光电预选在湖北某铜矿石的试验研究及展望

2021-08-25邓文敏

铜业工程 2021年3期

韩伟，邓文敏

（山东鑫海矿业技术装备股份有限公司，山东烟台 265500）

1 引言

光电选矿是根据矿物之间光学特性（如：颜色、反射率、萤光性、透明度、透射性等）的差异，利用光电效应原理和分离执行机构分选矿物的一种方法，它是属于物理选矿的范畴。人类利用光电分选矿物技术最早可追溯到1905年，奥地利技术工作者胡帕尔（J.Hupperr）利用物料颜色的差异进行试验并研制了世界上的首台光电分选机［1-2］。由于各种技术和资源等多方面的制约和影响，光电选矿技术的发展进程较为缓慢，尤其在矿业大规模的实践应用不甚理想。进入二十一世纪以来，随着选矿技术的发展进步，尤其是计算机和自动化技术的高效发展和利用，为光电选矿的发展提供了理论和装备上的前提条件。矿产资源是人类赖以生存和社会发展的重要基础，也是不可再生资源，随着矿产资源近百年的大规模开采和利用，矿产资源日趋“贫、细、杂、难”，矿山企业仍采用传统生产工艺其经济效益也逐渐降低。尤其进入新的历史时代，人类更加注重矿产资源开发与生态环境协调发展，国家也都相继出台了多项政策法规，来制约、规范和激励矿山企业向绿色生态之路上去发展［3-4］。

2 光电预选意义及原理

随着传感器和计算机技术的飞速发展，传感预选技术理论和实践上都取得了较大进步和发展。利用传感预选技术可以预选外观上有差异的矿石和废石，还可以利用矿石和废石受可见光、红外线、紫外线、X射线、γ射线或无线电波照射后反应的差别来进行分选，技术日趋成熟和完善。这对于有色、黑色、稀有、放射性、贵金属元素的矿石以及非金属矿石和建筑材料都可以进行有效的分选和应用。当今新的历史时代，资源化矿山都面临着资源、环境和效益等突出问题，利用光电预选技术可以提高入磨入选品位（特别是低品位资源），节能降耗，提高矿山企业经济效益，符合矿山企业“污染物减量、资源再利用和循环利用”的开发技术原则。

双能量X射线（DE-XRT）传感技术是德国施德纳特（STEINERT）公司研制的“双能量X射线透射”传感预选工艺。其原理是利用了X射线穿透矿石时会被吸收、反射或穿透，矿石内不同成份对X射线衰减系数不同，以及矿石内不同矿物的原子密度的穿透程度不同。该技术采用两种独立能量级水平的射线对矿石进行检测，X射线源发出的宽波谱X射线应用到矿石，传感器系统记录了X射线穿透矿石后的信息并将其转换成数字图像数据。“双能量X 射线透射法”的优点是能记录一些与物料厚度变化(粒度变化)无关的数据，不同矿物所含成分的相对原子序数差异是该技术的分选基础［5-6］。

3 某铜矿石光电预选试验

3.1 矿石特性

湖北某铜矿是上世纪70年代建成投产的大中型铜钼矿山，原设计采选规模115.5万t/a。经过五十多年的生产，易选高品位原矿日渐枯竭，为满足选矿厂生产能力，坑采供矿向低品位、中深部矿体开采。选厂入选矿石来自井下多个中段采场，以及露采边坡残采残收的低品位矿石。矿石性质复杂多变，贫化也较为严重，选矿供矿铜品位仅在0.5%~0.65%［7］。

该矿区矿石属于高中温热液矽卡岩型铜钼矿床，矿石的组成矿物种类较为复杂，铜矿物主要为黄铜矿及其次生蚀变生成的斑铜矿，多呈不规则状浸染嵌布在脉石矿物中。钼矿物大部分为辉钼矿，呈板片状集合体或针柱状、叶片状嵌布在其他矿物中，形态规则，嵌连关系较为简单。脉石矿物具钙质矽卡岩特征，以钙铁榴石和方解石为主，石英、斜长石、透辉石、透闪石、石膏和硬石膏次之，少量白云石、黑云母、绢云母、蛇纹石、绿泥石和高岭石等［8］。

3.2 试验设备

（1）本试验光电预选设备采用STEINERT KSS组合式分选机，主要参数：型号: KSS LXTT100（带宽 1m）；电流 :最高 18 A ；压缩空气气压 :10 bar；额外辅助气压 : approx. 2 bar；空压机功率 :45~75 kW；传感器类型：DE-XRT传感器和3D激光传感器组合技术。

（2）自动连续的光电预选包括：矿石呈单个颗粒状通过检测区；由传感器组成的检测系统收集矿粒信息数据；计算机对数据进行分析处理；由喷吹系统执行分离拣选，四个过程。

图1 矿石光电预选过程示意图

3.3 试验结果及分析

3.3.1 试验矿样

试验矿样取自选矿车间中细碎破碎后产品经闭路筛分后的筛上粗颗粒矿石，粒度范围：15~50mm。含铜平均品位0.68%。硬度：f=14；密度：ρ=3.4t/m3；松散密度：ρs=1.6 t/m3。矿石主要化学多元素分析见表1。

表1 矿石主要化学多元素分析 %

3.3.2 试验结果及分析

光电预选试验进行了不同粒级试验，+15~-30 mm、+30~-50mm、+15~-50mm等，以及物料全粒级条件下的不同处理能力试验研究。试验结果见表2。

表2 光电预选试验结果一览表 %

从光电预选试验可知，双能量X射线（DEXRT）光电预选技术利用不同矿物对电磁波的光电特性，通过一系列的分析、传输等处理，可以区别出高品位矿石和废石，由喷吹系统完成对矿石的自动连续分选。累计抛废率19.53%，预选抛尾矿中含铜品位0.152%，铜回收率95.75%，铜品位提高了0.133%，抛废效果较为理想。

4 光电预选应用展望及技术经济预测

迈入新的历史时代，矿石资源日趋贫化和难选、生产成本逐渐偏高，市场竞争力低，尤其是环境保护问题逐步加大。矿山企业受到了多方面因素的不利影响和制约，不断激励矿山企业在立足传统选矿工艺的基础上，寻求高效、环保、增效等技术创新之路。光电预选抛尾技术可以提高矿石入选品位，增强企业经济效益，符合国家“污染物减量化”的原则。因此，因地制宜、适时利用光电预选抛尾技术具有十分重要的经济意义和社会意义。

依据光电预选抛尾试验结果，并结合某铜矿选矿车间实际情况，以破碎原矿抛费率20%，抛费尾矿品位含铜0.15%为基点计，进行预选抛尾工程技术改造前后技术经济预测及评价，以期为将来的技术改造提供技术支持和决策参考。改造前后技术指标分析见表3，经济效益预测见表4。