2. 尾矿工艺矿物学基础
尾矿再选能否成立,首先不取决于设备选型,而取决于尾矿中"还有什么、在哪里、能不能解离出来"。工艺矿物学正是回答这三个问题的技术基础。它把尾矿从"废料"还原为可描述的矿物集合体:有哪些矿物相、各相含量多少、目标金属赋存在哪些载体矿物中、载体矿物的粒度分布如何、目标矿物与脉石或彼此之间的嵌布关系怎样、磨矿到多细才能获得足够的单体解离。再选流程的磨矿细度、分选方法、作业顺序和指标预期,几乎都由这些结论推导而来。
一、矿相组成:先弄清"有什么"和"有多少"
矿相组成分析的核心是物相定性、定量与元素赋存状态。常用手段包括光学显微镜薄片/光片鉴定、X射线衍射(XRD)定量、扫描电镜能谱(SEM-EDS)微区成分分析,以及针对微量有价元素的电子探针或激光剥蚀分析。对尾矿而言,特别要区分"元素含量"与"可回收物相含量":化验报告给出的是元素品位,而工艺矿物学要回答的是该元素有多少以独立矿物存在、有多少以类质同象或包裹形式分散在脉石中。
例如某铜尾矿化验含铜0.18%,若物相分析显示其中60%以黄铜矿、辉铜矿等独立硫化铜矿物存在,25%赋存于次生铜蓝与氧化铜相,15%分散在硅酸盐脉石中,则理论回收上限约为85%,再选目标应据此设定,而不是简单按0.18%推算。矿相组成还决定了分选方法的可行性:硫化铜矿物适合浮选,氧化铜相需要硫化或螯合剂强化,分散在脉石中的部分则基本不可回收。
二、嵌布粒度:决定"磨到多细"
嵌布粒度指目标矿物颗粒在矿石中的实际尺寸分布,通常用显微镜或MLA(矿物解离分析)统计各粒级颗粒的频率累积曲线,给出d80、d50等特征值。它与磨矿产品粒度不是同一概念:嵌布粒度是矿石的固有属性,磨矿粒度是人为设定的操作参数。再选设计的基本判据是——磨矿产品中目标矿物的单体解离度达到工艺可接受水平(浮选通常要求70%~85%以上,视矿物性质而定)。
嵌布粒度分析要区分"粗粒嵌布""细粒嵌布"和"微细粒嵌布"三类。粗粒嵌布(目标矿物d80大于0.1 mm)可采用较粗磨矿,甚至阶段磨选;细粒嵌布(0.01~0.1 mm)需细磨至目标矿物基本单体解离;微细粒嵌布(小于0.01 mm)则常规磨浮难以奏效,需考虑载体浮选、絮凝浮选、超细磨或浸出等强化手段。尾矿因经历过多段磨选,目标矿物往往已偏细,且存在大量连生体,这一点必须在粒度分析中单独统计。
三、解离度分析:连接矿物学与分选指标的桥梁
解离度是某一粒级中目标矿物以单体形式存在的颗粒数(或面积、质量)占该矿物总量的比例。它随磨矿细度提高而上升,但上升曲线并非线性:细磨到一定程度后,解离度增益趋缓,而泥化、过磨和药剂消耗急剧增加。因此再选流程设计要寻找"解离度—磨矿成本—分选效率"的平衡点。
解离度分析通常按粒级分别统计,得到"粒度—解离度"关系表。工程上更关注的是连生体的类型:目标矿物与脉石的连生、目标矿物与目标矿物的连生、以及目标矿物被脉石包裹的包裹型连生。前两类可通过继续磨矿改善,包裹型连生则往往磨得再细也难以解离,属于工艺矿物学意义上的"损失"。下表为某铜尾矿示例性解离度统计(数据为教学假设,非实测):
| 粒级/mm | 产率/% | 铜矿物单体解离度/% | 主要连生类型 | 再选判断 |
|---|---|---|---|---|
| +0.074 | 18 | 42 | 与石英、黄铁矿连生 | 需再磨 |
| 0.074~0.038 | 31 | 68 | 与黄铁矿、脉石连生 | 可入选,需强化 |
| 0.038~0.019 | 27 | 81 | 少量脉石连生 | 适宜浮选 |
| -0.019 | 24 | 76 | 微细粒包裹、泥化 | 常规浮选困难 |
由表可见,粗粒级解离不足、细粒级解离虽高但已泥化,这正是尾矿再选的典型矛盾。若简单全粒级细磨,粗粒解离改善有限,细粒却进一步泥化,反而恶化浮选。合理做法是分级—粗粒再磨—分别浮选,或采用阶段磨选。
四、工艺矿物学如何指导再选流程设计
工艺矿物学结论对流程设计的指导体现在四个层面。第一,确定回收对象与理论回收率上限:根据目标元素在各物相中的分配率,算出可回收部分,避免设定不切实际的指标。第二,确定磨矿细度与磨选结构:依据嵌布粒度和解离度曲线,选择一段磨或阶段磨,确定再磨粒度。第三,选择分选方法:硫化矿—浮选,氧化矿—硫化浮选或浸出,弱磁性铁—强磁或浮选,重矿物—重选,微细粒—载体或絮凝强化。第四,预判难点与制定对策:包裹型连生、泥化、矿泥罩盖、药剂残留等,都应在流程设计阶段识别并安排脱泥、分散、活化或抑制措施。
需要强调的是,工艺矿物学分析必须与再选试验形成闭环。分析给出假设,试验验证假设,试验中出现的异常(如精矿品位上不去、回收率低于理论值、细粒损失大)应回到矿物学找原因:是连生体未解离,还是矿泥罩盖,还是药剂制度不匹配。只有把"矿物学结论—流程参数—试验指标"三者对应起来,再选流程才不是凭经验拼凑,而是有据可依的工程设计。