X射線揀選工藝對(duì)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(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)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(shè)尾礦庫(kù)堆放的手段，占用大量土地資源、且對(duì)環(huán)境危害嚴(yán)重，本文研究引入X射線揀選工藝，通過(guò)提前拋廢，將進(jìn)入浮選的礦石量減少約30%，減少礦山生產(chǎn)過(guò)程中的尾礦排放，降低礦山企業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的危害。

關(guān)鍵詞：X射線揀選機(jī) 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(chǎn)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(zhì)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，礦產(chǎn)資源需求不斷擴(kuò)大，礦山企業(yè)生產(chǎn)排放的尾礦物質(zhì)不斷增加，數(shù)據(jù)顯示，2014年，中國(guó)工業(yè)固體廢棄物排放達(dá)5.9億噸，其中各類礦山企業(yè)排放則達(dá)到2.5億噸左右，解決礦山企業(yè)的固體排放產(chǎn)生的危害，成為全行業(yè)亟待解決的問(wèn)題。

礦山企業(yè)開(kāi)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(kāi)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(dá)到原礦總量的99%以上。

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

二、生產(chǎn)工藝比較

（1）傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝

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

可以看出，精礦粉產(chǎn)量占開(kāi)采總量的比例非常低，大量的開(kāi)采物被破碎，進(jìn)入化學(xué)浮選工藝，最后只產(chǎn)出微量的精礦粉。破碎和浮選很大一部分都在做無(wú)用功，同時(shí)經(jīng)過(guò)浮選工藝的排放物，由于含多種危險(xiǎn)物質(zhì)（氰化物、汞、鉛、鎘、鉻、砷、等），已經(jīng)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(wú)用廢石，提前分離，使之無(wú)需進(jìn)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(chǎn)流程如圖2 所示。

三、X射線揀選機(jī)簡(jiǎn)介

X射線是基于X射線熒光能量色散光譜分析技術(shù)，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(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，與上世紀(jì)九十年代開(kāi)始投放市場(chǎng)，迄今為止，X射線揀選技術(shù)已經(jīng)發(fā)展較為成熟，在國(guó)外有廣泛的應(yīng)用。

國(guó)內(nèi)礦山行業(yè)領(lǐng)域的專家在上世紀(jì)70年代開(kāi)始研究先關(guān)技術(shù)，至今也取得了很多研究成果，并研制出一些分選機(jī)，如江西冶金學(xué)院研制的CGX-1型光電分選機(jī)、江西有色冶金研究所研制的GS-2型、GS-3型光電分選機(jī)、GFJ-3型無(wú)線電波分選機(jī)、武漢建材學(xué)院研制的GXJ-2型X射線分選機(jī)和核工業(yè)總公司研制的201型放射性分選機(jī)等。

四、X射線揀選機(jī)工作原理

（1）X射線揀選機(jī)結(jié)構(gòu)

X射線揀選機(jī)可分為，振動(dòng)給料機(jī)構(gòu)，X射線檢測(cè)組件，分離執(zhí)行機(jī)構(gòu)，分離接收槽四部分組成，具體結(jié)構(gòu)圖如圖3所示

1.儲(chǔ)料倉(cāng) 2.進(jìn)料倉(cāng) 3.振動(dòng)給料機(jī) 4.振動(dòng)篩組件 5.X射線檢測(cè)組件 6.執(zhí)行機(jī)構(gòu)總成 7.精礦接收槽 8.尾礦接收槽 9.細(xì)料接收槽 10.粉塵排放 11.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 12.觀察孔

（2）X射線揀選機(jī)工作流程

X射線揀選機(jī)工作流程大致可分為4個(gè)步驟。

a）自動(dòng)排序

被檢測(cè)的礦石進(jìn)入料倉(cāng)，由振動(dòng)輸送裝置將料倉(cāng)中的礦石定量、均勻、連續(xù)的不間斷卸出并經(jīng)固定溜槽送入檢測(cè)區(qū)域，礦石在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)呈自由落體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

（3）射線檢測(cè)

X射線檢測(cè)組件對(duì)進(jìn)入檢測(cè)區(qū)域內(nèi)呈自由落體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的每一塊礦石進(jìn)行XRF檢測(cè)，由高分辨率的SDD（硅偏移探測(cè)器）將檢測(cè)信號(hào)迅速傳導(dǎo)到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制中心，完成對(duì)單塊礦石的礦物賦存檢測(cè)。

（4）分析判斷—發(fā)出指令

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制中心依據(jù)檢測(cè)組件輸入的檢測(cè)信號(hào)對(duì)被檢測(cè)礦石進(jìn)行大致定量分析，然后根據(jù)客戶端設(shè)定的揀選閾值參數(shù)做出判斷，然后向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出是否分離的執(zhí)行命令。

（5）執(zhí)行分離

執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照控制中心發(fā)出的指令將符合技術(shù)參數(shù)規(guī)定的高品位礦石進(jìn)行擊打，使其改變自由落體運(yùn)行的軌跡進(jìn)入精礦石接收槽，達(dá)不到技術(shù)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(wù)。

五、應(yīng)用實(shí)例分析

（1）引入X射線揀選工藝后，社會(huì)效益分析

根據(jù)此X射線揀選機(jī)的分選工藝，可以設(shè)計(jì)相關(guān)的礦石揀選工藝，實(shí)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(gè)方面優(yōu)勢(shì)：

（2）提高入選礦石品位

提高了進(jìn)入浮選工藝的入選礦石品位，同時(shí)，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(gè)礦山的尾礦排放量

避免無(wú)用廢石進(jìn)入浮選工藝，避免其受到藥劑化學(xué)污染形成尾礦，綜合整個(gè)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(yùn)營(yíng)費(fèi)用，縮減尾礦庫(kù)建設(shè)規(guī)模，降低企業(yè)尾礦排放為社會(huì)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(chǎn)品銷售。

（4）延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限

經(jīng)過(guò)X射線揀選后，一些低品位資源達(dá)到工業(yè)開(kāi)采品位，可開(kāi)采利用的資源總量增多，同時(shí)延長(zhǎng)了礦山的綜合服務(wù)年限。

綜合以上，礦山原礦石經(jīng)X射線揀選機(jī)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(kāi)采邊界品位要求，可以達(dá)到提高資源利用率，延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限的目的；對(duì)已經(jīng)達(dá)到入選品位的原礦石，經(jīng)X射線機(jī)揀選富集，進(jìn)一步提高了入選礦石品位，可以達(dá)到減少進(jìn)入浮選車間的廢石量，降低綜合浮選成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的目的；減少了生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的工業(yè)廢水、尾礦等有害物質(zhì)的排放量，減少企業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染程度，減輕企業(yè)生產(chǎn)對(duì)社會(huì)環(huán)境的危害。

六、結(jié)語(yǔ)

當(dāng)今人類社會(huì)面臨的三大難題：人口，資源，環(huán)境。尾礦就與其中兩項(xiàng)有關(guān)，合理的利用礦產(chǎn)資源，避免產(chǎn)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(lái)，礦山企業(yè)也在進(jìn)行著不斷的技術(shù)創(chuàng)新，改革發(fā)展，其中X射線揀選工藝技術(shù)是國(guó)際上得到普遍推廣應(yīng)用的新工藝，X射線揀選技術(shù)具有低成本，揀選效率高，環(huán)保的多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，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(jìn)和推廣X射線揀選機(jī)，對(duì)礦山企業(yè)、社會(huì)具有非常重要的意義。

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