X射線揀選工藝對減少礦山尾礦危害的研究

杜惠娜 艾冰河

摘要： 傳統(tǒng)的有色礦山企業(yè)生產過程中，產生大量的尾礦污染物，大部分尾礦難以得到利用，治理，目前大多采用建設尾礦庫堆放的手段，占用大量土地資源、且對環(huán)境危害嚴重，本文研究引入X射線揀選工藝，通過提前拋廢，將進入浮選的礦石量減少約30%，減少礦山生產過程中的尾礦排放，降低礦山企業(yè)生產對環(huán)境的危害。

關鍵詞：X射線揀選機 尾礦危害 礦石揀選 浮選工藝

一、引言

尾礦是指礦山企業(yè)在生產中，利用各種方法將原礦中礦物提取完之后剩余的廢棄物質，隨著經濟的快速發(fā)展，礦產資源需求不斷擴大，礦山企業(yè)生產排放的尾礦物質不斷增加，數(shù)據(jù)顯示，2014年，中國工業(yè)固體廢棄物排放達5.9億噸，其中各類礦山企業(yè)排放則達到2.5億噸左右，解決礦山企業(yè)的固體排放產生的危害，成為全行業(yè)亟待解決的問題。

礦山企業(yè)開采原礦石中，被提取出的資源占比很少，根據(jù)礦物類型不同，在黑色金屬礦山中，尾礦量占開采原礦的70%～95%，而在有色金屬中，尾礦量占到原礦量的70%～90%，而一些稀有金屬，貴金屬礦中，尾礦含量則能達到原礦總量的99%以上。

綜上所述，礦山企業(yè)在生產過程中，僅僅提取到了微量的資源，而大部分原礦被化學污染后，變成了尾礦。

二、生產工藝比較

（1）傳統(tǒng)生產工藝

傳統(tǒng)的礦山一般生產流程是，采礦、破碎、浮選、冶煉，生產流程如圖1所示：

可以看出，精礦粉產量占開采總量的比例非常低，大量的開采物被破碎，進入化學浮選工藝，最后只產出微量的精礦粉。破碎和浮選很大一部分都在做無用功，同時經過浮選工藝的排放物，由于含多種危險物質（氰化物、汞、鉛、鎘、鉻、砷、等），已經難以處理，成為人們談之色變的尾礦。

（2）引入X射線揀選工藝

加入X射線礦石揀選工藝，將不含可利用金屬的無用廢石，提前分離，使之無需進入破碎，浮選等工序，避免原礦受到后續(xù)工序污染，加入后的生產流程如圖2 所示。

三、X射線揀選機簡介

X射線是基于X射線熒光能量色散光譜分析技術，以采集和記錄所分析元素的X射線特征曲線為揀選依據(jù)的選礦方法。

X射線由俄羅斯一家公司最早研發(fā)成功并應用于工業(yè)現(xiàn)場，與上世紀九十年代開始投放市場，迄今為止，X射線揀選技術已經發(fā)展較為成熟，在國外有廣泛的應用。

國內礦山行業(yè)領域的專家在上世紀70年代開始研究先關技術，至今也取得了很多研究成果，并研制出一些分選機，如江西冶金學院研制的CGX-1型光電分選機、江西有色冶金研究所研制的GS-2型、GS-3型光電分選機、GFJ-3型無線電波分選機、武漢建材學院研制的GXJ-2型X射線分選機和核工業(yè)總公司研制的201型放射性分選機等。

四、X射線揀選機工作原理

（1）X射線揀選機結構

X射線揀選機可分為，振動給料機構，X射線檢測組件，分離執(zhí)行機構，分離接收槽四部分組成，具體結構圖如圖3所示

1.儲料倉 2.進料倉 3.振動給料機 4.振動篩組件 5.X射線檢測組件 6.執(zhí)行機構總成 7.精礦接收槽 8.尾礦接收槽 9.細料接收槽 10.粉塵排放 11.計算機控制系統(tǒng) 12.觀察孔

（2）X射線揀選機工作流程

X射線揀選機工作流程大致可分為4個步驟。

a）自動排序

被檢測的礦石進入料倉，由振動輸送裝置將料倉中的礦石定量、均勻、連續(xù)的不間斷卸出并經固定溜槽送入檢測區(qū)域，礦石在檢測區(qū)域內呈自由落體運動狀態(tài)。

（3）射線檢測

X射線檢測組件對進入檢測區(qū)域內呈自由落體運動狀態(tài)下的每一塊礦石進行XRF檢測，由高分辨率的SDD（硅偏移探測器）將檢測信號迅速傳導到計算機系統(tǒng)控制中心，完成對單塊礦石的礦物賦存檢測。

（4）分析判斷—發(fā)出指令

計算機系統(tǒng)控制中心依據(jù)檢測組件輸入的檢測信號對被檢測礦石進行大致定量分析，然后根據(jù)客戶端設定的揀選閾值參數(shù)做出判斷，然后向執(zhí)行機構發(fā)出是否分離的執(zhí)行命令。

（5）執(zhí)行分離

執(zhí)行機構按照控制中心發(fā)出的指令將符合技術參數(shù)規(guī)定的高品位礦石進行擊打，使其改變自由落體運行的軌跡進入精礦石接收槽，達不到技術參數(shù)規(guī)定的極低品位礦石和廢石落入尾礦石接收槽，完成揀選任務。

五、應用實例分析

（1）引入X射線揀選工藝后，社會效益分析

根據(jù)此X射線揀選機的分選工藝，可以設計相關的礦石揀選工藝，實現(xiàn)提前拋尾約50%～70%的原礦，在損失極少的金屬量情況下，減少了約1半多的入選礦石量，降低了后續(xù)工序的入選廢石量，主要有以下幾個方面優(yōu)勢：

（2）提高入選礦石品位

提高了進入浮選工藝的入選礦石品位，同時，入選礦石品位更加穩(wěn)定，有益于浮選工藝的工藝控制，提高浮選工藝的綜合回收率，減少浮選工藝的人力、物力、能源的消耗，大幅降低浮選工藝的成本。

（3）減少整個礦山的尾礦排放量

避免無用廢石進入浮選工藝，避免其受到藥劑化學污染形成尾礦，綜合整個礦山生命周期，減少尾礦排放約40%左右，可減少礦山尾礦處理運營費用，縮減尾礦庫建設規(guī)模，降低企業(yè)尾礦排放為社會環(huán)境的污染。

提前拋出的廢石可作為建筑材料，作為礦山企業(yè)的副產品銷售。

（4）延長礦山服務年限

經過X射線揀選后，一些低品位資源達到工業(yè)開采品位，可開采利用的資源總量增多，同時延長了礦山的綜合服務年限。

綜合以上，礦山原礦石經X射線揀選機揀選富集后，低品位礦石品位明顯提高，綜合回收率較高，降低了開采邊界品位要求，可以達到提高資源利用率，延長礦山服務年限的目的；對已經達到入選品位的原礦石，經X射線機揀選富集，進一步提高了入選礦石品位，可以達到減少進入浮選車間的廢石量，降低綜合浮選成本，提高經濟效益的目的；減少了生產過程產生的工業(yè)廢水、尾礦等有害物質的排放量，減少企業(yè)生產對環(huán)境的污染程度，減輕企業(yè)生產對社會環(huán)境的危害。

六、結語

當今人類社會面臨的三大難題：人口，資源，環(huán)境。尾礦就與其中兩項有關，合理的利用礦產資源，避免產生環(huán)境的污染，是現(xiàn)代礦山企業(yè)的發(fā)展方向，近年來，礦山企業(yè)也在進行著不斷的技術創(chuàng)新，改革發(fā)展，其中X射線揀選工藝技術是國際上得到普遍推廣應用的新工藝，X射線揀選技術具有低成本，揀選效率高，環(huán)保的多項優(yōu)點，得到了礦山企業(yè)的高度重視，礦山企業(yè)一定是向綠色、節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展的方向發(fā)展，引進和推廣X射線揀選機，對礦山企業(yè)、社會具有非常重要的意義。

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