金属矿山选矿技术发展方向分析

牛建昆

（太钢集团岚县矿业公司，山西 吕梁 033599）

根据有关的统计资料表明，随着国家基础工程建设的推进，我国对金属矿山的需求量正逐年增加，目前仅靠进口金属矿产资料，仍难以满足国家生产需要。我国早在1985年金属矿产突破了一千亿吨，并且在2003年就成为了世界上金属矿产最大进口国，近些年来，我国金属矿产进口量基本上都维持在10亿吨以上。随着我国对金属矿产资源需求量不断增加，必须要加强对金属选矿技术开发创新，通过先进的选矿技术来提高金属矿产的利用率，提升我国金属矿物供给量，以此减轻我国金属矿产的进口压力。本文研究金属矿山选矿技术，以期为我国选矿技术的创新应用提供新的思路与方向。

1 金属矿地质资源特征分析

1.1 金属矿分布较广

通过对我国地质结构勘探研究表明，金属矿物资源所处地质结构相对复杂，通常还存在大量的断层。根据其分布规律，我国金属矿产资源基本都处于金属矿坡度比较明显的岩石层中。但该地质往往存在明显的变化，会导致金属矿产资源生产发育受到不同程度的影响，在调查研究金属矿产资源时，要做好断层研究，根据断层区域的情况及其特征，分析断层的发展方向，并确定其顺断层和逆断层类型，为后续科学开采工作提供理论支撑，从而达到提高资源利用率的目的。

1.2 金属矿产资源的韧性大

金属矿产在生成与发展过程中，其相应部位也会随之变化，矿产地区地质存在明显的剪切、断裂、挤压等，同时金属地质自身也存在一定力的作用，它们相互作用会导致较强韧性的变形区域。因此，金属矿的地质构造中会产生大量的岩浆，并矿山周围岩浆也处于持续活跃中，会对金矿资源的勘查和开发工作造成重大影响。根据勘查经验总结可知，在金属矿中岩浆比较活跃密集的区域，对应的金属资源特征也会相对复杂，通过与周围金属矿产地质构造特征相结合分析，可以极大提高找矿工作效率，增强了资源开发的方向性和针对性。

2 金属矿山选矿技术发展应用进展

2.1 磁铁矿反浮选工艺

反浮选工艺是除精选以外提质脱硅最佳工艺，特别是对于脉石为硅质磁铁矿精矿。尖山选矿厂主要采用该工艺，并且应用相对成熟，该厂采用的是马鞍山型磁石矿床，矿石中的重要矿石为磁铁矿、赤铁矿、黄岩英、铁闪石、透闪石。其处理能力为年处理原矿500万吨，矿石在经破碎筛选、三次磨矿、两次细筛、五次磁选后铁精矿品位超过了65.0%。经过多年研究，目前马鞍山采矿研究所根据矿石特点，对浮选工艺进行优化创新，并顺利进行开展了小试试验，结果表明，相比于阴离子捕收剂，胺类化合物阴离子捕收剂选择性相对较差，并且铁精矿中二氧化硅的含量也较高。对此，尖山铁矿选矿厂采用阴离子反浮游选，优化后，每年处理的磁选精矿为230万吨。

2.2 Slom立环脉动高梯度磁选机

Slom立环脉动高梯度磁选机最早是由赣州有色冶金矿山学院在上个世纪80年代开发的，因其特殊的机械构造和优异的选矿特性而受到了国内选矿领域的高度重视和广泛关注。通过二十余年来的不断改进，该机已经发展出多个系列产品。Slom立环脉动高梯度磁选机因其性能及优异的分选特性，特别是适合用于红矿等选矿产业上，对于我国红矿开发利用起到巨大的促进作用，成为了我国新型先进的磁力选矿装置。从结构上看，该设备由脉动机构、激磁线圈、铁轭、铁环等核心部件构成，另外还有外部辅助结构，比如各类矿斗、水斗等。该机的转环采取立式转动方法，对任何一个磁介质来说，冲洗磁性精矿与给矿方向恰好相反，因此，粗粒不必再经过磁介质堆就能冲刷而出。Slom立环脉动高梯度磁选机脉动机构促使矿浆发生脉动，使得分选区矿粒群处于疏松状态，在此情况下，磁性矿粒极容易被磁媒介俘获，使非磁力矿粒迅速地通过磁介质堆进入到尾矿区。由上可知，反冲精矿和矿浆脉动能够极大改善矿石颗粒的运动状态和设备的工作环境，避免磁介质堵塞，其环境适应能力大大提高。 Slom立环脉动高梯度磁选机拥有较大的金属富集比和分选效能。

2.3 低场强脉动磁选机

在执行精选的流程中，一般会使用低场强脉动磁力选矿机。该机械相比于普通的磁力选矿机，有着相当多的优点：没有很大的磁感应强度，磁场分布处于不平衡状态，并且由高到低分布在从扫选区至精矿卸料区域中间的区域；磁系包角相对较大，可以产生很多极数；而且低场强脉动磁选机还具有永磁脉动的特性，在圆筒内部的表面上可以产生强水磁脉动磁场，使得磁团聚变得更加松散，能够很好处理夹杂在设备中的脉石，使精矿品质得以改善。该设备的控制工作一般是依靠溢流和底流来完成，上水位在高液位顺流槽上，选矿过程中的分流和吹散等功能都在底箱上完成。在圆筒的作用下，磁振动控制系统可以实现高效的运转，并开始产生磁场，同时变化场强时有时无，其频次较高，促使矿石在通过圆筒时出现跳动现象，从而达到矿石精选。

2.4 磁选柱

磁选柱在选矿领域中的广泛应用，使选矿的效果极大的提高，该装置主要由励磁线圈、电控设备以及简体等部分组成，其运用起来也十分简单。该装置在使用的过程中不但能够对磁性团聚进行处理，同时还能起到分散磁团聚作用。该设备的磁感应强度一般在0～20mT范围，在使用过程中可以根据矿石的实际状况而做出相应的调整。对于弱磁聚团现象，主要受到磁性物质的给入情况影响，产生该现象的最主要因素就是弱磁场。矿石在重力和磁力的相互作用下，会自动上下移动，而设备内的脉石则在上升水流的影响下向前的移动，从而形成了溢流，在反复淘洗的作用影响下出现磁聚团，使得矿石品位也进一步提高。

3 金属选矿工程案例研究

3.1 金属矿床基本情况

本文研究的金属矿资源区处于我国西北地区两省的交汇处，该金属矿的矿层呈现出粒状晶体结构，具有7mm的堆积厚度，金属矿物品位约为20%，矿点内的矿层堆积厚度与地层结构厚度成比例成正比。矿层顶部存在大量的黄铜孔雀岩，靠近矿层部份则存在细小铜矿微晶；矿层底板中富含大量铜磁绢云岩，其划分的特点为星点状铜。

3.2 选矿工程方案设计

（1）试样的采集及加工。在矿井内首先完成了实验矿石的收集，并在选矿技术条件和实验矿石特性的基础上，对其机械加工和前处理。首先完成了试样的初始手选，对尺寸较大的样品通过物理的方法完成了粉碎处理过程，在处理过程期间保持晶体的尺寸在2mm以内，将尺寸较大的杂物手工去除。然后，将筛选后的检测试样置于研磨器中加以破碎处理，以保证其质量符合测定的准确度要求，同时还要采用隔筛加以过滤，随后进入湿筛。在此之后采用稀盐酸液对材料加以浸渍，再采用蒸馏水对其洗涤，烘干过后再放在阴凉环境中，留待下一步应用。

（2）破碎筛分。本次的选矿工作中选用了高压辊磨机作为主要破碎装置，在实际工作的过程中辊子可以在力的作用下沿着不同的方向进行转动，同时产生内向压力，使得矿石物料被压实并形成压密饼形状态。但考虑到样品含水量具有一定的差异，因此样品饼的散密性也会有所不同，比如斑铜矿，其铜质一般比较细质，多为小颗粒，在高压辊磨机的工作下颗粒粉碎的更加细致，可以有效提高铜的富集比，所以该装置在后期物料分选时具有极大的优势。

（3）风-重-磁联合选矿。考虑到矿区位于西北干旱环境中，所以为了解决选矿成本过高问题，本文研究中，不再选择湿式分选方法，而采用风选处理。当试验过程趋于稳定时，确认本次研究技术参数：矿石处理流量：100kg/min，矿料粒度：＜30mm，高压辊磨负荷：约110%。

首先，在分选装置中放入的矿样，进行一次循环系统，待完成第一次循环之后，下次再进行粗粒矿、风力分级粗粒矿和磁力选矿。但是需要注意的是，要保证确保循环总质量相等，所以需要在每次循环中加入粗碎样。经过多次循环系统后，达到了循环平衡状态。下表1是风-重-磁力分选的各周期数据。通过图一的资料可以了解，风选体系中的粗纹矿可以减少材料整体处理量，有效避免原矿物掺入了浓缩物这一问题。

（4）通过反浮游选矿法除掉残留的杂质。通过风-重-磁结合选矿方法对原矿处理后，若在相应的金属矿品位中仍达不到质量要求时，应通过反浮游选矿法对脉石矿物残留加以去除，以便得到更高品位金属矿。具体的实验步骤：①利用氢氧化钠来调节pH，抑制剂采用苛化淀粉，捕收剂采用十二胺。②通过反复实验之后确定pH值为7.5，抑制物质量为500g/t，捕收剂质量为50g/t。

4 我国金属矿山选矿技术的发展方向

4.1 复合型矿石选矿技术方向

我国的金属矿物组成相当复杂，大多数金属矿石中还存在其他金属元素，这种综合性的矿石冶炼具有很大的困难，并且实际上可选择性不高，选矿存在相当大的难度。以弱磁铁矿中褐铁矿和镜铁矿石为例，一般使用传统的选矿工艺进行对矿石的筛选，但一旦褐铁矿的含量超过了规定的范围后，对其利用与提纯就困难很多。所以，工作人员要结合矿石特点，联合采用合理的选矿技术，才能保证矿石的回收率。目前我国复合型矿石选矿工艺已经取得了较多的研究成果，并开始在生产实践中应用。

4.2 菱铁矿选矿技术方向

我国菱铁矿资源比较丰富，其储存量超过了十八亿吨。因此，加强对菱铁矿选矿工艺研究可以更有效的利用菱铁矿矿石，保证金属矿石资源的需求量，缓解我国钢铁企业生产压力。但是由于菱铁矿的含铁率很低，其冶金加工具有很大的困难，因此在菱铁矿的生产与利用过程中面临的困难也较多，并且菱铁矿中一般富含镁和锰等重金属元素，仅采用物理的方法煅烧不仅无法取得预想的效益，而且还可能出现更加严重的烧损问题。所以，在菱铁矿选矿技术中通常都是使用强磁性选矿法和重选法，其流程如下图1所示。通过采用强筛与强磁的方式结合进行精矿提纯，不但减少了铁矿的杂质，而且采用了联合选矿的方式在一定程度上增加了矿石的精矿品质，使矿石品质可以达到百50%以上。该技术对于菱铁矿开发利用具有重要的推动作用，是今后我国金属矿山选矿的重点发展方向之一。

图1 对原矿进行选矿的流程图

4.3 预选矿技术方向

在我国当前的矿山矿石选择技术中，预选矿技术能够合理改善入矿品质，并减少选矿生产成本，从而实现了对低品质矿石的合理利用，以此延长了矿山的服务时间。预选矿技术还可以合理地开发和利用矿业资源，并且通过对部分贫矿山的开发和利用有利于缓解我国矿山资源不足问题，并解决当前矿山开发利用环境破坏问题。预选矿技术应用还可以为我国钢铁行业未来发展提供基本保障，采用预选矿技术能够缓解我国对外国矿石的需求量，提高国内贫矿山的利用率。通过对贫矿石的技术研究可以有效地推动预选矿技术创新发展，以此提高矿石的精选率和回收率率。预选矿技术的进展对于我国矿山资源利用意义重大，将成为我国矿山选矿技术主要发展趋势之一。

4.4 重选、强磁选技术方向

考虑到矿石中理论金属品位往往比较低，并且很多情况下都是与其他类质同象共生，所以给选矿带来极大的难度。比如，钙、镁等，若采用常规的选矿技术工艺，如物理选矿，则精矿品位很难达到40%，尽管通过焙烧可以解决这个问题，但焙烧会导致较大的矿石损失。因此，对于此种情况，可以采用重选、强磁选技术，该技术既经济又效率高，虽然该技术对精矿中杂物的含量剔除能力不足，但是可以通过联合使用磁选技术和浮选工艺进行除杂，所以该技术在特定的金属矿山选矿中具有极大应用价值。

5 结论

由此可见，我国金属矿产资源是否有效利用直接影响到了国民经济的发展，如何有效利用金属矿产资源离不开先进的选矿技术。所以，要正确采用选矿工艺来充分利用金属资源，以实现国家经济安全的发展。金属矿山的选矿工艺的创新与发展，是保证我国金属资源有效利用的基本前提，并使得我国在金属矿物资源的供给等方面的压力得到有效缓解，因此，加快金属矿山的选矿技术创新，对推动我国重工业健康平稳发展具有重要的意义。