何從行， 歐也斐， 顏順德

（湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司，湖南 衡陽 421513）

湖南水口山康家灣鉛鋅金銀礦（以下簡稱康家灣礦）是一座大型鉛鋅金銀礦山，1985 年建礦，1987 年試生產(chǎn)［1］，1996 年采選能力達(dá)到30 萬噸／年，2018 年采選能力達(dá)到50 萬噸／年。 自1987 年至2018 年共出礦1 070 萬噸，其中金屬量鉛46.03 萬噸、鋅40.10 萬噸、金24.3 t、銀1 138 t。 至2018 年底查明保有礦石儲量999.9 萬噸，保有金屬量鉛30 萬噸、鋅37.19 萬噸、金20.4 t、銀843.67 t。 但隨著開采深度增加，礦石品位下降，采出礦成本增加，礦石預(yù)選的作用日漸重要。

預(yù)選是在主要分選作業(yè)之前從礦石中分出廢石的選礦過程。 礦石預(yù)選的作用為：①在磨礦和浮選前，從礦石中剔除大量廢石，減少進(jìn)入后續(xù)作業(yè)的處理量，降低選礦生產(chǎn)成本；②提高選礦給礦品位，脫除礦石中有害雜質(zhì)，改善分選指標(biāo)，提高分選效率；③簡化采礦方法，便于采用機(jī)械化開采薄礦脈礦體，提高采礦效率，有效利用資源，延長礦山壽命；④預(yù)選出的廢石可作為建材利用，減少選礦尾砂量，延長尾礦庫使用年限。

水口山與各研究單位于1985 ～1987 年曾對康家灣礦進(jìn)行過預(yù)選拋廢試驗(yàn)研究［2］，結(jié)果表明，采用重介質(zhì)拋廢工藝，3～12 mm 礦石作業(yè)拋廢率達(dá)到28.5%，占總?cè)脒x原礦拋廢率18%以上［3］，但因重介質(zhì)拋廢工程化技術(shù)問題，沒有在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。

2018 年下半年以來，水口山公司與相關(guān)智能X 射線預(yù)選拋廢機(jī)廠家合作，研究康家灣礦預(yù)選拋廢，經(jīng)過探索試驗(yàn)、小型試驗(yàn)和半工業(yè)擴(kuò)大試驗(yàn)，證實(shí)智能X射線預(yù)選技術(shù)可用于康家灣礦礦石預(yù)選拋廢。 2019年利用原選礦廠閑置車間，建設(shè)了一條智能X 射線預(yù)選拋廢生產(chǎn)線，經(jīng)過一年多的生產(chǎn)，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)超過設(shè)計(jì)要求。

1 預(yù)選拋廢的基本條件

礦石預(yù)選拋廢需符合3 個基本條件：①入選原礦中混入大量不含有用礦物或含之甚少的圍巖和夾石（統(tǒng)稱廢石）；②在較粗的碎礦粒度下，大部分廢石得到解離；③廢石與有用礦物的物理性質(zhì)存在明顯差異。 康家灣礦石破碎至一定粒度后，有部分廢石與礦石解離，具備預(yù)先拋廢的可能性。

判斷礦石預(yù)選拋廢是否可行，需研究礦石可比度（礦塊中有用成分含量的差異程度），通過實(shí)驗(yàn)確定拋廢率，并對預(yù)選拋廢進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。

2 礦石預(yù)選拋廢可行性試驗(yàn)研究

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和X 射線精準(zhǔn)識別技術(shù)發(fā)展，誕生了X 射線礦石智能分選機(jī)。 X 射線預(yù)選技術(shù)基于智能X 射線透視和物質(zhì)識別，利用機(jī)器視覺檢測技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、大數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練等人工智能技術(shù)，對每塊礦石進(jìn)行準(zhǔn)確分析和識別，采用高速氣排槍精準(zhǔn)打擊，實(shí)現(xiàn)礦石和廢石有效分離與揀選。 目前該技術(shù)主要應(yīng)用于黑鎢礦和銻礦選礦行業(yè)［4-5］。

2.1 小型試驗(yàn)樣品采集與處理

康家灣礦礦石常見金屬礦物為方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦，次為毒砂和黃銅礦，偶見纖鋅礦、白鐵礦、菱鐵礦和褐鐵礦零星分布；金、銀礦物含量達(dá)到可回收品位，包括銀金礦、銀黝銅礦、脆銀礦；脈石礦物以石英居多，其次為玉髓、方解石、白云石、高嶺石、絹云母和綠泥石，其他微量礦物包括磷灰石、鋯石、榍石、金紅石、黝簾石和螢石等。 其礦石構(gòu)造可分為浸染狀構(gòu)造、致密塊狀構(gòu)造、細(xì)脈狀構(gòu)造。 礦石與廢石比較分明。

小型試驗(yàn)單次試驗(yàn)礦石用量300 kg，所取試驗(yàn)礦樣為鉛鋅選礦車間檢查篩分篩上產(chǎn)物，取樣點(diǎn)為篩上產(chǎn)物返回短頭圓磨機(jī)的運(yùn)輸皮帶。 礦石粒度組成見表1。 從表1 可知，礦石破碎后，細(xì)粒級品位富集，粗粒級品位較低，在15～60 mm 粒級范圍內(nèi)品位基本穩(wěn)定，但＋60 mm 粒級肉眼可見解離不充分。 因此拋廢重點(diǎn)應(yīng)考慮15～60 mm 粒級。

表1 礦石粒度范圍與品位關(guān)系

2.2 小型試驗(yàn)及小型連續(xù)試驗(yàn)研究

小型試驗(yàn)結(jié)果見表2。 拋廢率與品位關(guān)系及回收率分布見表3。 由表2 ～3 分析可知，最佳拋廢粒度范圍為8～60 mm。 從小型試驗(yàn)結(jié)果來看，作業(yè)拋廢率40%時，試驗(yàn)尾礦中鉛鋅含量總和在0.17%～0.56%之間。 說明康家灣礦石采用智能X 射線分選機(jī)進(jìn)行預(yù)選拋廢在技術(shù)上可行，可以進(jìn)行更深入的試驗(yàn)加以論證。

表2 小型試驗(yàn)礦石粒度組成及各粒級拋廢率

表3 拋廢率與廢石品位的關(guān)系

在上述試驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行了小型連續(xù)試驗(yàn)。 試驗(yàn)礦石總用量156.9 kg，用時8.2 s，計(jì)算處理量為68 t／h，試驗(yàn)結(jié)果見表4。 表4 結(jié)果表明，作業(yè)拋廢率27.98%時，試驗(yàn)尾礦中鉛、鋅總含量0.22%，說明康家灣礦石采用智能X 射線分選機(jī)進(jìn)行預(yù)選拋廢在技術(shù)上可行，可以進(jìn)行半工業(yè)試驗(yàn)論證。

表4 小型連續(xù)試驗(yàn)結(jié)果

3 預(yù)選拋廢半工業(yè)試驗(yàn)研究

3.1 半工業(yè)試驗(yàn)礦樣采集與處理

共進(jìn)行了2 次半工業(yè)試驗(yàn)，試驗(yàn)礦樣取樣點(diǎn)與小型試驗(yàn)礦樣取樣點(diǎn)相同，每隔0.5 h 間歇式取樣，取樣時間10 d，獲得原礦樣35 t。

3.2 半工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果

半工業(yè)試驗(yàn)所用設(shè)備、試驗(yàn)場地及設(shè)備參數(shù)與小型試驗(yàn)一致。 試驗(yàn)持續(xù)時間30 min，產(chǎn)能60 t／h。 試驗(yàn)結(jié)果見表5。 由試驗(yàn)結(jié)果可知，拋廢率28.53%時，尾礦含鉛0.22%、鋅0.18%、硫2.28%、金0.1 g／t、銀11 g／t，回收率鉛97.99%、鋅98.53%、硫95.00%、金98.73%、銀96.53%，所得指標(biāo)超過了預(yù)選拋廢預(yù)期目標(biāo)。 半工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果與小型試驗(yàn)結(jié)果相比，尾礦含鉛、鋅、硫略偏高，是因?yàn)樵囼?yàn)原礦在鏟車混勻過程中，受摩擦和沖壓影響，有部分礦石粉碎，導(dǎo)致礦石表面黏附了一些粉礦，對尾礦指標(biāo)產(chǎn)生了一定影響。

表5 半工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果

從半工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)可以看出，智能X 射線礦石分選機(jī)試驗(yàn)效果良好，可以作為生產(chǎn)設(shè)計(jì)的依據(jù)。

4 拋廢工業(yè)生產(chǎn)

2019 年10 月，在原選礦廠閑置車間建設(shè)了一條拋廢生產(chǎn)線，工藝流程如圖1 所示。 該生產(chǎn)線于2020年3 月建成投產(chǎn)。 因場地所限，只能安裝一臺主機(jī)，入選量只占原礦的50%。 表6 為投產(chǎn)以來每月生產(chǎn)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)。 其中：①2020 年8 月原礦鉛鋅品位突然升高20%，是因?yàn)椴僮髡{(diào)整不及時，使拋廢品位提高。 ②由于替換預(yù)選拋尾主機(jī)，2020 年10 月12 日至10 月31日停止拋廢生產(chǎn)。 11 月廠家對主機(jī)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，拋廢尾礦指標(biāo)略有偏高。 自2020 年11 月后指標(biāo)穩(wěn)定。 特別是廢石品位進(jìn)一步降低，優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)。

圖1 原礦預(yù)選拋廢生產(chǎn)流程

表6 預(yù)選拋廢生產(chǎn)線拋廢統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

5 生產(chǎn)分析及結(jié)論

經(jīng)過預(yù)選拋廢探索試驗(yàn)、小型試驗(yàn)及半工業(yè)試驗(yàn)研究，證明康家灣鉛鋅金銀礦石可采用預(yù)選拋廢。2019 年在全國鉛鋅選廠率先建成預(yù)選拋廢生產(chǎn)線，經(jīng)過一年多的生產(chǎn)應(yīng)用，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)超過設(shè)計(jì)要求。

目前康家灣礦正在進(jìn)行升級改造，項(xiàng)目完成后，選廠處理量80 萬噸／年，進(jìn)入預(yù)選拋廢作業(yè)的10 ～60 mm粒級礦石量占總量的60%，作業(yè)拋尾率22%，總拋尾率約13.2%，每年可拋出廢石10.6 萬噸。 廢石可作建筑骨料出售，按照35 元／噸計(jì)算，銷售收入約371 萬元；預(yù)選拋廢可節(jié)約磨浮及后續(xù)處理成本75 元／噸，每年節(jié)約處理成本795 萬元；預(yù)選拋尾每年可創(chuàng)效益1 166 萬元。每年可減少尾砂產(chǎn)量10.6 萬噸，延長了尾礦庫使用年限，為礦山可持續(xù)發(fā)展提供了保障，在同類礦山中具有推廣應(yīng)用意義。