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摘要： 传统的有色矿山企业生产过程中，产生大量的尾矿污染物，大部分尾矿难以得到利用，治理，目前大多采用建设尾矿库堆放的手段，占用大量土地资源、且对环境危害严重，本文研究引入X射线拣选工艺，通过提前抛废，将进入浮选的矿石量减少约30%，减少矿山生产过程中的尾矿排放，降低矿山企业生产对环境的危害。
关键词：X射线拣选机 尾矿危害 矿石拣选 浮选工艺
一、引言
尾矿是指矿山企业在生产中，利用各种方法将原矿中矿物提取完之后剩余的废弃物质，随着经济的快速发展，矿产资源需求不断扩大，矿山企业生产排放的尾矿物质不断增加，数据显示，2014年，中国工业固体废弃物排放达5.9亿吨，其中各类矿山企业排放则达到2.5亿吨左右，解决矿山企业的固体排放产生的危害，成为全行业亟待解决的问题。
矿山企业开采原矿石中，被提取出的资源占比很少，根据矿物类型不同，在黑色金属矿山中，尾矿量占开采原矿的70%～95%，而在有色金属中，尾矿量占到原矿量的70%～90%，而一些稀有金属，贵金属矿中，尾矿含量则能达到原矿总量的99%以上。
综上所述，矿山企业在生产过程中，仅仅提取到了微量的资源，而大部分原矿被化学污染后，变成了尾矿。
二、生产工艺比较
（1）传统生产工艺
传统的矿山一般生产流程是，采矿、破碎、浮选、冶炼，生产流程如图1所示：
可以看出，精矿粉产量占开采总量的比例非常低，大量的开采物被破碎，进入化学浮选工艺，最后只产出微量的精矿粉。破碎和浮选很大一部分都在做无用功，同时经过浮选工艺的排放物，由于含多种危险物质（氰化物、汞、铅、镉、铬、砷、等），已经难以处理，成为人们谈之色变的尾矿。
（2）引入X射线拣选工艺
加入X射线矿石拣选工艺，将不含可利用金属的无用废石，提前分离，使之无需进入破碎，浮选等工序，避免原矿受到后续工序污染，加入后的生产流程如图2 所示。
三、X射线拣选机简介
X射线是基于X射线荧光能量色散光谱分析技术，以采集和记录所分析元素的X射线特征曲线为拣选依据的选矿方法。
X射线由俄罗斯一家公司最早研发成功并应用于工业现场，与上世纪九十年代开始投放市场，迄今为止，X射线拣选技术已经发展较为成熟，在国外有广泛的应用。
国内矿山行业领域的专家在上世纪70年代开始研究先关技术，至今也取得了很多研究成果，并研制出一些分选机，如江西冶金学院研制的CGX-1型光电分选机、江西有色冶金研究所研制的GS-2型、GS-3型光电分选机、GFJ-3型无线电波分选机、武汉建材学院研制的GXJ-2型X射线分选机和核工业总公司研制的201型放射性分选机等。
四、X射线拣选机工作原理
（1）X射线拣选机结构
X射线拣选机可分为，振动给料机构，X射线检测组件，分离执行机构，分离接收槽四部分组成，具体结构图如图3所示
1.储料仓 2.进料仓 3.振动给料机 4.振动筛组件 5.X射线检测组件 6.执行机构总成 7.精矿接收槽 8.尾矿接收槽 9.细料接收槽 10.粉尘排放 11.计算机控制系统 12.观察孔
（2）X射线拣选机工作流程
X射线拣选机工作流程大致可分为4个步骤。
a）自动排序
被检测的矿石进入料仓，由振动输送装置将料仓中的矿石定量、均匀、连续的不间断卸出并经固定溜槽送入检测区域，矿石在检测区域内呈自由落体运动状态。
（3）射线检测
X射线检测组件对进入检测区域内呈自由落体运动状态下的每一块矿石进行XRF检测，由高分辨率的SDD（硅偏移探测器）将检测信号迅速传导到计算机系统控制中心，完成对单块矿石的矿物赋存检测。
（4）分析判断—发出指令
计算机系统控制中心依据检测组件输入的检测信号对被检测矿石进行大致定量分析，然后根据客户端设定的拣选阈值参数做出判断，然后向执行机构发出是否分离的执行命令。
（5）執行分离
执行机构按照控制中心发出的指令将符合技术参数规定的高品位矿石进行击打，使其改变自由落体运行的轨迹进入精矿石接收槽，达不到技术参数规定的极低品位矿石和废石落入尾矿石接收槽，完成拣选任务。
五、应用实例分析
（1）引入X射线拣选工艺后，社会效益分析
根据此X射线拣选机的分选工艺，可以设计相关的矿石拣选工艺，实现提前抛尾约50%～70%的原矿，在损失极少的金属量情况下，减少了约1半多的入选矿石量，降低了后续工序的入选废石量，主要有以下几个方面优势：
（2）提高入选矿石品位
提高了进入浮选工艺的入选矿石品位，同时，入选矿石品位更加稳定，有益于浮选工艺的工艺控制，提高浮选工艺的综合回收率，减少浮选工艺的人力、物力、能源的消耗，大幅降低浮选工艺的成本。
（3）减少整个矿山的尾矿排放量
避免无用废石进入浮选工艺，避免其受到药剂化学污染形成尾矿，综合整个矿山生命周期，减少尾矿排放约40%左右，可减少矿山尾矿处理运营费用，缩减尾矿库建设规模，降低企业尾矿排放为社会环境的污染。
提前抛出的废石可作为建筑材料，作为矿山企业的副产品销售。
（4）延长矿山服务年限
经过X射线拣选后，一些低品位资源达到工业开采品位，可开采利用的资源总量增多，同时延长了矿山的综合服务年限。
综合以上，矿山原矿石经X射线拣选机拣选富集后，低品位矿石品位明显提高，综合回收率较高，降低了开采边界品位要求，可以达到提高资源利用率，延长矿山服务年限的目的；对已经达到入选品位的原矿石，经X射线机拣选富集，进一步提高了入选矿石品位，可以达到减少进入浮选车间的废石量，降低综合浮选成本，提高经济效益的目的；减少了生产过程产生的工业废水、尾矿等有害物质的排放量，减少企业生产对环境的污染程度，减轻企业生产对社会环境的危害。
六、结语
当今人类社会面临的三大难题：人口，资源，环境。尾矿就与其中两项有关，合理的利用矿产资源，避免产生环境的污染，是现代矿山企业的发展方向，近年来，矿山企业也在进行着不断的技术创新，改革发展，其中X射线拣选工艺技术是国际上得到普遍推广应用的新工艺，X射线拣选技术具有低成本，拣选效率高，环保的多项优点，得到了矿山企业的高度重视，矿山企业一定是向绿色、节能、可持续发展的方向发展，引进和推广X射线拣选机，对矿山企业、社会具有非常重要的意義。
参考文献：
[1]周丽华. 再生金属原料的X射线拣选技术和设备[J]. 国外选矿快报，1994，（13）：12-17. [2017-09-21].
[2]Л..Баранчк，В.М.Баршай，刘绍. X射线萤光法在大块矿石预选中的应用[J]. 矿产保护与利用，1988，（04）：37-39. [2017-09-21].
[3]汪淑慧. 分选矿石的X射线辐射分选法[J]. 国外金属矿选矿，2007，（08）：4-8. [2017-09-21].
[4]汪淑慧. 国内外矿石自动拣选的进展[J]. 国外金属矿选矿，1998，（08）：7-9. [2017-09-21].
[5]印万忠，吴尧，韩跃新，刘明宝，牟红歌，孙中强. X射线辐射分选原理及应用[J]. 中国矿业，2011，20（12）：88-92. [2017-09-21].
[6]罗立强. X射线光谱分析的现状与趋势——参加国际NAMALS8、IRRMA6、TXRF2005会议有感[J]. 光谱学与光谱分析，2006，（01）：189-191. [2017-09-21].
[7]罗立强. X射线光谱分析在激发、探测和应用领域的研究进展[J]. 分析科学学报，2005，（03）：322-326. [2017-09-21].
[8]施逢年，张建军. 用XRF技术分析块状含锰矿石[J]. 南方冶金学院学报，1987，（03）：15-23. [2017-09-21]. DOI：10.13265/j.cnki.jxlgdxxb.1987.03.003
关键词：X射线拣选机 尾矿危害 矿石拣选 浮选工艺
一、引言
尾矿是指矿山企业在生产中，利用各种方法将原矿中矿物提取完之后剩余的废弃物质，随着经济的快速发展，矿产资源需求不断扩大，矿山企业生产排放的尾矿物质不断增加，数据显示，2014年，中国工业固体废弃物排放达5.9亿吨，其中各类矿山企业排放则达到2.5亿吨左右，解决矿山企业的固体排放产生的危害，成为全行业亟待解决的问题。
矿山企业开采原矿石中，被提取出的资源占比很少，根据矿物类型不同，在黑色金属矿山中，尾矿量占开采原矿的70%～95%，而在有色金属中，尾矿量占到原矿量的70%～90%，而一些稀有金属，贵金属矿中，尾矿含量则能达到原矿总量的99%以上。
综上所述，矿山企业在生产过程中，仅仅提取到了微量的资源，而大部分原矿被化学污染后，变成了尾矿。
二、生产工艺比较
（1）传统生产工艺
传统的矿山一般生产流程是，采矿、破碎、浮选、冶炼，生产流程如图1所示：
可以看出，精矿粉产量占开采总量的比例非常低，大量的开采物被破碎，进入化学浮选工艺，最后只产出微量的精矿粉。破碎和浮选很大一部分都在做无用功，同时经过浮选工艺的排放物，由于含多种危险物质（氰化物、汞、铅、镉、铬、砷、等），已经难以处理，成为人们谈之色变的尾矿。
（2）引入X射线拣选工艺
加入X射线矿石拣选工艺，将不含可利用金属的无用废石，提前分离，使之无需进入破碎，浮选等工序，避免原矿受到后续工序污染，加入后的生产流程如图2 所示。
三、X射线拣选机简介
X射线是基于X射线荧光能量色散光谱分析技术，以采集和记录所分析元素的X射线特征曲线为拣选依据的选矿方法。
X射线由俄罗斯一家公司最早研发成功并应用于工业现场，与上世纪九十年代开始投放市场，迄今为止，X射线拣选技术已经发展较为成熟，在国外有广泛的应用。
国内矿山行业领域的专家在上世纪70年代开始研究先关技术，至今也取得了很多研究成果，并研制出一些分选机，如江西冶金学院研制的CGX-1型光电分选机、江西有色冶金研究所研制的GS-2型、GS-3型光电分选机、GFJ-3型无线电波分选机、武汉建材学院研制的GXJ-2型X射线分选机和核工业总公司研制的201型放射性分选机等。
四、X射线拣选机工作原理
（1）X射线拣选机结构
X射线拣选机可分为，振动给料机构，X射线检测组件，分离执行机构，分离接收槽四部分组成，具体结构图如图3所示
1.储料仓 2.进料仓 3.振动给料机 4.振动筛组件 5.X射线检测组件 6.执行机构总成 7.精矿接收槽 8.尾矿接收槽 9.细料接收槽 10.粉尘排放 11.计算机控制系统 12.观察孔
（2）X射线拣选机工作流程
X射线拣选机工作流程大致可分为4个步骤。
a）自动排序
被检测的矿石进入料仓，由振动输送装置将料仓中的矿石定量、均匀、连续的不间断卸出并经固定溜槽送入检测区域，矿石在检测区域内呈自由落体运动状态。
（3）射线检测
X射线检测组件对进入检测区域内呈自由落体运动状态下的每一块矿石进行XRF检测，由高分辨率的SDD（硅偏移探测器）将检测信号迅速传导到计算机系统控制中心，完成对单块矿石的矿物赋存检测。
（4）分析判断—发出指令
计算机系统控制中心依据检测组件输入的检测信号对被检测矿石进行大致定量分析，然后根据客户端设定的拣选阈值参数做出判断，然后向执行机构发出是否分离的执行命令。
（5）執行分离
执行机构按照控制中心发出的指令将符合技术参数规定的高品位矿石进行击打，使其改变自由落体运行的轨迹进入精矿石接收槽，达不到技术参数规定的极低品位矿石和废石落入尾矿石接收槽，完成拣选任务。
五、应用实例分析
（1）引入X射线拣选工艺后，社会效益分析
根据此X射线拣选机的分选工艺，可以设计相关的矿石拣选工艺，实现提前抛尾约50%～70%的原矿，在损失极少的金属量情况下，减少了约1半多的入选矿石量，降低了后续工序的入选废石量，主要有以下几个方面优势：
（2）提高入选矿石品位
提高了进入浮选工艺的入选矿石品位，同时，入选矿石品位更加稳定，有益于浮选工艺的工艺控制，提高浮选工艺的综合回收率，减少浮选工艺的人力、物力、能源的消耗，大幅降低浮选工艺的成本。
（3）减少整个矿山的尾矿排放量
避免无用废石进入浮选工艺，避免其受到药剂化学污染形成尾矿，综合整个矿山生命周期，减少尾矿排放约40%左右，可减少矿山尾矿处理运营费用，缩减尾矿库建设规模，降低企业尾矿排放为社会环境的污染。
提前抛出的废石可作为建筑材料，作为矿山企业的副产品销售。
（4）延长矿山服务年限
经过X射线拣选后，一些低品位资源达到工业开采品位，可开采利用的资源总量增多，同时延长了矿山的综合服务年限。
综合以上，矿山原矿石经X射线拣选机拣选富集后，低品位矿石品位明显提高，综合回收率较高，降低了开采边界品位要求，可以达到提高资源利用率，延长矿山服务年限的目的；对已经达到入选品位的原矿石，经X射线机拣选富集，进一步提高了入选矿石品位，可以达到减少进入浮选车间的废石量，降低综合浮选成本，提高经济效益的目的；减少了生产过程产生的工业废水、尾矿等有害物质的排放量，减少企业生产对环境的污染程度，减轻企业生产对社会环境的危害。
六、结语
当今人类社会面临的三大难题：人口，资源，环境。尾矿就与其中两项有关，合理的利用矿产资源，避免产生环境的污染，是现代矿山企业的发展方向，近年来，矿山企业也在进行着不断的技术创新，改革发展，其中X射线拣选工艺技术是国际上得到普遍推广应用的新工艺，X射线拣选技术具有低成本，拣选效率高，环保的多项优点，得到了矿山企业的高度重视，矿山企业一定是向绿色、节能、可持续发展的方向发展，引进和推广X射线拣选机，对矿山企业、社会具有非常重要的意義。
参考文献：
[1]周丽华. 再生金属原料的X射线拣选技术和设备[J]. 国外选矿快报，1994，（13）：12-17. [2017-09-21].
[2]Л..Баранчк，В.М.Баршай，刘绍. X射线萤光法在大块矿石预选中的应用[J]. 矿产保护与利用，1988，（04）：37-39. [2017-09-21].
[3]汪淑慧. 分选矿石的X射线辐射分选法[J]. 国外金属矿选矿，2007，（08）：4-8. [2017-09-21].
[4]汪淑慧. 国内外矿石自动拣选的进展[J]. 国外金属矿选矿，1998，（08）：7-9. [2017-09-21].
[5]印万忠，吴尧，韩跃新，刘明宝，牟红歌，孙中强. X射线辐射分选原理及应用[J]. 中国矿业，2011，20（12）：88-92. [2017-09-21].
[6]罗立强. X射线光谱分析的现状与趋势——参加国际NAMALS8、IRRMA6、TXRF2005会议有感[J]. 光谱学与光谱分析，2006，（01）：189-191. [2017-09-21].
[7]罗立强. X射线光谱分析在激发、探测和应用领域的研究进展[J]. 分析科学学报，2005，（03）：322-326. [2017-09-21].
[8]施逢年，张建军. 用XRF技术分析块状含锰矿石[J]. 南方冶金学院学报，1987，（03）：15-23. [2017-09-21]. DOI：10.13265/j.cnki.jxlgdxxb.1987.03.003