結(jié)：復(fù)雜難選、多金屬、品位低的共生礦產(chǎn)。而且伴隨近些年社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度的快速增長，特產(chǎn)資源開發(fā)速度直線上升，許多地區(qū)的優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)資源已經(jīng)幾乎消失殆盡。我國資源總量較大，人均占有量較低，資源相對較貧乏。在有色礦產(chǎn)資源中，共伴生元素較多，如果能夠進(jìn)行綜合回收，能夠有效提高礦山綜合經(jīng)濟(jì)效益。由于礦石組成較復(fù)雜，在選址、建設(shè)、生產(chǎn)方面會出現(xiàn)成本較高現(xiàn)狀。我國有色礦產(chǎn)資源分布范圍較廣，但區(qū)域間不平衡。銅礦主要集中在長江中下游、贛東北和西部地區(qū)；鋁土礦主要分布在山西、河南、廣西、貴州地區(qū)；鉛鋅礦主要分布在華南的廣西、湖南和西部的云南、內(nèi)蒙、陜西、青海等地區(qū)；錫銻主要分布在湖南、廣西等地區(qū)。我國的鉛鋅資源開發(fā)正逐步從東北、中部向中、西部以及內(nèi)蒙轉(zhuǎn)移。除湖南、廣東、廣西仍保持一部分資源外，鉛鋅資源開發(fā)、礦山主要在向云南、甘肅、四川、青海以及內(nèi)蒙轉(zhuǎn)移。

2.2 現(xiàn)狀

目前，我國鐵、錳等黑色金屬礦山的開采平均回收率大約在65%左右，整體來說，礦產(chǎn)開采的回收率并沒有達(dá)到理想的數(shù)值。除了研究金屬礦山采選平均回收率之外，還應(yīng)該研究煤礦礦井的回采率。煤礦礦井的回采率只有50%左右，這一數(shù)字是非常不理想的。從整體上對我國礦產(chǎn)資源的綜合利用率進(jìn)行分析，整體的綜合利用率不達(dá)20%，礦產(chǎn)資源的回收率僅僅勉強(qiáng)30%?？赡芎芏嗳藢τ谶@一數(shù)字并沒有較大的概念，其實可以將我國的具體應(yīng)用率與國外的應(yīng)用率進(jìn)行對比。我國的回收利用率只有20%和30%的時候，國外相同類型的礦產(chǎn)回收利用率早已達(dá)到50%以上。所以，在這一方面我國和國外差了20%和30%的百分點。而且對于礦山企業(yè)的開采來說，應(yīng)該在開采過程中注意提高開采率，并且強(qiáng)調(diào)后續(xù)的使用率和回收利用率。從整體來看，目前在礦產(chǎn)資源綜合利用水平方面，我國還有較大的發(fā)展空間。而且礦山資源的綜合利用率不足，在進(jìn)行礦產(chǎn)資源開發(fā)和使用過程中并沒有真正找到合適的方式，導(dǎo)致礦產(chǎn)資源的開發(fā)率和回收率遲遲得不到提高。分析我國當(dāng)前的礦山情況，礦產(chǎn)資源并不是永遠(yuǎn)都用不完的，經(jīng)過一段時間的揮霍和開采之后，礦產(chǎn)資源也會出現(xiàn)枯竭的情況。目前我國2/3的國有骨干礦產(chǎn)已經(jīng)步入了中晚期，也就是說，目前已經(jīng)步入中晚期的礦山很容易面臨礦產(chǎn)資源枯竭的情況。5年之前，我國在礦產(chǎn)資源方面的發(fā)展受到當(dāng)時信息技術(shù)等各方面條件的限制，在進(jìn)行有色金屬回收時的回收率僅為60%，國外相差了10%～15%的距離。但是伴隨這些年的發(fā)展，目前已經(jīng)基本能夠初步實現(xiàn)國外的先進(jìn)水平模式，而且資源保障程度也有了一定的提升。當(dāng)然，即使有了比較明顯的發(fā)展提升，依舊不能對礦產(chǎn)資源開發(fā)和保護(hù)方面掉以輕心。應(yīng)該研究當(dāng)前礦產(chǎn)資源開發(fā)和分離的具體情況，采用先進(jìn)的技術(shù)和儀器進(jìn)行精礦分離浮選工作。

西藏玉龍銅業(yè)股份有限責(zé)任公司從2019年4月開始實施玉龍銅礦改擴(kuò)建工程，采用先進(jìn)的選礦及在線檢測設(shè)備，提高自動化水平，新建了1800萬噸/年選礦廠，主要處理Ⅰ礦體為主，兼顧Ⅱ、Ⅴ礦體，并于2020年12月份建成投產(chǎn)，為進(jìn)一步指導(dǎo)生產(chǎn)現(xiàn)場，目前該選廠銅鉬混浮和銅鉬分離各流程段已安裝銅、鉬、金、銀等元素在線檢測儀。

3 工藝流程簡述分析

采用X熒光分析儀進(jìn)行銅鉬混合浮選工作，主要是先進(jìn)行浮選，再進(jìn)行后續(xù)的分離過程。X熒光分析儀利用特定的X射線對銅鉬進(jìn)行分析，從而完成銅鉬分離作業(yè)的操作。在銅鉬分離作業(yè)操作過程中，由于所涉及的工作內(nèi)容和操作項目非常復(fù)雜，所以具體的操作難度較大。除了考慮到操作難度比較大之外，還應(yīng)該考慮礦石中鉬的具體含量。如果鉬的整體含量比較低的話，會導(dǎo)致后續(xù)的銅鉬分離工作開展困難。除此之外還可以研究銅浮選工作，銅浮選工作具體操作內(nèi)容也可以簡單地分成兩個階段。首先第1階段是對各種礦物質(zhì)進(jìn)行充分的回收和利用，的過程中還應(yīng)該注意觀察可用于后續(xù)浮選的易浮銅礦物。完成第1階段的操作之后，第2階段需要對銅礦物進(jìn)行回收，尋找出銅鉬混合金礦，會發(fā)揮X熒光分析儀的作用，實現(xiàn)銅鉬的分離。

目前，進(jìn)行銅鉬混合精礦分離工作時一般會采取兩種措施，首先一種是抑銅浮鉬，一種是抑鉬浮銅。不同方式的操作手法不同，選擇的藥劑也不相同。所以在正式選擇過程中，應(yīng)該根據(jù)實際情況選擇合適的藥劑進(jìn)行針對性地設(shè)計。利用X熒光分析儀進(jìn)行銅鉬礦產(chǎn)提取時，首先應(yīng)該了解X分析儀的基本工作原理。X熒光分析儀在運(yùn)行工作過程中，主要是發(fā)揮中過射線對樣品進(jìn)行照射，同時應(yīng)該仔細(xì)研究X射線的能量。必須保證X射線的能量能夠遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于樣品中的所含元素原子，并對這些能量進(jìn)行充分的結(jié)合。X射線對樣品進(jìn)行照射之后，會確定具體的軌道經(jīng)過軌道形成特定的電子，然后在這一軌道中形成空穴。了解空缺的具體位置和具體情況之后，會利用高能級的電子降低原子的能量。另外在躍遷的過程中，還會釋放出具有特征的X射線，很多情況下，X射線也被稱為熒光X射線。

4 基本效應(yīng)產(chǎn)生的結(jié)果

基本效應(yīng)可以簡單地理解成礦種的類別，不同的礦種內(nèi)部的化學(xué)成分不同。所以，不同礦種使用同一種X熒光分析儀進(jìn)行分析時，最后所產(chǎn)生的結(jié)果也存在著一定的區(qū)別。所以采用X熒光分析儀對銅鉬進(jìn)行分離浮選時，還應(yīng)該具體分析不同的礦物種。為了保證最終分析結(jié)果和分離結(jié)果的高效性，正式開展工作之前應(yīng)該采取大量的實驗，并對每次實驗的數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)分析和對比。將實驗的變化制作成相應(yīng)的曲線，通過研究曲線情況，并且不斷對曲線進(jìn)行調(diào)整，從而得出最終理想的實驗結(jié)果。利用X射線對銅鉬精礦進(jìn)行分析，了解銅鉬精礦的實際情況，分析后續(xù)的可回收率。

另外，應(yīng)該意識到銅鉬精礦的品位不同，最終鉬的回收率也大不相同。利用X分析儀進(jìn)行銅鉬分離的過程中，應(yīng)該充分利用其他相關(guān)技術(shù)，例如結(jié)合膜技術(shù)的特點，對旋轉(zhuǎn)器溢流液進(jìn)行濃縮分離。在這一過程中，還可以有效地減少Na2S的用量，提高鉬精礦的回收率。從相關(guān)的實驗結(jié)果表明，將X分析儀和膜技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，能夠有效地提高鉬的品味和回收率。

對于銅鉬混合浮選來說，主要分為4個過程。先第1個過程要進(jìn)行破碎磨礦，這一過程的目的主要是希望有用的礦物能夠與脈石礦物進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕怆x。將礦物進(jìn)行解離之后，注于X分析儀發(fā)揮作用，利用X射線對礦物的內(nèi)質(zhì)進(jìn)行分析。

第2個過程是進(jìn)行混合浮選，在這個過程中，主要是為了將硫化礦物從脈石礦物中分離出來，如果不對硫化礦物進(jìn)行科學(xué)分流的話，不影響后續(xù)的礦物石油和礦物開采，還會影響后續(xù)的礦物回收率，所以說這一過程是非常重要的。第3個過程是需要在銅鉬混合的過程中，從精礦中優(yōu)先浮選出輝鉬礦，在這一過程中也需要借助一定的設(shè)備和技術(shù)。有相關(guān)人員具備較高的專業(yè)素質(zhì)和專業(yè)能力，既能夠熟練地操作各種設(shè)備和技術(shù)，還能夠?qū)罄m(xù)的分離情況進(jìn)行分析。第4個過程是對粗精礦進(jìn)行處理，提高礦物資源的利用率和后續(xù)的回收率，對精礦和粗礦進(jìn)行分離浮選之后，應(yīng)該對選項的粗精礦進(jìn)行處理。粗精礦進(jìn)行恰當(dāng)?shù)奶幚碇螅梢赃_(dá)到合格的標(biāo)準(zhǔn)。這一過程中主要使用的工藝有重選工藝，水冶工藝和浮選工藝。

在正式開展浮選工作之前，首先應(yīng)該仔細(xì)檢查礦物質(zhì)的磨礦細(xì)度。只有保證磨礦細(xì)度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，全面提高后續(xù)銅鉬的回收率。對于斑巖銅礦來說，銅是這一礦物質(zhì)中的主要回收對象，鉬的回收效果就相對遜色。所以，許多礦產(chǎn)企業(yè)在研究這方面的內(nèi)容時，經(jīng)常會根據(jù)銅的回收率來決定最終的磨礦細(xì)度。從目前的礦物質(zhì)發(fā)展情況來看，可以將磨礦細(xì)度控制在鉬含量的76%左右。

另外，還應(yīng)該對礦石混合浮選也分為兩個階段來開展，階段地開展浮選工作能夠為后續(xù)銅鉬浮選帶來便利條件，能夠有效地提高鉬的回收率。目前在開展混合浮選工作時，依舊有大部分的銅和少部分的鉬殘留在尾礦中。完成第1階段的工作之后，第2階段的工作就是把依舊殘留的銅和鉬采用特定的手段和工藝浮出。在粗選的環(huán)節(jié)中，一般只需要進(jìn)行混合粗精礦環(huán)節(jié)即可。在正式進(jìn)行礦物質(zhì)分選之前，可以先開展幾環(huán)節(jié)的精選模式。完成幾遍精選之后，在進(jìn)行磨礦工作。要充分發(fā)揮精選工作的作用，開展高質(zhì)量的模塊工作，全面提高銅鉬分離的效果。銅鉬混合精礦中除了含有硫化物之外，還有一定的重金屬氧化礦物，例如銅、礦、鐵、鉬等。但是考慮到當(dāng)前國際市場的發(fā)展情況，由于礦產(chǎn)資源行業(yè)和企業(yè)之間的競爭壓力非常大，企業(yè)在發(fā)展中必須全面提高鉬精礦的質(zhì)量。企業(yè)應(yīng)該制定專門的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行礦產(chǎn)資源開發(fā)和后續(xù)處理時，相關(guān)人員應(yīng)該嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求開展各項工作。另外，必須對銅鉬硫混合精礦進(jìn)行分離浮選工作，只有這樣才能有效地提高后續(xù)銅精礦和鉬精礦的質(zhì)量。

抑銅的過程中，可以采取熱處理的方式，熱處理加抑制劑完成銅相分離的目的。在這一過程中，主要是通過一定的混合處理降低銅化物和鐵硫化物的可浮性。另外，能夠通過同礦物的表面氧化達(dá)到一定的抑制作用，可以在加熱的過程中能夠有效地提高抑制銅的效果和作用，能夠有效地避免輝鉬礦表面過度氧化的情況出現(xiàn)。當(dāng)然，相關(guān)人員在具體操作時應(yīng)該嚴(yán)格把控好溫度，將溫度控制在合理的范圍。還要仔細(xì)觀察硫化銅和硫化鐵表面是否出現(xiàn)了氧化情況。

5 結(jié)語

總之，我國礦產(chǎn)企業(yè)在實際進(jìn)行礦產(chǎn)資源開發(fā)和處理的過程中，應(yīng)該意識到當(dāng)前我國礦產(chǎn)資源發(fā)展緊張的問題。采用先進(jìn)的X分析儀以及各種化學(xué)技術(shù)提高礦物質(zhì)回收率和開采率，實現(xiàn)銅鉬礦物質(zhì)的有效浮選和分離，提高礦物質(zhì)的質(zhì)量，帶動我國經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，提高我國在礦產(chǎn)資源發(fā)展行業(yè)的競爭實力。