智能预选抛废在铅锌金银多金属矿中的应用及生产实践

黄安平，罗远波

（湖南水口山有色金属集团有限公司，湖南 衡阳 421513）

随着矿山开采年限的增加，很多矿山采矿贫化率高，选厂的入选品位逐渐降低，增加了后续破碎、磨矿以及分选等工序的能耗及材料消耗，导致生产成本较高［1］。随着科学技术的进步，矿石预选抛废技术近几年来逐渐在一些矿山得到应用，但主要应用在单金属矿的实际生产中，在多金属矿中应用较少。水口山选矿厂铅锌选矿车间所处理矿石主要为康家湾矿产出的铅锌硫金银多金属矿，近几年来入选品位逐年降低，尾矿产出率高。而选矿厂尾矿库服务时间长，尾矿库库容的不足将会严重制约矿山经济的发展。为解决该问题，从多渠道消化尾矿的排放。比如尾砂充填工程项目研究、研究尾砂在建材方面的综合应用等，以此降低尾矿入库排放量，达到延长尾矿库服务年限的目的。智能预选抛废项目也是减少尾矿排放的重要组成部分。该技术在水口山选矿厂的研究及应用，也是预选抛废在国内铅锌金银多金属矿矿山的首家应用。

1 智能分选技术特点

智能矿石分选系统采用机器视觉、深度人工智能技术，并结合高性能计算机和大数据技术，根据不同矿石的原子密度，将单个矿粒的射线透射率一一记录，汇聚成大量矿石样本的海量数据，然后在高性能计算机平台上利用深度神经网络技术进行云数据计算，从而对矿石个体进行结果辨析和预测，实现矿石定性半定量分析判别，达到有效分拣的先进技术。

智能矿石分选系统技术主要包括：（1）机器视觉技术；（2）大数据计算；（3）深度学习。

可以看出，智能矿石分拣系统技术先进，主要体现在效率强、精度高、智能化、自动化和适应性强。

2 项目实施情况

2.1 矿石性质

水口山选矿厂铅锌选矿车间所处理矿石主要是康家湾矿出产的铅锌金银硫化矿，该矿矿石中金属矿物较常见的是方铅矿、闪锌矿和黄铁矿［2］，次为毒砂和黄铜矿，偶见纤锌矿、白铁矿、菱铁矿和褐铁矿零星分布；金银矿物含量达到可回收品位，包括银金矿、银黝铜矿和脆银矿；脉石矿物以石英居多，其次是玉髓、方解石、白云石、高岭石、绢云母、绿泥石和其它微量矿物。金银主要伴生在方铅矿、闪锌矿和黄铁矿中。矿石的主要化学成分见表1［3］。

表1 康家湾矿矿石主要化学成分 %

2.2 项目建设情况

由于预选抛废技术主要应用在钨矿和锑矿等单金属矿山［4］，在铅锌金银硫化矿等多金属矿方面的应用在国内没有先例，因此公司与多家设备公司联系并做了探索定性试验及半工业试验。参与了定性试验研究的商家有北京霍里思特科技有限公司、长沙军芃科技股份有限公司等。根据定性试验结果，在霍里思特公司和军芃公司进行了更深一步的半工业试验研究。结合定性试验及半工业试验研究结果，发现XRT射线透射系统技术基本可以达到康家湾矿原矿抛尾目的，技术上是可行的。于是2019年5月在铅锌选矿车间利用原旧有厂房进行技术改造，设计建设了原矿智能预选抛废系统，设计中拟使用两台智能预选抛废设备，因厂房空间的限制，只能安装一台抛废设备。设计抛废废石生产指标为：Pb+Zn≤0.4%，S≤1.8%，因金银主要赋存于方铅矿、闪锌矿及黄铁矿中，故金银在设计指标中不作要求。项目于2019年8月建设完成并投入试生产。

碎矿+预选抛废工艺流程如图1所示。原矿经鄂式破碎机粗碎后，经洗矿筛分，进入中碎CS420圆锥破碎机后进行检查筛分，筛下产品进入粉矿仓，筛上+16 mm产品经洗矿后进入智能预选设备进行抛废作业，抛废后的精矿产品进入PYD1750圆锥破碎机细碎，细碎产品与中碎产品合并进行检查筛分，形成闭路碎矿。抛废废石输送至废石仓外销。设计作业抛废率25%至30%，总抛废率12%至18%。

图1 铅锌选矿车间碎矿+预选抛废工艺流程

2.3 生产指标

水口山选矿厂智能预选抛废项目自2019年8月初步建成进入生产性工业试验。在后续生产试验中，逐步对试生产过程中暴露出的各种问题进行整改，生产逐渐顺畅，抛废废石品位也低于尾矿品位铅+锌≤0.4%的设计指标，并根据实际生产指标，不断对生产工艺参数进行优化，抛废废石品位进一步得到了降低并逐渐趋于稳定。作业抛废率25%～30%，废石指标相对比较稳定。废石化验指标也优于设计指标，具体废石取样化验数据见表2。

表2 近年来抛废工序废石实际生产指标 %

2.4 效益测算

水口山选矿厂因只安装使用了一台智能分选设备，碎矿检查筛分筛上产物只有一半进入了抛废工序，实际总抛废率约6.5%～9%，年抛出废石约4万t。废石平均销售价格30元/t，年可获销售收益120万元。碎矿后续处理成本按70元/t计，可节约选矿成本280万元左右，以上合计可以选矿厂年增加效益400万元以上。经抛出废石后，减小了入磨量，增大了选矿厂的生产处理能力，原矿处理能力从1 800 t/d提高到了2 000 t/d。而且延长了尾矿库的服务年限。具有较好的经济效益和社会效益。

3 智能预选抛废生产中出现的问题及改进措施

3.1 大块矿石无法抛废

水口山选矿厂抛废工序为原旧厂房改造而来，原设计中矿石进入预选抛废前的检查筛分为双层筛，但因条件限制只能安装单层筛，无法隔除+80 mm的大块矿石进入抛废设备，兼之抛废设备本身设计缺陷，运输皮带与上层隔板间空间仅100 mm高，导致大块矿石卡住后撕裂运输皮带，而且大矿块也会对抛废设备气嘴造成损坏，影响系统抛废效率。

改进措施：经与抛废设备厂家沟通，厂家对抛废设备二代产品进行了改进，并于2020年10月中旬对原抛废设备升级为二代设备。运输皮带经常撕裂这一现象才得以消除。

3.2 设备维修量大

进入抛废工序的矿石粒级主要为16～60 mm矿石，粒度较粗，在运输皮带输送中对各下料斗的冲击力较大，打击处很容易破损，造成维修量大。

改进措施：在各下矿斗经常被矿石打击处安装旧球磨机衬板或皮筛网，减小了下矿斗的磨损，增强了各下料斗的使用寿命。而且磨损严重的球磨机旧衬板也易于更换，皮筛网筛孔被矿石塞满后，形成料打料，也减缓了筛网的磨损。

3.3 矿泥的干扰

矿石经过多条皮带运输机输送及两次筛分，经多次碰撞、打击，形成了一些细小矿粒粘附在矿石表面，在进入抛废前如果洗矿不充分，粘附在矿石上的矿粒会对废石的识别造成一定的干扰，从而影响抛废率。经对不同程度洗矿后预选抛废废石产品取样，样品经人工洗矿后，将洗矿细粒级产物过40目标准筛，筛上产物与粗粒级产物合并后与细粒级产物分别制样进行检测，不同条件下洗矿抛废废石产品经人工洗矿后的试验结果见表3。

表3 不同洗矿条件下抛废废石产品经人工洗矿后的试验结果 %

从表3可以看出，粘附在废石上的细矿粒品位与原矿品位相近，甚至高于原矿品位。且对洗矿较不充分的废石，细矿泥占比高达1.33%，粘附在废石上的矿粒随废石一起带出后，不仅会影响抛废废石指标，还会造成一定的金属损失。

改进措施：在进入抛废设备前的洗矿筛分的洗矿水由一排洗矿改为两排水管洗矿，加大对矿石的洗矿力度，在抛废机给料振动斗加一个洗矿水，进一步对矿石进行清洗。

3.4 金属流失增大

在增加抛废工序洗矿后，造成破碎+抛废流程中洗矿水量增大很多，生产中偶有洗矿水溢出浓密池，造成金属流失。

改进措施：在洗矿水浓密池外砌一个溢流水收集池，当洗矿水量较大，外溢到溢流水收集池时，将洗矿溢流水通过液下泵输送至原矿洗矿筛分处用作洗矿用水，从而减小洗矿水的用量。

4 结 论

1.智能预选抛废在水口山选矿厂的成功应用，验证了预选抛废技术在铅锌金银硫化矿矿石智能分选上是可行的，为业内同类型矿山进行预选抛废的应用提供了范例。

2.抛出废石可作为建筑骨料销售，可以产生销售收益。且废石不再进入后续生产工序，节约了生产成本，有利于提高原矿处理能力，抛出废石不再成为尾矿进入尾矿库，延长了尾矿库服务年限，具有较好的经济效益和社会效益。

3.粘附在矿石上的细矿粒品位与原矿相似甚至高于原矿品位，在矿石进入抛废设备前应尽可能清洗净，否则会影响抛废指标，造成一定的金属损失。

4.建议在矿石预选抛废前应使用双层筛进行洗矿筛分，避免大于100 mm矿块进入抛废设备，造成皮带撕裂或砸坏气嘴，从而影响生产。