礦產選礦技術和工藝方法研究

劉秀文

（太鋼集團峨口鐵礦，山西 忻州 034000）

從近十年來看，國內學者對我國金屬礦石資源研究取得了較多的成果，詳細研究了我國金屬礦石資源所存在的“貧、細、雜”情況，并針對上述特點開發了合理的礦選工藝，使得我國金屬礦選礦工藝發展完善，提升了選礦工藝的總體水平。尤其是近些年，礦選技術不斷提高，各類礦選機械設備創新應用，比如新型的高效分選機械設備，使得金屬礦選礦工藝得到極大提升。另外，浮選藥劑分選技術等的應用也加快了選礦工藝革新。鑒于我國地質條件復雜，金屬礦礦床的種類也相對較多，因此，選礦面臨著貯存要求高和礦物品種繁雜的難點問題。不僅如此，大多數金屬礦包含有大量的硫、二氧化硅等成分，導致金屬礦選礦工作更加困難，同時采礦的效益也大大降低。所以，對冶煉生產企業來說，選礦過程是一個至關重要的環節。

1 金屬礦選礦概述

我國現有的金屬礦中，貧礦大約占百分之九十八，這種情況導致我國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合理的技術，否則很難選擇符合要求的金屬礦石。根據我國金屬礦資源特征來看，可以分為復合金屬礦、強弱磁金屬礦、混合型金屬礦石和磁金屬礦石。其中，復合金屬礦的主要特征是其內存在著數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型。自上世紀七十年代起，我國大多數磁力選礦廠主要把精力放到精礦的選礦效率和效益上，并對相應的選礦工藝技術和選礦裝置加以完善和創新。另外，由于在金屬礦石開采的過程中不可避免混入部分圍巖，導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，進行破碎篩選過程時需要采用更加高級的預選技術，才能達到礦選要求，例如采用磁滑輪干選拋圍巖，其選礦顆粒度能夠達到35cm，廢石的總產出量不超過20%，能夠在一定程度上控制生產成本，提高企業的經濟效益。

2 常見的選礦技術分析

2.1 破碎技術

粉碎是當前選礦中使用較為普遍的技術之一，一般來說按照不同的要求，把選礦分為粗破、中破和細破三種階段。所以，通常情況下該技術在各個使用階段都需要配備不同的操作設備，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備，以達到最理想的目標。但必須注意的是，粗破過程使用的機械不宜使用礦石長度大于一米左右的產品，以防止在生產過程中產生卡頓現象，降低選礦質量；對于中破階段，通常情況下會選用尺寸在2.1m～2.2m之間的水平圓錐破碎裝置；而對于小破階段來說，所采用的裝置尺寸與中破階段基本一致，一般會采用尺寸2.1m～2.2m左右的短頭式圓錐破碎裝置，以達到最理想的效果。

2.2 磨礦技術

對于磨礦選礦工藝技術來說，生產企業一般依據本身規模的大小會采用1～2個流程的自磨機或礫磨機進行操作，但在技術條件允許的狀況下，部分工廠也會在完成一次的磨礦后，進一步對原已磨好的礦石經過螺旋分層后繼續進行第二次磨礦加工，以充分保證選礦技術應用效率。

2.3 粉干法

在選礦過程中，一般會對礦粉進行三級篩選。粉干法主要對礦粉實行三級磁選，礦粉在磁力滾筒經過干磁技術處理得到能夠用于后續使用的礦粉，從而奠定后面處理工藝的基礎。粉干法使用為礦產選礦提供了一種新途徑，同時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，比如在應用中會出現大量粉塵，造成環境污染問題。

2.4 多金屬選礦法

由于礦石資源的分布環境比較復雜，在選礦的過程中，往往會出現同一個區域內存在2種甚至2種以上金屬礦的情況，這種地區礦石資源的分布環境也比較獨特，若僅僅采用常規的選礦方法和手段，就很難取得更為理想的經濟效益。所以，針對在這種情況下的金屬選礦工作，我們要針對礦產資源現場的特點，進行有針對性的選礦工作，并通過多種金屬選礦方法的進行，以達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用價值，反浮選工藝特別適合應用于富含硅質的礦產資源。因為反浮選技術有脫硅的功能，在我國金屬礦選礦過程中，采用投放大量陰離子的反浮選技術，能夠將精礦金屬品位由原本64%提高到68%說明反浮選工藝的必要性。傳統金屬礦在選礦過程中所使用的普通陽離子捕收劑往往效果不佳，泡沫粘稠會影響選礦指標，基于此問題，我國開發了新的反浮選陽離子捕收劑，如：耐低溫陽離子捕收劑，專門用來處理傳統金屬礦石產品中的氣泡現象，使得精品金屬礦開采效率明顯提升。根據研究分析，反浮選工藝用于金屬礦選礦時，在12℃至22℃的情況下，精礦品位能夠達到70%，而金屬回收率更是高達98%。另外，鑒于我國的金屬礦礦石性質復雜，若單純采用反浮選工藝，效率難以進一步提升。因此可以采用磁選工藝和反浮選工藝，兩種技術互相配合后才能大大提高精選金屬礦石的開采效率，同時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，通過濃縮、磨礦、多次拋尾、磁選精品、反浮再選等處理過程后，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單，并且全磁選礦技術的建設成本低，所學設備相對簡單，工藝技術上具有較好地可靠性。在金屬礦選礦的生產中，全磁選礦技術需要經過前處理過程，比如：磨礦、弱磁力選礦等過程，然后再精細甄選出金屬礦石之后，再在此基礎上選用先進的強磁選技術設備，在提升了細篩的過程效果后直接采用高效細篩設備，從而選出精礦。根據前文介紹的反浮選精礦金屬品位只有64%左右，而全磁選技術開采的精品度卻能夠提升到70%，由于這種技術在金屬礦選礦中的工藝流程相對簡單，能夠正確的尋找金屬礦選礦的突破點，達到實現提金屬降硅目的，表明了全磁選礦技術具有較高的經濟效益。全磁選技術用于金屬礦選礦實踐時，在提高精礦品位的同時，還可以減少金屬礦中的硫含量，控制二氧化硅含量在4%以內。全磁選工藝同樣能夠降低企業成本，但是平均回收率與反浮選幾乎一致。

3.3 紅礦選礦工藝

在我國當前的礦產資源選礦活動中，紅礦已經比較普遍，根據紅礦資源在我國的分布情況可知，其存量非常大，并且對采礦工藝要求也相當高。隨著國內礦產行業不斷發展，對于紅礦資源的開發利用已經積累了豐富的經驗，但由于我國礦產市場中的紅礦資源規模限制，導致紅礦開采與選礦研究工作遲滯。當前國內主要是利用試劑或設備來提升紅礦選礦作業效率。整體來看，我國紅礦選礦工藝還有待進一步提升，研發人員需要進一步加強紅礦選礦工藝的研發。

3.4 藥劑更新工藝

藥劑作為金屬礦選礦過程重要的內容之一，對金屬礦選礦有著重要的作用，所以使用時同樣要注意創新，以符合金屬礦選礦工序的基本要求。本文根據文獻資料，以浮選工藝中的捕收劑為例，剖析藥劑創新工藝的重要性：

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

（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程中，加入MH-88型捕收劑，使得金屬平均回收率超過了75%。

（3）在含硅的金屬礦石浮選工藝中，一些胺類藥劑物質能夠發揮較好的作用，目前我國主要生產的該類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 金屬礦選礦工藝實例分析

4.1 金屬礦樣品基本情況

五臺縣宏遠礦業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，生產中采用二段磨礦，最終磨礦細度在-0.076mm85%左右，磨礦產品用磁選機和淘洗機進行選別，可獲金屬品位大于56%、細度約-0.076mm97%（-0.045mm85%）左右的精礦。對樣品進行混勻、縮分、取樣化驗，化驗結果見表1。分別對這原礦樣品進行塔磨磨礦、高效磁選試驗，試驗所用為TGTM-5.5塔磨機，T-GCT1006高效磁選機。

表1 試驗樣品分析檢測結果（%）

4.2 原礦的塔磨、高效磁選試驗

采用磁選工藝對現場生產的原礦進行了塔磨、高效磁選試驗，其全試驗流程如下圖1所示。

圖1 原礦-球磨-塔磨-高效磁選數質量流程

（1）試驗樣品的制備。在實驗室破碎到2-0mm，然后進行現場流程模擬試驗，目的是為塔磨-高效磁選試驗提供樣品。模擬試驗流程為：磨礦-磁選-粗-精選流程，-對金屬品位56%的精礦進行粒度組成篩析?？色@金屬品位56%、細度-0.076mm98.10%（-0.045mm85.80%）的精礦，實驗室模擬試驗指標、磨礦細度均與生產接近，然后用該樣品進行塔磨、高效磁選提質試驗。

（2）試驗研究。在實驗室模擬現場生產條件：先生產精礦粉作為塔磨提質的給礦，然后進行塔磨不同磨礦細度的磁選試驗，試驗結果見表2，可獲金屬品位65.23%的金屬精礦。

表2 試驗結果（%）

4.3 試驗結果分析

通過采用合理的金屬礦選礦技術和工藝，文章通過研究某原礦樣品，得到如下的幾點結論：

（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%，經實驗室磨礦（磨礦細度-0.045mm85%）、磁選（一粗一精選）選別后，可獲金屬品位56.00%、細度-0.045mm85.80%的精礦，實驗室模擬的指標、磨礦細度均與生產接近，可以用該樣品進行塔磨、高效磁選提質試驗。

（2）五臺山原礦中金屬礦物嵌布粒度極細，塔磨磨至-0.030mm95%、經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，說明高效磁選回收細粒級物料效果較好，塔磨+高效磁選組合回收工藝，特別適合需要細磨才能提高金屬精礦品位的礦石。

（3）根據現場生產精礦粉和原礦的試驗結果，為了保證生產上精礦品位＞65%以上，建議五臺山金屬礦盡快實施塔磨細度-高效磁選提質的技術方案，塔磨機的磨礦細度控制在-0.030mm95%左右，最終實現提高精礦品位、擴大精礦產品銷售市場、提高企業經濟效益的目的。

（4）塔磨細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提高精礦品位大有益處。塔磨機作為攪拌類磨礦設備，廣泛用于選礦廠二段或三段需要細磨才能使金屬礦物解離的磨礦作業，隨著國內對精礦產品質量要求提高，要求的磨礦細度越來越細，塔磨與高效磁選的組合回收技術，將成為金屬礦物提質降雜、保證精礦產品質量的發展方向。

5 結論

綜上所述，冶煉行業在我國的經濟社會發展及民族振興的進程中一直占極其重要的位置，但怎樣將我國金屬礦石資源進行有效開發利用，是現階段我國金屬礦石產業發展所必須考慮的重點問題。目前國內對選礦工藝研究頗豐，并已經取得了較多的成果。隨著現代科學技術發展，我國金屬礦石選礦效率已經有了顯著提高，并且在磁金屬礦選礦技術和赤金屬礦選礦技術等諸多方面也取得了長足的發展，為我國不同地區金屬礦資源利用起到重要的指導作用。未來我國將針對所遇到的難點問題，開展更加深入研究工作，以促使我國金屬礦資源開發利用水平進一步提高，增強我國冶煉企業核心競爭力。