吳西順，張 煒，趙相寬，高 曦，黃文斌

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局國(guó)際礦業(yè)研究中心，北京 100037；2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地學(xué)文獻(xiàn)中心，中國(guó)地質(zhì)圖書(shū)館，北京 100083)

礦石預(yù)富集，又稱預(yù)分選、礦石揀選或預(yù)選拋廢等，是指在礦石進(jìn)入細(xì)碎和磨礦等礦物加工流程前，根據(jù)礦石與廢石在某種特性上的差異提前進(jìn)行分選的技術(shù)，對(duì)于降低成本、提高品位和環(huán)境保護(hù)具有積極意義[1-5]。該技術(shù)已有近百年的歷史，近十年來(lái)，隨著礦業(yè)企業(yè)開(kāi)始重新審視這項(xiàng)技術(shù)的價(jià)值和作用，旨在對(duì)礦石品位下降、提高盈利能力和減碳?jí)毫ψ龀龌貞?yīng)。筆者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和實(shí)地調(diào)研了挪威陶朗、德國(guó)Steinert、俄羅斯Rados、挪威Comex和芬蘭IMA Engineering等二十幾家國(guó)際公司以及好朋友、美騰科技、霍里思特和隆基等十幾家國(guó)內(nèi)技術(shù)企業(yè)和礦山企業(yè)，發(fā)現(xiàn)礦石預(yù)富集技術(shù)尤其是基于傳感器的揀選技術(shù)發(fā)展十分迅速，其研發(fā)應(yīng)用重新引起礦業(yè)行業(yè)的興趣和關(guān)注[6]。

1 礦石預(yù)富集技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著色選、X射線熒光(XRF)、X射線透射(XRT)、激光誘導(dǎo)、微波等傳感檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，基于先進(jìn)傳感器的礦石揀選技術(shù)引起包括英美資源集團(tuán)、必和必拓和紐克雷斯特礦業(yè)等在內(nèi)的全球知名礦業(yè)企業(yè)的高度關(guān)注[1,4,7-8]。其中，英美資源集團(tuán)將塊礦揀選技術(shù)列為該公司未來(lái)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展的四項(xiàng)核心技術(shù)之一，預(yù)計(jì)到2022年將為其生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)增加30億～40億美元的收益。目前，該公司已經(jīng)在南非Mogalakwena鉑礦、智利Los Bronces銅礦和巴西Barro Alto鎳礦應(yīng)用了塊礦揀選技術(shù)，在Mogalakwena鉑礦的應(yīng)用減少了5%～20%的廢石量，并降低了能源和水資源的用量。紐克雷斯特礦業(yè)正在其Telfer選礦廠中研究采用顆粒揀選系統(tǒng)，而在其Cadia選礦廠研究采用塊礦揀選系統(tǒng)。

目前，礦石揀選中得到最多關(guān)注的是XRT等塊礦揀選技術(shù)，市場(chǎng)上大多數(shù)XRT分選機(jī)根據(jù)物料的特定原子密度識(shí)別和分離物料，無(wú)論礦石大小、濕度或表面污染程度如何，都可以實(shí)現(xiàn)高水平的揀選純度。但需要注意的是，每種檢測(cè)傳感器都有其局限性，因而在實(shí)際中多組合使用[9]，有時(shí)稱為“傳感器融合”。例如，Novo Resources公司位于澳大利亞的Karratha金礦結(jié)合XRT和電磁感應(yīng)傳感器對(duì)金礦石進(jìn)行揀選，其中，XRT可識(shí)別含有高原子質(zhì)量的礦物顆粒(比如金)，而電磁感應(yīng)可識(shí)別因存在金屬顆粒而帶電荷的礦石；Vista Gold公司位于澳大利亞的Mt Todd金礦結(jié)合XRT和激光傳感器的礦石揀選測(cè)試表明，可以對(duì)粗顆粒(+16 mm)的高壓輥磨產(chǎn)物中的礦石和廢石進(jìn)行有效分離，其中，激光傳感器用于檢測(cè)經(jīng)XRT揀選后礦石中的石英(表1和圖1)。

圖1 礦石揀選技術(shù)及其光譜檢測(cè)范圍Fig.1 Ore sorting technology and its spectrum range(資料來(lái)源：文獻(xiàn)[9])

表1 基于傳感器的礦石揀選檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用Table 1 Ore sorting detection technology and applications of sensor-based

礦石揀選的關(guān)鍵是礦石本身的非均質(zhì)性，但即使礦體的非均質(zhì)和差異性適合采用礦石揀選技術(shù)，也不意味著現(xiàn)實(shí)中可以采用該技術(shù)，因?yàn)樾枰C合評(píng)估采用礦石揀選技術(shù)的收益。揀選技術(shù)的收益評(píng)價(jià)主要分為三種情景：①將品位較低的廢石(包括早前的拋廢料)以適當(dāng)?shù)幕厥章兽D(zhuǎn)化為具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦石；②通過(guò)揀選提高礦石品位，并降低后續(xù)的加工成本和運(yùn)輸成本；③通過(guò)礦石揀選增加企業(yè)現(xiàn)金流。對(duì)于第一種場(chǎng)景，回收的價(jià)值需要涵蓋處理成本和邊際成本，因此，礦石揀選帶來(lái)顯著的收益必須是礦物加工能力超過(guò)礦石供應(yīng)量的項(xiàng)目，或可通過(guò)簡(jiǎn)易低成本工藝將廢石轉(zhuǎn)化為有價(jià)值礦石。對(duì)于第二種場(chǎng)景，通常只在礦物加工和礦石運(yùn)輸成本較高且回收率也較高(如95%以上)的情況下適用，例如幾乎不含浸染狀礦物的塊狀礦石的廢石分離。對(duì)于第三種場(chǎng)景，旨在通過(guò)優(yōu)先生產(chǎn)更高品位的礦石來(lái)提升對(duì)投資者的吸引力，并增加企業(yè)現(xiàn)金流和凈現(xiàn)值。這要求采礦、揀選和礦石儲(chǔ)存的成本較低，從而在實(shí)際實(shí)施時(shí)不會(huì)對(duì)企業(yè)資本和運(yùn)營(yíng)成本造成重大影響。在這三種場(chǎng)景下，揀選的應(yīng)用效益應(yīng)分別采用不同的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法。

盡管礦石揀選技術(shù)對(duì)礦業(yè)行業(yè)帶來(lái)改善，但以更大的規(guī)模進(jìn)行有效礦石揀選仍需要繼續(xù)發(fā)展。最重要的是考慮因素仍是各環(huán)節(jié)礦石的非均質(zhì)性，并在爆破、卡車運(yùn)輸和皮帶運(yùn)輸過(guò)程中利用這種非均質(zhì)性進(jìn)行規(guī)模更經(jīng)濟(jì)且更有效的礦石揀選。其中，分析儀器的檢測(cè)用時(shí)會(huì)限制輸送機(jī)上塊礦或粗顆粒揀選系統(tǒng)的選別性及批量揀選規(guī)模；另一個(gè)限制因素是批量分流系統(tǒng)，盡管有多種機(jī)制可實(shí)現(xiàn)分流，但大多數(shù)機(jī)制的分流速度較緩慢，而快速分流的閘門系統(tǒng)將面臨磨損率較高的問(wèn)題。

2 基于解決方案的礦石預(yù)富集技術(shù)

筆者研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前礦石預(yù)富集雖然仍在快速發(fā)展，但本領(lǐng)域已經(jīng)基本形成了由原理、方法、技術(shù)、設(shè)備、礦山應(yīng)用和效果評(píng)價(jià)構(gòu)成的成熟產(chǎn)業(yè)鏈條。而最近興起的基于解決方案的礦石富集綜合技術(shù)產(chǎn)品又在一定程度上延續(xù)了歐洲先進(jìn)選礦企業(yè)的優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)份額，而基于解決方案的預(yù)富集技術(shù)對(duì)于中國(guó)企業(yè)來(lái)講恰好是發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)。

2.1 旨在利用礦體非均質(zhì)的原位揀選方案

礦石揀選作為一種礦石預(yù)選技術(shù)，其對(duì)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)的重要作用是利用大多數(shù)礦床自然形成的非均質(zhì)性(即特性差異)分離礦石與廢石，因此應(yīng)在礦山開(kāi)采流程中盡早應(yīng)用(如礦坑內(nèi)或選礦廠的給料輸送機(jī))，以免因礦石的重新處理、轉(zhuǎn)移、破碎或混合而使礦石品位的差異性降低，從而抑制了礦石與廢石的有效分離。例如，IMA Engineering公司為了盡量接近采掘工作面，利用安裝在露天礦坑和地下礦井固定位置處的IMA XRF鏟斗掃描儀檢測(cè)輪式裝載機(jī)和鏟運(yùn)機(jī)內(nèi)的礦石品位，主要是因?yàn)椴删蚬ぷ髅嫣幍牡V石非均性最強(qiáng)。這使得礦山運(yùn)營(yíng)管理人員能夠通過(guò)對(duì)鏟斗內(nèi)物料平均品位的了解確定設(shè)備所處位置的礦石品位，以便通過(guò)對(duì)礦石與廢石邊界的及時(shí)識(shí)別優(yōu)化礦山運(yùn)營(yíng)。

2.2 兼顧顆粒和塊礦的綜合揀選方案

顆粒揀選和塊礦揀選各具優(yōu)勢(shì)，前者對(duì)礦石以單層形式進(jìn)行傳感器識(shí)別，準(zhǔn)確性更高；后者無(wú)需細(xì)碎和篩分，處理量更大，揀選設(shè)備可靈活安裝在礦石輸送設(shè)備上(如鏟斗、卡車、傳送帶等)，生產(chǎn)更為便捷且成本支出更低。為了更好地發(fā)揮這兩種揀選方法的優(yōu)勢(shì)，相關(guān)技術(shù)裝備供應(yīng)商已在嘗試建立顆粒揀選與塊礦揀選相結(jié)合的礦石揀選方案。例如，加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)NBK采礦工程研究所的研究人員為了評(píng)估加拿大New Afton斑巖型銅金礦崩落法開(kāi)采的增值潛力[10]，開(kāi)展了基于傳感器的礦石揀選研究工作，綜合考慮了顆粒揀選和塊礦揀選方法，提出了顆粒與塊礦綜合揀選系統(tǒng)的礦石處理流程：利用PGNAA塊礦揀選設(shè)備將礦石分選為高品位礦石、中間品位礦石和廢石，其中，高品位礦石直接運(yùn)至選礦廠，低品位礦石(廢石)運(yùn)至排土場(chǎng)，中間品位礦石經(jīng)破碎和篩分后通過(guò)XRF顆粒揀選設(shè)備進(jìn)行再次分選。

2.3 基于傳感器融合的礦石揀選方案

德國(guó)Steinert公司通過(guò)XRT與其他檢測(cè)傳感器的融合精確識(shí)別單個(gè)化學(xué)元素。例如，光學(xué)和激光傳感器非常適合檢測(cè)不同顏色的礦石，如氧化銅或石英的晶體結(jié)構(gòu)。該公司的一種多傳感器揀選系統(tǒng)(KSS)結(jié)合了XRT和激光傳感器技術(shù)[11]，XRT傳感器旨在識(shí)別和檢測(cè)物料的原子密度及測(cè)量與巖石礦物組成直接相關(guān)的每個(gè)顆粒的X射線衰減，激光傳感器旨在檢測(cè)顆粒的形狀和亮度，Braveheart Resources公司位于加拿大的Alpine金礦項(xiàng)目中的原礦和合成樣品的分選測(cè)試結(jié)果表明，原礦的金品位從14.7 g/t提高至20.3 g/t，金回收率為92.8%，拋廢率為32.7%；合成材料的金品位從25.4 g/t提高至43.2 g/t，金回收率為81.3%，拋廢率為52.1%。

2.4 多流程優(yōu)化的礦石回收整體方案

業(yè)界對(duì)整個(gè)行業(yè)的礦石損失和廢石稀釋進(jìn)行了全面研究，評(píng)估認(rèn)為礦山運(yùn)營(yíng)如維持現(xiàn)狀，則可能會(huì)損失10%～30%的礦石價(jià)值。造成上述損失的根本原因包括：①分析與取樣的平均化，由于分析技術(shù)和相關(guān)成本限制了樣品尺寸/長(zhǎng)度，基于鉆獲巖芯和鉆屑的常規(guī)取樣和分析會(huì)削弱對(duì)礦石/廢石非均質(zhì)性的認(rèn)識(shí)；②分析與取樣的不準(zhǔn)確，與人為錯(cuò)誤和缺陷以及采樣和分析技術(shù)有關(guān)，會(huì)導(dǎo)致礦石與廢石分離上的誤差；③爆破造成的礦石移動(dòng)，使礦石與廢石發(fā)生混合；④采礦過(guò)程中超挖造成的過(guò)多廢石混入；⑤礦石中的有害礦物/元素會(huì)使礦石不得不作為廢石進(jìn)行處理。

鑒于此，IMA Engineering公司與Mine On-Line Service公司(MOLS)針對(duì)上述研究結(jié)論建立了礦石揀選工具包，包括基于鉆獲巖芯的礦石揀選模擬(OSSCORE)、針對(duì)爆破孔和反循環(huán)鉆孔的鉆屑分析、爆破運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)以及利用塊礦揀選系統(tǒng)(BOSS)的實(shí)驗(yàn)室研究。其中，利用OSSCORE對(duì)Sotkamo Silver公司位于芬蘭中部的一個(gè)銀礦項(xiàng)目進(jìn)行了XRF礦石揀選模擬，通過(guò)采用礦石分選機(jī)來(lái)擴(kuò)大項(xiàng)目的礦石儲(chǔ)量，更新礦山運(yùn)營(yíng)計(jì)劃，進(jìn)而使該項(xiàng)目的總計(jì)劃采礦量從50萬(wàn)t/a增加至180萬(wàn)t/a，使其最大潛在礦物加工能力提高至60萬(wàn)t/a。此外，IMA Engineering公司的沖擊鉆取樣分析儀(PDSA)可在爆破孔和反循環(huán)鉆孔鉆進(jìn)過(guò)程中同時(shí)對(duì)鉆屑進(jìn)行連續(xù)的取樣和分析，從而建立爆破臺(tái)階的元素分布圖，并準(zhǔn)確地顯示礦石與廢石邊界位置。MOLS公司的Blast Movement Monitors通過(guò)安裝于爆破工作面，可在爆破過(guò)程中隨巖石移動(dòng)而移動(dòng)，從而提供有關(guān)爆破后礦石與廢石分布的有價(jià)值信息。IMA Engineering公司的BOSS系統(tǒng)可在實(shí)驗(yàn)室條件下分析客戶的巖石和鉆屑樣品，對(duì)該樣品的揀選有效性進(jìn)行評(píng)估。盡管如此，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試仍是最關(guān)鍵的，因?yàn)閷?shí)際場(chǎng)地的礦石表面更臟、更濕，且體積更大，可以掌握礦石與廢石是否可揀選更真實(shí)的信息。

3 典型預(yù)富集技術(shù)研發(fā)案例分析

縱觀國(guó)際技術(shù)市場(chǎng)，美國(guó)、日本等國(guó)家在礦石分選領(lǐng)域并不占優(yōu)勢(shì)，歐洲和澳大利亞的技術(shù)研發(fā)和礦業(yè)應(yīng)用較為活躍而處于領(lǐng)先地位，這主要是因?yàn)榧夹g(shù)發(fā)展歷史上的路徑依賴問(wèn)題和該部分市場(chǎng)位于整個(gè)礦業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的中上游，投入產(chǎn)出比和價(jià)值增加值較低。但就目前的發(fā)展形勢(shì)來(lái)看，礦石預(yù)富集環(huán)節(jié)對(duì)于整個(gè)礦業(yè)的發(fā)展轉(zhuǎn)型、節(jié)能降耗和綠色可持續(xù)發(fā)展越來(lái)越具有關(guān)鍵價(jià)值和戰(zhàn)略意義。中國(guó)企業(yè)雖然起步較晚但發(fā)展較快，如贛州好朋友科技有限公司和天津美騰科技股份有限公司，還有一些企業(yè)甚至開(kāi)始“走出去”開(kāi)拓海外市場(chǎng)，如北京霍里思特科技有限公司等，這主要?dú)w因于中國(guó)鼓勵(lì)和重視技術(shù)創(chuàng)新的政策以及企業(yè)長(zhǎng)期多方努力和國(guó)際合作。國(guó)外該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)企業(yè)主要有挪威Tomra集團(tuán)、德國(guó)Steinert公司、俄羅斯Rados、芬蘭IMA Engineering、挪威Comex、美國(guó)Thermo Fisher、加拿大MineSense、澳大利亞NextOre和澳大利亞優(yōu)化資源開(kāi)采合作研究中心(CRC ORE)等。下面以一些典型案例予以闡述和說(shuō)明。

3.1 挪威Tomra集團(tuán)多元傳感器揀選技術(shù)及應(yīng)用

TOMRA揀選系統(tǒng)(以前稱Commodas Ultrasort)采用多元先進(jìn)識(shí)別技術(shù)(色選、近紅外、XRT、電磁、激光)和傳感器融合技術(shù)，將物料處理、產(chǎn)品識(shí)別和加壓空氣噴射整合到一個(gè)強(qiáng)大且成熟的系統(tǒng)中。其高科技傳感器技術(shù)配備了鷹眼視覺(jué)系統(tǒng)，因而能夠檢測(cè)和提供更多信息，不但處理規(guī)模和速度遠(yuǎn)高于重介質(zhì)等傳統(tǒng)分選技術(shù)，而且分選精度達(dá)到了即使是最小的顆粒也能被檢測(cè)到的程度。TOMRA揀選系統(tǒng)的傳感器技術(shù)可以對(duì)材料、顏色、密度、形狀、尺寸、幾何結(jié)構(gòu)和物體位置等數(shù)據(jù)進(jìn)行高速處理，產(chǎn)品有PRO和COM等系列。

PRO(工業(yè)加工)系列揀選設(shè)備專為典型的礦物處理環(huán)境而設(shè)計(jì)，有三種型號(hào)，即Primary、Secondary和Tertiary，配備色選、近紅外和激光三種傳感器技術(shù)。其中，Primary型分選機(jī)用于處理初級(jí)破碎機(jī)加工后的50～250 mm物料，采用色選、近紅外檢測(cè)技術(shù)；Secondary型分選機(jī)用于處理二級(jí)破碎機(jī)加工后的物料，粒徑為20～120 mm，采用了激光、色選和近紅外，適用于工業(yè)礦物、寶石、有色金屬；Tertiary型分選機(jī)用于處理三級(jí)破碎機(jī)加工后的物料，粒徑為2～32 mm，采用色選技術(shù)，適用于工業(yè)礦物、寶石。

COM系列適用于皮帶進(jìn)料系統(tǒng)具有不均勻進(jìn)料或臨界含水量的情況，使用4種不同的傳感器技術(shù)，即XRT、色選、近紅外和電磁。XRT型分選機(jī)用于任何粒徑、濕度或表面污染程度下獲得較高品位的揀選物料，適用于工業(yè)礦物、寶石、有色金屬、黑色金屬等；XRT 2.0型分選機(jī)是XRT型分選機(jī)的升級(jí)版，具有更高的皮帶運(yùn)行速度和處理量；COLOR-NIR型分選機(jī)主要適用于工業(yè)礦物、寶石、黑色金屬、有色金屬；COM EM型分選機(jī)用于采用高靈敏電磁傳感器利用SUPPIXX?技術(shù)提高分辨率，可以高速處理生產(chǎn)高純度精礦，適用于黑色金屬等。

3.2 澳大利亞CRC-ORE綜合采選方案

2020年底，澳大利亞優(yōu)化資源開(kāi)采合作研究中心(CRC-ORE)與全球工程咨詢企業(yè)赫氏集團(tuán)(Hatch)簽署了一項(xiàng)協(xié)議，委托后者通過(guò)多學(xué)科管理、工程和開(kāi)發(fā)咨詢實(shí)現(xiàn)Grade Engineering系統(tǒng)的商業(yè)推廣[12]。Grade Engineering系統(tǒng)是一種綜合性粗顆粒預(yù)選拋廢方法，可根據(jù)礦石具體性質(zhì)匹配分離技術(shù)，從而更有效地處理低品位礦石和廢石來(lái)提取有價(jià)礦物，并顯著延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限及減少其環(huán)境足跡。 該系統(tǒng)的粗顆料拋廢范圍(10～100 mm)適用于從礦山到磨機(jī)出料的粒度分布，采用的五類分離方法包括粒度優(yōu)先分級(jí)、微差爆破、基于傳感器的塊礦揀選、基于傳感器的進(jìn)料流分選、粗顆粒重力分選，具體如下所述。

1) 粒度優(yōu)先分級(jí)。某些礦石相對(duì)易于破碎，使得礦物集中在特定的粒級(jí)。優(yōu)先分級(jí)取決于巖體特性、結(jié)構(gòu)、礦石共生和礦物學(xué)在一定范圍內(nèi)的相互作用。通常來(lái)說(shuō)，響應(yīng)程度與原礦品位之間沒(méi)有相關(guān)性，主要控制因素是礦石結(jié)構(gòu)而非絕對(duì)豐度。物理分離是爆破或初碎后應(yīng)用篩分技術(shù)實(shí)現(xiàn)的功能。

2) 微差爆破。使用專門的爆破設(shè)計(jì)在臺(tái)階或礦場(chǎng)規(guī)模上對(duì)物料進(jìn)行小批量調(diào)節(jié)，該設(shè)計(jì)可使具有更高品位的礦石以更細(xì)的粒級(jí)富集。

3) 基于傳感器的塊礦揀選。應(yīng)用各種電子傳感器提供物料采掘和輸運(yùn)“界面”(包括鏟斗、卡車和輸送機(jī))中的礦石品位信息并進(jìn)行分揀。有多種技術(shù)手段能夠?qū)Υ至r石從礦石表面到礦石內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)，也具備從元素組成到礦物學(xué)組成的分辨率。

4) 基于傳感器的進(jìn)料流分選。基于傳感器的塊礦揀選涵蓋全部的粒度分布，而基于進(jìn)料流的分選是對(duì)調(diào)整后的粒度分布。這是因?yàn)槟承﹤鞲衅骷夹g(shù)只適用于有限的粒度分布，通過(guò)改進(jìn)礦石內(nèi)部結(jié)構(gòu)并使用空氣噴射或機(jī)械作動(dòng)實(shí)現(xiàn)單顆粒分選。

5) 粗顆粒重力分選。利用針對(duì)粗粒巖石(粒徑大于10 mm)的重介質(zhì)分選和跳汰機(jī)，根據(jù)密度差別實(shí)現(xiàn)顆粒分離。與前三種方法相比，粗顆粒重力分選由于需要進(jìn)料調(diào)節(jié)所以通常要進(jìn)行二次破碎和篩分以提供嚴(yán)格控制的粒度分布。因此，該技術(shù)的應(yīng)用主要是與其他手段結(jié)合起來(lái)對(duì)進(jìn)料流進(jìn)行提質(zhì)增效。

4 典型應(yīng)用案例效果評(píng)價(jià)

典型案例研究認(rèn)為，預(yù)富集技術(shù)的應(yīng)用效果及量化評(píng)價(jià)主要體現(xiàn)在品位提高、廢石去除、回收率、用水和耗能以及生產(chǎn)效率等方面。

挪威Tomra集團(tuán)的XRT分選機(jī)在國(guó)際市場(chǎng)上份額較大，應(yīng)用性能也較穩(wěn)定。Vimy Resources公司的澳大利亞Angulari鈾金礦運(yùn)用COM XRT Tertiary對(duì)41.5 kg巖芯樣品進(jìn)行的分選測(cè)試。結(jié)果表明，鈾精礦品位從1.2% U3O8增加到2.0% U3O8，金精礦品位從0.7 g/t增加到1.1 g/t。Vendetta Mining公司澳大利亞Pegmont鉛鋅項(xiàng)目的139.2 kg樣品分選測(cè)試表明，鉛鋅品位分別從18%和21%提高到88%和72%，回收率分別從83.2%和76.4%提升到90.2%和92.2%；而對(duì)世界上最大的地下錫礦秘魯San Rafael礦運(yùn)行結(jié)果表明，錫品位從0.6%提高至2.8%，回收率達(dá)到90%[13-15]。在廢石拋除率方面，Rafaella Resources公司西班牙鎢錫項(xiàng)目的測(cè)試表明廢石去除率超過(guò)50%，Maritime公司加拿大Hammerdown金礦剔除的廢石占給礦的34%，而Osisko公司加拿大Cariboo金礦在初次破碎就可以去除50%的廢石，用水量和能耗減少50%[16-18]；Vast Resources公司羅馬尼亞Baita Plai多金屬礦，廢石去除率也在40%左右[19]，節(jié)能增效減排效果十分顯著。

澳大利亞優(yōu)化資源開(kāi)采合作研究中心(CRC ORE)也與英美資源集團(tuán)在智利El Soldado銅礦、南非Mogalakwena鉑族金屬礦和巴西Barro Alto紅土鎳礦合作測(cè)試前者的塊礦揀選解決方案，格局上形成了技術(shù)開(kāi)發(fā)-商業(yè)推廣-礦山應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)模式。其中，澳大利亞優(yōu)化資源開(kāi)采合作研究中心承擔(dān)的鉑族金屬礦塊礦揀選項(xiàng)目分三個(gè)階段實(shí)施。第一階段包括分析礦體的非均質(zhì)性、分析鉑族金屬與賤金屬的相關(guān)性、選擇傳感器技術(shù)(本案例中選擇XRF和PGNAA)、設(shè)計(jì)/布局塊礦揀選設(shè)施及選擇設(shè)備、分析礦體自然賦存、選擇礦石類型與取樣策略、計(jì)劃和管理項(xiàng)目。解決方案采用卡特彼勒的992型輪式裝載機(jī)將物料運(yùn)送到揀選系統(tǒng)中。其中，分流閘門前的PGNAA分析儀檢測(cè)速度極快，僅為30 s；但在第二階段的傳感器校準(zhǔn)和技術(shù)驗(yàn)證階段，塊礦揀選系統(tǒng)無(wú)法即插即用，PGNAA傳感器校準(zhǔn)率僅為20%～30%。然而在第三階段提高生產(chǎn)規(guī)模時(shí)，通過(guò)與XRF協(xié)同運(yùn)作從500 t/h增加到1 000 t/h。

5 結(jié)論與展望

綜上所述，本文系統(tǒng)闡述了先進(jìn)的礦石傳感測(cè)試技術(shù)，重點(diǎn)考察了陶朗、Steinert、Rados、IMA Engineering等國(guó)外技術(shù)研發(fā)公司和國(guó)內(nèi)好朋友、美騰科技、霍里斯特和隆基等國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)，分析了先進(jìn)傳感器揀選技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和礦山應(yīng)用特點(diǎn)，著重闡述了行業(yè)發(fā)展前沿而中國(guó)企業(yè)又較為薄弱的綜合揀選解決方案。通過(guò)分析研究可知，借助人工智能(AI)、先進(jìn)傳感器技術(shù)、大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)和遠(yuǎn)程通信的技術(shù)進(jìn)步，基于先進(jìn)傳感器的礦石預(yù)富集技術(shù)特別是塊狀礦石揀選領(lǐng)域必將迎來(lái)快發(fā)展和大應(yīng)用。與跨國(guó)公司相比，中資企業(yè)雖在許多領(lǐng)域取得了可喜成績(jī)，但在關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵部件和難選礦種的自主創(chuàng)新、技術(shù)研發(fā)以及國(guó)際市場(chǎng)的開(kāi)拓方面，無(wú)論是技術(shù)研發(fā)還是礦山應(yīng)用都需做好長(zhǎng)期持續(xù)努力和打硬仗的準(zhǔn)備。

致謝衷心感謝中國(guó)地質(zhì)圖書(shū)館田黔寧研究員以及廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局的姚翔博士等人在本論文撰寫(xiě)過(guò)程中所給予的寶貴指導(dǎo)意見(jiàn)和熱情幫助。