青海某矽卡巖型鉛鋅礦干式預(yù)選拋廢試驗(yàn)研究*

羅文成，趙 溪，張 坤，陳昌才，謝紅明

（1.青海鴻鑫礦業(yè)有限公司，青海 格爾木 816000；2.贛州好朋友科技有限公司，江西 贛州 341000）

我國(guó)鉛鋅礦資源儲(chǔ)量豐富，居世界第二，但資源大礦少、小礦多、富礦少、貧礦多，礦石類(lèi)型多樣復(fù)雜，由于缺乏大型礦山和富礦，使得國(guó)內(nèi)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用成本較高[1]。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展的背景下，如何提高礦產(chǎn)資源利用成為當(dāng)前熱門(mén)研究課題。分揀選礦技術(shù)是根據(jù)礦石中相關(guān)組成成分不同所反映的易被檢測(cè)的物理特性的差異，通過(guò)對(duì)礦石逐一識(shí)別，依靠外力將礦石和廢石分離的一種物理分選方法[2]。早在20世紀(jì)70年代，第一臺(tái)分選設(shè)備光選機(jī)在國(guó)外研發(fā)成功并應(yīng)用于鎢礦，隨著分揀技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，21世紀(jì)相繼出現(xiàn)了激發(fā)光分選機(jī)、核輻射分選機(jī)[3]。分揀技術(shù)常用在破碎篩分工序，能將礦石中的圍巖或貧礦提前分選出，從而降低磨礦、選別工藝成本，提升產(chǎn)能，減小尾礦庫(kù)容積占用，為企業(yè)降本增效[4-8]。

青海某矽卡巖型鉛鋅礦采選規(guī)模為2 500 t/d，礦石開(kāi)采方式為露天開(kāi)采，礦體分為1#、5#礦體，1#礦體鉛品位為0.60%～3.58%，鋅品位為0.95%～4.75%，5#礦體鉛品位為0.51%～4.57%，鋅品位為1.31%～7.70%，地質(zhì)品位分布不均勻，出礦平均鉛品位1.47%、鋅品位3.43%。隨著開(kāi)采作業(yè)臺(tái)階往下推進(jìn)，采場(chǎng)出礦品位逐年下降，見(jiàn)表1。本次預(yù)選拋廢試驗(yàn)研究對(duì)象為1#礦體東部（3 648～3 564）m平臺(tái)低品位礦石。

表1 采礦品位生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)Tab.1 Production statistics of mining grade %

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石結(jié)構(gòu)及構(gòu)造

礦石結(jié)構(gòu)以半自形-它形晶粒狀為主，其次為交代結(jié)構(gòu)、蝕變結(jié)構(gòu)以及溶蝕結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要為星點(diǎn)狀構(gòu)造、稀疏-稠密浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈狀構(gòu)造、其次為團(tuán)塊狀構(gòu)造、致密塊狀構(gòu)造。

1.2 礦物組成

礦石礦物組成比較復(fù)雜，金屬礦物主要有方鉛礦、鐵閃鋅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、菱鐵礦、白鐵礦等，脈石礦物主要有方解石、白云石、石英、透輝石、黑柱石、綠泥石、綠簾石等。

1.3 原礦化學(xué)多元素分析

礦石的主要元素化學(xué)分析結(jié)果見(jiàn)表2。礦石中鉛品位為1.72%，鋅品位為2.57%，銅品位為0.08%，硫品位為18.1%、鐵品位為30.84%。

表2 礦石多元素化學(xué)分析結(jié)果Tab.2 Multi-elements chemical analysis results of ore %

2 分選試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)設(shè)備見(jiàn)表3。

表3 試驗(yàn)設(shè)備明細(xì)表Tab.3 List for test equipment

分選機(jī)采用贛州好朋友科技公司自主研發(fā)的雙能XRT智能分選機(jī)，屬于激發(fā)光分選機(jī)，礦石通過(guò)設(shè)備給料系統(tǒng)、X射線探測(cè)系統(tǒng)、X射線處理引擎、礦石噴射系統(tǒng)完成分選作業(yè)。設(shè)備分選原理見(jiàn)圖1。

圖1 XRT智能分選機(jī)工作原理Fig.1 Working principle of XRT intelligent sorter

2.2 樣品準(zhǔn)備

礦樣共5 t，最大粒度為130 mm。采用破碎機(jī)破碎至60 mm，經(jīng)振動(dòng)篩篩分后，+60 mm礦石返回破碎機(jī)破碎，（-60～+10）mm礦石作為分選拋廢試驗(yàn)物料，-10 mm礦石不做處理。破碎篩分流程見(jiàn)圖2。分選物料粒級(jí)組成及金屬分布見(jiàn)表4。

圖2 破碎篩分流程圖Fig.2 Flow chart of crushing and screening

表4 分選物料粒級(jí)組成及金屬分布結(jié)果Tab.4 Size fraction composition and metal distribution results

表4數(shù)據(jù)顯示，（-60～+10）mm粒級(jí)占比91.78%，該粒級(jí)Pb金屬分布率90.18%，Zn金屬分布率90.52%，是礦石分選的粒級(jí)對(duì)象。

2.3 試驗(yàn)過(guò)程

2.3.1 人工分揀

取試驗(yàn)物料10 kg進(jìn)行人工分揀，分揀出來(lái)的精礦（高品位礦）和尾礦（貧礦或廢石）送入分選機(jī)通過(guò)X射線探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行掃描，獲取礦石圖片信息后通過(guò)人工智能計(jì)算建立圖像識(shí)別模型，為后續(xù)試驗(yàn)提供相關(guān)參數(shù)。

2.3.2 分選探索試驗(yàn)

取物料500 kg開(kāi)展探索試驗(yàn)，初步判斷礦石可分選性。礦石物料水洗后進(jìn)入緩沖礦倉(cāng)，通過(guò)皮帶輸送機(jī)進(jìn)到分選機(jī)分選，分選出來(lái)的精礦和尾礦分別稱(chēng)重和取樣化驗(yàn)。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

圖3 試驗(yàn)流程圖Fig.3 Test flow chart

表5 探索試驗(yàn)結(jié)果Tab.5 Explore experiment results %

由表5結(jié)果可知，青海某低品位鉛鋅礦具有可分選性，經(jīng)過(guò)分選后礦石鉛品位由1.59%提高到了2.03%，鋅品位由2.32%提高到了2.84%，但尾礦鉛+鋅品位達(dá)到了0.90%，高于生產(chǎn)上浮選作業(yè)的尾礦品位，金屬損失較高，需要進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)備分選參數(shù)。

2.3.3 優(yōu)化條件試驗(yàn)

經(jīng)過(guò)人工分揀反復(fù)進(jìn)行X射線掃描識(shí)別，形成了一套大數(shù)據(jù)，優(yōu)化圖像識(shí)別模型后進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表6。測(cè)試試驗(yàn)過(guò)程與探索試驗(yàn)相同。

表6 測(cè)試試驗(yàn)結(jié)果Tab.6 Test results %

從表6可以看出，優(yōu)化圖像識(shí)別模型后，在拋廢率相近的條件下，尾礦鉛+鋅品位為0.31%，低于生產(chǎn)浮選作業(yè)尾礦鉛+鋅品位0.4%，金屬損失較少。

為進(jìn)一步查明拋廢率與尾礦金屬損失之間的關(guān)系，開(kāi)展了拋廢率分選試驗(yàn)，通過(guò)建立高、中、低圖像識(shí)別模型，從而在分選過(guò)程中獲得不同的拋廢率，試驗(yàn)過(guò)程與探索試驗(yàn)相同，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 試驗(yàn)結(jié)果Tab.7 Test results %

由表7可知，隨著拋廢率的提高，尾礦中的鉛、鋅品位逐漸上升，金屬損失也較大。結(jié)合生產(chǎn)上鉛、鋅尾礦品位綜合分析，低品位礦分選拋廢率適宜控制在25%以下。

2.3.4 擴(kuò)大試驗(yàn)

充分結(jié)合礦區(qū)地處青藏高原腹地，極寒結(jié)冰周期較長(zhǎng)，選廠不具備水洗條件，擴(kuò)大試驗(yàn)采用濕式和干式分選分別進(jìn)行充分驗(yàn)證，試驗(yàn)過(guò)程同上，試驗(yàn)礦量4 t。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 擴(kuò)大試驗(yàn)結(jié)果Tab.8 Expanding test results %

由表8可以看出，濕式分選條件下，拋廢率為25.93%，尾礦含鉛品位0.14%，含鋅品位0.24%，精礦富集比為1.31，干式分選條件下拋廢率為26.03%，尾礦含鉛品位0.10%，含鋅品位0.23%，精礦富集比為1.33。無(wú)論是濕式還是干式條件下，分選指標(biāo)均達(dá)到了預(yù)期效果，分選效果較為理想，干式分選優(yōu)于濕式分選，也適合選廠的現(xiàn)實(shí)條件。

3 結(jié)語(yǔ)

1）青海某矽卡巖型低品位鉛鋅礦通過(guò)干式預(yù)選拋廢，獲得了拋廢率26.03%，尾礦鉛+鋅品位0.33%，鉛金屬損失1.73%，鋅金屬損失2.68%的指標(biāo)；

2）礦石預(yù)選拋廢試驗(yàn)只針對(duì)露天采礦1#礦體東部（3 648～3 564）m平臺(tái)低品位礦石開(kāi)展了研究，未對(duì)當(dāng)期選廠處理礦石進(jìn)行系統(tǒng)研究，下一步將對(duì)當(dāng)期礦石開(kāi)展工業(yè)驗(yàn)證試驗(yàn)；

3）選廠年處理礦石量為75萬(wàn)t，按照作業(yè)拋廢率26.03%折算成全流程拋廢率17.21%計(jì)算，每年可減少12.91萬(wàn)t廢石進(jìn)入磨浮流程，可節(jié)約生產(chǎn)成本982.45萬(wàn)元/a。另外12.91萬(wàn)t的廢石未進(jìn)入尾礦庫(kù)，節(jié)約尾礦庫(kù)占用費(fèi)401.76萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益顯著。