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点石成“金”写人生 ——记中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所矿冶中心主任岳铁兵 2018-08-25 铝道网
一些难选冶难利用的低品位原矿，在他手里如“妙手回春”般变成了可选冶可利用的富矿;一些综合回收率低、经济效益不好的矿山，经他的“悉心调理”，“摇身一变”成了高回收率、经济效益佳的矿山……这个颇为神奇的人物，就是曾获得国土资源部科学技术奖和河南省科技进步二等奖的中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所矿冶中心主任岳铁兵。
毕业于东北大学选矿工程专业的岳铁兵，是博士研究生、三级研究员，长期从事稀贵、黑色、有色和非金属等资源综合利用技术研究及相关设备研制工作。自参加工作以来，他先后承担国家及部科技项目11项，主持并指导横向科研项目60余项，获得实用新型专利3项、发明专利2项，发表文章30余篇。目前，他分任中国金属学会选矿分会第六届委员会委员、中国有色金属学会第六届选矿学术委员会委员和中国矿业联合会选矿分会第五届委员会委员。
“术业有专攻。只要咬定目标不放松，坚持创新不停步，就一定在矿产综合利用研究领域取得突破。”谈起这些年来的成功经验，岳铁兵颇有心得地对中国矿业报记者说。
潜心攻克贫连体难题
“是金子总会发光的”。这句流传已久的古语，如果站在选矿角度上来看并不完全正确，因为现实中的确有很多金子无法选出来或者因选矿成本高而无法“发光”的。
金是我国的优势矿种之一，我国的金产量和消费量已经连续多年居世界第一位。据《国外非能源矿产》统计，2016年我国金资源探明储量占世界金储量的3.49%，却承担着世界金产量14.66%的份额，出现储量和产量不相匹配的现象。同时，我国金资源具有原矿金品位较低、矿床规模小等特点。我国《重要矿产资源开发利用水平通报》表明，我国金资源分布广泛，储量相对集中，其中，山东占26.39%、云南占10.38%、河南占8.41%，且以岩金为主，其黄金保有储量占全国的99.85%。金主要矿床类型为破碎带蚀变岩型、石英脉型及火山-次火山热液型，三者约占金矿总储量的94%。
岳铁兵参加第24届国际矿物加工大会 据了解，金是亲硫元素之一，在原生条件下金矿物常与黄铁矿等硫化矿物共生，但金不与硫和氧形成化合物，主要金矿物是自然金、银金矿或金银矿等。由于与硫关系密切，因此岩金矿选矿最普遍的方法之一是浮选法，尤其是石英脉型金矿普遍采用浮选、浸出或联合工艺回收硫化物富集金，含金精矿进行冶炼处理回收金。
“金嵌布状态对金选别工艺流程选择和选别指标影响至关重要，同时有些矿石在处理过程中，载金硫化物与脉石的贫连体是影响选别指标的重要因素。”岳铁兵介绍，“豫西地区金资源普遍存在金嵌布粒度细，与黄铁矿关系紧密，同时载金矿物黄铁矿呈贫连体性质存在等特点，在选矿中，贫连体是颇感头疼的一个难题，这种贫连体浮选过程中进入精矿会降低金品位，而如果为了保证金精矿品位让其进入尾矿，又会降低金的回收率。”
岳铁兵通过长期的金矿选别技术研究，针对此贫连体提出了中矿再磨和细粒浮选思路，即选择性再磨，尽可能使载金矿物解离或者成为富连体，降低贫连体对选别指标的影响，同时避免已经解离有用矿物和脉石矿物过磨，降低生产成本，提高磨矿效率和选别指标。
“该中矿再磨工艺针对不同的矿石选择的工艺技术路线是不同的，有的矿石通过选择性再磨，配合细粒浮选设备，可以有效提高选别指标;有的矿石即使选择性再磨也不能降低有效浮选尾矿金品位，需要配合浸出作业提高金回收率;有的矿石可采用浮选抛除尾矿，获得浮选金精矿和浮选次精矿，次精矿可以通过浸出提高金回收率。研究表明，通过选择性再磨和细粒浮选技术应用，可降低金尾矿品位到0.1克/吨以下，与现场原工艺对比，可提高金回收率5%以上，该成果在豫西金矿中获得应用或正在工业实施中，经济效益和社会效益显著。”岳铁兵进一步举例说，“豫西某金矿为高硫含金钨矿石，黄铁矿含量高，我通过浮选流程结构研究，增加中矿处理，最终获得满足冶炼要求高品位金精矿1和金精矿2，金精矿2通过浸出工艺，使选别指标比常规流程均提高。在现场通过技术改造，并通过采用浮选柱处理该类型矿石，简化中矿处理工艺，使尾矿金品位由0.25克/吨降低到0.09克/吨，吨尾矿增加效益35元左右，相对原矿金回收率增加5%以上。”
更重要的是，岳铁兵创新出的选择性中矿再磨技术，具有较好的应用前景，不仅对金矿选别有效，对其他矿种选别也有重要的意义。
“如萤石矿资源选别过程中，二氧化硅含量是影响萤石精矿质量的重要因素。单体未解离的萤石与石英连体，进入尾矿影响回收率，进入精矿影响精矿质量，但原矿细磨、粗精矿再磨和低品位中矿再磨，都会产生有用的矿物和脉石矿物过磨，尤其是石英过磨产生细粒石英会严重夹杂进入精矿中，使生产成本增加降低选别指标。而采用选择性再磨工艺，即高品位中矿再磨技术，可避免石英过磨而产生的夹杂现象，提高选别指标，提高磨矿效率，降低生产成本。我们结合差异化思路，可降低萤石精矿品位在2%左右，有效地提高了资源利用率。”岳铁兵介绍。
让有限资源发挥无限效益
基于我国特殊的矿情，对矿产资源进行节约利用、吃干榨净显得尤为重要。就我国的金矿而言，大部分都含有低品位的铅、锌等有色金属元素，其价值大约是金价值的10%左右。但是，由于金精矿细磨浸出要求的粒度极细，使含伴生元素矿物泥化，不能有效回收，造成资源浪费。洛阳某金矿原矿含金1.5克/吨，铅品位0.3%，因上述原因并没有综合回收铅。
“从目前经济技术分析来看，要回收伴生的铅元素，存在诸多技术问题：一是若从原矿直接分离金、铅，生产成本高于综合回收铅的产值，经济上不允许回收;二是若从氰化浸渣中回收铅，由于浸金需要的磨矿细度极细，通常在45微米以下，此时铅矿已严重泥化，选矿工艺难以回收;三是浮选金精矿可在粒度相对较粗时实现金、铅分离，但势必使一部分金进入铅精矿中，此时方铅精矿中的金以较低的系数计价，这部分金与铅精矿价值低于单得成品金所获效益。”岳铁兵分析说。
为了把所有资源充分综合利用起来，提高矿山经济效益，岳铁兵带领项目组，根据矿石有用矿物的嵌布关系及选冶研究工作，提出了原矿浮选—铅硫分离—铅、硫精矿分别再磨再浸的工艺路线。该工艺从浮选金精矿进行金、铅分离，解决了从原矿金、铅分离生产成本高的问题。同时，浮选金精矿先分离再磨解决了从浸渣中回收泥化方铅矿困难的问题，铅精矿再磨浸出避免了部分金进入铅精矿中导致金回收率低的问题。
“该工艺与原有工艺实验室选矿指标对比表明，除综合回收了方铅矿外，还可较大幅度提高金银回收率：可获得铅品位56.73%，铅回收率79.83%的铅精矿，金总回收率为94.55%，银总回收率为91.67%，分别高出原有工艺3.85个百分点和9.42个百分点。”岳铁兵说，该金矿根据试验研究结论完成现场工业试验，按照原矿金品位1.5克/吨，铅品位0.3%，日处理500吨规模来计算，项目改造后，年可增加效益500余万元，占主产品金产值的14%，半年收回了基建投资。此项技术适用于伴生有色金属的原生金矿床，有助于增加企业效益，提高我国伴生资源综合利用率，技术已获得国家发明专利(ZL2016 1 0054793.6)。
紧密结合矿山实际，坚持问题导向，有针对性地进行创新并把成果转化为现实生产力，是岳铁兵矢志不渝的目标。
河南省嵩县金牛公司二选厂随着矿石原生程度的增加，采用常规全泥氰化工艺流程，金浸出率由90%降为64%左右，尾矿品位达1.8克/吨，造成资源严重浪费，企业生存困难。通过相关鉴定表明，该矿山此类型矿石自然金单体粒度细小，均小于20微米，金与黄铁矿关系密切，部分金以不可见形式分布在黄铁矿中，而另约有20%的黄铁矿粒度小于10微米，被包裹在绢云母、高岭石、石英等脉石矿物中，因此单一浸出效果差，而采用单一浮选工艺不能回收脉石中的金。
找准症结后，岳铁兵对症下药，针对金不能完全浸出的现状和有用矿物嵌布粒度细且氧化矿石和原生矿石混杂的特点，创造性地提出了控制浮选、浮选精矿和尾矿分别氰化浸出提取成品金、浮选精矿浸渣作为金精矿出售的工艺流程，最大限度地提高了金回收率。
“浮选药剂控制细粒嵌布的含金黄铁矿的走向，是保证金回收率的关键因素。”岳铁兵介绍，此工艺流程特点是针对此矿区矿石中金不能完全浸出的特点，同时利用选厂改造前的两个氰化浸出系统，选用工艺流程为原矿直接浮选，精矿和尾矿分别氰化，金矿氰化后的尾矿为金精矿，最大限度地回收了金，同时降低了现场改造成本;此流程适应性好，既可以处理原生矿，又可以处理氧化矿，对混合矿的处理效果佳，较好地适应了目前选厂处理矿石来源较广、矿石性质复杂的特点;通过浮选作业提高了选厂的生产指标，尤其是通过技术改造，大幅度地提高了金回收率，而生产成本并没有提高，有效地提高了选厂的经济效益;工艺流程操作简单，工业调试一次成功，生产指标稳定。
据了解，金牛公司二选厂根据岳铁兵提出的工艺流程进行了选厂技术改造，于2003年5月投产运行，经过一年的生产运行证明该生产工艺稳定可靠，生产技术指标达到试验指标。2003年年终结算，年增经济效益1089.6万元，提高了矿山整体资源利用率，避免了资源浪费，取得了显著的经济效益和社会效益。
岳铁兵还针对嵩县不同萤石矿资源，通过原矿粗磨中矿顺序返回、原矿直接细磨中矿顺序返回、粗精矿再磨中矿顺序返回、精选一精矿再磨中矿顺序返回、低品位中矿再磨、高品位中矿再磨等浮选闭路试验对比，最终采用了高品位中矿再磨的浮选闭路工艺流程，选别指标为：萤石精矿产率39.02%，氟化钙品位97.12%，氟化钙回收率91.10%，尾矿氟化钙品位6.07%。而针对难选的萤石矿资源，则采用粗磨一次粗选六次精选二次扫选、高品位中矿再磨返回二段精选、精矿再选的工艺，获得了选别指标为高品位萤石精矿产率33.03%、氟化钙品位97.48%、氟化钙回收率86.52%，次萤石精矿产率3.96%、氟化钙品位93.68%、氟化钙回收率9.98%、精矿总回收率为96.50%、尾矿品位2.07%。而单一获得高品位精矿获得选别指标为萤石精矿产率32.28%、精矿氟化钙品位97.12%、氟化钙回收率88.29%、尾矿品位6.14%。
“我们首先进行了低温混合捕收剂的研究工作，获得较好的选别指标，对选厂生产起了较好的指导作用;其次，采用高品位中矿再磨技术，不仅使粗磨条件下萤石和石英的连生体颗粒得到解离，避免已解离的萤石颗粒过粉碎，同时高品位中矿再磨，还可避免前期由于石英矿物过磨而产生的夹渣现象，从而大幅度提高了选别指标，降低生产成本;第三，对难选的萤石资源，提出了差异化利用的技术思路，对比单一浮选流程可提高萤石8个点的回收率，效果显著，尾矿品位可降低到2.07%。”岳铁兵表示。
让非金属矿成为“香饽饽”
工欲善其事，必先利其器。技术装备是提高非金属矿附加值不可或缺的重要一环。然而，我国非金属矿开发利用起步较晚，非金属矿专用浮选机的研究也刚刚起步。现在使用的金属矿浮选设备，在非金属矿选矿中常表现出不适应性，严重制约了我国非金属矿的高质量发展。
“非金属矿浮选具有特殊性。非金属矿选别要求浮选机搅拌力适中，充气量可以控制，气泡的大小和稳定性要好，气泡之间的兼并性要适中、矿浆液面平稳。”岳铁兵说，典型的体现如硅酸盐与碳酸盐的分离，长石与石英的分离，蓝晶石、硅线石、红柱石与云母、石英的分离，磷灰石的选别等。而现有用于金属矿选矿的浮选机搅拌力强，充气量大。此外，金属矿物通常具有良好的被捕收性能和附着能力，而非金属矿物对不同的pH值和不同的调整剂更敏感。这些差别决定了非金属矿浮选有其特有的规律。目前的浮选设备满足不了非金属矿物分选的要求，这样客观上就要求对非金属矿和金属矿选矿时使用不同的浮选机。
除此之外，浮选机能耗问题也是影响其性能好坏的指标之一。据测算，浮选作业的能耗占整个选矿厂总能耗的30%~35%左右，而浮选机则是浮选工艺的关键设备。以往浮选机尽管在不同程度上考虑了节能问题，但由于未对其节能进行专门研究，节能效果还不能满足工业生产的实际要求。因此，如何降低浮选能耗，提高选厂经济效益自然引起选厂的普遍关注。
针对非金属选别过程中暴露的问题，岳铁兵在研究过程中，首先根据试验室不同型号的小型浮选机选别效果对比开始研究，确定了FZF型实验室小型浮选机，并对其影响浮选指标的参数不断进行设计改进，通过实际矿样蓝晶石矿石进行浮选验证，浮选容积从1.5升不断放大到3升、5升、10升和20升，分别对各参数进行验证试验，最终经过大量的试验数据及理论分析，确定了浮选机的基本结构参数和工艺参数，研制出了浮选容积为0.37立方米和1.2立方米浮选机各两台，成功推出了成型的非金属矿专用浮选机系列产品。样机通过蓝晶石矿石的连续选别试验，可获得选别指标为蓝晶石精矿蓝晶石品位50.33%、蓝晶石回收率51.50%的选别指标，而同一样品原选别指标为蓝晶石精矿品位48.42%、蓝晶石回收率43.91%，其精矿品位提高1.91%，回收率提高7.59%，其经济效益显著。
“FZF型非金属专用浮选机是针对非金属选别特点研制成功的一种高效节能的浮选设备，具有搅拌力均匀、矿浆面稳定、不沉砂、充气良好、降低能耗等特点。FZF型4立方米专用浮选机建立日处理10吨萤石粉加工中试线一条，针对难选的萤石粉，将精矿品位由75%提高到94%左右，回收率达85%，远远高于现场的萤石回收率，效果显著。”岳铁兵说，“近几年来，我们先后研制出了非金属矿专用浮选机和磁力摇床，获得实用新型专利和发明专利共5项，项目经科技部组织的专家评审，被评为优秀。”
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