光電預(yù)選在湖北某銅礦石的試驗研究及展望

韓 偉，鄧文敏

（山東鑫海礦業(yè)技術(shù)裝備股份有限公司，山東 煙臺 265500）

1 引言

光電選礦是根據(jù)礦物之間光學(xué)特性（如：顏色、反射率、螢光性、透明度、透射性等）的差異，利用光電效應(yīng)原理和分離執(zhí)行機構(gòu)分選礦物的一種方法，它是屬于物理選礦的范疇。人類利用光電分選礦物技術(shù)最早可追溯到1905年，奧地利技術(shù)工作者胡帕爾（J.Hupperr）利用物料顏色的差異進行試驗并研制了世界上的首臺光電分選機［1-2］。由于各種技術(shù)和資源等多方面的制約和影響，光電選礦技術(shù)的發(fā)展進程較為緩慢，尤其在礦業(yè)大規(guī)模的實踐應(yīng)用不甚理想。進入二十一世紀以來，隨著選礦技術(shù)的發(fā)展進步，尤其是計算機和自動化技術(shù)的高效發(fā)展和利用，為光電選礦的發(fā)展提供了理論和裝備上的前提條件。礦產(chǎn)資源是人類賴以生存和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)，也是不可再生資源，隨著礦產(chǎn)資源近百年的大規(guī)模開采和利用，礦產(chǎn)資源日趨“貧、細、雜、難”，礦山企業(yè)仍采用傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝其經(jīng)濟效益也逐漸降低。尤其進入新的歷史時代，人類更加注重礦產(chǎn)資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，國家也都相繼出臺了多項政策法規(guī)，來制約、規(guī)范和激勵礦山企業(yè)向綠色生態(tài)之路上去發(fā)展［3-4］。

2 光電預(yù)選意義及原理

隨著傳感器和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，傳感預(yù)選技術(shù)理論和實踐上都取得了較大進步和發(fā)展。利用傳感預(yù)選技術(shù)可以預(yù)選外觀上有差異的礦石和廢石，還可以利用礦石和廢石受可見光、紅外線、紫外線、X射線、γ射線或無線電波照射后反應(yīng)的差別來進行分選，技術(shù)日趨成熟和完善。這對于有色、黑色、稀有、放射性、貴金屬元素的礦石以及非金屬礦石和建筑材料都可以進行有效的分選和應(yīng)用。當今新的歷史時代，資源化礦山都面臨著資源、環(huán)境和效益等突出問題，利用光電預(yù)選技術(shù)可以提高入磨入選品位（特別是低品位資源），節(jié)能降耗，提高礦山企業(yè)經(jīng)濟效益，符合礦山企業(yè)“污染物減量、資源再利用和循環(huán)利用”的開發(fā)技術(shù)原則。

雙能量X射線（DE-XRT）傳感技術(shù)是德國施德納特（STEINERT）公司研制的“雙能量X射線透射”傳感預(yù)選工藝。其原理是利用了X射線穿透礦石時會被吸收、反射或穿透，礦石內(nèi)不同成份對X射線衰減系數(shù)不同，以及礦石內(nèi)不同礦物的原子密度的穿透程度不同。該技術(shù)采用兩種獨立能量級水平的射線對礦石進行檢測，X射線源發(fā)出的寬波譜X射線應(yīng)用到礦石，傳感器系統(tǒng)記錄了X射線穿透礦石后的信息并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。“雙能量X 射線透射法”的優(yōu)點是能記錄一些與物料厚度變化(粒度變化)無關(guān)的數(shù)據(jù)，不同礦物所含成分的相對原子序數(shù)差異是該技術(shù)的分選基礎(chǔ)［5-6］。

3 某銅礦石光電預(yù)選試驗

3.1 礦石特性

湖北某銅礦是上世紀70年代建成投產(chǎn)的大中型銅鉬礦山，原設(shè)計采選規(guī)模115.5萬t/a。經(jīng)過五十多年的生產(chǎn)，易選高品位原礦日漸枯竭，為滿足選礦廠生產(chǎn)能力，坑采供礦向低品位、中深部礦體開采。選廠入選礦石來自井下多個中段采場，以及露采邊坡殘采殘收的低品位礦石。礦石性質(zhì)復(fù)雜多變，貧化也較為嚴重，選礦供礦銅品位僅在0.5%~0.65%［7］。

該礦區(qū)礦石屬于高中溫熱液矽卡巖型銅鉬礦床，礦石的組成礦物種類較為復(fù)雜，銅礦物主要為黃銅礦及其次生蝕變生成的斑銅礦，多呈不規(guī)則狀浸染嵌布在脈石礦物中。鉬礦物大部分為輝鉬礦，呈板片狀集合體或針柱狀、葉片狀嵌布在其他礦物中，形態(tài)規(guī)則，嵌連關(guān)系較為簡單。脈石礦物具鈣質(zhì)矽卡巖特征，以鈣鐵榴石和方解石為主，石英、斜長石、透輝石、透閃石、石膏和硬石膏次之，少量白云石、黑云母、絹云母、蛇紋石、綠泥石和高嶺石等［8］。

3.2 試驗設(shè)備

（1）本試驗光電預(yù)選設(shè)備采用STEINERT KSS組合式分選機，主要參數(shù)：型號: KSS LXTT100（帶寬 1m） ；電流 :最高 18 A ；壓縮空氣氣壓 :10 bar； 額外輔助氣壓 : approx. 2 bar；空壓機功率 :45~75 kW；傳感器類型：DE-XRT傳感器和3D激光傳感器組合技術(shù)。

（2）自動連續(xù)的光電預(yù)選包括：礦石呈單個顆粒狀通過檢測區(qū)；由傳感器組成的檢測系統(tǒng)收集礦粒信息數(shù)據(jù)；計算機對數(shù)據(jù)進行分析處理；由噴吹系統(tǒng)執(zhí)行分離揀選，四個過程。

圖1 礦石光電預(yù)選過程示意圖

3.3 試驗結(jié)果及分析

3.3.1 試驗礦樣

試驗礦樣取自選礦車間中細碎破碎后產(chǎn)品經(jīng)閉路篩分后的篩上粗顆粒礦石，粒度范圍：15~50mm。含銅平均品位0.68%。硬度：f=14；密度：ρ=3.4t/m3；松散密度：ρs=1.6 t/m3。礦石主要化學(xué)多元素分析見表1。

表1 礦石主要化學(xué)多元素分析 %

3.3.2 試驗結(jié)果及分析

光電預(yù)選試驗進行了不同粒級試驗，+15~-30 mm、+30~-50mm、+15~-50mm等，以及物料全粒級條件下的不同處理能力試驗研究。試驗結(jié)果見表2。

表2 光電預(yù)選試驗結(jié)果一覽表 %

從光電預(yù)選試驗可知，雙能量X射線（DEXRT）光電預(yù)選技術(shù)利用不同礦物對電磁波的光電特性，通過一系列的分析、傳輸?shù)忍幚恚梢詤^(qū)別出高品位礦石和廢石，由噴吹系統(tǒng)完成對礦石的自動連續(xù)分選。累計拋廢率19.53%，預(yù)選拋尾礦中含銅品位0.152%，銅回收率95.75%，銅品位提高了0.133%，拋廢效果較為理想。

4 光電預(yù)選應(yīng)用展望及技術(shù)經(jīng)濟預(yù)測

邁入新的歷史時代，礦石資源日趨貧化和難選、生產(chǎn)成本逐漸偏高，市場競爭力低，尤其是環(huán)境保護問題逐步加大。礦山企業(yè)受到了多方面因素的不利影響和制約，不斷激勵礦山企業(yè)在立足傳統(tǒng)選礦工藝的基礎(chǔ)上，尋求高效、環(huán)保、增效等技術(shù)創(chuàng)新之路。光電預(yù)選拋尾技術(shù)可以提高礦石入選品位，增強企業(yè)經(jīng)濟效益，符合國家“污染物減量化”的原則。因此，因地制宜、適時利用光電預(yù)選拋尾技術(shù)具有十分重要的經(jīng)濟意義和社會意義。

依據(jù)光電預(yù)選拋尾試驗結(jié)果，并結(jié)合某銅礦選礦車間實際情況，以破碎原礦拋費率20%，拋費尾礦品位含銅0.15%為基點計，進行預(yù)選拋尾工程技術(shù)改造前后技術(shù)經(jīng)濟預(yù)測及評價，以期為將來的技術(shù)改造提供技術(shù)支持和決策參考。改造前后技術(shù)指標分析見表3，經(jīng)濟效益預(yù)測見表4。

表3 改造前后技術(shù)指標一覽表

表4 改造前后經(jīng)濟效益一覽表 萬元/a

從技術(shù)經(jīng)濟指標計算及對比分析，針對某銅礦低品位原礦石進行光電預(yù)選拋尾改造，提高了入選原礦品位0.13%，提高了磨選利用率，可年增礦山銅1008.0t。年增產(chǎn)值3618.2萬元，年新增凈利潤1006.0萬元。

5 結(jié)語

（1）光電預(yù)選技術(shù)利用不同礦物對電磁波的光電特性能完成對原礦石的自動連續(xù)分選。試驗結(jié)果表明，累計拋廢率可達19.53%，提高入選銅品位0.133%，銅回收率95.75%。

（2）以某銅礦低品位原礦石進行預(yù)選拋尾改造，從技術(shù)經(jīng)濟效益分析，提高了入選原礦品位0.13%，增產(chǎn)降耗，預(yù)計年增礦山銅1008.0t，年增產(chǎn)值3618.2萬元，年增凈利潤1006.0萬元。

（3）光電預(yù)選拋尾技術(shù)可以提高入選礦石品位，增強企業(yè)經(jīng)濟效益，可以達到“拋廢提質(zhì)，擴產(chǎn)增效”。在礦石資源日趨貧化、環(huán)境保護問題逐步加大的新時代，具有十分重要的經(jīng)濟意義和社會意義。