我國金屬礦山選礦技術(shù)進(jìn)展及發(fā)展方向探討

文雪虎

（山東鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

目前，我國是礦生產(chǎn)和消耗最大的國家。根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，近年來對金屬礦山的需求在不斷的增加。2016年和2017年進(jìn)口金屬礦達(dá)到10.75億噸，2019年進(jìn)口金屬礦達(dá)到10.69億噸，2020年金屬礦進(jìn)口量高達(dá)11.7億噸，由此可見我國對金屬礦山的需求在不斷的增長，在此背景下就需要科學(xué)的金屬礦山選礦技術(shù)為金屬礦山的供給做有力支撐。通過多年的研究和探索，我國科研工作者和選礦技術(shù)人員通過創(chuàng)新和探索促進(jìn)了我國礦業(yè)的發(fā)展，尤其是選礦技術(shù)得到了良好的提升，有效的緩解了我國金屬礦石的進(jìn)口壓力，為社會建設(shè)的金屬需求提供了有效保障。

1 金屬礦山的分布概況及特征

1.1 金屬礦山分布情況

我國金屬礦石多數(shù)形成于寒武紀(jì)早期，多是沉積變質(zhì)型的礦床，區(qū)域較深，含有部分的碳酸鹽砂巖和泥巖等雜質(zhì)。目前我國的金屬礦山主要分為巖漿晚期礦床、變質(zhì)型硅質(zhì)礦床、玢巖型礦床以及接觸交叉型礦床。受到礦床的影響礦山以及礦產(chǎn)資源呈現(xiàn)散狀分布，且多數(shù)屬于貧礦和細(xì)礦，開采選礦的難度相對較大。基于此針對我國礦山分布的實(shí)際情況對選礦技術(shù)深入的研究，只有實(shí)現(xiàn)選礦技術(shù)的突破和創(chuàng)新，才能夠助推我國金屬冶煉和鋼鐵行業(yè)的發(fā)展。

1.2 金屬礦地質(zhì)資源特征

1.2.1分布較廣

通過對我國金屬礦地質(zhì)結(jié)構(gòu)的勘查得知，地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，常有地質(zhì)斷層的情況出現(xiàn)，而金屬礦產(chǎn)資源本身處在坡度較為明顯的巖石層中，因而地質(zhì)的斷層會直接影響到金屬礦產(chǎn)資源的形成發(fā)育。通過地質(zhì)人員的詳細(xì)勘察，結(jié)合地質(zhì)斷層的實(shí)際情況，明確了斷層的走向，同時為金屬礦產(chǎn)資源開采工作的開展提供了有效依據(jù)，也進(jìn)一步提高了開采的效率。

1.2.2資源韌性大

在金屬礦產(chǎn)資源行程中，底層結(jié)構(gòu)也在不斷的發(fā)生改變，剪切、擠壓和斷層的情況較為常見，受到地質(zhì)結(jié)構(gòu)本身特點(diǎn)的影響，較強(qiáng)韌性的變形區(qū)域逐漸形成。一般來說，金屬礦的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中會存在大量的巖漿，而巖漿的不斷活動則會增加金屬礦產(chǎn)資源的勘查和開采難度。金屬礦中巖漿活動較為頻繁的部位其礦產(chǎn)資源的形態(tài)結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜，通過合理的選礦技術(shù)會促進(jìn)開采效率的提升。因而開采人員在工作開展中應(yīng)詳細(xì)記錄金屬礦產(chǎn)資源的分布情況，通過精細(xì)表格的繪制為選礦和開采工作提供有效參考。

2 金屬礦山選礦技術(shù)進(jìn)展

2.1 焙燒、磁選單機(jī)、浮選工藝

焙燒、磁選單機(jī)以及浮選工藝是較為常見的選礦技術(shù)。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷提升，提高了對礦產(chǎn)資源選礦的要求，上述常見的選礦技術(shù)存在的缺陷逐漸顯現(xiàn)，其存在的根源性問題需要進(jìn)一步的改進(jìn)和優(yōu)化。近年來我國加強(qiáng)了對選礦技術(shù)的研發(fā)力度，促進(jìn)了工藝水平的提升，選礦技術(shù)也有了明顯的進(jìn)步，在現(xiàn)階段迅速的發(fā)展起來。

2.2 Slom立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)

目前，Slom立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)在整體工藝中脫穎而出，在選礦過程中，通過Slom立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)選礦技術(shù)的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)了當(dāng)前技術(shù)的大突破。并且隨著Slom立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)選礦技術(shù)的廣泛推廣應(yīng)用，在金屬礦產(chǎn)資源選礦的過程中充分的發(fā)揮了分選的作用，其運(yùn)行的穩(wěn)定性較高，助推了我國金屬礦山選礦工藝水平的提升。

2.3 脈動機(jī)構(gòu)

驅(qū)動力來源于脈動機(jī)構(gòu)，礦漿的驅(qū)動下形成脈動進(jìn)而增強(qiáng)了分散性，因而脈動機(jī)構(gòu)要借助驅(qū)動力。此外位于分選區(qū)內(nèi)的礦粒在磁介質(zhì)礦粒下能夠捕獲磁性礦粒，在不具備磁性的條件下順利穿過到達(dá)尾礦。由此可見，通過反沖精礦能夠有效的避免磁介質(zhì)堵塞的問題，為礦漿脈動的形成起著良好的促進(jìn)作用。

2.4 脈動分選

在金屬礦產(chǎn)資源開采的過程中，靈活應(yīng)用脈動分選不僅可以促使磁性精礦的質(zhì)量得到根本保障，并且還能夠增強(qiáng)精礦技術(shù)效果，實(shí)現(xiàn)精礦技術(shù)水平的提升。通過多種技術(shù)手段的結(jié)合，增強(qiáng)了設(shè)備的富集化，提升了適應(yīng)能力，展現(xiàn)出良好的分選效果。近年來，隨著金屬礦山選礦技術(shù)的進(jìn)展，加強(qiáng)了對其的深入研究和探討，其技術(shù)也在不斷的提高和創(chuàng)新，促使設(shè)備運(yùn)行中的各項(xiàng)問題都得到了有效的解決，也為設(shè)備機(jī)電性能和選礦能力的提升提供了有效的保障，奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

3 金屬選礦工程案例分析

3.1 金屬礦床概況

某礦位于某地兩省交界處，屬于銅礦資源區(qū)，該礦區(qū)礦層屬于粒狀晶體結(jié)構(gòu)，具有3—7m的沉積厚度，該礦區(qū)內(nèi)的礦層沉積厚度與地層厚度呈正比。礦區(qū)礦層頂板中含有大量的銅孔雀石，包含的資源類型多為黃銅礦、輝銅礦以及斑銅礦。

3.2 選礦工程設(shè)計

首先是試樣的采集與加工。在礦區(qū)內(nèi)完成試驗(yàn)礦物的采集，并在選礦技術(shù)要求和礦物特征的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行加工和提前處理。完成試樣的初步手選，對體積較大的晶體采用物理的方式進(jìn)行破碎處理，在處理之后確保晶體的體積在2mm之內(nèi)，將體積較大的雜質(zhì)手工剔除。將篩選后的試樣放入研磨器進(jìn)行破碎處理，確保其滿足試驗(yàn)的精度要求，并利用篩子進(jìn)行過濾，之后進(jìn)行濕篩。在此之后用稀鹽酸溶液對物料進(jìn)行浸泡，使用蒸餾水對其進(jìn)行清洗，并進(jìn)行烘干處理。烘干之后置于避光環(huán)境下備用。

其次是破碎篩分[1]。在本次的選礦設(shè)計中選擇高壓輥磨機(jī)作為破碎機(jī)，在實(shí)際運(yùn)行的過程中輥?zhàn)幽軌蛟谥亓Φ淖饔贸煌姆较蜻M(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并通過內(nèi)向壓力，致使礦物物料受到擠壓從而形成密實(shí)的餅狀。因含水量存在一定的區(qū)別，物料餅的散密程度也不同，斑銅礦的銅質(zhì)地相對細(xì)質(zhì)，多是細(xì)粒形式，在高壓輥磨機(jī)的作用下顆粒破碎的更為細(xì)致，能夠有效的提升銅的富集比，在后期物料分選的過程中起著積極的作用。

再次是風(fēng)—重—磁聯(lián)合選礦。本礦區(qū)的氣候條件較為干旱，因而為了有效的解決濕式分選成本較高的問題，可以選擇風(fēng)選處理，確保各方面的參數(shù)，在分選系統(tǒng)中放入粗礦樣進(jìn)行首次循環(huán)。在首次循環(huán)結(jié)束之后，之后循環(huán)的礦樣為粗礦樣、風(fēng)力分級粗粒礦和磁選礦，保障循環(huán)的總質(zhì)量相等，在多次循環(huán)之后達(dá)到循環(huán)的平衡[2]。

最后是反浮選降雜。在風(fēng)—重—磁聯(lián)合選礦工藝對其處理之后，其精礦品位仍未滿足純銅礦對精度的要求，因而需要對脈石礦物殘留進(jìn)行剔除，此時可以利用反浮選降雜工藝獲取高品位的銅礦。

4 我國金屬礦山選礦技術(shù)的發(fā)展方向

目前來說，我國在磁鐵礦、赤鐵礦中的金屬選礦技術(shù)已經(jīng)取得了良好的成效，其技術(shù)發(fā)展趨于成熟。但是對于其他類型的金屬礦山的選礦技術(shù)來說還需要進(jìn)一步的提升，當(dāng)前我國金屬礦山選礦技術(shù)的主要發(fā)展方向是以復(fù)合型礦石選礦技術(shù)、菱鐵礦選礦技術(shù)以及預(yù)選礦技術(shù)的發(fā)展為主[3]。

4.1 復(fù)合型礦石選礦技術(shù)的發(fā)展

我國的金屬礦石結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，多數(shù)的礦石摻雜多種金屬元素的化合物，由于復(fù)合型礦石的冶煉存在較大的難度，實(shí)際的可選性較弱，選礦技術(shù)也存在一定的難度。以弱磁性鐵礦中褐鐵礦和鏡鐵礦為例，通常采用常規(guī)的選礦技術(shù)進(jìn)行礦石的篩選，但是如果褐鐵礦的含量達(dá)到一定的程度，在礦石的利用和提純中難度較大，因此在針對此類礦石進(jìn)行處理時需要通過聯(lián)合的工藝對其進(jìn)行處理，以此來提升礦石的回收率。目前復(fù)合型礦石選礦技術(shù)具備了一定的研究成效，并應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)了礦石利用效率的最大化。

4.2 菱鐵礦選礦技術(shù)的發(fā)展

目前，我國菱鐵礦資源較為豐富，其儲存量高達(dá)18億噸[4]。通過加強(qiáng)對菱鐵礦選礦技術(shù)的重視能夠有效的提升菱鐵礦礦石的利用效率，促進(jìn)我國鋼鐵行業(yè)金屬供給的提升。菱鐵礦的含鐵量較低，且冶煉存在較大的難度，由此菱鐵礦在加工和開采中存在的難度較大，另外菱鐵礦中一般含有鎂和錳等金屬元素，僅通過物理的煅燒不僅難以得到預(yù)期的效果，還會存在較為嚴(yán)重的燒損現(xiàn)象。因此在菱鐵礦選礦技術(shù)中往往會采用強(qiáng)磁性選法和重選法，圖一為重選、強(qiáng)磁選技術(shù)。通過強(qiáng)篩和強(qiáng)磁性的聯(lián)合進(jìn)行精礦提純，不僅降低了鐵礦的雜質(zhì)，并且通過聯(lián)合選礦的方法在一定程度上提高了礦石的精礦品位，保證礦石品味能夠達(dá)到50%以上[5]。與此同時通過聯(lián)合選礦技術(shù)可以保障礦石中鐵的利用率有所提升，保障了高質(zhì)量鐵精礦的產(chǎn)出，為我國金屬冶煉和鋼鐵行業(yè)的原料供給提供了有效保障。

圖1 對原礦進(jìn)行選礦的流程圖

4.3 預(yù)選礦技術(shù)的發(fā)展

預(yù)選礦技術(shù)的應(yīng)用不僅很大程度上降低了選礦的成本，并且能夠有效的提升入磨的品味，在低品位礦石的開發(fā)利用中起著非常關(guān)鍵的作用，也有效的延長了礦山的服務(wù)年限[6]。此外預(yù)選礦技術(shù)實(shí)現(xiàn)了礦產(chǎn)資源合理的開發(fā)和運(yùn)用，在貧礦礦山開采中解決了礦山開采和環(huán)境保護(hù)的問題，滿足了鋼鐵行業(yè)對礦石的需求，為鋼鐵行業(yè)的發(fā)展提供了有效保障。

5 總結(jié)

綜上所述，礦山資源的開采影響了我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因而要加強(qiáng)對選礦技術(shù)的重視，強(qiáng)化研究力度，促進(jìn)金屬礦山選礦技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展，以此來有效的提升金屬資源的利用效率，確保我國在金屬礦石的供給上能夠有所改善，最大程度上滿足我國鋼鐵行業(yè)對礦石的需求，保障我國的重工業(yè)能夠健康可持續(xù)發(fā)展，同時為我國經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展提供有效的保障。