选矿试验的目的和意义

一、选矿
地球的地壳是由岩石构成的，而岩石是矿物的集合体。当岩石中的某一成分或某些成分的含量，以目前的生产技术在经济上可有利的提取利用时，该岩石便称为矿石。矿石中除含有在当前经济上可利用的有用矿物外，还含有无价的矿物，称为脉石。除富含有用矿物的富矿外，直接冶炼或处理含有大量脉石矿物的贫矿，将使矿石的运输、处理和冶炼设备的负荷和生产费用大大增加，造成不必要的损失和浪费。
把矿石加以粉碎，使有用矿物与脉石矿物彼此分离，然后，将有用矿物富集起来，抛弃绝大部分脉石的工艺过程，称为选矿或矿物加工、矿物工程。选矿选出的、富集了有用矿物的产品称为精矿，抛弃的无价的脉石既是尾矿。矿石中若含有一种以上有价矿物，则通过选矿可以把它们分选为不同的各自的有价的精矿。当某种矿物产品中的有害杂质含量较高时，也常采用选矿的方法，将杂质除去。金属矿物精矿是金属冶炼工业提取金属的原料，非金属矿物精矿则直接成为其他工业的原料。
由于世界矿物资源随着矿石的被大量开采而日益贫乏，越来越多地利用贫矿和复杂矿，因此需要选矿处理的矿石量越来越大。目前除少数富矿石外，金属和非金属矿石几乎都需要选矿，然后才能合理地经济地作为工业原料被利用。同时，由于自然资源的不断减少，矿石中伴生元素的综合利用，以及工业废弃物中有用成分的回收，日益受到人们的重视。所以，选矿为人类开发利用自然资源做出了重大贡献，今后也必将愈益得以发展而成为人们评价资源、开发资源、综合利用资源的重要手段。
二、选矿试验
选矿试验是根据矿石的性质，利用物理或化学的方法对矿石中的有用矿物进行分选、富集，并根据试验结果判定其是否可选，确定合理的选矿方法、选别条件、选别流程以及所能达到的选别指标。
矿石选矿试验程度的分类，主要根据试验的目的要求和特征，技术经济指标在生产现实中的可靠性，试验规模的大小而定。根据现行的规定分为：可选性试验、实验室流程试验、实验室扩大连续试验、半工业试验和工业试验。其基本要求如下：
1、可选性试验
可选性试验的目的是对矿床进行评价，因为对矿床的评价不仅取决于其中的有用矿物函令的多少，而且要考虑其工业利用的可能性，也就是考虑其可选性。矿石的可选性试验研究是评定矿床工业利用价值的重要依据。
可选性试验是在地质勘探阶段进行的。勘探工作分为普查、初步勘探和详细勘探三个阶段，反映了矿床勘探和研究程度的逐步加深，因而各阶段可选性评价的要求也有所不同。
普查找矿阶段只是对矿床的初步了解，无法采取有足够代表性的矿样，尚不具备对矿产进行可选性评价的条件，可利用少量物料进行一些探索性的选矿试验，并根据矿石物质组成研究和已开发的同类矿产进行对比。
初步勘探的任务在于需要指出该矿床矿产能否被工业利用，以及是否值得投入更大的人力物力进行详细勘探工作。因此要求进行矿石的可选性试验，即经常提到的“可选性评价”。初步勘探阶段要求通过选矿试验初步确定矿石中有用成分的选别方法和可能达到的选别指标，并据此判断矿床的选矿在目前的条件下技术上和经济上是否可行，同时还需指出不同类型或品级的矿石可选性的差异，作为地质工作划分矿石类型和确定工业指标的依据。
详细勘探阶段要求对矿床做出确切的工业评价，并据此编制最终储量报告以及进行矿山企业的设计。此时选矿试验必须确定矿石的加工工艺，推荐合理的工艺流程和技术经济指标，以便能够准确评价矿床的工业价值。选矿工作除了要对不同类型不同品级的矿石分别进行试验外，通常还必须对混合试样进行研究，以便确定对各类矿石采用统一原则流程进行选分的可能性，以确定矿山的产品方案。
2、实验室流程试验
实验室流程试验是在可选性试验的基础上，进一步深入研究矿石在什么样的流程条件下得以充分合理的回收，因此要进行流程结构和分选条件的多方案对比试验，以求得方法和技术的先进性和适应性，而且估算的经济指标应基本接近实际情况。实验室流程试验要详细进行物质组成的研究，特别是工艺矿物学的研究，对有益的伴生组分，应研究回收途径和方法，使矿产资源得以充分回收利用。试验样品要考虑围岩和夹石的混入。
实验室流程试验通常是地质矿产评价的主要依据，对一般矿石，是矿床开发初步可行性研究和制定工业指标的基础；对易选矿石，在满足矿山设计所需要的基本参数下，可作为矿山设计的依据。
3、实验室扩大连续试验
实验室扩大连续试验的主要任务是对实验室试验推荐的流程串联组成连续的、类似生产状态的操作条件，试验是在“动态”中实现给料、供水、加药和产品数量、质量的平衡，试验因素和指标都是在“动态平衡”中反映出来的，具有一定的模拟程度，其成果是可靠的。
实验室扩大连续试验，对于一般矿石而言，在完成设计要求的各种参数测定后，连同试验成果资料，可以作为矿山设计的基本依据。对于难选矿石，其试验结果仅能作为矿床开发初步可行性研究和制定工业指标的基础资料和依据。
4、半工业试验
半工业试验主要针对选矿工艺流程复杂的矿石，在实验室试验中难以充分查明工艺特性及设备的某些关键环节，并且有可能会由于这些环节的可靠性影响到技术经济指标，因此，需要提高试验的模拟程度加以解决。
半工业试验是在生产型设备上，按“生产操作状态”所做的试验，试验获得的数据，包括试验条件和试验指标的置信度较高，一般是作为矿山建设前期的准备而进行的试验，供矿山设计使用。
5、工业试验
工业试验是选矿厂建厂前期的一项准备工作，主要针对矿床规模很大，矿石性质较为复杂，或采用新技术措施，在工业生产中尚缺乏足够的经验，以及技术、经济指标或新设备的适应性需要在工业试验中得到可靠的验证等才进行工业试验。
工业试验是借助工业生产装置的一部分或一个或几个系列，进行局部或全流程试验，同半工业试验一样，是在“生产”状态下进行的试验，所获得的数据资料作为矿山设计建厂和生产操作的基础和依据。
三、选矿试验的重要性
1、选矿试验是矿床技术经济评价的重要依据
地质勘查提交的矿产储量，可否被工业利用，除了矿山建设的外部条件和矿山内部水文、工程地质等开采技术条件外，矿石的选矿性能是重要因素之一。在许多情况下，甚至比其它因素具有更重要的作用，尤其是对新、贫、细、杂、难选的矿石，更具有决定性的意义。
地勘阶段提供的矿产工业储量，必须做到在当前技术经济条件下能为工业开采利用。对于品位低以及有害杂质含量高不符合工业要求的矿石而言，必须进行相应程度的选矿试验，甚至进行必要的冶炼试验，以保证选矿工艺流程和各项主要技术经济指标在工业生产中能够实现，并使矿石中的有用组分形成的产品符合相应的质量标准，即确保矿山建设在技术上可行、经济上合理，二者必须兼备。
2、选矿试验是制定矿床工业指标的重要基础
矿床工业指标是固体矿产计算储量的依据，一般以最低工业品位、边界品位、可采厚度和夹石剔除厚度等为主要内容。最低工业品位主要是以矿山产品的生产成本加最低利税所得的出厂价格，并根据矿床地质特征以及矿山建设规模、采选指标等经计算比较后得到的。如果在计算中缺乏所需数据——精矿品位、回收率、产率，就不能进行方案计算，就不能工业指标中的最低工业品位和边界品位。
3、矿产普查勘探阶段的选矿试验是以后的试验和建矿、建厂的先导和基础
矿产普查勘探是一个由浅入深、循序渐进逐步认识、分阶段推进的过程，要求由与各阶段相适应的选矿试验成果资料，予以论证，以作出阶段性的评价。若各阶段的选矿试验指标较好，在技术上和经济上均可行，则可以转入后一阶段的地质工作或开展矿山工业设计工作；若选矿试验指标较低，不能分选出合格的产品，或指标尚可但经济上不可行，则就不能进一步开展工作，从而避免更大的经济损失。
4、选矿试验是矿产综合利用的重要手段
矿产综合利用既是矿产开发的一项重要政策，也是合理开发资源、保护人类环境的一种有效手段。矿石中共生伴生资源的综合利用，可以使矿山企业增加产品品种，增加生产产值，减少生产设施的重复建设，降低生产成本。从某种意义上说，共生伴生矿产资源的综合利用，相当于扩大了资源量。而所有上述这些，都是只有通过选矿试验制定的合理的工艺流程才能实现的。矿产资源综合利用就是将矿石中的有益组分充分分选回收利用，其实质就是选矿。在一定条件下，对于品位低、伴生组分多的复杂矿石，伴生组分能否综合利用是决定矿床是否具有工业价值的重要因素，这只有通过对矿石进行选矿试验的实践，才能达到目的。
5、选矿试验是减少工业废弃物、降低环境污染的有效方法
以矿产资源为原料、燃料的工业企业排出的废弃物（主要是废渣、废水）中，含有大量的有价成分，被称为二次矿产资源或再生矿产资源而被国内外广泛加以利用。二次资源中有价组分的回收常用选矿、冶炼、化工和生物等方法，利用选矿的方法将有价组分分选出来，是成本最低、最经济的方法。通过选矿试验制定合理的分选工艺流程，是有效回收工业废弃物中有价组分的重要措施。
将工业废弃物中的有用组分充分回收，将有毒物质转化为无毒物质，既减少了废物排放，也降低了对环境的危害。
6、选矿试验是加强矿产资源监管的重要内容
合理开发利用矿产资源，有效保护环境，保障国民经济和社会发展对矿产资源的需求，是人类进行矿业活动的最终目的。在《中华人民共和国矿产资源法》以及各地方的矿产资源管理条例中，关于矿产资源的开发利用监督管理方面，多处提到“采用合理的选矿工艺”、“综合利用”，在《矿产资源开发利用方案》审查大纲中详细规定了选矿加工方案的审查内容，强调“经过充分的选矿试验工作和方案比较，选定合理的选矿方法”，“应充分进行综合回收和综合利用的试验研究”。由此可见，选矿试验已经成为加强矿产资源监管的重要内容。国内部分地区对地质勘查不同阶段的矿床评价和新建矿山审查中，已经明确指出要有具备选矿资质的试验单位出具的选矿试验报告。选矿工艺是否合理，经济技术指标是否可行，共生伴生资源是否得到综合利用，是开发矿产资源的必要前提，其目的是为了保证有限的自然资源得以充分合理的开发利用，保证矿业经济不断地发展。