王澤雷

(昆明理工大學(xué) 國土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093)

0 引言

礦產(chǎn)資源是工業(yè)基礎(chǔ)材料的主要來源，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)保證。國內(nèi)礦產(chǎn)資源經(jīng)過多年的高強(qiáng)度開采，高品位易選礦石儲(chǔ)量日益減少，低品位難選礦石入選比例不斷上升，導(dǎo)致選礦成本上升、企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益下降[1]。除低品位礦石外，我國金屬礦山每年約產(chǎn)生30億t廢石，廢石累計(jì)堆存量超過600億t，這些廢石中混有大量處于邊界品位的礦石[2]。目前，隨著全球?qū)嶓w經(jīng)濟(jì)的持續(xù)復(fù)蘇，大宗礦產(chǎn)品價(jià)格大幅上漲，礦山企業(yè)利潤增幅擴(kuò)大，原先“無價(jià)值”的低貧礦石及廢石資源開始呈現(xiàn)出了較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[3]?；诖?，采用預(yù)富集技術(shù)提高低貧礦石及堆存廢石的品位，使其具有回收價(jià)值，從而減少礦產(chǎn)資源的損失，降低礦產(chǎn)資源進(jìn)口量，實(shí)現(xiàn)低貧礦石及堆存廢石的資源化利用[4]。本文從光電選、重選、磁選、浮選、化學(xué)選以及聯(lián)合工藝等方面介紹了預(yù)富集技術(shù)在選礦領(lǐng)域的應(yīng)用。

1 預(yù)富集技術(shù)概述

預(yù)富集技術(shù)主要是根據(jù)礦石礦物與脈石礦物在某種特性上的差異，利用光電選、重選、磁選、浮選及化學(xué)選等工藝提高礦石品位，預(yù)先拋棄部分脈石礦物，從而為后續(xù)分選作業(yè)創(chuàng)造有利條件，以期提高最終精礦品質(zhì)。近年來，預(yù)富集技術(shù)已成為提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要手段，在選礦領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)主要有：可使原先“無價(jià)值”的低貧礦石及堆存廢石變?yōu)榭衫玫馁Y源，并有效降低礦石開采邊界品位，擴(kuò)大工業(yè)儲(chǔ)量，延長礦山壽命；同時(shí)可減少后續(xù)磨選礦量，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，且拋棄的大顆粒脈石礦物可用作井下充填材料和建筑材料，減少對(duì)環(huán)境的污染。針對(duì)低品位礦石難以選別和廢石大量堆存的問題，發(fā)展光電選、重選、磁選、浮選、化學(xué)選及聯(lián)合工藝預(yù)富集技術(shù)可以提高資源的綜合利用率，實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”。

2 預(yù)富集技術(shù)在選礦中的應(yīng)用

2.1 光電選預(yù)富集

光電選是利用礦物之間光學(xué)特性的差異，依靠探測(cè)裝置測(cè)出礦石中的有用礦物，并通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)將有用礦物與脈石礦物分離的選礦方法。目前，色選、X射線(XRT)分選等光電選技術(shù)較為成熟，可用于多種有色金屬礦及非金屬礦的預(yù)選。

色選主要是通過使用不同波長的光照射礦石，根據(jù)礦物之間反射率的差異實(shí)現(xiàn)目的礦物與脈石礦物的選別。研究表明，只要兩種礦物的反射率差大于5%～10%，就可以通過色選分離。目前，國內(nèi)外研制的色選設(shè)備大都配有高分辨率傳感器，可以識(shí)別非常細(xì)小的雜質(zhì)。浙江省遂昌縣湖山螢石礦引入了履帶式色選機(jī)對(duì)-50+10 mm粒級(jí)塊狀礦石進(jìn)行了分選，所得色選精礦CaF2品位約為80%，達(dá)到了螢石塊礦四級(jí)品標(biāo)準(zhǔn)，可直接對(duì)外銷售；所得色選尾礦CaF2品位約為50%，與-10 mm粒級(jí)礦石合并后通過浮選工藝回收，顯著增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[5]。國外某紅土型低品位錳礦利用錳礦物和褐鐵礦的顏色差異(錳礦物呈灰黑色、褐鐵礦呈暗紅色)，采用兩段光電色選工藝流程對(duì)-25+8 mm粒級(jí)塊礦進(jìn)行了選別，獲得了錳品位為34.82%、鐵品位為10.26%、錳回收率為85.43%的錳精礦，達(dá)到了錳精礦產(chǎn)品銷售質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[6]。色選設(shè)備對(duì)于具有顏色差異礦石的分選具有明顯優(yōu)勢(shì)，但其單機(jī)處理量較小，對(duì)于不同類型礦石的適應(yīng)性較差。

XRT分選是利用礦石受到X射線照射后所激發(fā)的特征X射線分選礦物的方法，大多用于有色金屬礦石的預(yù)選。沙特某磷礦選礦廠使用COM Tertiary XRT B2400型光電選礦機(jī)預(yù)選磷礦石，拋尾率約為45%，預(yù)富集精礦P2O5回收率為95.89%[7]。廣東凡口鉛鋅礦使用XRT智能揀選機(jī)進(jìn)行了半工業(yè)試驗(yàn)，獲得了良好的分選指標(biāo)：15～40 mm粒級(jí)塊狀礦石拋尾率為28.00%，鉛和鋅綜合損失率為0.32%，拋棄尾礦中鉛、鋅的品位合計(jì)約為0.27%，得到了鉛和鋅綜合品位為32.04%、綜合回收率為99.68%的預(yù)富集精礦；40～90 mm粒級(jí)塊狀礦石拋尾率為45.83%，鉛和鋅綜合損失率為1.73%，拋棄尾礦中鉛、鋅的合計(jì)品位低于0.60%，得到了鉛和鋅綜合品位為28.43%、綜合回收率為98.27%的預(yù)富集精礦[8]。內(nèi)蒙古某低品位鉛鋅礦采用HPY-XRT-1400型光電選礦機(jī)對(duì)-60+10 mm粒級(jí)礦石進(jìn)行了拋尾預(yù)富集，獲得了鉛品位為1.35%、鉛回收率為95.84%與鋅品位為1.89%、鋅回收率為94.15%的預(yù)選精礦，減少了后續(xù)選礦作業(yè)處理量，有效降低了生產(chǎn)成本[9]。XRT光電分選設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)化、自動(dòng)化，適用于多種類型礦石的預(yù)選，但其價(jià)格較為昂貴，且主要局限于粗粒級(jí)塊狀礦石的預(yù)選。

2.2 重選預(yù)富集

重選是根據(jù)礦物密度不同而分離礦物的選礦方法，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且節(jié)能環(huán)保。低貧礦石及堆存廢石通過溜槽、跳汰機(jī)、重介質(zhì)選礦機(jī)、搖床、離心選礦機(jī)及懸振錐面選礦機(jī)等重選設(shè)備預(yù)選，可以脫除原礦中的粗粒脈石或圍巖，使有用礦物初步富集。

溜槽選礦是利用沿斜面流動(dòng)的脈動(dòng)水流使不同密度礦物相互分離的過程，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無需動(dòng)力，占地面積小，處理能力大，適用于粗粒級(jí)礦物的預(yù)富集[10]。澳洲某海濱砂礦采用MULTOTEC螺旋溜槽對(duì)粗粒級(jí)礦石進(jìn)行了預(yù)選，拋尾率達(dá)91.70%，精礦TiO2品位為24.04%、TiO2回收率為88.18%[11]。LIU等[12]采用螺旋溜槽對(duì)某石煤釩礦進(jìn)行了拋尾富集，拋尾率為26.7%，獲得了V2O5品位為1.02%、V2O5回收率為89.6%的釩精礦，顯著降低了后續(xù)提釩的酸耗。溜槽重選設(shè)備對(duì)于粗粒級(jí)礦物的預(yù)選效果較為顯著，但設(shè)備高差較大，生產(chǎn)過程中存在給礦不便的問題，且所得預(yù)富集精礦品位偏低。

跳汰選礦是利用周期性垂直變速介質(zhì)流使礦粒群反復(fù)松散、密集并按密度分層的重選過程，設(shè)備節(jié)能高效、便于維修，對(duì)于粗粒級(jí)浸染礦石選別效率較高。江西某白鎢礦利用GM-2-66型跳汰機(jī)對(duì)-2 mm粒級(jí)礦石進(jìn)行了預(yù)選，合計(jì)拋尾率為59.68%，獲得了WO3品位為0.447%、WO3回收率為91.37%的預(yù)富集精礦，為后續(xù)浮選作業(yè)創(chuàng)造了有利條件[13]。跳汰設(shè)備處理能力大、選別粒徑范圍廣，但其在使用過程中需要消耗大量的水，在部分缺水地區(qū)難以達(dá)到理想的分選效果。

重介質(zhì)選礦是一種在相對(duì)密度大于1 g/cm3的液體或懸浮液中使礦物分離的選礦方法，設(shè)備分選密度調(diào)節(jié)范圍寬、適應(yīng)性強(qiáng)。某白鎢礦采用重介質(zhì)旋流器對(duì)0.5～15 mm粒級(jí)礦石進(jìn)行了預(yù)選，拋尾率為43.56%，獲得了WO3品位為0.55%、WO3回收率為89.46%的預(yù)富集精礦，WO3金屬損失率僅為5%[14]。重介質(zhì)選礦在生產(chǎn)過程中易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但存在選礦設(shè)備磨損嚴(yán)重及維修量大等缺點(diǎn)。

搖床選礦是利用機(jī)械搖動(dòng)和水流沖洗聯(lián)合作用使礦物按密度分離的過程，適用于細(xì)粒礦物的預(yù)選。某低品位錫礦采用搖床對(duì)-0.074 mm粒級(jí)礦石進(jìn)行了預(yù)選，得到了Sn品位為3.0%、Sn回收率為72.37%的預(yù)富集精礦，拋出的尾礦中錫損失率僅為15.89%，為后續(xù)錫精礦的回收提供了有利條件[15]。搖床選礦通過一次選別就可獲得合格精礦和廢棄尾礦，且耗電量較小，但是占地面積大、耗水量大、單位面積床面的處理能力小。

離心選礦是利用離心力場(chǎng)分離礦物的選礦方法。某低品位含金多金屬礦采用KC-MD3型尼爾森離心選礦機(jī)對(duì)-0.6+0.038 mm粒級(jí)礦石進(jìn)行了預(yù)選，獲得了金品位為251.30 g/t、金回收率為53.70%的金精礦，預(yù)先回收了大部分顆粒金，減少了金在浮選作業(yè)中的損失[16]。離心選礦機(jī)占地面積小、自動(dòng)化程度高，適用于微細(xì)粒級(jí)礦石的預(yù)選，但其生產(chǎn)過程為間歇操作，在設(shè)備大型化和連續(xù)化方面還有較大的提升空間。

懸振錐面選礦機(jī)是依托拜格諾剪切松散理論和斜面流膜選礦原理研制而成的新型重選設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)微細(xì)粒礦物(-0.038+0.018 mm)的高效選別。河南某地細(xì)粒金紅石礦采用懸振錐面選礦機(jī)預(yù)選，拋尾率高于76%，獲得了TiO2品位為9.13%、TiO2回收率為80.96%的預(yù)富集金紅石精礦[17]。懸振錐面選礦機(jī)能耗低、使用壽命長，但處理量相對(duì)較小，預(yù)富集精礦回收率稍低。

總體來看，重選預(yù)富集技術(shù)能夠適應(yīng)粗、中粒級(jí)及部分細(xì)粒級(jí)礦物的分選，設(shè)備投資相對(duì)較少，操作維護(hù)簡(jiǎn)單，且不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。但重選設(shè)備大多占地面積及用水量較大，且通過重選獲得的預(yù)富集精礦的品位和回收率相對(duì)較低，因此在提升重選選別效率及產(chǎn)品品質(zhì)、優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)等方面需進(jìn)行更深入的研究。

2.3 磁選預(yù)富集

磁選是在不均勻磁場(chǎng)中利用礦物之間的磁性差異而使礦物分離的過程[18-19]，具有選別過程簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)。復(fù)合力場(chǎng)磁選機(jī)、高梯度磁選機(jī)與超導(dǎo)磁選機(jī)的應(yīng)用強(qiáng)化了礦石分離效果，提高了分選效率，但磁選預(yù)富集技術(shù)僅適用于含有磁性差異礦物的礦石。

磁選設(shè)備按作業(yè)方式分為干式和濕式兩類。

干式磁選機(jī)用于分選大塊粗顆粒強(qiáng)磁性礦石，最常見的干式磁選預(yù)富集設(shè)備是磁滑輪，具有投資低、效率高的優(yōu)點(diǎn)。郭月琴等[20]采用磁滑輪對(duì)破碎至-12 mm的陜西某鐵礦石進(jìn)行了預(yù)選，拋尾率約為23%，磁性鐵損失率僅為4.42%，使礦石入選品位提高了2%，為后續(xù)磨選作業(yè)提供了有利條件。李林[21]采用磁滑輪對(duì)破碎至-20 mm的攀枝花低品位釩鈦磁鐵礦石進(jìn)行了拋尾富集，拋尾率為25.60%，所得預(yù)富集產(chǎn)品對(duì)接階段磨礦、階段選別的選礦工藝流程，最終得到了TFe品位為54.14%、TFe回收率為40.56%的合格鐵精礦。干式磁選機(jī)構(gòu)造簡(jiǎn)單、運(yùn)行成本低，但在使用過程中會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，且技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較差，僅適用于部分礦產(chǎn)資源豐富、干旱嚴(yán)重的地區(qū)。

濕式磁選機(jī)主要用于脫出磁性礦物中的細(xì)粒級(jí)礦石及礦泥。陜西大西溝選礦廠采用濕式磁選機(jī)對(duì)破碎至-10 mm的磁鐵礦石進(jìn)行了預(yù)選，拋尾率為39.33%，獲得了MFe(磁化鐵)品位為24.08%、MFe回收率為98.38%的預(yù)富集磁鐵精礦，使磁鐵礦石入選品位提高了9.23個(gè)百分點(diǎn)，有效降低了后續(xù)選礦能耗及成本[22]。孫盛等[23]對(duì)白云鄂博含鐵圍巖進(jìn)行了粗碎、中碎、細(xì)碎分段干拋，然后通過高壓輥磨和濕式磁選預(yù)選，發(fā)現(xiàn)綜合拋尾率為83.28%，獲得了TFe品位為28.32%、MFe品位為16.19%、TFe回收率為42.02%、MFe回收率為72.77%的預(yù)富集精礦，相比原礦，TFe品位提高了17.05%，為下階段鐵精礦的回收奠定了基礎(chǔ)。濕式磁選機(jī)運(yùn)行成本低、節(jié)能環(huán)保、進(jìn)出料方便，但其工藝比較復(fù)雜，必須依托水為介質(zhì)進(jìn)行選別。

隨著新型磁性材料及技術(shù)的應(yīng)用，磁選設(shè)備主要向復(fù)合力場(chǎng)及高梯度方向發(fā)展，以強(qiáng)化礦石分離效果，提高分選效率。復(fù)合力場(chǎng)磁選、高梯度磁選和超導(dǎo)磁選等磁選技術(shù)的應(yīng)用為弱磁性細(xì)顆粒礦物的預(yù)富集提供了有效的處理方法。

復(fù)合力場(chǎng)磁選設(shè)備以磁力為主，輔以其他力場(chǎng)對(duì)礦物進(jìn)行分選，具有分選效率高、作業(yè)流程短等優(yōu)點(diǎn)。NLCT系列外磁筒式磁選機(jī)及ZCLA 選礦機(jī)利用磁力、重力、旋轉(zhuǎn)離心力的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)磁性礦物的富集，在工業(yè)上已有較多應(yīng)用[24]。梅山鐵礦采用NLCT1230外磁筒式磁選機(jī)代替筒式磁選機(jī)進(jìn)行預(yù)選，取得了良好的預(yù)富集效果，獲得了TFe品位為52.48%、TFe回收率為64.46%的精礦，顯著提高了有價(jià)鐵礦物的金屬回收率[25]。王建平[26]采用ZCLA選礦機(jī)對(duì)破碎至-3 mm的攀枝花釩鈦磁鐵礦進(jìn)行了預(yù)選，拋尾率約為13%，獲得了TFe品位為32.41%、TiO2品位為11.78%、TFe回收率為95.56%、TiO2回收率為94.47%的預(yù)富集精礦，有效提高了磁鐵礦石入選品位，大幅降低了后續(xù)磨選處理量。復(fù)合力場(chǎng)磁選機(jī)對(duì)弱磁性礦物的選別效果較好，但其結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，造價(jià)高。

高梯度磁選機(jī)是通過聚磁介質(zhì)產(chǎn)生的高梯度磁場(chǎng)獲得較強(qiáng)磁力，以達(dá)到回收弱磁性礦物的目的，是選別微細(xì)粒弱磁性礦物的主要設(shè)備。云南某鈦砂礦采用SLon脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)對(duì)-5.0 mm粒級(jí)礦石進(jìn)行了拋尾富集，拋尾率高達(dá)48.46%，獲得了富集比2.02、TiO2損失率僅為7.12%的鈦粗精礦，所得預(yù)富集產(chǎn)品對(duì)接重選工藝流程，獲得了TiO2品位為48.05%、TiO2回收率為59.05%的鈦精礦[27]。脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)分選粒度范圍寬、性能穩(wěn)定、處理量大，對(duì)細(xì)粒級(jí)弱磁性礦物的分選效果顯著，但其能耗高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備造價(jià)相對(duì)較高。

超導(dǎo)磁選機(jī)是用超導(dǎo)體繞制磁系線圈的強(qiáng)磁場(chǎng)磁選機(jī)，具有磁場(chǎng)強(qiáng)度高、無污染、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。攀西某釩鈦磁鐵礦采用超導(dǎo)磁選機(jī)進(jìn)行了預(yù)選，發(fā)現(xiàn)拋尾率高達(dá)59.15%，得到了回收率90.27%的鈦鐵礦精礦，為后續(xù)浮選作業(yè)奠定了基礎(chǔ)[28]。超導(dǎo)磁選機(jī)提高了磁場(chǎng)強(qiáng)度和梯度，大幅提高了分選效率，但在使用過程中會(huì)使磁性顆粒沉積在介質(zhì)上，因此需對(duì)介質(zhì)進(jìn)行脫磁清洗，在操作上存在諸多不便。

總體來看，磁選預(yù)富集技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展，已趨于成熟，但存在設(shè)備能耗高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、處理量小等缺點(diǎn)，因此在提高分選精度、增大處理能力、簡(jiǎn)化設(shè)備結(jié)構(gòu)、降低能耗等方面需進(jìn)行更深入的研究。

2.4 浮選預(yù)富集

浮選是根據(jù)礦物顆粒表面物理化學(xué)性質(zhì)差異從礦漿中借助氣泡浮力實(shí)現(xiàn)礦物分選的選礦方法。除常規(guī)的浮選富集技術(shù)外，泡沫中分選(SIF)法 、流化床浮選法、水力浮選機(jī)、閃速浮選機(jī)等粗粒浮選工藝及設(shè)備的應(yīng)用，進(jìn)一步助推了浮選預(yù)富集技術(shù)的發(fā)展。

謝海云等[29]針對(duì)云南思茅地區(qū)銅鋅多金屬硫化礦的特點(diǎn)，采用混合浮選工藝進(jìn)行了拋尾預(yù)富集，拋尾率約為60%，獲得了Cu品位為2.63%、Cu回收率為96.79，Zn品位為5.27%、Zn回收率為96.65%，Pb品位為0.70%、Pb回收率為94.61%的預(yù)富集精礦，提高了有價(jià)金屬的入選品位，為后續(xù)銅、鋅、硫礦物的再磨再選創(chuàng)造了有利條件。王雅靜等[30]對(duì)某難選金紅石礦進(jìn)行了浮選拋尾預(yù)富集，拋尾率為72.27%，獲得了TiO2品位為15.16%、TiO2回收率為89.26%的精礦，再通過重選、再磨酸浸、浮選等, 最終獲得了TiO2品位為90.28%、TiO2回收率為47.37%的金紅石精礦。WANG等[31]通過脫泥—浮選流程對(duì)某低品位石煤礦進(jìn)行了釩的預(yù)富集，獲得了V2O5品位為1.88%、V2O5回收率為76.58%的釩精礦, 同時(shí)拋除了72.51%的尾礦，較好地實(shí)現(xiàn)了提高酸浸給礦V2O5品位、降低生產(chǎn)成本的目標(biāo)。

SIF法是一種在泡沫層直接回收有用礦物的分選方法，可以大幅提高常規(guī)浮選的粒級(jí)上限，實(shí)現(xiàn)對(duì)-4 mm粒級(jí)礦物的回收。列皮倫等[32]使用半工業(yè)型 SIF試驗(yàn)設(shè)備對(duì)方解石進(jìn)行了粗粒級(jí)浮選試驗(yàn)，結(jié)果表明，對(duì)粗粒級(jí)(特別是0.1～0.5 mm粒級(jí))用1段 SIF 作業(yè)可以獲得回收率為 90% 以上的合格方解石精礦。

水力浮選機(jī)是美國ERIEZ公司設(shè)計(jì)研發(fā)的粗粒浮選設(shè)備，在傳統(tǒng)的流化床技術(shù)基礎(chǔ)上引入上升水流，通過復(fù)合力場(chǎng)使粗顆粒懸浮，然后進(jìn)行分選。水力浮選的主要作用是富集有用礦物及其連生體，拋除脈石礦物[33-34]。云南某鉛鋅硫化礦引入水力浮選機(jī)對(duì)分級(jí)之后的粗粒級(jí)礦石進(jìn)行了拋尾預(yù)富集，拋尾率達(dá)29.84%，預(yù)富集產(chǎn)品再磨后與細(xì)粒級(jí)礦混合，再采用浮選工藝回收，最終獲得了Pb品位為66.31%、Pb回收率為85.59%的鉛精礦，以及Zn品位為59.05%、Zn回收率為94.70%的鋅精礦[35]。

閃速浮選機(jī)是一種在高濃度礦漿中快速浮選粗粒礦物的浮選設(shè)備，通過葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)及空壓作用形成礦化氣泡達(dá)到礦物浮選的目的[36]。由于閃速浮選的浮選時(shí)間很短，使得大顆粒脈石礦物沒有足夠的時(shí)間上浮，從而可以獲得合格的精礦產(chǎn)品。武鋼大冶鐵礦采用閃速浮選機(jī)對(duì)硫精礦進(jìn)行了再選, 獲得的精礦中金品位為5.12 g/t，取得了良好的選別效果。閃速浮選有利于提高有用礦物的總回收率，但存在分選效率低、適應(yīng)性不強(qiáng)的缺點(diǎn)。

總體來看，浮選預(yù)富集技術(shù)適應(yīng)性強(qiáng)、分選效率高、應(yīng)用范圍廣，粗粒浮選工藝和設(shè)備的研究顯著提高了礦石分選的粒級(jí)上限；但其在應(yīng)用過程中會(huì)使用各類藥劑，易造成環(huán)境污染且運(yùn)行成本高、影響因素多、工藝復(fù)雜。隨著浮選技術(shù)水平的日益提高，浮選設(shè)備在自動(dòng)化、大型化和節(jié)能降耗等方面還有較大的提升空間。

2.5 化學(xué)選礦預(yù)富集

化學(xué)選礦是基于礦物組分化學(xué)性質(zhì)差異利用化學(xué)方法改變礦物組成與結(jié)構(gòu)，然后再采用相應(yīng)手段使有用礦物富集的方法。化學(xué)選礦包括化學(xué)浸出和化學(xué)分離兩個(gè)主要過程，低貧礦石及堆存廢石通過化學(xué)選礦法處理，可獲得較好的預(yù)富集效果。

目前礦石浸出主要有兩種形式：滲濾浸出(包括地浸、堆浸和槽浸)和攪拌浸出(包括充氣攪拌、機(jī)械攪拌)。按照浸出劑的不同，浸出工藝可以分為氨浸、酸浸和微生物浸出。HAN等[37]針對(duì)常規(guī)氨浸試劑對(duì)于高結(jié)合率氧化銅礦浸出率低的情況，研究了添加NH4HF2配合氨水和氯化銨對(duì)低品位、復(fù)雜氧化銅礦浸出的影響，發(fā)現(xiàn)在最佳工藝條件下銅浸出率可達(dá)89.39%。曠戈等[38]采用直接加壓酸浸工藝對(duì)紫金礦業(yè)選銅尾礦中的明礬石進(jìn)行了處理，發(fā)現(xiàn)在適宜的工藝條件下，鉀、鋁的浸出率分別達(dá)到了95.73%、98.54%，且浸渣主要成分為SiO2，可用作建筑材料。董穎博等[39]采用微生物浸出法對(duì)湖北某石煤提釩尾渣中的有價(jià)金屬銅和釩進(jìn)行了綜合回收，試驗(yàn)以氧化亞鐵硫桿菌作為浸礦菌種，在浸出尾渣10 d后，釩和銅的浸出率分別達(dá)到83.4%和87.8%。浸出法對(duì)復(fù)雜難選礦石的富集效果較好，但存在藥劑用量大、生產(chǎn)成本高、腐蝕性強(qiáng)等缺點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

焙燒也屬于化學(xué)選礦的一種方式，主要是在適宜的氣氛和低于礦物原料熔點(diǎn)的溫度條件下，使礦物原料中有用礦物發(fā)生物理和化學(xué)變化的工藝過程。張松等[40]采用加堿焙燒-鹽酸除雜工藝對(duì)貴州織金某紅土型難選銳鈦礦進(jìn)行了預(yù)選，在最佳工藝條件下獲得了TiO2品位為28.89%、TiO2回收率為 86.75%的銳鈦礦精礦，較好地實(shí)現(xiàn)了鈦的預(yù)富集。朱軍等[41]采用加硫酸鋇焙燒-酸浸工藝對(duì)河南某黏土釩礦進(jìn)行了預(yù)選，試驗(yàn)結(jié)果表明，適宜溫度的焙燒能有效破壞礦物晶體結(jié)構(gòu)使低價(jià)釩轉(zhuǎn)化為高價(jià)釩，在最佳工藝條件下，釩浸出率最高達(dá)79.16%。滿劍奇等[42]將碳酸鈉、碳酸鉀作為混合助劑，采用高溫焙燒—鹽酸浸出工藝從山西某高鋁(富鎵)粉煤灰中富集鎵，在適宜的工藝條件下，鎵浸出率達(dá)93.43%，富集效果較好。焙燒法的主要缺點(diǎn)是溫度難以控制，生產(chǎn)率較低。

總體來看，化學(xué)選礦預(yù)富集技術(shù)可以處理各種貧、細(xì)、雜礦石，對(duì)原料的適應(yīng)性強(qiáng)，有利于礦產(chǎn)資源的綜合利用，但是需要消耗大量的化學(xué)試劑，生產(chǎn)成本較高，且產(chǎn)生的廢水、廢渣處理難度大，需要進(jìn)一步從節(jié)能、降耗、減污等方面加強(qiáng)研究。

2.6 聯(lián)合工藝預(yù)富集

為進(jìn)一步減少礦產(chǎn)資源損失、降低礦石進(jìn)口量、實(shí)現(xiàn)低貧礦石及堆存廢石的資源化利用，需將光電選、重選、磁選、浮選、化學(xué)選等預(yù)富集技術(shù)相互結(jié)合，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)富集效果。

洪永華等[43]采用光電選—重選聯(lián)合預(yù)選工藝對(duì)云南都龍礦區(qū)某含礦廢石資源進(jìn)行了綜合回收，其中：20～120 mm粒級(jí)塊狀礦石通過光電選礦設(shè)備拋尾富集；-5+0.2 mm粒級(jí)物料采用LTC-6109-8T跳汰機(jī)選別；-0.2 mm粒級(jí)物料脫泥后采用QL900×450螺旋溜槽分選；最終礦石中的銅、鉛、錫等金屬元素富集效果顯著，實(shí)現(xiàn)了廢石資源的經(jīng)濟(jì)回收及高效利用。

宋嘉等[44]針對(duì)鏡鐵山弱磁性難選鐵礦石的特點(diǎn)，研究開發(fā)了一種磁選—光電選聯(lián)合預(yù)選工藝：對(duì)-15 mm粒級(jí)礦石進(jìn)行磁化焙燒后采用全密封螺旋干式磁選機(jī)進(jìn)行分選；對(duì)15～50 mm和50～100 mm粒級(jí)礦石利用不同型號(hào)的X射線智能分選設(shè)備進(jìn)行拋尾富集；最終獲得了鐵品位為37 .76%、鐵回收率為98%的鐵精礦，減少了16.88%的入選礦量，提高了礦石入選品位，為后續(xù)分選作業(yè)提供了有利條件。

張巍[45]對(duì)西南某稀土尾礦進(jìn)行了多種選礦方法預(yù)富集對(duì)比試驗(yàn)，其中磁選—浮選聯(lián)合工藝對(duì)稀土礦物的富集效果最好，拋尾率達(dá)66.77%，獲得了REO品位為11.04%、REO回收率為97.55%的稀土精礦和產(chǎn)率為20.62%的氟鋇精礦，為后續(xù)的稀土選別和螢石、重晶石的綜合回收奠定了基礎(chǔ)。

黃開偉等[46]采用光電選—磁選聯(lián)合工藝對(duì)鏡鐵山弱磁性鐵礦石進(jìn)行了拋尾富集，對(duì)15～45 mm粒級(jí)礦樣先通過XNDT-104型智能分選機(jī)預(yù)選，預(yù)選精礦分級(jí)后再進(jìn)行1粗1掃強(qiáng)磁干拋，總拋尾率為24.12%，TFe損失率為11.95%，最終獲得了TFe品位為27.84%、TFe回收率為88.05%的預(yù)富集精礦，使入選礦石TFe品位提高了3.85%。

劉鑫等[47]采用超極限螺旋溜槽為重選設(shè)備對(duì)湖北某云母型含釩石煤礦進(jìn)行了重浮聯(lián)合預(yù)富集，拋除了約30%的尾礦，最終獲得了V2O5品位為1.01%、V2O5回收率達(dá)87.60%的釩精礦，顯著降低了后續(xù)酸浸作業(yè)礦量。

劉明霞等[48]采用化學(xué)選—磁選聯(lián)合工藝對(duì)廣西某地拜耳法赤泥中的有價(jià)金屬鐵進(jìn)行了綜合回收，在最佳工藝條件下，獲得了TFe品位為60.35%、TFe回收率為76.31%的鐵精礦，其綜合產(chǎn)率和回收率分別為48.93%和60.83%。

總體來看，對(duì)于復(fù)雜難選的低品位礦產(chǎn)資源，采用單一的預(yù)富集技術(shù)往往不能達(dá)到較好的富集效果，而聯(lián)合工藝預(yù)富集可以取長補(bǔ)短、充分發(fā)揮各種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提高分選效率、增強(qiáng)富集效果，且采用聯(lián)合工藝可適應(yīng)各種類型礦石的富集需求。相較單一預(yù)富集技術(shù)，聯(lián)合工藝預(yù)富集技術(shù)更具開發(fā)和應(yīng)用潛力，勢(shì)必會(huì)在選礦領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用。

3 結(jié)語

a.針對(duì)低品位礦石難以選別和廢石大量堆存的問題，發(fā)展預(yù)富集技術(shù)可以提高入選礦石品位、改善環(huán)境狀況、提高資源的綜合利用率。

b.不同的預(yù)富集技術(shù)有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于各種類型低貧礦石及堆存廢石需根據(jù)其物理、化學(xué)性質(zhì)差異采用相應(yīng)的預(yù)富集技術(shù)提高其入選品位，再利用選礦手段綜合回收。

c.部分復(fù)雜難選低品位礦石及堆存廢石資源采用單一預(yù)富集技術(shù)往往不能獲得滿意的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，而聯(lián)合工藝預(yù)選可以取長補(bǔ)短、充分發(fā)揮各種預(yù)富集技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步增強(qiáng)富集效果。長遠(yuǎn)來看，聯(lián)合工藝預(yù)富集技術(shù)將是解決低貧礦石和廢石資源綜合利用的重要技術(shù)手段。