商洛某礦產(chǎn)開采拋尾富集工藝的研究

汪忠良

有色金屬釩是一種極為重要的元素，有金屬“維生素”之稱，因其具有優(yōu)良的合金性能和催化作用，廣泛使用于冶金、機(jī)械、裝飾及國(guó)防尖端技術(shù)等領(lǐng)域。國(guó)家"十四五"規(guī)劃顯示，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)迎來(lái)“黃金時(shí)代”，作為當(dāng)代工業(yè)資源行業(yè)新寵，也將迎來(lái)新的政策窗口期，礦產(chǎn)企業(yè)由于產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良，成為礦產(chǎn)資源開采的優(yōu)質(zhì)原料供應(yīng)首選。開采區(qū)域中的礦品位偏低，相對(duì)生產(chǎn)效率不高，使生產(chǎn)成本偏高。采用拋尾富集工藝對(duì)礦體開采進(jìn)行選礦預(yù)處理研究，通過攪拌擦洗－篩分流程，能有效提升原礦入選品位，取得了顯著的效果。

1 資源賦存狀態(tài)

1.1 石煤型釩礦開發(fā)利用現(xiàn)狀

石煤是我國(guó)一種獨(dú)特的釩礦資源，國(guó)外開發(fā)利用研究相對(duì)較少，國(guó)內(nèi)目前還處在開發(fā)利用的探索階段。石煤型釩礦的開采，目前國(guó)內(nèi)沒有專項(xiàng)研究，普遍采用的采礦方法為露天開采及地下開采，以露天開采為主，地下開采只占很少一部分，地下開采中，以崩落法為主。而對(duì)石煤型釩礦的提釩工藝研究較多，其工藝大致可分為火法焙燒及濕法酸浸兩種，圍繞這兩種工藝，近年來(lái)在焙燒設(shè)備的選型上、焙燒工藝中為促進(jìn)轉(zhuǎn)化率所加鹽類物質(zhì)的選擇上、酸浸工藝的選型上、助浸劑的選擇上不斷研究改進(jìn)，促進(jìn)了石煤型釩礦的開發(fā)。

1.2 陜西礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀

陜西礦產(chǎn)資源為寒武系礦體屬于秦嶺褶皺系，禮縣－柞水華力西褶皺帶；地層區(qū)劃應(yīng)屬于唐藏－山陽(yáng)小區(qū)，其中的寒武系下寒武統(tǒng)水溝口組黑色巖系為釩礦含礦層位，該層西起寧陜縣的冷水溝，東至陜西商洛商南縣，東西長(zhǎng)約230 公里，其中位于商洛境內(nèi)的山陽(yáng)-商南最為發(fā)育，為典型的沉積礦床。

礦體產(chǎn)于下寒武統(tǒng)水溝口組含結(jié)核炭硅質(zhì)巖、含結(jié)核泥質(zhì)巖、黑色炭泥質(zhì)巖中，層位穩(wěn)定。礦體厚度（水平）1.30m ～28.76m，平均厚度（水平）12.70m，礦體呈層狀，形態(tài)簡(jiǎn)單，厚度變化較穩(wěn)定，厚度變化系數(shù)Vm=55.83%。礦體產(chǎn)狀穩(wěn)定，與圍巖基本一致，傾向北，傾角67°～85°，總體產(chǎn)狀2°∠71°。單工程V2O5品位為0.73% ～1.25%，V2O5平均品位1.02%，礦化較連續(xù)，品位分布均勻，礦石中釩的賦存狀態(tài)：主要以吸附狀態(tài)存在，炭硅泥巖建造的泥硅質(zhì)巖與炭硅質(zhì)巖界面附近V2O5含量可達(dá)9.42%～13.31%；釩有少量的獨(dú)立礦物，釩鐵礦（V2O59.89%）、釩鐵銳鈦礦（V2O56.11%）。

礦圍巖為片麻巖，容礦構(gòu)造為偉晶巖脈和石英碳酸鹽脈。礦石主要構(gòu)造有片麻狀構(gòu)造、脈狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造等，礦石主要結(jié)構(gòu)有半自形粒狀結(jié)構(gòu)、他形粒狀結(jié)構(gòu)、交代結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)。礦石結(jié)構(gòu)主要有隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、隱晶－泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)、次為粒狀結(jié)構(gòu)，膠狀結(jié)構(gòu)，假晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造主要有微層狀至層狀（條帶狀）構(gòu)造、結(jié)核狀構(gòu)造、板狀構(gòu)造。

1.3 研究項(xiàng)目

商洛某釩礦為一沉積層控型釩礦床，礦體規(guī)模為中到大型，礦石主要有炭硅質(zhì)巖夾泥巖型，泥巖型釩礦石，另一種是（炭質(zhì)）泥巖型釩礦石。礦區(qū)地處南秦嶺東段，屬低中山區(qū)，山脈走向呈東西或北西向，地勢(shì)南西高，北東低，近南北向溝谷發(fā)育，侵蝕中等。海拔560m ～1300m，相對(duì)高差-740m。礦床產(chǎn)于下寒武統(tǒng)水溝口組含結(jié)核炭硅質(zhì)巖、含結(jié)核泥質(zhì)巖、黑色炭泥質(zhì)巖中，層位穩(wěn)定。礦體呈層狀，傾向北，傾角65°～86°，平均傾角∠71°。工程控制東西長(zhǎng)2600m，厚度（水平）1.30m ～28.76m，平均12.70m，平均品位V2O51.04%，屬于典型的急傾斜中厚礦體。

經(jīng)過方案比選，采用拋尾富集工藝對(duì)礦體開采進(jìn)行選礦預(yù)處理研究，通過拋尾富集（攪拌擦洗－篩分）流程，能有效提升原礦入選品位，取得了顯著的效果。

表2 原礦擦洗篩分試驗(yàn)結(jié)果

2 拋尾富集小試結(jié)果及討論

取定量原礦，在桶中加水?dāng)嚢璨料匆欢〞r(shí)間、對(duì)料漿進(jìn)行篩分，篩分過程用洗瓶進(jìn)行噴淋洗礦，篩下物為所得精礦、篩上物為拋尾渣。

2.1 原礦3mm 二級(jí)擦洗試驗(yàn)

取堆礦場(chǎng)原礦，混合均勻后經(jīng)對(duì)輥破至-3mm100%通過。取樣品約1000g，加水500ml，分別攪拌10、15、20min，瀝出礦漿，用500ml 水清洗2 次，礦漿混合，即為精礦。尾渣瀝干，再加入500ml 水?dāng)嚢?min，瀝出礦漿，并用500ml 水洗三次。洗水與礦漿混合，并入精礦。烘干，測(cè)定尾渣、精礦重量及含釩。重復(fù)三次。

由表1 分析，原礦品位0.99%，經(jīng)對(duì)輥破至-3mm100%通過，精礦品位1.94%，擦洗尾渣品位0.44%，平均拋尾率63.71%、金屬損失率28.54%，該原礦采用3mm 二級(jí)擦洗進(jìn)行拋尾富集，富集精礦品位提升顯著。

表1 原礦3mm 二級(jí)擦洗試驗(yàn)

2.2 原礦擦洗篩分試驗(yàn)

用5mm、3mm、1mm 標(biāo)準(zhǔn)篩對(duì)原礦進(jìn)行篩分，通過篩下精礦品位、拋尾率、金屬損失率，對(duì)比不同孔徑篩網(wǎng)篩分結(jié)果。

從篩分結(jié)果可知5mm 篩網(wǎng)篩分，篩下精礦品位1.44%，平均拋尾率40.58%、金屬損失率13.05%；3mm 篩網(wǎng)篩分，篩下精礦品位1.67%，平均拋尾率52.87%、金屬損失率19.82%；1mm篩網(wǎng)篩分，篩下精礦品位1.81%，平均拋尾率58.29%、金屬損失率23.13%。

2.3 原礦擦洗驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)上述試驗(yàn)初步確定拋尾篩網(wǎng)孔徑為1mm，進(jìn)行擦洗試驗(yàn)，取堆礦場(chǎng)原礦，混合均勻后經(jīng)對(duì)輥破至-5mm100%通過。取樣品約1000g，加水500ml，分別攪拌10、15、20min，瀝出礦漿，用500ml 水清洗2 次，礦漿混合，即為精礦，測(cè)定尾渣、精礦重量及含釩，重復(fù)三次。

由上表可知，原礦平均品位0.87%，拋尾富集過程拋尾渣品位0.24%、所得精礦品位1.82%，平均拋尾率58.71%，金屬損失率16.51%，小試驗(yàn)證試驗(yàn)效果較好，精礦經(jīng)抽濾后，濾餅水份能控制在25%以內(nèi)。

3 拋尾富集中試驗(yàn)證試驗(yàn)

根據(jù)小試結(jié)果，商洛某礦企業(yè)利用半自磨機(jī)進(jìn)行原礦擦洗、振動(dòng)篩篩分進(jìn)行拋尾富集中試，具體流程為：原礦經(jīng)對(duì)輥破碎后，經(jīng)半自磨機(jī)擦洗，振動(dòng)篩篩分（篩網(wǎng)孔徑1mm），篩上拋尾渣稱重，篩下精礦進(jìn)入濃密濃縮，濃縮精礦經(jīng)壓濾后，濾餅稱重堆存，中試流程見圖1。

圖1 拋尾富集中試流程圖

3.1 原礦半自磨機(jī)擦洗中試試驗(yàn)

原礦半自磨機(jī)擦洗過程，經(jīng)振動(dòng)篩篩分所得篩下物即為精礦，在濃泥篩中部加裝高壓洗水，對(duì)篩上物進(jìn)行洗礦，濃泥篩篩網(wǎng)孔徑1mm，本次試驗(yàn)結(jié)果如下。

由表4 可知，原礦用量480.66 噸、平均品位0.87%，拋尾富集過程：洗礦用水量為原礦量的70%（其中擦洗用水量35%，篩分用水量35%），拋尾渣品位0.24%、水分5.5%，篩下精礦濃度34.71%、所得精礦品位1.82%，平均拋尾率59.70%，金屬損失率16.10%，較小試效果更好。精礦經(jīng)濃密濃縮后，礦漿濃度能達(dá)到45%以上，濃縮精礦經(jīng)板框壓濾機(jī)壓濾，濾餅水份能控制在22%以內(nèi)。

表4 拋尾富集中試試驗(yàn)結(jié)果匯總表

4 試驗(yàn)結(jié)論

通過對(duì)商洛礦產(chǎn)開采中的礦性進(jìn)行分析，該礦體主要由炭硅質(zhì)巖和黃褐色泥巖組成，礦體主要賦存于泥巖中，對(duì)該礦進(jìn)行拋尾富集小試，對(duì)比不同篩網(wǎng)孔徑的拋尾效果，確定用1mm篩網(wǎng)進(jìn)行拋尾富集，原礦品位由0.87%提升至1.82%，拋尾率59.70%、金屬損失率16.10%。礦石中礦體結(jié)構(gòu)與礦物粒度較粗，有利于其選礦富集。礦石中有用礦物分布不均勻，破碎后在細(xì)粒級(jí)富集，適合預(yù)選富集。通過本次中試試驗(yàn)，原礦品位由0.87%提升至1.82%，拋尾率59.70%、金屬損失率16.10%，達(dá)到理想效果，可應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。