X射線揀選工藝對減少礦山尾礦危害的研究

杜惠娜 艾冰河

摘要： 傳統的有色礦山企業生產過程中，產生大量的尾礦污染物，大部分尾礦難以得到利用，治理，目前大多采用建設尾礦庫堆放的手段，占用大量土地資源、且對環境危害嚴重，本文研究引入X射線揀選工藝，通過提前拋廢，將進入浮選的礦石量減少約30%，減少礦山生產過程中的尾礦排放，降低礦山企業生產對環境的危害。

關鍵詞：X射線揀選機 尾礦危害 礦石揀選 浮選工藝

一、引言

尾礦是指礦山企業在生產中，利用各種方法將原礦中礦物提取完之后剩余的廢棄物質，隨著經濟的快速發展，礦產資源需求不斷擴大，礦山企業生產排放的尾礦物質不斷增加，數據顯示，2014年，中國工業固體廢棄物排放達5.9億噸，其中各類礦山企業排放則達到2.5億噸左右，解決礦山企業的固體排放產生的危害，成為全行業亟待解決的問題。

礦山企業開采原礦石中，被提取出的資源占比很少，根據礦物類型不同，在黑色金屬礦山中，尾礦量占開采原礦的70%～95%，而在有色金屬中，尾礦量占到原礦量的70%～90%，而一些稀有金屬，貴金屬礦中，尾礦含量則能達到原礦總量的99%以上。

綜上所述，礦山企業在生產過程中，僅僅提取到了微量的資源，而大部分原礦被化學污染后，變成了尾礦。

二、生產工藝比較

（1）傳統生產工藝

傳統的礦山一般生產流程是，采礦、破碎、浮選、冶煉，生產流程如圖1所示：

可以看出，精礦粉產量占開采總量的比例非常低，大量的開采物被破碎，進入化學浮選工藝，最后只產出微量的精礦粉。破碎和浮選很大一部分都在做無用功，同時經過浮選工藝的排放物，由于含多種危險物質（氰化物、汞、鉛、鎘、鉻、砷、等），已經難以處理，成為人們談之色變的尾礦。

（2）引入X射線揀選工藝

加入X射線礦石揀選工藝，將不含可利用金屬的無用廢石，提前分離，使之無需進入破碎，浮選等工序，避免原礦受到后續工序污染，加入后的生產流程如圖2 所示。

三、X射線揀選機簡介

X射線是基于X射線熒光能量色散光譜分析技術，以采集和記錄所分析元素的X射線特征曲線為揀選依據的選礦方法。

X射線由俄羅斯一家公司最早研發成功并應用于工業現場，與上世紀九十年代開始投放市場，迄今為止，X射線揀選技術已經發展較為成熟，在國外有廣泛的應用。

國內礦山行業領域的專家在上世紀70年代開始研究先關技術，至今也取得了很多研究成果，并研制出一些分選機，如江西冶金學院研制的CGX-1型光電分選機、江西有色冶金研究所研制的GS-2型、GS-3型光電分選機、GFJ-3型無線電波分選機、武漢建材學院研制的GXJ-2型X射線分選機和核工業總公司研制的201型放射性分選機等。

四、X射線揀選機工作原理

（1）X射線揀選機結構

X射線揀選機可分為，振動給料機構，X射線檢測組件，分離執行機構，分離接收槽四部分組成，具體結構圖如圖3所示

1.儲料倉 2.進料倉 3.振動給料機 4.振動篩組件 5.X射線檢測組件 6.執行機構總成 7.精礦接收槽 8.尾礦接收槽 9.細料接收槽 10.粉塵排放 11.計算機控制系統 12.觀察孔

（2）X射線揀選機工作流程

X射線揀選機工作流程大致可分為4個步驟。

a）自動排序

被檢測的礦石進入料倉，由振動輸送裝置將料倉中的礦石定量、均勻、連續的不間斷卸出并經固定溜槽送入檢測區域，礦石在檢測區域內呈自由落體運動狀態。

（3）射線檢測

X射線檢測組件對進入檢測區域內呈自由落體運動狀態下的每一塊礦石進行XRF檢測，由高分辨率的SDD（硅偏移探測器）將檢測信號迅速傳導到計算機系統控制中心，完成對單塊礦石的礦物賦存檢測。

（4）分析判斷—發出指令

計算機系統控制中心依據檢測組件輸入的檢測信號對被檢測礦石進行大致定量分析，然后根據客戶端設定的揀選閾值參數做出判斷，然后向執行機構發出是否分離的執行命令。

（5）執行分離

執行機構按照控制中心發出的指令將符合技術參數規定的高品位礦石進行擊打，使其改變自由落體運行的軌跡進入精礦石接收槽，達不到技術參數規定的極低品位礦石和廢石落入尾礦石接收槽，完成揀選任務。

五、應用實例分析

（1）引入X射線揀選工藝后，社會效益分析

根據此X射線揀選機的分選工藝，可以設計相關的礦石揀選工藝，實現提前拋尾約50%～70%的原礦，在損失極少的金屬量情況下，減少了約1半多的入選礦石量，降低了后續工序的入選廢石量，主要有以下幾個方面優勢：

（2）提高入選礦石品位

提高了進入浮選工藝的入選礦石品位，同時，入選礦石品位更加穩定，有益于浮選工藝的工藝控制，提高浮選工藝的綜合回收率，減少浮選工藝的人力、物力、能源的消耗，大幅降低浮選工藝的成本。

（3）減少整個礦山的尾礦排放量

避免無用廢石進入浮選工藝，避免其受到藥劑化學污染形成尾礦，綜合整個礦山生命周期，減少尾礦排放約40%左右，可減少礦山尾礦處理運營費用，縮減尾礦庫建設規模，降低企業尾礦排放為社會環境的污染。

提前拋出的廢石可作為建筑材料，作為礦山企業的副產品銷售。

（4）延長礦山服務年限

經過X射線揀選后，一些低品位資源達到工業開采品位，可開采利用的資源總量增多，同時延長了礦山的綜合服務年限。

綜合以上，礦山原礦石經X射線揀選機揀選富集后，低品位礦石品位明顯提高，綜合回收率較高，降低了開采邊界品位要求，可以達到提高資源利用率，延長礦山服務年限的目的；對已經達到入選品位的原礦石，經X射線機揀選富集，進一步提高了入選礦石品位，可以達到減少進入浮選車間的廢石量，降低綜合浮選成本，提高經濟效益的目的；減少了生產過程產生的工業廢水、尾礦等有害物質的排放量，減少企業生產對環境的污染程度，減輕企業生產對社會環境的危害。

六、結語

當今人類社會面臨的三大難題：人口，資源，環境。尾礦就與其中兩項有關，合理的利用礦產資源，避免產生環境的污染，是現代礦山企業的發展方向，近年來，礦山企業也在進行著不斷的技術創新，改革發展，其中X射線揀選工藝技術是國際上得到普遍推廣應用的新工藝，X射線揀選技術具有低成本，揀選效率高，環保的多項優點，得到了礦山企業的高度重視，礦山企業一定是向綠色、節能、可持續發展的方向發展，引進和推廣X射線揀選機，對礦山企業、社會具有非常重要的意義。

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