康家灣鉛鋅金銀礦預選拋廢工藝研究及應用①

何從行， 歐也斐， 顏順德

（湖南水口山有色金屬集團有限公司，湖南 衡陽 421513）

湖南水口山康家灣鉛鋅金銀礦（以下簡稱康家灣礦）是一座大型鉛鋅金銀礦山，1985 年建礦，1987 年試生產［1］，1996 年采選能力達到30 萬噸／年，2018 年采選能力達到50 萬噸／年。 自1987 年至2018 年共出礦1 070 萬噸，其中金屬量鉛46.03 萬噸、鋅40.10 萬噸、金24.3 t、銀1 138 t。 至2018 年底查明保有礦石儲量999.9 萬噸，保有金屬量鉛30 萬噸、鋅37.19 萬噸、金20.4 t、銀843.67 t。 但隨著開采深度增加，礦石品位下降，采出礦成本增加，礦石預選的作用日漸重要。

預選是在主要分選作業之前從礦石中分出廢石的選礦過程。 礦石預選的作用為：①在磨礦和浮選前，從礦石中剔除大量廢石，減少進入后續作業的處理量，降低選礦生產成本；②提高選礦給礦品位，脫除礦石中有害雜質，改善分選指標，提高分選效率；③簡化采礦方法，便于采用機械化開采薄礦脈礦體，提高采礦效率，有效利用資源，延長礦山壽命；④預選出的廢石可作為建材利用，減少選礦尾砂量，延長尾礦庫使用年限。

水口山與各研究單位于1985 ～1987 年曾對康家灣礦進行過預選拋廢試驗研究［2］，結果表明，采用重介質拋廢工藝，3～12 mm 礦石作業拋廢率達到28.5%，占總入選原礦拋廢率18%以上［3］，但因重介質拋廢工程化技術問題，沒有在生產上推廣應用。

2018 年下半年以來，水口山公司與相關智能X 射線預選拋廢機廠家合作，研究康家灣礦預選拋廢，經過探索試驗、小型試驗和半工業擴大試驗，證實智能X射線預選技術可用于康家灣礦礦石預選拋廢。 2019年利用原選礦廠閑置車間，建設了一條智能X 射線預選拋廢生產線，經過一年多的生產，設備運行穩定可靠，技術經濟指標超過設計要求。

1 預選拋廢的基本條件

礦石預選拋廢需符合3 個基本條件：①入選原礦中混入大量不含有用礦物或含之甚少的圍巖和夾石（統稱廢石）；②在較粗的碎礦粒度下，大部分廢石得到解離；③廢石與有用礦物的物理性質存在明顯差異。 康家灣礦石破碎至一定粒度后，有部分廢石與礦石解離，具備預先拋廢的可能性。

判斷礦石預選拋廢是否可行，需研究礦石可比度（礦塊中有用成分含量的差異程度），通過實驗確定拋廢率，并對預選拋廢進行技術經濟分析。

2 礦石預選拋廢可行性試驗研究

隨著大數據、云計算和X 射線精準識別技術發展，誕生了X 射線礦石智能分選機。 X 射線預選技術基于智能X 射線透視和物質識別，利用機器視覺檢測技術和神經網絡算法、大數據深度學習訓練等人工智能技術，對每塊礦石進行準確分析和識別，采用高速氣排槍精準打擊，實現礦石和廢石有效分離與揀選。 目前該技術主要應用于黑鎢礦和銻礦選礦行業［4-5］。

2.1 小型試驗樣品采集與處理

康家灣礦礦石常見金屬礦物為方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦，次為毒砂和黃銅礦，偶見纖鋅礦、白鐵礦、菱鐵礦和褐鐵礦零星分布；金、銀礦物含量達到可回收品位，包括銀金礦、銀黝銅礦、脆銀礦；脈石礦物以石英居多，其次為玉髓、方解石、白云石、高嶺石、絹云母和綠泥石，其他微量礦物包括磷灰石、鋯石、榍石、金紅石、黝簾石和螢石等。 其礦石構造可分為浸染狀構造、致密塊狀構造、細脈狀構造。 礦石與廢石比較分明。

小型試驗單次試驗礦石用量300 kg，所取試驗礦樣為鉛鋅選礦車間檢查篩分篩上產物，取樣點為篩上產物返回短頭圓磨機的運輸皮帶。 礦石粒度組成見表1。 從表1 可知，礦石破碎后，細粒級品位富集，粗粒級品位較低，在15～60 mm 粒級范圍內品位基本穩定，但＋60 mm 粒級肉眼可見解離不充分。 因此拋廢重點應考慮15～60 mm 粒級。

表1 礦石粒度范圍與品位關系

2.2 小型試驗及小型連續試驗研究

小型試驗結果見表2。 拋廢率與品位關系及回收率分布見表3。 由表2 ～3 分析可知，最佳拋廢粒度范圍為8～60 mm。 從小型試驗結果來看，作業拋廢率40%時，試驗尾礦中鉛鋅含量總和在0.17%～0.56%之間。 說明康家灣礦石采用智能X 射線分選機進行預選拋廢在技術上可行，可以進行更深入的試驗加以論證。

表2 小型試驗礦石粒度組成及各粒級拋廢率

表3 拋廢率與廢石品位的關系

在上述試驗基礎上，進行了小型連續試驗。 試驗礦石總用量156.9 kg，用時8.2 s，計算處理量為68 t／h，試驗結果見表4。 表4 結果表明，作業拋廢率27.98%時，試驗尾礦中鉛、鋅總含量0.22%，說明康家灣礦石采用智能X 射線分選機進行預選拋廢在技術上可行，可以進行半工業試驗論證。

表4 小型連續試驗結果

3 預選拋廢半工業試驗研究

3.1 半工業試驗礦樣采集與處理

共進行了2 次半工業試驗，試驗礦樣取樣點與小型試驗礦樣取樣點相同，每隔0.5 h 間歇式取樣，取樣時間10 d，獲得原礦樣35 t。

3.2 半工業試驗結果

半工業試驗所用設備、試驗場地及設備參數與小型試驗一致。 試驗持續時間30 min，產能60 t／h。 試驗結果見表5。 由試驗結果可知，拋廢率28.53%時，尾礦含鉛0.22%、鋅0.18%、硫2.28%、金0.1 g／t、銀11 g／t，回收率鉛97.99%、鋅98.53%、硫95.00%、金98.73%、銀96.53%，所得指標超過了預選拋廢預期目標。 半工業試驗結果與小型試驗結果相比，尾礦含鉛、鋅、硫略偏高，是因為試驗原礦在鏟車混勻過程中，受摩擦和沖壓影響，有部分礦石粉碎，導致礦石表面黏附了一些粉礦，對尾礦指標產生了一定影響。

表5 半工業試驗結果

從半工業試驗指標可以看出，智能X 射線礦石分選機試驗效果良好，可以作為生產設計的依據。

4 拋廢工業生產

2019 年10 月，在原選礦廠閑置車間建設了一條拋廢生產線，工藝流程如圖1 所示。 該生產線于2020年3 月建成投產。 因場地所限，只能安裝一臺主機，入選量只占原礦的50%。 表6 為投產以來每月生產指標統計。 其中：①2020 年8 月原礦鉛鋅品位突然升高20%，是因為操作調整不及時，使拋廢品位提高。 ②由于替換預選拋尾主機，2020 年10 月12 日至10 月31日停止拋廢生產。 11 月廠家對主機參數進行優化調整，拋廢尾礦指標略有偏高。 自2020 年11 月后指標穩定。 特別是廢石品位進一步降低，優于設計指標。

圖1 原礦預選拋廢生產流程

表6 預選拋廢生產線拋廢統計數據

5 生產分析及結論

經過預選拋廢探索試驗、小型試驗及半工業試驗研究，證明康家灣鉛鋅金銀礦石可采用預選拋廢。2019 年在全國鉛鋅選廠率先建成預選拋廢生產線，經過一年多的生產應用，設備運行穩定可靠，技術經濟指標超過設計要求。

目前康家灣礦正在進行升級改造，項目完成后，選廠處理量80 萬噸／年，進入預選拋廢作業的10 ～60 mm粒級礦石量占總量的60%，作業拋尾率22%，總拋尾率約13.2%，每年可拋出廢石10.6 萬噸。 廢石可作建筑骨料出售，按照35 元／噸計算，銷售收入約371 萬元；預選拋廢可節約磨浮及后續處理成本75 元／噸，每年節約處理成本795 萬元；預選拋尾每年可創效益1 166 萬元。每年可減少尾砂產量10.6 萬噸，延長了尾礦庫使用年限，為礦山可持續發展提供了保障，在同類礦山中具有推廣應用意義。