選礦過程工藝指標確定方法及應用研究

王忠應

（云南黃金礦業集團股份有限公司，瓏陽天寶礦業，云南 保山 678001）

選礦生產方式是一種非常典型的連續性流程式生產, 整個生產過程由多個工序組成并且工序之間相互制約和影響。選礦過程工藝指標是用來評判各個工序加工質量的,綜合生產指標會受到每道工序的工藝指標影響，例如：影響選礦生產的終極精礦品位和金屬回收率，因此研究選礦過程的工藝指標意義重大。

1 淺析我國當前常見的選礦技術

1.1 浮選

利用各種各樣的礦物質原料顆粒表面其親水性的不同進行甄選，這就是我們常說的泡沫浮選。因為具備天然疏水性的礦物比較少見，因而時常要把捕收劑添入到礦漿中，這樣可以提高欲浮出礦物質的疏水特性，然后再加入各種各樣的調整劑，使它的選擇性更強，通過起泡劑的添加與充氣，使其產生氣泡，此時具有疏水性的礦物顆粒將會附于氣泡之上，達到上浮分離的目的。一般來說，物料只要不大于 0.3 mm，都能使用浮選技術，該技術本質上是可以甄別多種礦物原料，因此它也是目前普遍應用的選礦技術。除此之外，浮選技術也能用在冶煉中間產品、廢水處理以及溶液離子處理等領域。

1.2 揀選

除了浮選外，目前我國普遍采用另外一種技術是揀選，它分為手選以及機械揀選兩類，在預選丟除廢石中使用。手選技術，顧名思義就是選礦人員人為挑選，以礦物的外部特性為判斷標準，這種選礦方式古老而傳統，這就要求操作人員經驗豐富，當前我國尚有礦山在沿用該項技術。機械揀選是屬于有光揀選，是靠分析礦物的光學特性來完成的；所謂X射線揀選，是指通過X 射線的熒光照射來甄選；另外放射線揀選的選別方法是通過利用鈾與釷等礦物質的天然放射性來完成。人們從上個世紀70年代就在運用礦物的導電性以及磁性做電性揀選與磁性揀選。

1.3 電選

通過利用礦物顆粒的電性差異來選別的方法稱為電選技術，在導體、非導體以及半導體礦物的分選上運用廣泛。按照電廠分類，電選機分為靜電選礦機、電暈選礦機以及復合電場電選機。如果依據礦粒帶電來劃分，電選機有電暈帶電、摩擦帶、接觸帶電三種電選機。一般來講，電選機的處理粒度范圍狹窄，處理能力低，況且選擇原料使用前需要干燥，因此在實際運用容易受限。可它具有成本相低、污染小、分選效果好等優勢，在錫石、鈦鐵礦、白鎢礦以及金紅石等精礦精選中運用較多。此外在進行礦物原料分級以及除塵中經常運用電選，增大處理量以及提高選別細粒物料效率將是未來電選研制的發展方向。

1.4 重選

在介質流中，運用礦物原料顆粒自身比重的不同來選別，這被稱之為重選，搖床選、跳汰選、溜槽選等是它的主要選別方式。歷來在錫石、黑鎢礦、沙金、錳礦石以及粗粒鐵等礦物的選別上都是使用這種方式，它還在稀有金屬砂礦的選別中也有廣泛的運用。重選技術對粒度范圍限制小，粒徑可低至1 mm，也可大到幾百毫米，重選技術的選礦成本高，環境污染小，只要礦物粒度在粒徑使用范圍內，都可使用。此外還能靠重選預選去除一部分廢石，然后使用其他技術繼續處理，使選礦費用降低。現階段貧礦與細礦物的原料都在不斷增加，重選技術對選別20 μm 的物特別有效。此外，在斜面運動與碰撞時發生時，可直接使用礦物原料碰撞恢復系數與摩擦系數的差別來選別。在水中進行選礦時，選后的產品完成重力泄水、過濾、濃縮以及干燥等，粗粒和塊狀物料的重力泄水可以依靠脫水倉、脫水篩、螺旋分級機來完成。

1.5 化選

以礦物的化學性質差異為依據，使用對應的化學式或者結合化學與物理方式方法，實現對有用成分的分離與回收，從而得到精礦，這種方法被稱為化選。一般而言，該方式比使用物理選礦有更高的適從性，它的分離效果也比較好，美中不足其花費的成本相對昂貴。故而，物理選礦中應用化選技術常常不能實現對礦物原料、尾礦以及中間產品的處理。由于成分復雜、難以選別的礦物原料以及細粒礦物原料不斷增多，化學選礦及物理聯合化學流程選礦的應用趨于普及化。

2 選礦工藝指標間的關系及其確定過程

在選礦廠生產計劃中，給定當日需要選別的原礦種類及其數量,以各種礦石塊礦率為依據,這樣就能確定當日強、弱磁一系列的塊礦以及粉礦的總投入量和相對應的品位, 廢石品位與廢石率一般是常用規定值,通過物料平衡與金屬平衡原則可以得出焙燒礦品位[1]。入選原礦的確定情況與綜合精礦品位、金屬回收率以及產量是有重要關系的。

選礦過程工藝指標包含4個，它們分別是強磁精礦與尾礦品位，弱磁精礦與尾礦品位，這四項工藝指標是強磁與弱磁兩個系列之間采取何種配合方式的決定因素, 也決定著綜合精礦品位、精礦產量以及對金屬回收率的貢獻比。在確定入選原礦情況后，必然要依據一定的最佳配合比例, 這樣確保精礦品位合格且同時具有高精礦產量以及高金屬回收率(把入選原礦確定之后,追求最高的金屬回收率相當于追求最高產量)；在另一個方面,該組強磁尾礦品位與精礦品位，弱磁精礦品味與尾礦品位的最佳配合比例還受到到其他影響，也就是要受到預選前備好的一次溢流回收率以及強磁與弱磁的磨礦粒束縛, 這3者需要達到某個程度才能實現最佳，既要考慮入選原礦的限制, 也要考量它們對后續選別過程工藝指標影響。根據上述分析可得，在確定入選原礦后, 各個工序具體的工藝指標是當日選礦生產可完成多少綜合生產指標總量的決定因素[1]。現階段，選礦廠的豎爐、強磁與弱磁磨礦工序的具體工藝指標都被鎖定在一個具體的目標范圍內，任何礦石只要能夠滿足該范圍的最低下限即可，然而在實際應用中，選礦工程師會憑借個人經驗結合礦石具體情況給出一個工程師本人覺得恰當的磨礦粒度。但是對于選別強磁與弱磁的工藝指標是由選礦廠得工藝部門依照入選礦石的典型性質,把金屬最高回收率視為原則, 以此確定出強磁尾礦和精礦品位，弱磁尾礦和精礦品位在理想狀態下的配合方式，倘若實際中由于具體入選礦石的差異，致使強磁尾礦和精礦品位、弱磁尾礦和精礦品位不能達到理想設定結果，那么選礦工程師就會憑借自身經驗對以上4個指標的配比方式進行重新調控，當然這種調整必須建立在能確保精礦品位的基礎上進行[3]。現階段，人工確定還是各個工序工藝指標主要確定方式,這樣就伴隨些許模糊性與不確定性。

3 工藝指標在工業中的運用

以某選礦廠為例，根據其實際需求, 開發出了能確定各道工序的工藝指標期望值的軟件系統。該系統是選礦企業操作實施MES之中的子系統，處在生產過程管理與控制的過渡位置。從本廠 2011、 2012年這兩年的數據記錄里獲取該系統原始案例庫。該選礦廠共四種入選原礦：預選礦、黑溝礦、未預選礦以及大堆粉礦。首先，采用數據預處理功能刪除不合格的精礦總品位的記錄數據,隨后得到540條有效記錄，這些記錄是數據挖掘構成基礎；然后，把入選原礦情況使用自組織映射神經網絡分類，并提取出每類入選礦石中出現金屬回收率最高的記錄，總計39條原始案例。通過分析系統需求與特點, 考量到在該選礦企業中使用本系統的用戶比較少，則系統體系結構選擇 C/S模式，該模式具有很強的交互性, 可以提高響應速度，并且存取模式比較安全，使網絡的通信量減低, 能更加有效的處理大量數據。該選礦廠整個系統實現包括：界面前臺、輔助軟件實現功能以及數據庫后臺三大部分。

4 結語

重工業在國民經濟中地位顯著，如何實現鐵礦的高利用率歷來都是選礦工作者的重要工作。礦石入選情況、選礦過程中各工序的工藝指標最佳配合比等都會直接影響選礦廠的經濟效益。因此，確定礦石入選情況，掌握選礦工藝指標的配比關系，才能保障選礦系統的穩定持續的發展，為綜合生產指標的實現提供基石。