矿产选矿技术和工艺方法研究

刘秀文

（太钢集团峨口铁矿，山西 忻州 034000）

从近十年来看，国内学者对我国金属矿石资源研究取得了较多的成果，详细研究了我国金属矿石资源所存在的“贫、细、杂”情况，并针对上述特点开发了合理的矿选工艺，使得我国金属矿选矿工艺发展完善，提升了选矿工艺的总体水平。尤其是近些年，矿选技术不断提高，各类矿选机械设备创新应用，比如新型的高效分选机械设备，使得金属矿选矿工艺得到极大提升。另外，浮选药剂分选技术等的应用也加快了选矿工艺革新。鉴于我国地质条件复杂，金属矿矿床的种类也相对较多，因此，选矿面临着贮存要求高和矿物品种繁杂的难点问题。不仅如此，大多数金属矿包含有大量的硫、二氧化硅等成分，导致金属矿选矿工作更加困难，同时采矿的效益也大大降低。所以，对冶炼生产企业来说，选矿过程是一个至关重要的环节。

1 金属矿选矿概述

我国现有的金属矿中，贫矿大约占百分之九十八，这种情况导致我国金属矿石选矿难度大大提高。因此，需要在选矿中采用更加先进合理的技术，否则很难选择符合要求的金属矿石。根据我国金属矿资源特征来看，可以分为复合金属矿、强弱磁金属矿、混合型金属矿石和磁金属矿石。其中，复合金属矿的主要特征是其内存在着数量较多的金属以及非金属有益矿物，最终形成单一的矿物类型。自上世纪七十年代起，我国大多数磁力选矿厂主要把精力放到精矿的选矿效率和效益上，并对相应的选矿工艺技术和选矿装置加以完善和创新。另外，由于在金属矿石开采的过程中不可避免混入部分围岩，导致选矿总体效率降低，一般情况下围岩混入比例约为20%。在此情况下，进行破碎筛选过程时需要采用更加高级的预选技术，才能达到矿选要求，例如采用磁滑轮干选抛围岩，其选矿颗粒度能够达到35cm，废石的总产出量不超过20%，能够在一定程度上控制生产成本，提高企业的经济效益。

2 常见的选矿技术分析

2.1 破碎技术

粉碎是当前选矿中使用较为普遍的技术之一，一般来说按照不同的要求，把选矿分为粗破、中破和细破三种阶段。所以，通常情况下该技术在各个使用阶段都需要配备不同的操作设备，例如：在粗破阶段，需要采用了尺寸范围为1.2m～1.5m左右的旋回型粉碎设备，以达到最理想的目标。但必须注意的是，粗破过程使用的机械不宜使用矿石长度大于一米左右的产品，以防止在生产过程中产生卡顿现象，降低选矿质量；对于中破阶段，通常情况下会选用尺寸在2.1m～2.2m之间的水平圆锥破碎装置；而对于小破阶段来说，所采用的装置尺寸与中破阶段基本一致，一般会采用尺寸2.1m～2.2m左右的短头式圆锥破碎装置，以达到最理想的效果。

2.2 磨矿技术

对于磨矿选矿工艺技术来说，生产企业一般依据本身规模的大小会采用1～2个流程的自磨机或砾磨机进行操作，但在技术条件允许的状况下，部分工厂也会在完成一次的磨矿后，进一步对原已磨好的矿石经过螺旋分层后继续进行第二次磨矿加工，以充分保证选矿技术应用效率。

2.3 粉干法

在选矿过程中，一般会对矿粉进行三级筛选。粉干法主要对矿粉实行三级磁选，矿粉在磁力滚筒经过干磁技术处理得到能够用于后续使用的矿粉，从而奠定后面处理工艺的基础。粉干法使用为矿产选矿提供了一种新途径，同时该方法还能在一定程度上减少水资源的需求量。干法磁选可以得到精矿粉的成品。然而，粉干法也存在一些缺点，比如在应用中会出现大量粉尘，造成环境污染问题。

2.4 多金属选矿法

由于矿石资源的分布环境比较复杂，在选矿的过程中，往往会出现同一个区域内存在2种甚至2种以上金属矿的情况，这种地区矿石资源的分布环境也比较独特，若仅仅采用常规的选矿方法和手段，就很难取得更为理想的经济效益。所以，针对在这种情况下的金属选矿工作，我们要针对矿产资源现场的特点，进行有针对性的选矿工作，并通过多种金属选矿方法的进行，以达到金属矿资源的整体效益。

3 金属矿选矿工艺

3.1 反浮选工艺

反浮选工艺在金属矿选矿中的具有良好的应用价值，反浮选工艺特别适合应用于富含硅质的矿产资源。因为反浮选技术有脱硅的功能，在我国金属矿选矿过程中，采用投放大量阴离子的反浮选技术，能够将精矿金属品位由原本64%提高到68%说明反浮选工艺的必要性。传统金属矿在选矿过程中所使用的普通阳离子捕收剂往往效果不佳，泡沫粘稠会影响选矿指标，基于此问题，我国开发了新的反浮选阳离子捕收剂，如：耐低温阳离子捕收剂，专门用来处理传统金属矿石产品中的气泡现象，使得精品金属矿开采效率明显提升。根据研究分析，反浮选工艺用于金属矿选矿时，在12℃至22℃的情况下，精矿品位能够达到70%，而金属回收率更是高达98%。另外，鉴于我国的金属矿矿石性质复杂，若单纯采用反浮选工艺，效率难以进一步提升。因此可以采用磁选工艺和反浮选工艺，两种技术互相配合后才能大大提高精选金属矿石的开采效率，同时反浮游选矿的工艺也能够减少精矿中的含硅量。反浮选工艺主要是在金属矿选矿中，通过浓缩、磨矿、多次抛尾、磁选精品、反浮再选等处理过程后，极大的提高了金属矿选矿的精矿品位。

3.2 全磁选工艺

全磁选工艺操作相比其他工艺更加简单，并且全磁选矿技术的建设成本低，所学设备相对简单，工艺技术上具有较好地可靠性。在金属矿选矿的生产中，全磁选矿技术需要经过前处理过程，比如：磨矿、弱磁力选矿等过程，然后再精细甄选出金属矿石之后，再在此基础上选用先进的强磁选技术设备，在提升了细筛的过程效果后直接采用高效细筛设备，从而选出精矿。根据前文介绍的反浮选精矿金属品位只有64%左右，而全磁选技术开采的精品度却能够提升到70%，由于这种技术在金属矿选矿中的工艺流程相对简单，能够正确的寻找金属矿选矿的突破点，达到实现提金属降硅目的，表明了全磁选矿技术具有较高的经济效益。全磁选技术用于金属矿选矿实践时，在提高精矿品位的同时，还可以减少金属矿中的硫含量，控制二氧化硅含量在4%以内。全磁选工艺同样能够降低企业成本，但是平均回收率与反浮选几乎一致。

3.3 红矿选矿工艺

在我国当前的矿产资源选矿活动中，红矿已经比较普遍，根据红矿资源在我国的分布情况可知，其存量非常大，并且对采矿工艺要求也相当高。随着国内矿产行业不断发展，对于红矿资源的开发利用已经积累了丰富的经验，但由于我国矿产市场中的红矿资源规模限制，导致红矿开采与选矿研究工作迟滞。当前国内主要是利用试剂或设备来提升红矿选矿作业效率。整体来看，我国红矿选矿工艺还有待进一步提升，研发人员需要进一步加强红矿选矿工艺的研发。

3.4 药剂更新工艺

药剂作为金属矿选矿过程重要的内容之一，对金属矿选矿有着重要的作用，所以使用时同样要注意创新，以符合金属矿选矿工序的基本要求。本文根据文献资料，以浮选工艺中的捕收剂为例，剖析药剂创新工艺的重要性：

（1）在金属矿选矿过程中，药剂的主要是作用是增强金属矿选矿时的捕收能力，这种药剂主要是混合脂肪酸类与硫酸盐类物质，在选矿中可以发挥极大的功效。

（2）药剂更新工艺中，某些新型高效阴离子捕收剂能够极大提高金属回收率，比如在某金属矿选矿过程中，加入MH-88型捕收剂，使得金属平均回收率超过了75%。

（3）在含硅的金属矿石浮选工艺中，一些胺类药剂物质能够发挥较好的作用，目前我国主要生产的该类药剂为混合胺与十二碳脂肪胺，推广采用药剂更新工艺能够辅助提高金属矿选矿的工作效率。

4 金属矿选矿工艺实例分析

4.1 金属矿样品基本情况

五台县宏远矿业有限公司处理的原矿金属品位27%左右，原矿中的金属主要以磁金属矿的形式存在，生产中采用二段磨矿，最终磨矿细度在-0.076mm85%左右，磨矿产品用磁选机和淘洗机进行选别，可获金属品位大于56%、细度约-0.076mm97%（-0.045mm85%）左右的精矿。对样品进行混匀、缩分、取样化验，化验结果见表1。分别对这原矿样品进行塔磨磨矿、高效磁选试验，试验所用为TGTM-5.5塔磨机，T-GCT1006高效磁选机。

表1 试验样品分析检测结果（%）

4.2 原矿的塔磨、高效磁选试验

采用磁选工艺对现场生产的原矿进行了塔磨、高效磁选试验，其全试验流程如下图1所示。

图1 原矿-球磨-塔磨-高效磁选数质量流程

（1）试验样品的制备。在实验室破碎到2-0mm，然后进行现场流程模拟试验，目的是为塔磨-高效磁选试验提供样品。模拟试验流程为：磨矿-磁选-粗-精选流程，-对金属品位56%的精矿进行粒度组成筛析。可获金属品位56%、细度-0.076mm98.10%（-0.045mm85.80%）的精矿，实验室模拟试验指标、磨矿细度均与生产接近，然后用该样品进行塔磨、高效磁选提质试验。

（2）试验研究。在实验室模拟现场生产条件：先生产精矿粉作为塔磨提质的给矿，然后进行塔磨不同磨矿细度的磁选试验，试验结果见表2，可获金属品位65.23%的金属精矿。

表2 试验结果（%）

4.3 试验结果分析

通过采用合理的金属矿选矿技术和工艺，文章通过研究某原矿样品，得到如下的几点结论：

（1）原矿金属品位27.46%、磁性金属品位22.79%，磁性金属在金属矿物之中的分布率为82.99%，经实验室磨矿（磨矿细度-0.045mm85%）、磁选（一粗一精选）选别后，可获金属品位56.00%、细度-0.045mm85.80%的精矿，实验室模拟的指标、磨矿细度均与生产接近，可以用该样品进行塔磨、高效磁选提质试验。

（2）五台山原矿中金属矿物嵌布粒度极细，塔磨磨至-0.030mm95%、经高效磁选选别后才能获金属品位65%以上的精矿，尾矿金属品位＜12%，尾矿中金属矿物损失较少，说明高效磁选回收细粒级物料效果较好，塔磨+高效磁选组合回收工艺，特别适合需要细磨才能提高金属精矿品位的矿石。

（3）根据现场生产精矿粉和原矿的试验结果，为了保证生产上精矿品位＞65%以上，建议五台山金属矿尽快实施塔磨细度-高效磁选提质的技术方案，塔磨机的磨矿细度控制在-0.030mm95%左右，最终实现提高精矿品位、扩大精矿产品销售市场、提高企业经济效益的目的。

（4）塔磨细磨后提高了金属矿物的单体解离度、高效磁选提高了金属矿物的分选效率，塔磨-高效磁选组合工艺对提高精矿品位大有益处。塔磨机作为搅拌类磨矿设备，广泛用于选矿厂二段或三段需要细磨才能使金属矿物解离的磨矿作业，随着国内对精矿产品质量要求提高，要求的磨矿细度越来越细，塔磨与高效磁选的组合回收技术，将成为金属矿物提质降杂、保证精矿产品质量的发展方向。

5 结论

综上所述，冶炼行业在我国的经济社会发展及民族振兴的进程中一直占极其重要的位置，但怎样将我国金属矿石资源进行有效开发利用，是现阶段我国金属矿石产业发展所必须考虑的重点问题。目前国内对选矿工艺研究颇丰，并已经取得了较多的成果。随着现代科学技术发展，我国金属矿石选矿效率已经有了显著提高，并且在磁金属矿选矿技术和赤金属矿选矿技术等诸多方面也取得了长足的发展，为我国不同地区金属矿资源利用起到重要的指导作用。未来我国将针对所遇到的难点问题，开展更加深入研究工作，以促使我国金属矿资源开发利用水平进一步提高，增强我国冶炼企业核心竞争力。