孫照焱，蔣康生，尹華功，郭 勁

(北京霍里思特科技有限公司，北京 102600)

0 引 言

中國(guó)五礦集團(tuán)錫礦山閃星銻業(yè)是一家于1897年正式開(kāi)采，集銻礦采、選、煉、科研為一體的大型有色金屬聯(lián)合企業(yè)，日選原礦2 000多噸。隨著礦產(chǎn)資源的日益貧化，采選原礦中的低品位礦石占比越來(lái)越高，增加了企業(yè)的無(wú)效損失和尾礦排放的環(huán)保壓力；使用人工揀選拋棄廢石效果不佳，惡劣的工作環(huán)境還會(huì)嚴(yán)重影響手選工人的身體健康。近年來(lái)，隨著對(duì)礦石預(yù)拋尾技術(shù)和方法的研究不斷深入，采用智能設(shè)備代替人工分選礦石逐漸引起礦山企業(yè)的重視。

經(jīng)過(guò)深入調(diào)研和實(shí)驗(yàn)分析論證，決定對(duì)錫礦山閃星銻業(yè)采選廠(硫氧化銻礦)和南礦(硫化銻礦)兩個(gè)選廠的塊礦選礦工藝進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造，引進(jìn)XNDT-104智能分選系統(tǒng)代替人工手選，預(yù)先拋出低品位廢石。

1 XNDT-104分選系統(tǒng)介紹

1.1 結(jié)構(gòu)組成

XNDT-104智能分選系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括三大子系統(tǒng)：傳動(dòng)部分(振動(dòng)給料、高速皮帶、分料皮帶)，識(shí)別部分(射線源、探測(cè)器、電氣柜工控機(jī))，分選部分(氣排槍、氣罐、電氣柜控制單元)。

1.1.1 傳動(dòng)部分

該子系統(tǒng)包括振動(dòng)給料器、高速皮帶、以及分選后的出料皮帶。

振動(dòng)給料器的作用是把待分選原礦的塊礦通過(guò)機(jī)械振動(dòng)分散開(kāi)，進(jìn)入高速皮帶時(shí)能夠均勻擺放，防止發(fā)生石塊重疊的情況。

高速皮帶運(yùn)行速度可達(dá)3～4 m/s，將待分選塊礦以均勻的速度傳動(dòng)通過(guò)射線識(shí)別區(qū)域，并以穩(wěn)定的初速度從圖1中高速皮帶右端拋出，為準(zhǔn)確分選提供有利的條件。

分料皮帶則是根據(jù)實(shí)際需求，把分選后的不同類型的石塊傳輸?shù)较乱患?jí)工序。

圖1 XNDT-104智能分選系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖

1.1.2 識(shí)別部分

該子系統(tǒng)包括射線源、高精度探測(cè)器、以及安裝在電氣柜中的工控機(jī)。

射線源和高精度探測(cè)器分別安裝在上層高速皮帶的上部和下部，掃描探測(cè)待分選的原礦，采集礦石的特征信息，并將數(shù)據(jù)高速發(fā)送給工控機(jī)。

工控機(jī)安裝智能分選軟件，應(yīng)用多種智能識(shí)別算法，檢測(cè)礦石的特征信息，根據(jù)客戶需求的礦元素含量進(jìn)行識(shí)別分類，并把識(shí)別信息發(fā)送給分選子系統(tǒng)。

1.1.3分選部分

該子系統(tǒng)包括氣排槍、氣罐、以及安裝在電氣柜中的控制單元。

氣罐提供穩(wěn)定的高壓空氣，控制單元根據(jù)識(shí)別子系統(tǒng)傳遞的識(shí)別信息，及時(shí)控制氣排槍對(duì)需要分離的物塊進(jìn)行精確的噴吹。

1.2 技術(shù)參數(shù)

應(yīng)用于閃星銻業(yè)的XNDT-104分選系統(tǒng)，主皮帶寬度1.6 m，運(yùn)行速度3 m/s，可處理塊礦粒度范圍為-90+15 mm，處理能力40～80 t/h，主設(shè)備外形尺寸為8 m(長(zhǎng))×2 m(寬)×2 m(高)。

1.3 工作原理

選礦生產(chǎn)線把原礦進(jìn)行破碎并篩分后，將符合分選系統(tǒng)粒級(jí)要求的塊礦輸送到振動(dòng)給料器；塊礦被振動(dòng)分散后，掉落到高速皮帶上，向前運(yùn)行1～2 m后獲得穩(wěn)定的速度，形成均勻平鋪在皮帶上的礦石流。

礦石流通過(guò)射線源正下方時(shí)，由高壓激發(fā)的X射線以扇面形式從上向下照射，皮帶上經(jīng)過(guò)扇面的礦石塊會(huì)減弱射線強(qiáng)度，使穿透礦石的X射線因石塊中金屬元素含量的高低而產(chǎn)生不同程度的衰減。皮帶下方的探測(cè)器可以感知衰減后的X射線強(qiáng)度，并把該信息轉(zhuǎn)化為光電數(shù)字信號(hào)，通過(guò)千兆網(wǎng)卡傳送給工控機(jī)處理。射線扇面會(huì)覆蓋皮帶的有效寬度，探測(cè)器則與皮帶寬度相同，以保證皮帶上的每塊礦石都被檢測(cè)到。

工控機(jī)中運(yùn)行智能分選軟件，對(duì)探測(cè)器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行成像處理并進(jìn)行分析識(shí)別，根據(jù)預(yù)先學(xué)習(xí)設(shè)定的分選參數(shù)，判別標(biāo)記石塊為低品位廢石或高品位礦石，同時(shí)把已標(biāo)記的石塊位置信息發(fā)送給噴吹控制單元。

當(dāng)石塊飛離皮帶經(jīng)過(guò)氣排槍時(shí)，噴吹控制單元根據(jù)分選軟件提供的礦石信息，分別控制120個(gè)電磁閥的啟停，通過(guò)氣排槍的噴嘴可以精準(zhǔn)地噴吹已標(biāo)記的高品位礦石，使其改變飛行軌跡落入精礦倉(cāng)，而被標(biāo)記的低品位廢石則沿原有的拋物線軌跡落入廢石倉(cāng)。

2 智能分選工藝實(shí)施

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)考察，采選廠和南礦選廠各引進(jìn)兩套XNDT-104智能分選系統(tǒng)，不僅能夠取代人工手選，也可以擴(kuò)大選廠的產(chǎn)能。

采選廠分選工藝如圖2所示，兩臺(tái)分選機(jī)可以同時(shí)運(yùn)行，也可以交替運(yùn)行。經(jīng)過(guò)破碎篩分的塊礦粒度控制在-90+15 mm范圍，通過(guò)人字形料斗可以選擇給料到1#或2#上料皮帶，或者兩條皮帶同時(shí)給料。塊礦經(jīng)上料皮帶傳輸至振動(dòng)給料機(jī)，經(jīng)過(guò)分選機(jī)后被分成廢石和礦石兩部分，廢石由1#和2#廢石輸送機(jī)匯合后處理，礦石則由1#和2#礦石輸送機(jī)傳送到下一工藝流程。

南礦分選工藝如圖3所示，兩臺(tái)分選機(jī)可以同時(shí)運(yùn)行，也可以交替運(yùn)行。選取分級(jí)篩中層塊礦(中料)，經(jīng)過(guò)三通可以給料到1#或2#上料皮帶，或者兩條皮帶同時(shí)給料。塊礦通過(guò)振動(dòng)給料機(jī)和分選機(jī)后被分成廢石和礦石兩部分，廢石統(tǒng)一由一條廢石輸送機(jī)皮帶運(yùn)走，礦石則由1#和2#礦石輸送機(jī)傳送到下一工藝流程。

圖2 采選廠分選工藝示意圖

圖3 南礦分選工藝示意圖

3 實(shí)施結(jié)果

2018年4月～5月，XNDT-104智能分選系統(tǒng)在南礦和采選廠陸續(xù)投入使用。采選廠每天一個(gè)班次(8 h)分選原礦塊礦量約450 t，南礦選廠每天兩個(gè)班次(16 h)分選原礦塊礦量約900 t，原礦含銻品位≤1.5 %。分選系統(tǒng)每個(gè)班次實(shí)際工作時(shí)間約6 h，實(shí)際產(chǎn)量80 t/h左右，拋廢率70 %左右，南礦分選尾礦的銻平均品位低于0.1 %，采選廠分選尾礦的銻平均品位低于0.15 %。圖4、圖5統(tǒng)計(jì)了2019年1～2月份部分生產(chǎn)日的平均產(chǎn)量和尾礦品位數(shù)據(jù)智能分選系統(tǒng)投入使用后，完全取代了人工手選，不僅將大量工人從惡劣的工作環(huán)境中解放出來(lái)，而且提高了廢石分選的準(zhǔn)確度，降低了銻金屬的流失。

圖4 南礦平均產(chǎn)量

圖5 南礦尾礦銻品位

分選系統(tǒng)拋出的廢石將不再進(jìn)入機(jī)選之后的生產(chǎn)工序，可大幅節(jié)約生產(chǎn)成本，進(jìn)入磨礦、浮選、尾礦處理等流程的礦量大比例降低。據(jù)測(cè)算，引進(jìn)XNDT-104智能分選系統(tǒng)，每年可為閃星銻業(yè)產(chǎn)生上700多萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。

分選系統(tǒng)經(jīng)過(guò)不斷優(yōu)化，單機(jī)產(chǎn)量高達(dá)80 t/h，每個(gè)選廠的兩臺(tái)分選設(shè)備輪流開(kāi)機(jī)生產(chǎn)即可處理目前的產(chǎn)量，為選廠進(jìn)一步擴(kuò)大產(chǎn)量提供了支持。

4 結(jié) 語(yǔ)

XNDT-104智能機(jī)選設(shè)備應(yīng)用于閃星銻業(yè)的銻原礦分選，具有產(chǎn)量大、精度高、分選廢石品位低、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。智能分選取代人工手選，不僅免除了工人在惡劣環(huán)境中的作業(yè)需求，避免對(duì)健康造成不必要的損害；而且為企業(yè)提供穩(wěn)定的高質(zhì)量、高產(chǎn)量作業(yè)能力，提高生產(chǎn)效率，減低成本，減少尾渣排放。另外，智能分選提升了浮選原礦的品位，可有效提高浮選的回收率，而且可以擴(kuò)大原礦開(kāi)采量，提升企業(yè)年產(chǎn)值。