凡口铅锌矿废石生产建筑材料思路与成果

顾 敏 罗里奥

中金岭南凡口铅锌矿

1 背景

凡口铅锌矿于1958年建矿，已拥有60多年的发展史。采用地下采矿方式，井深达900m，井下最深到-750m。在开采铅锌矿石及井下巷道掘进的过程中都会产生废石，除留场及废石充填外，其余提升出地表，废石每年存量增加，目前地表堆存的废石（主要是含少量铅、锌、硫的石灰石）约为86×104m3。随着生产推进，现有废石堆场规模将进一步扩大，环保和安全压力逐年增大。此外，政府规定凡口铅锌矿现用尾矿库至2025年关闭，届时选矿厂产生的尾矿将不能再排至尾矿库，拟考虑将所有尾矿用于井下充填，为增加井下充填空区，原用于井下充填的废石也需要全部提出地表，这将进一步增加堆场环保和安全压力。为解决凡口铅锌矿废石堆存的安全环保及生产的双重压力，必须采取措施妥善处置废石。利用废石为原料，对其进行无害化处理，同时回收部分有价金属，经无害化处理的废石再加工成建筑用砂、石，作混凝土骨料或铺路用可满足周边基建及混凝土搅拌公司的需求，既解决废石出路问题，又解决因尾矿库关闭后尾砂无处排放的问题，实现变废为宝，获得较好的经济效益、安全环保效益，又符合循环经济的理念。

2 试验室研究

凡口铅锌矿废石的成分铅、锌、硫含量分别为0.20%、0.40%和2.2%，其中的硫含量＞0.5%，超过建材中砂石的标准要求，必须进行脱除。废石的粒级组成见表1。综合废石的成分及粒度特性凡口铅锌矿自2018年2月起与赣州好朋友科技有限公司及湖南有色金属研究院合作，对采掘废石和地表堆存废石在实验室进行反复试验研究。利用赣州好朋友科技有限公司研发的XRT-1200 型双能智能选矿机（工业CT 机），该设备主要由XRT射线源、图像成像传感器、喷阀、内部传送带及外部振动给料斗组成。主要是根据矿石中相关组成成分不同所反映的易被检测的物理特性：如光电效应、密度、颜色、纹理、放射性、透射性等的差异，对矿石和废石逐一识别后，再由传感器发送指令给喷射控制卡（喷阀）进行相对应的金属矿石喷射选出有矿矿石。对粒级为-90+15mm的矿石原样和废石原样进行试验，对试验效果数据分析，粒级15mm～40mm 废石分选效果达到最优状态，即精矿中废石量较少，抛废较完全，抛分的废石中铅+锌的品位较低，只占0.256%～0.29%，抛分的废石中含矿率较低，只占2.41%～3.67%。

湖南有色金属研究院在实验室利用重选设备锯齿波跳汰机（它的工作原理是利用矿物，即废石与矿在垂直交变水流中沉降速度不同而实现轻重矿物分选。）分别对6mm～15mm、6mm 以下废石做跳汰分选，成功实现矿石与碎石的分选，选出效果好。根据试验报告，智能选矿和跳汰试验均对废石中铅、锌、硫的脱除有较好的效果，因此两种工艺相结合实现了降低废石中铅、锌、硫的含量，经无害化处理后的废石可以生产满足建筑规范用砂石材料。从而开启了凡口矿采掘废石资源化利用新篇章，进入工业生产阶段。

表1 废石各粒级分成表（按重量）

3 工业生产阶段

废石分选实验成功后，2018 年10 月起，凡口铅锌矿利用现有的磨砂厂，已更名为建筑材料厂（可日处理废石800吨）。对老的生产流程进行部分更新优化并开展了一系列的改造，利用老的矿仓及破碎系统（颚式破碎机、圆锥破碎机、棒磨机）进行破碎；1#、2#直线筛进行洗矿筛分；1#～8#皮带输送机、1#～4#砂泵进行物料输送；新安装智能抛矿机、跳汰机、立式冲击破、震动脱水筛及辅助设备设施。在基础设施改造完成后，于2019 年5 月起开启了采掘废石综合利用生产阶段（简易生产流程图见图1）。

生产期间，每天可生产建材碎石（粒级为15mm～40mm）约350 吨，生产的棒磨机制砂（4mm 以下）约260 吨，智能选矿机分选回收矿石30 吨/天，跳汰分选回收精矿5 吨/天。生产出的碎石、机制砂硫化物及硫酸盐（以SO3质量计）经第三方检验符合国家建材标准（见表2、图2），产生的尾砂满足井下充填要求。机制砂、碎石实现日产日销，供不应求，缓解了周边建筑市场用沙荒，且为矿山创造了不菲的经济效益，项目生产一年多，外销砂石实现销售收入近700万元，回收矿石产生益近500万元。

图1 采掘废石资源化利用简易生产工艺流程图

表2 建材厂8#皮带上碎石产品检测表

图2 建筑材料厂砂石检测结果

4 生产过程中对建材产品（碎石、砂）产量质量控制经验总结

4.1 碎石产品产量、质量控制

（1）加强料仓冲洗管路及喷水龙头、颚式破碎机前振动给料台板的维护，在给料台板上设置隔片筛，通过振动给料机的高频振动，对进入头破的废石料中细粉、杂质进行初步筛选、冲洗过滤，减少石粉含量。

（2）为保证产量，需确保颚式破碎机连续、稳定供料。因为稳定、连续的供料才会使破碎机挤满给料腔，保证破碎腔内料与料之间相互挤压使得扁平状与长条状沿薄断面断裂，减少针片状碎石含量。

（3）因中破是圆锥破碎机，破碎效率高，但成品粒形有针片状石头，为此我们尽可能调整好颚破与圆锥破的最佳排料开口，实现均衡生产。

（4）做好圆锥破后振动筛筛面的选择，我们选择的是两层筛，筛网选择方孔型，一层筛孔为40×40，二层筛孔选择15×15，这样+40mm 以上返回重破，15mm～40mm 的进入智能选矿机，-15mm的进入3#皮带入棒磨机制砂，既控制了产品粒度又满足了智能抛矿机的进料粒度要求。

4.2 机制砂产品产量、质量控制

因建筑材料厂现维修人员不足，为减少设备维护，目前没有开动立式冲击破（即制砂机）而机制砂用老系统中的棒磨机制砂。棒磨制砂粒形好，无粉尘。为提高机制砂产品的产量、质量，我们做了如下几点改进。

（1）将破碎冲洗料回收（将4#砂泵出料打入棒磨2#筛，）并将棒磨2#筛普通振动筛更换为脱水筛达到更好地脱水效果，并将筛网更换为4×4 的方孔筛，提高了跳汰机-4mm 的给料量及浓度。

（2）不断调整及优化跳汰机运行工况，增加减少钢球介质，使跳汰机分选效果达到最优状态，生产出质量达标的机制砂产品。

（3）为确保机制砂级配合理且回收更多的细粒级砂并达到脱水效果满足机制砂的含水率要求，不断优化试配跳汰脱水筛筛面板组合（因脱水筛是由八块筛面板组成），最终确定由4 块0.35×0.35mm方孔网与四块0.8×0.8mm方孔网组合生产用筛。

5 结束语

经过近两年的参与铅锌废石资源化利用项目的研究试验及工业生产经验总结，希望对对有致力于该类项目的同人提供一些借鉴。