商洛某矿产开采抛尾富集工艺的研究

汪忠良

有色金属钒是一种极为重要的元素，有金属“维生素”之称，因其具有优良的合金性能和催化作用，广泛使用于冶金、机械、装饰及国防尖端技术等领域。国家"十四五"规划显示，储能产业迎来“黄金时代”，作为当代工业资源行业新宠，也将迎来新的政策窗口期，矿产企业由于产品质量优良，成为矿产资源开采的优质原料供应首选。开采区域中的矿品位偏低，相对生产效率不高，使生产成本偏高。采用抛尾富集工艺对矿体开采进行选矿预处理研究，通过搅拌擦洗－筛分流程，能有效提升原矿入选品位，取得了显著的效果。

1 资源赋存状态

1.1 石煤型钒矿开发利用现状

石煤是我国一种独特的钒矿资源，国外开发利用研究相对较少，国内目前还处在开发利用的探索阶段。石煤型钒矿的开采，目前国内没有专项研究，普遍采用的采矿方法为露天开采及地下开采，以露天开采为主，地下开采只占很少一部分，地下开采中，以崩落法为主。而对石煤型钒矿的提钒工艺研究较多，其工艺大致可分为火法焙烧及湿法酸浸两种，围绕这两种工艺，近年来在焙烧设备的选型上、焙烧工艺中为促进转化率所加盐类物质的选择上、酸浸工艺的选型上、助浸剂的选择上不断研究改进，促进了石煤型钒矿的开发。

1.2 陕西矿产资源现状

陕西矿产资源为寒武系矿体属于秦岭褶皱系，礼县－柞水华力西褶皱带；地层区划应属于唐藏－山阳小区，其中的寒武系下寒武统水沟口组黑色岩系为钒矿含矿层位，该层西起宁陕县的冷水沟，东至陕西商洛商南县，东西长约230 公里，其中位于商洛境内的山阳-商南最为发育，为典型的沉积矿床。

矿体产于下寒武统水沟口组含结核炭硅质岩、含结核泥质岩、黑色炭泥质岩中，层位稳定。矿体厚度（水平）1.30m ～28.76m，平均厚度（水平）12.70m，矿体呈层状，形态简单，厚度变化较稳定，厚度变化系数Vm=55.83%。矿体产状稳定，与围岩基本一致，倾向北，倾角67°～85°，总体产状2°∠71°。单工程V2O5品位为0.73% ～1.25%，V2O5平均品位1.02%，矿化较连续，品位分布均匀，矿石中钒的赋存状态：主要以吸附状态存在，炭硅泥岩建造的泥硅质岩与炭硅质岩界面附近V2O5含量可达9.42%～13.31%；钒有少量的独立矿物，钒铁矿（V2O59.89%）、钒铁锐钛矿（V2O56.11%）。

矿围岩为片麻岩，容矿构造为伟晶岩脉和石英碳酸盐脉。矿石主要构造有片麻状构造、脉状构造、浸染状构造等，矿石主要结构有半自形粒状结构、他形粒状结构、交代结构、包含结构。矿石结构主要有隐晶质结构、隐晶－泥质结构、粉砂质结构、次为粒状结构，胶状结构，假晶质结构。矿石构造主要有微层状至层状（条带状）构造、结核状构造、板状构造。

1.3 研究项目

商洛某钒矿为一沉积层控型钒矿床，矿体规模为中到大型，矿石主要有炭硅质岩夹泥岩型，泥岩型钒矿石，另一种是（炭质）泥岩型钒矿石。矿区地处南秦岭东段，属低中山区，山脉走向呈东西或北西向，地势南西高，北东低，近南北向沟谷发育，侵蚀中等。海拔560m ～1300m，相对高差-740m。矿床产于下寒武统水沟口组含结核炭硅质岩、含结核泥质岩、黑色炭泥质岩中，层位稳定。矿体呈层状，倾向北，倾角65°～86°，平均倾角∠71°。工程控制东西长2600m，厚度（水平）1.30m ～28.76m，平均12.70m，平均品位V2O51.04%，属于典型的急倾斜中厚矿体。

经过方案比选，采用抛尾富集工艺对矿体开采进行选矿预处理研究，通过抛尾富集（搅拌擦洗－筛分）流程，能有效提升原矿入选品位，取得了显著的效果。

表2 原矿擦洗筛分试验结果

2 抛尾富集小试结果及讨论

取定量原矿，在桶中加水搅拌擦洗一定时间、对料浆进行筛分，筛分过程用洗瓶进行喷淋洗矿，筛下物为所得精矿、筛上物为抛尾渣。

2.1 原矿3mm 二级擦洗试验

取堆矿场原矿，混合均匀后经对辊破至-3mm100%通过。取样品约1000g，加水500ml，分别搅拌10、15、20min，沥出矿浆，用500ml 水清洗2 次，矿浆混合，即为精矿。尾渣沥干，再加入500ml 水搅拌5min，沥出矿浆，并用500ml 水洗三次。洗水与矿浆混合，并入精矿。烘干，测定尾渣、精矿重量及含钒。重复三次。

由表1 分析，原矿品位0.99%，经对辊破至-3mm100%通过，精矿品位1.94%，擦洗尾渣品位0.44%，平均抛尾率63.71%、金属损失率28.54%，该原矿采用3mm 二级擦洗进行抛尾富集，富集精矿品位提升显著。

表1 原矿3mm 二级擦洗试验

2.2 原矿擦洗筛分试验

用5mm、3mm、1mm 标准筛对原矿进行筛分，通过筛下精矿品位、抛尾率、金属损失率，对比不同孔径筛网筛分结果。

从筛分结果可知5mm 筛网筛分，筛下精矿品位1.44%，平均抛尾率40.58%、金属损失率13.05%；3mm 筛网筛分，筛下精矿品位1.67%，平均抛尾率52.87%、金属损失率19.82%；1mm筛网筛分，筛下精矿品位1.81%，平均抛尾率58.29%、金属损失率23.13%。

2.3 原矿擦洗验证试验

根据上述试验初步确定抛尾筛网孔径为1mm，进行擦洗试验，取堆矿场原矿，混合均匀后经对辊破至-5mm100%通过。取样品约1000g，加水500ml，分别搅拌10、15、20min，沥出矿浆，用500ml 水清洗2 次，矿浆混合，即为精矿，测定尾渣、精矿重量及含钒，重复三次。

由上表可知，原矿平均品位0.87%，抛尾富集过程抛尾渣品位0.24%、所得精矿品位1.82%，平均抛尾率58.71%，金属损失率16.51%，小试验证试验效果较好，精矿经抽滤后，滤饼水份能控制在25%以内。

3 抛尾富集中试验证试验

根据小试结果，商洛某矿企业利用半自磨机进行原矿擦洗、振动筛筛分进行抛尾富集中试，具体流程为：原矿经对辊破碎后，经半自磨机擦洗，振动筛筛分（筛网孔径1mm），筛上抛尾渣称重，筛下精矿进入浓密浓缩，浓缩精矿经压滤后，滤饼称重堆存，中试流程见图1。

图1 抛尾富集中试流程图

3.1 原矿半自磨机擦洗中试试验

原矿半自磨机擦洗过程，经振动筛筛分所得筛下物即为精矿，在浓泥筛中部加装高压洗水，对筛上物进行洗矿，浓泥筛筛网孔径1mm，本次试验结果如下。

由表4 可知，原矿用量480.66 吨、平均品位0.87%，抛尾富集过程：洗矿用水量为原矿量的70%（其中擦洗用水量35%，筛分用水量35%），抛尾渣品位0.24%、水分5.5%，筛下精矿浓度34.71%、所得精矿品位1.82%，平均抛尾率59.70%，金属损失率16.10%，较小试效果更好。精矿经浓密浓缩后，矿浆浓度能达到45%以上，浓缩精矿经板框压滤机压滤，滤饼水份能控制在22%以内。

表4 抛尾富集中试试验结果汇总表

4 试验结论

通过对商洛矿产开采中的矿性进行分析，该矿体主要由炭硅质岩和黄褐色泥岩组成，矿体主要赋存于泥岩中，对该矿进行抛尾富集小试，对比不同筛网孔径的抛尾效果，确定用1mm筛网进行抛尾富集，原矿品位由0.87%提升至1.82%，抛尾率59.70%、金属损失率16.10%。矿石中矿体结构与矿物粒度较粗，有利于其选矿富集。矿石中有用矿物分布不均匀，破碎后在细粒级富集，适合预选富集。通过本次中试试验，原矿品位由0.87%提升至1.82%，抛尾率59.70%、金属损失率16.10%，达到理想效果，可应用于大规模生产。