商洛某礦產開采拋尾富集工藝的研究

汪忠良

有色金屬釩是一種極為重要的元素，有金屬“維生素”之稱，因其具有優良的合金性能和催化作用，廣泛使用于冶金、機械、裝飾及國防尖端技術等領域。國家"十四五"規劃顯示，儲能產業迎來“黃金時代”，作為當代工業資源行業新寵，也將迎來新的政策窗口期，礦產企業由于產品質量優良，成為礦產資源開采的優質原料供應首選。開采區域中的礦品位偏低，相對生產效率不高，使生產成本偏高。采用拋尾富集工藝對礦體開采進行選礦預處理研究，通過攪拌擦洗－篩分流程，能有效提升原礦入選品位，取得了顯著的效果。

1 資源賦存狀態

1.1 石煤型釩礦開發利用現狀

石煤是我國一種獨特的釩礦資源，國外開發利用研究相對較少，國內目前還處在開發利用的探索階段。石煤型釩礦的開采，目前國內沒有專項研究，普遍采用的采礦方法為露天開采及地下開采，以露天開采為主，地下開采只占很少一部分，地下開采中，以崩落法為主。而對石煤型釩礦的提釩工藝研究較多，其工藝大致可分為火法焙燒及濕法酸浸兩種，圍繞這兩種工藝，近年來在焙燒設備的選型上、焙燒工藝中為促進轉化率所加鹽類物質的選擇上、酸浸工藝的選型上、助浸劑的選擇上不斷研究改進，促進了石煤型釩礦的開發。

1.2 陜西礦產資源現狀

陜西礦產資源為寒武系礦體屬于秦嶺褶皺系，禮縣－柞水華力西褶皺帶；地層區劃應屬于唐藏－山陽小區，其中的寒武系下寒武統水溝口組黑色巖系為釩礦含礦層位，該層西起寧陜縣的冷水溝，東至陜西商洛商南縣，東西長約230 公里，其中位于商洛境內的山陽-商南最為發育，為典型的沉積礦床。

礦體產于下寒武統水溝口組含結核炭硅質巖、含結核泥質巖、黑色炭泥質巖中，層位穩定。礦體厚度（水平）1.30m ～28.76m，平均厚度（水平）12.70m，礦體呈層狀，形態簡單，厚度變化較穩定，厚度變化系數Vm=55.83%。礦體產狀穩定，與圍巖基本一致，傾向北，傾角67°～85°，總體產狀2°∠71°。單工程V2O5品位為0.73% ～1.25%，V2O5平均品位1.02%，礦化較連續，品位分布均勻，礦石中釩的賦存狀態：主要以吸附狀態存在，炭硅泥巖建造的泥硅質巖與炭硅質巖界面附近V2O5含量可達9.42%～13.31%；釩有少量的獨立礦物，釩鐵礦（V2O59.89%）、釩鐵銳鈦礦（V2O56.11%）。

礦圍巖為片麻巖，容礦構造為偉晶巖脈和石英碳酸鹽脈。礦石主要構造有片麻狀構造、脈狀構造、浸染狀構造等，礦石主要結構有半自形粒狀結構、他形粒狀結構、交代結構、包含結構。礦石結構主要有隱晶質結構、隱晶－泥質結構、粉砂質結構、次為粒狀結構，膠狀結構，假晶質結構。礦石構造主要有微層狀至層狀（條帶狀）構造、結核狀構造、板狀構造。

1.3 研究項目

商洛某釩礦為一沉積層控型釩礦床，礦體規模為中到大型，礦石主要有炭硅質巖夾泥巖型，泥巖型釩礦石，另一種是（炭質）泥巖型釩礦石。礦區地處南秦嶺東段，屬低中山區，山脈走向呈東西或北西向，地勢南西高，北東低，近南北向溝谷發育，侵蝕中等。海拔560m ～1300m，相對高差-740m。礦床產于下寒武統水溝口組含結核炭硅質巖、含結核泥質巖、黑色炭泥質巖中，層位穩定。礦體呈層狀，傾向北，傾角65°～86°，平均傾角∠71°。工程控制東西長2600m，厚度（水平）1.30m ～28.76m，平均12.70m，平均品位V2O51.04%，屬于典型的急傾斜中厚礦體。

經過方案比選，采用拋尾富集工藝對礦體開采進行選礦預處理研究，通過拋尾富集（攪拌擦洗－篩分）流程，能有效提升原礦入選品位，取得了顯著的效果。

表2 原礦擦洗篩分試驗結果

2 拋尾富集小試結果及討論

取定量原礦，在桶中加水攪拌擦洗一定時間、對料漿進行篩分，篩分過程用洗瓶進行噴淋洗礦，篩下物為所得精礦、篩上物為拋尾渣。

2.1 原礦3mm 二級擦洗試驗

取堆礦場原礦，混合均勻后經對輥破至-3mm100%通過。取樣品約1000g，加水500ml，分別攪拌10、15、20min，瀝出礦漿，用500ml 水清洗2 次，礦漿混合，即為精礦。尾渣瀝干，再加入500ml 水攪拌5min，瀝出礦漿，并用500ml 水洗三次。洗水與礦漿混合，并入精礦。烘干，測定尾渣、精礦重量及含釩。重復三次。

由表1 分析，原礦品位0.99%，經對輥破至-3mm100%通過，精礦品位1.94%，擦洗尾渣品位0.44%，平均拋尾率63.71%、金屬損失率28.54%，該原礦采用3mm 二級擦洗進行拋尾富集，富集精礦品位提升顯著。

表1 原礦3mm 二級擦洗試驗

2.2 原礦擦洗篩分試驗

用5mm、3mm、1mm 標準篩對原礦進行篩分，通過篩下精礦品位、拋尾率、金屬損失率，對比不同孔徑篩網篩分結果。

從篩分結果可知5mm 篩網篩分，篩下精礦品位1.44%，平均拋尾率40.58%、金屬損失率13.05%；3mm 篩網篩分，篩下精礦品位1.67%，平均拋尾率52.87%、金屬損失率19.82%；1mm篩網篩分，篩下精礦品位1.81%，平均拋尾率58.29%、金屬損失率23.13%。

2.3 原礦擦洗驗證試驗

根據上述試驗初步確定拋尾篩網孔徑為1mm，進行擦洗試驗，取堆礦場原礦，混合均勻后經對輥破至-5mm100%通過。取樣品約1000g，加水500ml，分別攪拌10、15、20min，瀝出礦漿，用500ml 水清洗2 次，礦漿混合，即為精礦，測定尾渣、精礦重量及含釩，重復三次。

由上表可知，原礦平均品位0.87%，拋尾富集過程拋尾渣品位0.24%、所得精礦品位1.82%，平均拋尾率58.71%，金屬損失率16.51%，小試驗證試驗效果較好，精礦經抽濾后，濾餅水份能控制在25%以內。

3 拋尾富集中試驗證試驗

根據小試結果，商洛某礦企業利用半自磨機進行原礦擦洗、振動篩篩分進行拋尾富集中試，具體流程為：原礦經對輥破碎后，經半自磨機擦洗，振動篩篩分（篩網孔徑1mm），篩上拋尾渣稱重，篩下精礦進入濃密濃縮，濃縮精礦經壓濾后，濾餅稱重堆存，中試流程見圖1。

圖1 拋尾富集中試流程圖

3.1 原礦半自磨機擦洗中試試驗

原礦半自磨機擦洗過程，經振動篩篩分所得篩下物即為精礦，在濃泥篩中部加裝高壓洗水，對篩上物進行洗礦，濃泥篩篩網孔徑1mm，本次試驗結果如下。

由表4 可知，原礦用量480.66 噸、平均品位0.87%，拋尾富集過程：洗礦用水量為原礦量的70%（其中擦洗用水量35%，篩分用水量35%），拋尾渣品位0.24%、水分5.5%，篩下精礦濃度34.71%、所得精礦品位1.82%，平均拋尾率59.70%，金屬損失率16.10%，較小試效果更好。精礦經濃密濃縮后，礦漿濃度能達到45%以上，濃縮精礦經板框壓濾機壓濾，濾餅水份能控制在22%以內。

表4 拋尾富集中試試驗結果匯總表

4 試驗結論

通過對商洛礦產開采中的礦性進行分析，該礦體主要由炭硅質巖和黃褐色泥巖組成，礦體主要賦存于泥巖中，對該礦進行拋尾富集小試，對比不同篩網孔徑的拋尾效果，確定用1mm篩網進行拋尾富集，原礦品位由0.87%提升至1.82%，拋尾率59.70%、金屬損失率16.10%。礦石中礦體結構與礦物粒度較粗，有利于其選礦富集。礦石中有用礦物分布不均勻，破碎后在細粒級富集，適合預選富集。通過本次中試試驗，原礦品位由0.87%提升至1.82%，拋尾率59.70%、金屬損失率16.10%，達到理想效果，可應用于大規模生產。