一种重晶石射线选矿及尾矿资源综合利用工艺

本发明涉及非金属矿智能选矿及尾矿资源化利用，具体涉及一种重晶石射线选矿及尾矿资源综合利用工艺。

背景技术：

1、重晶石的主要成分为硫酸钡（baso4），是石油钻井泥浆加重剂、化工填料、涂料、橡胶、医药及防辐射材料的重要原料。随着易选高品位重晶石资源逐渐减少，低品位、复杂共生及含泥重晶石矿石的开发利用越来越受到重视。

2、现有重晶石选矿工艺多采用人工拣选、重选、浮选或重浮联合流程。人工拣选劳动强度大且稳定性差；重选对粒级和嵌布特征依赖较强；浮选药剂消耗大、流程长，且细泥含量高时容易造成回收率下降。对于粒度较粗且重晶石与石英、方解石、白云石等脉石存在密度和原子序数差异的矿石，若全部进入磨矿和浮选，将显著增加能耗和选矿成本。

3、射线智能分选技术能够在矿石破碎后、磨矿前对块矿进行识别和抛废。重晶石中钡元素对x射线具有较强吸收能力，而常见脉石矿物对x射线吸收能力较弱，因此可通过射线透射图像、灰度差异、密度差异及多能量响应特征进行分选。但是，现有射线选矿工艺多侧重单一预抛废环节，对重晶石细料、脉石尾矿及泥质物料的后续利用考虑不足，容易造成资源浪费。因此，有必要提出一种适用于重晶石矿石的射线选矿及尾矿资源综合利用工艺，使其既能够实现块矿的高效预富集，又能够对分选产生的细料、脉石及细泥进行分级利用，从而提高资源利用效率，降低尾矿堆存量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种重晶石射线选矿及尾矿资源综合利用工艺，以解决现有重晶石选矿流程中预抛废效率低、磨矿浮选负荷大、尾矿堆存量高以及细粒级资源利用不足的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种重晶石射线选矿及尾矿资源综合利用工艺，包括以下步骤：

4、（1）碎矿筛分：将重晶石原矿进行破碎和筛分，得到适合射线透射检测的入选块状矿石和和不适合射线逐块识别的细料；

5、（2）射线分选：将入选块状矿石送入双能x射线智能分选机进行识别，根据识别结果将入选块状矿石分选为重晶石精矿、中低品位连生体矿石（中矿）、碳酸盐脉石、硅质脉石，重晶石精矿、中低品位连生体矿石分别送入精矿仓、中矿仓，碳酸盐脉石、硅质脉石分别送入不同的尾矿仓；

6、（3）中矿再选：将中矿仓内的中低品位连生体矿石返回步骤（1）再次进行处理；或者采用重选工艺和/或浮选工艺进一步回收其中的重晶石；

7、（4）细料再选：将所述细料采用重选工艺和/或浮选工艺进行再选，得到再选精矿和再选尾矿；

8、（5）尾矿处理：将步骤（2）中的碳酸盐脉石、硅质脉石和步骤（4）中的再选尾矿，按照矿物组成和粒度范围进行分质分级脱水；其中，碳酸盐脉石和硅质脉石分别单独分质脱水，同一种尾矿按粒度进一步分级脱水，不小于10mm的粗粒尾矿振动脱水，粒度小于10mm的细粒尾矿经浓密、过滤或压滤脱水；将碎矿筛分和/或洗矿过程中产生的细泥、以及细料再选过程中产生的细泥进行浓密脱水；

9、（6）资源综合利用：将分级脱水后的碳酸盐脉石、硅质脉石以及浓密脱水后的细泥与石粉、水渣、钢渣、水泥熟料、激发剂中的一种或多种混合，依次经烘干、配料、粉磨、均化和调配，制备为建材掺合料、填充料或矿山回填材料。

10、进一步地，步骤（1）中，所述重晶石原矿中baso4品位为35%-80%，所述入选块状矿石的粒度为10-90mm，并控制块状矿石含水量不大于2.0%；所述细料为粒度小于10mm的物料。通过筛分将细粒级物料分离出来，可避免细粒物料在输送带上堆叠、遮挡或形成连续料层，从而提高射线图像识别稳定性和喷吹分选准确性。对于含水量较高的矿石，通过设置自然沥水、热风干燥或振动脱水步骤，使矿石表面游离水降低至不影响射线检测的范围。

11、进一步地，步骤（1）中，当重晶石原矿表面附着泥质量大于原矿质量的3％，或洗矿前矿石含泥率大于5％时，破碎后先进行滚筒洗矿或振动筛洗矿，再进行筛分。当原矿表面附着泥质物较多时，以去除矿石表面附着的泥质物，避免泥膜覆盖导致射线吸收特征失真。

12、进一步地，步骤（2）中，所述双能x射线智能分选机包括双能射线源、探测器、控制单元、分选执行机构、带式输送机，所述控制单元分别控制双能射线源、分选执行机构和带式输送机；所述双能射线源包括电压为60-90kv的低能射线管和电压为120-160kv的高能射线管，所述双能射线源位于所述带式输送机上方，对带式输送机上的入选块状矿石进行透射扫描；所述探测器位于所述带式输送机下方，接收穿透入选块状矿石后的x射线，形成透射图像并上传至所述控制单元；所述控制单元对所述透射图像进行灰度校正、边缘识别、厚度补偿及姿态修正后，计算矿石的等效密度参数和吸收特征比值，将等效密度参数、厚度补偿参数和吸收特征比值与预设重晶石阈值比较。根据比较结果输出识别结果及分选决策，并根据分选决策控制双能射线源的模式切换和分选执行机构的动作。

13、双能x射线智能分选机利用重晶石与石英、方解石、白云石、泥岩等脉石矿物在射线吸收强度、等效密度和灰度特征上的差异进行识别与分选。重晶石（baso4）含钡元素，有效原子序数高，对x射线吸收能力强；碳酸盐脉石（方解石caco3、白云石camg(co3)2）有效原子序数中等；硅质脉石（石英sio2）有效原子序数较低，对x射线吸收能力相对最弱。三种矿物在双能x射线检测下信号特征差异明显，可被识别并分别分离。

14、双能射线源发出的低能射线主要用于增强不同矿物之间的吸收差异，高能射线主要用于削弱矿石厚度变化对识别结果的影响。探测器通常为线阵探测器，由多个探测单元排列成一行或多行，同步扫描整个皮带宽度，具有能量分辨能力，能够区分接收到的是低能x射线还是高能x射线。控制单元通过图像处理模块提取矿石投影面积、最长轴、最短轴、边缘灰度梯度和中心灰度分布，根据矿石形态判断其是否存在侧立、重叠或贴靠状态。对于单块独立矿石，直接计算等效密度参数；对于存在贴靠或局部重叠的矿石，系统通过轮廓分割和区域校正方式将其分解为多个识别区域，再分别进行品位判定和喷吹决策。

15、控制单元根据等效密度参数、厚度补偿参数和吸收特征比值与各自对应的预设阈值的比较结果输出识别结果。当等效密度参数、厚度补偿参数和吸收特征比值高于预设重晶石阈值时，判定为重晶石；当等效密度参数、厚度补偿参数和吸收特征比值处于预设重晶石阈值与脉石阈值之间的中间阈值区间时，判定为中低品位连生体矿石；当等效密度参数、厚度补偿参数和吸收特征比值与碳酸盐脉石对应的预设阈值匹配时，判定为碳酸盐脉石；当等效密度参数、厚度补偿参数和吸收特征比值与硅质脉石对应的预设阈值匹配时，判定为硅质脉石。

16、进一步地，所述双能射线源的模式切换包括：当矿石厚度、粒径或灰度响应处于稳定识别区间时，控制单元控制双能射线源以低能射线模式进行扫描；

17、当矿石最大投影厚度大于60mm，或矿石低能射线透射灰度值低于预设灰度下限或识别参数处于阈值临界区间时，控制单元控制双能射线源切换至高能射线模式或双能联合判定模式，对矿石进行二次识别；其中，当识别参数处于预设重晶石阈值上下浮动5％范围内时，判定其处于阈值临界区间。

18、通过低能快速识别与高能补偿识别相结合，可降低矿石粒度波动、姿态变化和厚度差异对分选结果的影响，减少误喷、漏喷和边界矿石误判。

19、进一步地，所述分选执行机构为气流喷吹执行机构，喷吹压力为0.3-0.8mpa，喷吹时间为5-50ms，喷嘴根据矿石坐标和带式输送机速度延时动作。对于判定为重晶石精矿的矿石，气流喷嘴在预定时间内喷出高压气流，使其改变运动轨迹进入精矿仓；对于判定为碳酸盐脉石或硅质脉石的矿石，则不进行喷吹或进行相应的喷吹操作，使其分别进入对应的尾矿仓。

20、优选地，分选执行机构采用多级喷吹控制方式：一级喷吹用于对重晶石识别置信度高于90％的矿石进行快速分选重晶石矿石进行分选；二级喷吹用对重晶石识别置信度为70％～90％的边界品位矿石、中低品位连生体矿石或一级喷吹偏移矿石进行补偿分选；一级喷吹与二级喷吹之间设置时间延迟补偿参数，控制单元根据矿石输送速度和矿石识别位置自动修正喷吹时刻。该多级喷吹方式能够提高重晶石精矿回收率，同时降低因喷吹提前或滞后导致的矿石轨迹偏差。

21、在射线分选过程中，设置标准重晶石样品自动标定步骤，每连续运行4-8小时进行一次标定，以修正射线源强度、探测器响应和识别阈值。

22、进一步地，所述控制单元还根据反馈检测数据动态调整识别阈值和分选执行机构的动作参数；所述反馈检测数据是对射线分选精矿、尾矿和细料再选产品进行定期取样检测后获得的baso4品位、密度、白度、含泥量和杂质含量数据；所述控制单元根据反馈检测数据动态调整识别阈值和分选执行机构的动作参数的具体方式为：当精矿品位低于设定值时，控制单元提高重晶石识别阈值或增强二级喷吹；当尾矿中重晶石损失率升高时，控制单元降低识别阈值或增加中矿返回比例。

23、优选地，所述动态调整包括：当连续3次取样检测所得精矿baso4品位低于设定精矿品位2个百分点以上时，控制单元将重晶石识别阈值按每次1％～3％的幅度提高，并将二级喷吹开启比例提高5％～10％；当连续3次取样检测所得尾矿baso4损失率高于设定值2个百分点以上时，控制单元将重晶石识别阈值按每次1％～3％的幅度降低，并将中矿返回比例提高5％～15％；上述调整每30～60min执行一次，直至精矿品位和尾矿损失率恢复至设定范围内。通过在线反馈调控，使全流程在不同矿石性质变化条件下保持稳定运行。细料因粒度较小无法在射线分选机上逐个识别，但不作为普通尾矿直接丢弃。对于粒度较粗且重晶石与脉石密度差明显的细料，采用跳汰、螺旋溜槽、摇床或离心重选进行回收；对于泥化程度较高或重晶石与萤石、方解石、石英共生紧密的细料，采用浮选方式进一步回收重晶石。浮选流程包括磨矿、调浆、捕收、精选和扫选。浮选得到的重晶石精矿经过浓密、过滤和干燥后并入精矿系统。

24、进一步地，步骤（6）中，各物料的质量百分比为：细泥5％～20％，碳酸盐尾矿20％～50％，硅质尾矿10％～40％，水渣10％～30％，钢渣10％～30％，水泥熟料1％～10％，激发剂1％～10％。通过调节钙质组分、硅质组分和活性组分比例，使混合料具备适宜的粉磨性能、活性指数和后续胶凝反应能力。

25、进一步地，步骤（6）中，所述粉磨的粒度控制为22-180μm。

26、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

27、1.本发明通过双能x射线智能分选机在矿石进入磨矿和浮选前提前抛除大量低品位脉石，显著降低后续磨矿和浮选负荷，降低选矿能耗和药剂消耗。双能射线源配合探测器，可实现重晶石精矿、中矿、碳酸盐脉石和硅质脉石的四类分离。

28、2.本发明通过设置中矿再选步骤，将中低品位连生体矿石返回再解离或进入重选、浮选系统进一步回收，形成闭路循环，提高重晶石总回收率，避免有价矿物损失。将射线分选产生的细料单独进行重选或浮选再选，有效回收细粒级重晶石，减少有价组分的损失，提高全流程重晶石回收率。

29、3.本发明对分选产生的碳酸盐脉石、硅质脉石和细泥进行分质处理和分级利用，通过与水渣、钢渣、水泥熟料等复配制备建材掺合料、填充料或矿山回填材料，实现尾矿的全组分资源化利用，降低尾矿堆存量和环境风险。

30、4.本发明采用双能x射线识别、动态能量切换、厚度补偿、多级喷吹及在线反馈调控等技术手段，提高了分选稳定性和识别准确性，能够适应不同品位、不同含泥量的重晶石矿石。