色選機在高嶺土尾礦再選中的應用初步研究

王 帥，馮 杰，李 青，王彬翔，申益蘭

（中國高嶺土有限公司，江蘇 蘇州 215151）

高嶺土是一種重要的非金屬礦產資源，我國高嶺土儲量位于世界前列，截至2016年，我國高嶺土資源儲量為33.9億t[1]。隨著高嶺土礦產資源的不斷開發利用，每年產生數千噸的尾礦，隨之帶來的是高嶺土尾礦的大面積堆砌，不僅侵占大量的土地，還污染環境，而且高嶺土尾礦中還存在一些有用組分沒有得到充分的利用，從而造成資源的浪費，因此，實現高嶺土尾礦的資源化利用迫在眉睫[2-3]。

高嶺土原礦搗漿后在搗漿池底部會產生一些尾礦，為了使資源利用最大化，節約優質資源，多年來，本公司科研人員對尾礦的合理利用進行專門立項研究，對尾礦進行搗漿再選，由于尾礦中存在無法搗開的硬質高嶺土，搗漿效果不理想，采用搖床重選也無法分離，原因是尾礦中的硬質高嶺土和其他雜質礦物比重相近。通過觀察發現，尾礦中的有用礦物顆粒(白色硬質高嶺土)和脈石礦物顆粒(灰色的以石英為主)有顏色上的明顯區別，因此考慮采用色選機將不同顏色的顆粒分離。

1 色選機工作原理與構造

色選機又叫光電色選機，是一種集機械、光學、電子、氣動、控制于一體的高科技產品，是利用光電原理從大量散裝產品中將顏色不正常的或感受病蟲害的個體(球、塊或顆粒)以及外來夾雜物檢出并分離。在不合格產品與合格產品因粒度十分接近而無法使用篩選設備分離或密度基本相同無法使用比重分選設備分離時，色選機能進行有效地分離，其獨特作用十分明顯，是分離密度基本相同、精度完全相同物料的最佳設備[4]。通常，色選機按照其功能機結構等組成，分為給料系統、照射和檢測系統、信息處理系統、分離執行系統等4個部分。

(1) 給料系統：給料方式主要為帶式和斜槽式等，給料系統用于輸送原礦石，并將原礦石通過系統設置的照射以達到分離原礦石的目的。

(2) 照射檢測系統：作為色選機主要核心部分，其主要是根據礦石顏色、光澤度等特征信息進行收集以作為礦石分選的系統。其中，照射部分主要是利用光源等物資，檢測部分主要是對礦石在光源、射線等外部條件作用下，利用X-射線透視技術及紅外線等傳感器檢測其反饋信息。

(3) 信息處理系統：信息處理系統為整個色選機的控制部分，相當于大腦中樞，具有分析和決策等控制作用。主要是依據所檢測的信號，完成識別任務，將驅動分離信號，經過放大器等設備進一步處理。

(4) 分離執行部分：分離執行部分主要是接受信息處理系統的信號，將礦石或廢石從原有運動軌跡中分離出來[5]。

2 尾礦的主要性質

尾礦是從原礦搗漿池底部排出的，濕潤有粘性，粒度粗細不一，肉眼觀察尾礦顆粒顏色主要呈現白色和灰色，烘干后對其篩分，粒度組成見表1。

表1 尾礦的粒度分布

對尾礦進行理化指標分析，結果見表2。

表2 尾礦的理化指標

從尾礦中挑選出白色和灰色礦物顆粒，分別進行理化指標分析，結果見表3。

表3 尾礦中白色和灰色礦物顆粒的理化指標

由表3可知：白色礦物顆粒中Al2O3含量為37.44%，而灰色礦物顆粒中Al2O3含量僅為8.03%，因此把白色礦物顆粒作為色選的好料，把灰色礦物顆粒作為色選的壞料。

3 色選試驗的條件與過程

3.1 試驗條件

(1) 物料顆粒之間的顏色區分明顯。

(2) 物料顆粒之間沒有粘性，表面干燥，呈充分分散狀態。

(3) 物料顆粒粒徑均勻，粒徑過大和過小均不適宜。

3.2 試驗過程

(1) 取尾礦20kg，洗去覆蓋在尾礦表面的白色粘性物，暴露顆粒本來的顏色。

(2) 將洗后的礦物顆粒晾干，均勻分散，稱取10kg。

(3) 對10kg的礦物顆粒進行篩分，稱取5kg粒徑在0.20～3.00cm之間的礦物。

(4) 采用某廠家生產的履帶式CCD礦石色選機(設備參數如下表4)進行分選。

4 色選試驗結果與分析

分選出的白色精礦(好料)和灰色尾礦(壞料)對比如下圖1。

表4 履帶式CCD礦石色選機參數

對白色精礦和灰色尾礦分別進行稱重，顯示為2kg和3kg。

圖1 色選后精礦和尾礦對比

計算白色精礦單級產率w1=100%×2/5=40%，灰色尾礦單級產率w2=100%-40%=60%。

由于試驗的5kg物料是從10kg物料中篩分而來，因此，計算白色精礦的總產率W=w1×5/10=40%×5/10=20%

對白色精礦進行理化指標分析，結果見表5。

表5 色選后白色精礦的理化指標

根據白色精礦的指標進行產品分析，可作為耐火材料用高嶺土產品。

5 結語

中國高嶺土有限公司年產約5 000t尾礦(以干礦量計算)，按照精礦20%的產率計算，每年可以從尾礦中再提取高嶺土精礦1 000t。按照每噸價格1 000元估算，一年可創收100萬元。高嶺土尾礦色選過程無需添加化學藥劑，不產生污染物，色選機采用電腦操作，簡單易控，運行成本和設備維護費用低，符合國家大力提倡的綠色發展理念，具備可行性。