礦產(chǎn)選礦技術(shù)和工藝方法研究

劉秀文

（太鋼集團(tuán)峨口鐵礦，山西 忻州 034000）

從近十年來(lái)看，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)我國(guó)金屬礦石資源研究取得了較多的成果，詳細(xì)研究了我國(guó)金屬礦石資源所存在的“貧、細(xì)、雜”情況，并針對(duì)上述特點(diǎn)開(kāi)發(fā)了合理的礦選工藝，使得我國(guó)金屬礦選礦工藝發(fā)展完善，提升了選礦工藝的總體水平。尤其是近些年，礦選技術(shù)不斷提高，各類(lèi)礦選機(jī)械設(shè)備創(chuàng)新應(yīng)用，比如新型的高效分選機(jī)械設(shè)備，使得金屬礦選礦工藝得到極大提升。另外，浮選藥劑分選技術(shù)等的應(yīng)用也加快了選礦工藝革新。鑒于我國(guó)地質(zhì)條件復(fù)雜，金屬礦礦床的種類(lèi)也相對(duì)較多，因此，選礦面臨著貯存要求高和礦物品種繁雜的難點(diǎn)問(wèn)題。不僅如此，大多數(shù)金屬礦包含有大量的硫、二氧化硅等成分，導(dǎo)致金屬礦選礦工作更加困難，同時(shí)采礦的效益也大大降低。所以，對(duì)冶煉生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，選礦過(guò)程是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

1 金屬礦選礦概述

我國(guó)現(xiàn)有的金屬礦中，貧礦大約占百分之九十八，這種情況導(dǎo)致我國(guó)金屬礦石選礦難度大大提高。因此，需要在選礦中采用更加先進(jìn)合理的技術(shù)，否則很難選擇符合要求的金屬礦石。根據(jù)我國(guó)金屬礦資源特征來(lái)看，可以分為復(fù)合金屬礦、強(qiáng)弱磁金屬礦、混合型金屬礦石和磁金屬礦石。其中，復(fù)合金屬礦的主要特征是其內(nèi)存在著數(shù)量較多的金屬以及非金屬有益礦物，最終形成單一的礦物類(lèi)型。自上世紀(jì)七十年代起，我國(guó)大多數(shù)磁力選礦廠主要把精力放到精礦的選礦效率和效益上，并對(duì)相應(yīng)的選礦工藝技術(shù)和選礦裝置加以完善和創(chuàng)新。另外，由于在金屬礦石開(kāi)采的過(guò)程中不可避免混入部分圍巖，導(dǎo)致選礦總體效率降低，一般情況下圍巖混入比例約為20%。在此情況下，進(jìn)行破碎篩選過(guò)程時(shí)需要采用更加高級(jí)的預(yù)選技術(shù)，才能達(dá)到礦選要求，例如采用磁滑輪干選拋圍巖，其選礦顆粒度能夠達(dá)到35cm，廢石的總產(chǎn)出量不超過(guò)20%，能夠在一定程度上控制生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 常見(jiàn)的選礦技術(shù)分析

2.1 破碎技術(shù)

粉碎是當(dāng)前選礦中使用較為普遍的技術(shù)之一，一般來(lái)說(shuō)按照不同的要求，把選礦分為粗破、中破和細(xì)破三種階段。所以，通常情況下該技術(shù)在各個(gè)使用階段都需要配備不同的操作設(shè)備，例如：在粗破階段，需要采用了尺寸范圍為1.2m～1.5m左右的旋回型粉碎設(shè)備，以達(dá)到最理想的目標(biāo)。但必須注意的是，粗破過(guò)程使用的機(jī)械不宜使用礦石長(zhǎng)度大于一米左右的產(chǎn)品，以防止在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生卡頓現(xiàn)象，降低選礦質(zhì)量；對(duì)于中破階段，通常情況下會(huì)選用尺寸在2.1m～2.2m之間的水平圓錐破碎裝置；而對(duì)于小破階段來(lái)說(shuō)，所采用的裝置尺寸與中破階段基本一致，一般會(huì)采用尺寸2.1m～2.2m左右的短頭式圓錐破碎裝置，以達(dá)到最理想的效果。

2.2 磨礦技術(shù)

對(duì)于磨礦選礦工藝技術(shù)來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)企業(yè)一般依據(jù)本身規(guī)模的大小會(huì)采用1～2個(gè)流程的自磨機(jī)或礫磨機(jī)進(jìn)行操作，但在技術(shù)條件允許的狀況下，部分工廠也會(huì)在完成一次的磨礦后，進(jìn)一步對(duì)原已磨好的礦石經(jīng)過(guò)螺旋分層后繼續(xù)進(jìn)行第二次磨礦加工，以充分保證選礦技術(shù)應(yīng)用效率。

2.3 粉干法

在選礦過(guò)程中，一般會(huì)對(duì)礦粉進(jìn)行三級(jí)篩選。粉干法主要對(duì)礦粉實(shí)行三級(jí)磁選，礦粉在磁力滾筒經(jīng)過(guò)干磁技術(shù)處理得到能夠用于后續(xù)使用的礦粉，從而奠定后面處理工藝的基礎(chǔ)。粉干法使用為礦產(chǎn)選礦提供了一種新途徑，同時(shí)該方法還能在一定程度上減少水資源的需求量。干法磁選可以得到精礦粉的成品。然而，粉干法也存在一些缺點(diǎn)，比如在應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)大量粉塵，造成環(huán)境污染問(wèn)題。

2.4 多金屬選礦法

由于礦石資源的分布環(huán)境比較復(fù)雜，在選礦的過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)同一個(gè)區(qū)域內(nèi)存在2種甚至2種以上金屬礦的情況，這種地區(qū)礦石資源的分布環(huán)境也比較獨(dú)特，若僅僅采用常規(guī)的選礦方法和手段，就很難取得更為理想的經(jīng)濟(jì)效益。所以，針對(duì)在這種情況下的金屬選礦工作，我們要針對(duì)礦產(chǎn)資源現(xiàn)場(chǎng)的特點(diǎn)，進(jìn)行有針對(duì)性的選礦工作，并通過(guò)多種金屬選礦方法的進(jìn)行，以達(dá)到金屬礦資源的整體效益。

3 金屬礦選礦工藝

3.1 反浮選工藝

反浮選工藝在金屬礦選礦中的具有良好的應(yīng)用價(jià)值，反浮選工藝特別適合應(yīng)用于富含硅質(zhì)的礦產(chǎn)資源。因?yàn)榉锤∵x技術(shù)有脫硅的功能，在我國(guó)金屬礦選礦過(guò)程中，采用投放大量陰離子的反浮選技術(shù)，能夠?qū)⒕V金屬品位由原本64%提高到68%說(shuō)明反浮選工藝的必要性。傳統(tǒng)金屬礦在選礦過(guò)程中所使用的普通陽(yáng)離子捕收劑往往效果不佳，泡沫粘稠會(huì)影響選礦指標(biāo)，基于此問(wèn)題，我國(guó)開(kāi)發(fā)了新的反浮選陽(yáng)離子捕收劑，如：耐低溫陽(yáng)離子捕收劑，專(zhuān)門(mén)用來(lái)處理傳統(tǒng)金屬礦石產(chǎn)品中的氣泡現(xiàn)象，使得精品金屬礦開(kāi)采效率明顯提升。根據(jù)研究分析，反浮選工藝用于金屬礦選礦時(shí)，在12℃至22℃的情況下，精礦品位能夠達(dá)到70%，而金屬回收率更是高達(dá)98%。另外，鑒于我國(guó)的金屬礦礦石性質(zhì)復(fù)雜，若單純采用反浮選工藝，效率難以進(jìn)一步提升。因此可以采用磁選工藝和反浮選工藝，兩種技術(shù)互相配合后才能大大提高精選金屬礦石的開(kāi)采效率，同時(shí)反浮游選礦的工藝也能夠減少精礦中的含硅量。反浮選工藝主要是在金屬礦選礦中，通過(guò)濃縮、磨礦、多次拋尾、磁選精品、反浮再選等處理過(guò)程后，極大的提高了金屬礦選礦的精礦品位。

3.2 全磁選工藝

全磁選工藝操作相比其他工藝更加簡(jiǎn)單，并且全磁選礦技術(shù)的建設(shè)成本低，所學(xué)設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，工藝技術(shù)上具有較好地可靠性。在金屬礦選礦的生產(chǎn)中，全磁選礦技術(shù)需要經(jīng)過(guò)前處理過(guò)程，比如：磨礦、弱磁力選礦等過(guò)程，然后再精細(xì)甄選出金屬礦石之后，再在此基礎(chǔ)上選用先進(jìn)的強(qiáng)磁選技術(shù)設(shè)備，在提升了細(xì)篩的過(guò)程效果后直接采用高效細(xì)篩設(shè)備，從而選出精礦。根據(jù)前文介紹的反浮選精礦金屬品位只有64%左右，而全磁選技術(shù)開(kāi)采的精品度卻能夠提升到70%，由于這種技術(shù)在金屬礦選礦中的工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單，能夠正確的尋找金屬礦選礦的突破點(diǎn)，達(dá)到實(shí)現(xiàn)提金屬降硅目的，表明了全磁選礦技術(shù)具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。全磁選技術(shù)用于金屬礦選礦實(shí)踐時(shí)，在提高精礦品位的同時(shí)，還可以減少金屬礦中的硫含量，控制二氧化硅含量在4%以?xún)?nèi)。全磁選工藝同樣能夠降低企業(yè)成本，但是平均回收率與反浮選幾乎一致。

3.3 紅礦選礦工藝

在我國(guó)當(dāng)前的礦產(chǎn)資源選礦活動(dòng)中，紅礦已經(jīng)比較普遍，根據(jù)紅礦資源在我國(guó)的分布情況可知，其存量非常大，并且對(duì)采礦工藝要求也相當(dāng)高。隨著國(guó)內(nèi)礦產(chǎn)行業(yè)不斷發(fā)展，對(duì)于紅礦資源的開(kāi)發(fā)利用已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但由于我國(guó)礦產(chǎn)市場(chǎng)中的紅礦資源規(guī)模限制，導(dǎo)致紅礦開(kāi)采與選礦研究工作遲滯。當(dāng)前國(guó)內(nèi)主要是利用試劑或設(shè)備來(lái)提升紅礦選礦作業(yè)效率。整體來(lái)看，我國(guó)紅礦選礦工藝還有待進(jìn)一步提升，研發(fā)人員需要進(jìn)一步加強(qiáng)紅礦選礦工藝的研發(fā)。

3.4 藥劑更新工藝

藥劑作為金屬礦選礦過(guò)程重要的內(nèi)容之一，對(duì)金屬礦選礦有著重要的作用，所以使用時(shí)同樣要注意創(chuàng)新，以符合金屬礦選礦工序的基本要求。本文根據(jù)文獻(xiàn)資料，以浮選工藝中的捕收劑為例，剖析藥劑創(chuàng)新工藝的重要性：

（1）在金屬礦選礦過(guò)程中，藥劑的主要是作用是增強(qiáng)金屬礦選礦時(shí)的捕收能力，這種藥劑主要是混合脂肪酸類(lèi)與硫酸鹽類(lèi)物質(zhì)，在選礦中可以發(fā)揮極大的功效。

（2）藥劑更新工藝中，某些新型高效陰離子捕收劑能夠極大提高金屬回收率，比如在某金屬礦選礦過(guò)程中，加入MH-88型捕收劑，使得金屬平均回收率超過(guò)了75%。

（3）在含硅的金屬礦石浮選工藝中，一些胺類(lèi)藥劑物質(zhì)能夠發(fā)揮較好的作用，目前我國(guó)主要生產(chǎn)的該類(lèi)藥劑為混合胺與十二碳脂肪胺，推廣采用藥劑更新工藝能夠輔助提高金屬礦選礦的工作效率。

4 金屬礦選礦工藝實(shí)例分析

4.1 金屬礦樣品基本情況

五臺(tái)縣宏遠(yuǎn)礦業(yè)有限公司處理的原礦金屬品位27%左右，原礦中的金屬主要以磁金屬礦的形式存在，生產(chǎn)中采用二段磨礦，最終磨礦細(xì)度在-0.076mm85%左右，磨礦產(chǎn)品用磁選機(jī)和淘洗機(jī)進(jìn)行選別，可獲金屬品位大于56%、細(xì)度約-0.076mm97%（-0.045mm85%）左右的精礦。對(duì)樣品進(jìn)行混勻、縮分、取樣化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。分別對(duì)這原礦樣品進(jìn)行塔磨磨礦、高效磁選試驗(yàn)，試驗(yàn)所用為T(mén)GTM-5.5塔磨機(jī)，T-GCT1006高效磁選機(jī)。

表1 試驗(yàn)樣品分析檢測(cè)結(jié)果（%）

4.2 原礦的塔磨、高效磁選試驗(yàn)

采用磁選工藝對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的原礦進(jìn)行了塔磨、高效磁選試驗(yàn)，其全試驗(yàn)流程如下圖1所示。

圖1 原礦-球磨-塔磨-高效磁選數(shù)質(zhì)量流程

（1）試驗(yàn)樣品的制備。在實(shí)驗(yàn)室破碎到2-0mm，然后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)流程模擬試驗(yàn)，目的是為塔磨-高效磁選試驗(yàn)提供樣品。模擬試驗(yàn)流程為：磨礦-磁選-粗-精選流程，-對(duì)金屬品位56%的精礦進(jìn)行粒度組成篩析?？色@金屬品位56%、細(xì)度-0.076mm98.10%（-0.045mm85.80%）的精礦，實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)指標(biāo)、磨礦細(xì)度均與生產(chǎn)接近，然后用該樣品進(jìn)行塔磨、高效磁選提質(zhì)試驗(yàn)。

（2）試驗(yàn)研究。在實(shí)驗(yàn)室模擬現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)條件：先生產(chǎn)精礦粉作為塔磨提質(zhì)的給礦，然后進(jìn)行塔磨不同磨礦細(xì)度的磁選試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，可獲金屬品位65.23%的金屬精礦。

表2 試驗(yàn)結(jié)果（%）

4.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

通過(guò)采用合理的金屬礦選礦技術(shù)和工藝，文章通過(guò)研究某原礦樣品，得到如下的幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）原礦金屬品位27.46%、磁性金屬品位22.79%，磁性金屬在金屬礦物之中的分布率為82.99%，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室磨礦（磨礦細(xì)度-0.045mm85%）、磁選（一粗一精選）選別后，可獲金屬品位56.00%、細(xì)度-0.045mm85.80%的精礦，實(shí)驗(yàn)室模擬的指標(biāo)、磨礦細(xì)度均與生產(chǎn)接近，可以用該樣品進(jìn)行塔磨、高效磁選提質(zhì)試驗(yàn)。

（2）五臺(tái)山原礦中金屬礦物嵌布粒度極細(xì)，塔磨磨至-0.030mm95%、經(jīng)高效磁選選別后才能獲金屬品位65%以上的精礦，尾礦金屬品位＜12%，尾礦中金屬礦物損失較少，說(shuō)明高效磁選回收細(xì)粒級(jí)物料效果較好，塔磨+高效磁選組合回收工藝，特別適合需要細(xì)磨才能提高金屬精礦品位的礦石。

（3）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)精礦粉和原礦的試驗(yàn)結(jié)果，為了保證生產(chǎn)上精礦品位＞65%以上，建議五臺(tái)山金屬礦盡快實(shí)施塔磨細(xì)度-高效磁選提質(zhì)的技術(shù)方案，塔磨機(jī)的磨礦細(xì)度控制在-0.030mm95%左右，最終實(shí)現(xiàn)提高精礦品位、擴(kuò)大精礦產(chǎn)品銷(xiāo)售市場(chǎng)、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

（4）塔磨細(xì)磨后提高了金屬礦物的單體解離度、高效磁選提高了金屬礦物的分選效率，塔磨-高效磁選組合工藝對(duì)提高精礦品位大有益處。塔磨機(jī)作為攪拌類(lèi)磨礦設(shè)備，廣泛用于選礦廠二段或三段需要細(xì)磨才能使金屬礦物解離的磨礦作業(yè)，隨著國(guó)內(nèi)對(duì)精礦產(chǎn)品質(zhì)量要求提高，要求的磨礦細(xì)度越來(lái)越細(xì)，塔磨與高效磁選的組合回收技術(shù)，將成為金屬礦物提質(zhì)降雜、保證精礦產(chǎn)品質(zhì)量的發(fā)展方向。

5 結(jié)論

綜上所述，冶煉行業(yè)在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及民族振興的進(jìn)程中一直占極其重要的位置，但怎樣將我國(guó)金屬礦石資源進(jìn)行有效開(kāi)發(fā)利用，是現(xiàn)階段我國(guó)金屬礦石產(chǎn)業(yè)發(fā)展所必須考慮的重點(diǎn)問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)對(duì)選礦工藝研究頗豐，并已經(jīng)取得了較多的成果。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展，我國(guó)金屬礦石選礦效率已經(jīng)有了顯著提高，并且在磁金屬礦選礦技術(shù)和赤金屬礦選礦技術(shù)等諸多方面也取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，為我國(guó)不同地區(qū)金屬礦資源利用起到重要的指導(dǎo)作用。未來(lái)我國(guó)將針對(duì)所遇到的難點(diǎn)問(wèn)題，開(kāi)展更加深入研究工作，以促使我國(guó)金屬礦資源開(kāi)發(fā)利用水平進(jìn)一步提高，增強(qiáng)我國(guó)冶煉企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力。