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大宗矿石分选

预分选远不止一个工业专用术语那么简单。尽早清除无价值的废石可带来显著节约,特别是对于当今的低品位矿山而言。此外,它还有助于降低能源消耗、温室气体排放及吨产品的水耗,从而减少环境污染。

高品位矿床资源正在快速枯竭。因此,矿山企业不得不开采更难提取的低品位矿床。每吨贵重矿物的生产需要开采、运输和加工更大量的原矿,因而导致运输、碎磨和加工成本上升、能源消耗增大。

低品位矿体一般包含大比例的废石,也就是无价值的物料。是否存在预先从工艺中清除这些无价值物料的方法?这正是预分选的作用所在。

预分选就是从粗给料中清除废石,提高进入下一工艺段的矿石品位,避免给料的加工成本高于所含贵重矿物的相应价值。每吨产品的矿石加工量更少,可降低成本、能源和水消耗。这样,便实现以更小的环境影响有效地创造更多价值、提高资源效率和经营的可持续性。

由于废石的硅酸盐含量往往较高,且比贵重矿物更硬,因此清除碎磨工艺段之前的坚硬废石,还可显著减少能耗和加工成本,并降低矿石运输要求。

什么是大宗矿石分选?

大宗矿石分选是一种预分选技术。根据传感器测得或推定的品位,将满负荷输送机皮带上的大量废石分选出来。利用大宗矿石分选技术,可改善之前无加工价值矿石的品质,以使其具有加工经济性并提高资源利用率;实现从资源中获取更多贵重金属,同时以更高的给料品位加工更少的矿石。

此外,还可用于分选不同类型的矿石,以利用不同工艺流程进行处理,从而通过提高品位控制来减少矿石贫化及损失,特别是在由于矿山地质复杂而难以估计品位的情况下,有助于矿山企业实现计划的边界品位和优化资源开采。

现有分选技术无法处理大宗矿石

矿石分选依靠利用某些类型的传感器分析贵重和无价值组分的不同特性。可应用各种类型的传感器,且其常用于工业用途,包括光度、电磁、辐射和X射线。基于传感器的矿石分选并非新技术,并已被证明在技术上是可行的。然而,在矿物加工行业,目前仅被应用在某些特殊用途中,例如方解石、岩石盐或滑石粉、钻石和其他宝石等。

现有的分选设备用于分选单颗粒,需要精细制备给料,以便能够探测分析单颗粒,且通常利用压缩空气喷出物料。所以,现有的分选机产量很低(对于较大颗粒,每小时约300吨;而对于小颗粒,则产量更低),不适用于大处理量预分选作业。

为了实现可行的预分选,需要给入大处理量矿石,例如一个载重卡车或满负荷输送皮带的矿石量。

技术研发新动向

澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)正在开发一种采用磁共振技术(MR)的传感器,可快速分析大规模粗碎输送机上的批量矿石。MR传感器非常适用于大宗矿石分选用途,具有穿透性并可分析满负荷皮带的大输送量。此外,其分析响应速度快,因此可分析矿石分选用途中的不同品位物料。但是,MR传感器只能分析单一矿物(而非元素),使其在分析含有复杂矿物的矿石方面具有局限性。这种传感器目前只开发用于黄铜矿,一种主要成分为铜的矿物。随着开发的不断深入,将可应用于其他矿物。

同时使用几种类型的传感器或许是克服不同类型传感器局限性的一种方法。此外,需要利用一个控制系统,读取来自一个或多个传感器的数据并做出“接收”或“拒绝”决策;还需要一个分流系统,例如分流门,以便将贵重矿石与废石分开。美卓开发了一种选厂给料或露天输送机大宗矿石分选的概念设计,最高处理量可达每小时3,600吨,皮带速度最高5m/s。

充分利用不均质性

大部分矿床具有天然不均质性,使其非常适合于大宗矿石分选。但是,应在其过度混合之前尽早实施大宗矿石分选。给入分选机的物料需要具有足够的品位差异性,以有效分选足够量的物料。然而,每次再处理、转运、破碎或混合矿石时,其混合程度会增加。这样,就降低了差异性及从批量废石有效分选矿石的潜力。所以,这给露天或选厂给料输送机提供了利用大宗矿石分选的最佳时机。越早适时分选,分选机越能够充分利用矿床的天然不均质性。

然而,现有的生产工艺通常是用于排除差异性和保证一致性的稳定给料。矿山行业一般采用“一种粒度对所有”的生产方法,并尽力处理来自一个矿床的所有矿石。依据平均或典型矿石,来设计生产工艺。这通常意味着工艺包含有混合工段,以确保稳定的给料品位。最大限度提高大宗矿石分选的价值,需要转变采矿方法。其目标是充分利用天然不均质性,而非混合。

对采场内破碎和输送的一种完美补充

由于矿石的天然不均质性可提高分选的有效性,所以应尽早实施大宗矿石分选。这样,也可避免因处理无经济价值物料而导致的额外成本和产量损失。事实上,尽早清除废石可惠及所有下游工艺步骤。

在几乎所有的情况下,需要在粗碎之后实施大宗矿石分选,以达到分选机可处理的物料粒度。分选之前的任何额外破碎或物料转运均会增加物料混合程度、操作成本和不必要的能耗。因此,如有可能,应尽量避免。

在开采面(露天或井下)实施大宗矿石分选,可立即将矿石和废石分流至恰当的目的地(废石堆或选厂)。这种方法的可行性取决于是否有可供安装分选机的适当空间,以及所使用的采矿方法和对矿山生产率的潜在影响。

斜井或竖井输送前的井下预分选,可在井下分选出废石,因而可根据需要与尾矿和水泥混合后,用作填充料。在露天矿山,大宗矿石分选更适合于与露天破碎和输送系统配套作业。可将传感器安装在矿坑边缘的输送机段上,并使用导向闸门,以将废石和矿石分流至各自的输送机上。此外,还可使用配备有多导向闸门的系统,将不同类型的矿石分流至单独的储料堆。这样,可根据下游工艺要求混合或输送至不同的工艺流程。

新建和改造项目的多重利益

通过清除粗颗粒废石,预分选具有巨大潜在利益,可大幅降低下游工艺所处理的物料量。如果在开采面附近实施分选,还可大幅降低选矿厂的运输成本。预分选可有效改善给料品质,并减少每吨产品的矿石加工量,从而降低每吨产品的操作成本、能耗和用水量。

在固定产量的现有生产装置中,由于分选提高了给料品质,因此能够提高生产率。在新建生产装置中,则可降低下游加工设备的技术规格要求,从而节省投资和操作成本、增加产量。

此外,通过提高品位控制,大宗矿石分选还可降低矿石贫化和损失。在某些情况下,可以降低采矿成本和获得良好选择性,从而减少选择性采矿工艺。

更高的回收率、更少的尾矿

预分选可改善之前无经济价值物料的品质,以回收废料堆、低品位料堆和边界储量的有价值成分。

由于降低了每吨产品的能耗、温室气体排放和用水量,还可减少矿山的环境污染。每吨产品的湿细尾矿更少,可降低了尾矿库设施要求和最大限度减少地面影响。在某些情况下,虽然增加了废石堆面积,但来自分选机的干燥粗颗粒废石可用作骨料或其他填充用途。

尽管优势明显,但预分选的推广应用进展缓慢。这与对不可接受的金属损失的理解、对矿石特性了解不充分和缺乏对系统性影响的认识等因素有关。然而,预分选中的金属损失可被下游工艺给料品位改善而带来的回收率提高所抵消,而且成本降低和/或产量增加,还可提高项目的总体经济性。

传感器性能的局限性,但最重要的是,现有单一颗粒分选机的低产量也是推广应用的主要阻碍。另一方面,与现有的单一颗粒分选技术相比,大宗矿石分选系统更简单、费用更低和环境影响更小。与大宗矿石分选相关的额外成本会被下游工艺成本降低或产量提高而抵消。

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