复杂多金属矿选矿技术综合评价与优化策略

引言

随着全球经济发展对金属资源需求的持续攀升，单一金属矿资源逐渐枯竭，复杂多金属矿的开发利用成为保障资源安全的重要方向。我国复杂多金属矿储量占比超 60% ，典型矿种包括内蒙古白云鄂博稀土-铁-铌矿、江西德兴铜钼矿、云南个旧锡-铜-铅-锌矿等 。这类矿石普遍具有矿物组成复杂、嵌布粒度细微、共生关系紧密、有价元素赋存状态多样等特点，导致选矿过程面临回收率低、精矿品位不足、生产成本高、环境污染重等难题。

1 复杂多金属矿选矿技术问题

1.1 技术适应性局限

（1）矿物特性认知不足：部分矿山缺乏系统的矿物学研究，对矿石嵌布规律、矿物表面性质分析不充分，导致工艺参数匹配度低。（2）工艺创新滞后：中小型矿山因资金、技术限制，仍沿用传统粗放式工艺，难以应对复杂矿石的精细化分选需求。

1.2 经济成本压力

（1）投资成本高：复杂联合工艺需配置多类型设备，如大型球磨机、智能浮选机等，初期投资可达数亿元。（2）运行成本攀升：磨矿能耗占选矿总成本的 40%-60% ，而新型药剂、智能控制系统的引入进一步增加运行开支。

1.3 环境治理难题

（1）尾矿污染：我国每年产生尾矿超 20 亿吨，部分尾矿含重金属（如砷、镉）及残留药剂，堆存易造成土壤与水体污染。（2）高能耗与碳排放：传统磨矿、浮选工艺能耗强度大，部分矿山单位选矿能耗超行业标准 15% 。

1.4 资源综合利用不足

（1）伴生金属流失：我国多金属矿伴生元素综合回收率仅 30%40% ，远低于发达国家 60%-70% 的水平。（2）尾矿二次利用困难：尾矿成分复杂、有价元素品位低，其建材化、提取再利用技术仍处于实验室阶段。

2 复杂多金属矿选矿技术综合评价体系构建

2.1 评价指标体系设计

（1）技术可行性维度。第一，回收率：目标金属回收率（如铜回收率）、综合回收率（伴生金属总回收率）。第二，精矿品位：主金属品位（如锌精矿 Zn 含量）、杂质含量（如铅精矿中As 含量）。第三，工艺稳定性：设备故障率、流程波动频率、操作参数调节范围。（2） 经济合理性维度。第一，投资成本：设备购置、厂房建设、智能系统投入。第二，运行成本：能耗费用（电、水、蒸汽）、药剂消耗、人工成本。第三，投资回收期：通过净现值（NPV）、内部收益率（IRR）评估经济性。（3）环境友好性维度。第一，污染物排放：废水排放量及重金属（Pb、Cd）、悬浮物（SS）浓度；尾矿固废产生量。第二，能耗与碳排放：单位矿石处理能耗（ ∇_⋅kWh/t) ）、CO₂排放量。第三，生态修复成本：尾矿库闭库、植被恢复等费用。（4）资源可持续性维度。第一，资源利用率：伴生金属回收种类及比例、尾矿中残留有价元素含量。第二，技术可扩展性：工艺对不同矿石类型的适应性、新技术升级潜力。

2.2 评价方法选择与模型构建

（1）层次分析法（AHP）。第一，构建三级指标体系（目标层-准则层-指标层），通过专家打分确定权重。例如，对某铜钼矿，技术可行性权重设为 0.35，经济合理性权重0.3，环境友好性权重0.2，资源可持续性权重 0.15。第二，一致性检验：通过计算一致性比率（CR）确保权重分配合理性（ CR<0.1 为通过）。（2）灰色关联度分析。第一，确定参考序列（理想方案指标值）与比较序列（各方案实际指标值）。第二，计算关联系数与关联度，关联度越高表明方案越优。例如，对比三种选矿方案，方案 A 的综合关联度为 0.82，显著高于方案 B（0.65）与方案 C（0.71）。（3）模糊综合评价法。对“工艺稳定性”“技术可扩展性”等定性指标，采用模糊隶属函数转化为定量评分。通过加权平均计算综合得分，实现多指标的集成评价。

3 复杂多金属矿选矿技术优化策略

3.1 技术创新驱动

（1）新型工艺研发。第一，预处理技术突破：推广微波预处理、生物预氧化技术，提升矿物解离效率。第二，联合工艺优化：开发“重选-磁选-浮选”“超导磁选-电选”等复合流程，实现多金属高效分离。（2）智能选矿系统应用。部署在线品位分析仪、X 射线荧光光谱仪（XRF），实时监测矿浆成分。基于机器学习算法建立工艺参数优化模型，动态调整浮选药剂添加量、磨矿浓度等参数。

3.2 经济成本精细化管理

（1）流程优化降本。采用“多碎少磨”工艺，将破碎产品粒度从 20mm 降至 10mm 以下，降低磨矿能耗 15%-20% 。引入高效节能设备，如立式搅拌磨（LME）替代传统球磨机，单位能耗降低 30% 。（2）资源循环利用增效：建设选矿废水回用系统，通过膜分离、离子交换技术去除重金属，实现水循环利用率超 90% 。开发尾矿建材化技术，将尾矿加工为微晶玻璃、陶粒等产品，降低尾矿处置成本的同时创造额外收益。

3.3 环境友好型选矿体系构建

（1）清洁生产技术推广。采用无毒药剂替代氰化物，如硫代硫酸钠用于金浮选，降低废水毒性。推广尾矿干排工艺，减少尾矿库占地面积与溃坝风险。某铅锌矿应用干排技术后，尾矿库容积需求减少 40% 。（2）碳减排与生态修复。采用太阳能、风能等清洁能源替代部分化石能源，降低选矿碳排放。建立尾矿库生态修复标准，通过微生物改良土壤、种植耐重金属植物，加速生态恢复。

3.4 政策与管理协同

（1）完善标准与激励政策。制定复杂多金属矿选矿技术规范，明确回收率、能耗、环保等强制性指标。对资源综合利用率超 80% 的企业给予税收减免、财政补贴。（2）产学研深度融合。建立“矿山企业+科研院所 + 设备厂商”联合研发平台，加速生物选矿、智能分选等技术产业化。推广选矿技术服务外包模式，为中小型矿山提供定制化解决方案。

4 结束语

复杂多金属矿选矿技术的综合评价与优化是一项系统性工程，需从技术、经济、环境、管理多维度协同推进。通过构建科学的评价体系，结合层次分析法、灰色关联度等量化工具，可实现选矿技术方案的精准筛选；而技术创新、成本控制、环保升级与政策引导相结合的优化策略，为复杂多金属矿的高效开发提供了可行路径。未来，随着人工智能、绿色选矿技术的发展，行业应进一步加强技术集成与标准规范建设，推动我国复杂多金属矿资源开发向智能化、绿色化方向迈进。

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