近年来随着我国矿产资源贫细杂化程度的不断加剧及经济发展与矿产供应程度结构性矛盾的日益凸显,如何进一步提高我国低品位矿产资源利用水平,延长老矿山服务年限,提高资源型城市的可持续发展能力,是矿业工作者面临的亟待解决的问题之一。因而,创立一套针对“危机矿山”在以前采矿过程中丢弃的极贫矿的高效合理资源化利用的关键技术及工艺已经迫在眉睫。本研究所采用的X射线辐射预选技术是近年来发展起来的一种针对低品位矿产资源的新型、高效、清洁、环保的选别新工艺,该技术是原子物理学与自动化分选高度结合的产物,目前在国内尚无成功应用经验。本文以辽宁红透山极贫铜矿石和新华极贫钼矿石为试验矿样,系统研究了X射线辐射分选机的工作原理、过程及影响预选指标的各项工艺参数,建立了矿石预选可选性评价体系,并对误差来源进行了理论分析,进而对预选后的矿样进行了浮选分离行为研究并取得了良好指标。该联合工艺对我国矿山极贫矿石的资源化利用具有指导意义。论文以莫塞莱定律为理论依据,确立了判别矿石中未知元素的原则和步骤,并以散射线背景标准法等光谱学原理确定了表征矿石品位高低的“特散比”法。为低品位矿石成功采用X射线辐射分选法进行预选奠定了理论基础。本文首先以辽宁抚顺红透山极贫铜矿石为研究对象进行了不同X射线辐射预选条件对各粒级矿石中铜锌元素选别效果的影响试验,系统研究了激发电压、滤光片数量、源样距、矿泥含量、给矿频率、矿石激发面及分离阈值对四个粒级极贫铜矿石分选指标的影响。研究结果表明：矿块表面矿泥罩盖可严重恶化分选机的选择性；给矿频率对不同粒级铜矿石影响效果并不一致,给矿频率过大虽可增加设备处理量但却严重影响细粒级矿块的分选指标,但对粗粒级选别指标无明显不利影响；借助于特散比值变化情况、X射线荧光检测光谱及X射线强度的计数统计误差和光子计数不确定度误差公式分析出当激发电压为36kV、初级滤光片数量为9片、源样距为4-5cm时,分选机各单元处于理论最佳工作状态,探测器检测精度最高,检出限最低。在此条件下,当分离阈值选择0.11时,对铜品位为0.108%的混合粒级采用X射线辐射预选工艺选别后可获得铜品位为1.150%,作业回收率为70.80%的精矿产品。在工艺矿物学研究的基础上,本论文针对预选后铜矿石中具有回收价值的黄铜矿、闪锌矿及黄铁矿进行了浮选分离行为研究,并在优先浮选三种硫化物矿物的前提下针对硫化铜矿物的回收设计了“分步异速”浮选工艺。闭路试验结果表明：硫化铜矿物经过三步粗选,四次精选、一次扫选；硫化锌矿物经过一次粗选、四次精选、一次扫选；硫化铁矿物经过一次粗选、一次精选、一次扫选最终可获得铜总精矿品位为22.25%,作业回收率为90.58%；锌精矿品位为48.40%,作业回收率为70.95%；硫精矿品位为43.50%,作业回收率为67.22%的产品。为研究X射线辐射分选技术对不同金属矿石的选别适应性,本论文还针对不同粒级的朝阳新华极贫钼矿石进行了辐射预选试验研究。研究结果表明,不同金属矿石的最佳预选工艺参数并不一样,钼矿石在激发电压为45kV、滤光片数目为6时,分选机各组件处于理论最佳工作状态。在此条件下,当极贫钼矿石的分离阈值设定在0.41时,对含钼在0.072%的混合粒级采用X射线辐射预选作业可获得钼品位为0.136%,作业回收率为88.10%的精矿产品。其余因素对极贫钼矿石预选效果的影响与极贫铜矿石基本一致。借助于扫描电镜、能谱分析仪以及MLA分析系统对预选后钼矿石的工艺矿物学性质进行分析,进而对矿石中所含辉钼矿进行了浮选分离行为研究。在捕收剂、调整剂、起泡剂种类及用量最佳条件下开路试验研究表明：预选后钼品位为0.130%的原矿经过一次粗选五次精选可获得精矿钼品位为45.70%,作业回收率为47.90%的选别指标。X射线预选误差来源理论分析研究表明：矿石中不同元素之间的吸收增强效应、矿石的结构效应及表面效应可引起矿石表面元素荧光光谱中的特散比值与矿块元素含量相关程度下降的情况出现。本研究针对极贫铜矿石和钼矿石的预选制定了预选可选性评价指标,研究表明：试验所用的极贫铜矿和钼矿石中大部分为粗粒级的适合预选矿石；由品位变化系数和莫氏公式评价出的指标均显示本预选所处理的极贫矿石为强显明度矿石；采用莫氏公式对分选特征表征方式与矿石品位相关程度进行评价,表明本研究中采用以散射线背景标准法为理论依据的特散比值来表征矿石品位高低的方法是完全合理的。在评价极贫铜矿石和铝矿石的可选性的基础上提出了判断某一类型低品位矿石是否适合采用X射线辐射预选工艺处理的普适流程。该流程为矿山极贫矿石资源采用X射线辐射分选工艺进行处理的合理性提供了量化标准。本论文研究确立的X射线辐射预选-浮选联合工艺是针对目前国内矿山极贫矿石资源化利用的有效处理方法之一,该联合工艺显示出了其他流程无法比拟的优越性。本论文研究成果对X射线辐射分选机的国产化研发和各项工艺参数的升级优化也具有重要的理论价值和指导意义。