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摘要：目前露天矿所采油页岩矿石经过筛分破碎后主要供应自建的炼油厂，油厂入炉的油页岩矿石含油率平均在4.5%，而炼油厂设计入炉油页岩矿石含油率要远远大于该数值，导致了炼油成本的增加。在石油价格相对低靡的情况下，如何降低油页岩矿石炼油生产成本，增加经济效益，显得越来越重要。通过试验得出结论：通过洗选矿石的方式，能够得到含油率较高的矿石，提高入炉油页岩矿石的品位。
关键词：露天矿；油页岩；洗选
1 油页岩资源现状和用途
页岩油自油页岩中提炼而成，油页岩是一种高灰分的含可燃有机质的沉积岩，它和煤的区别是灰分含有率大于40%，与碳质页岩的最大区别是含油率大于3.5%。工业生产中可以从含油率及灰分产率等方面来对油页岩分类。依照“全国油页岩资源评价”资料统计，按灰分分类，低灰分油页岩一般灰分产率小于65%，而高灰分油页岩灰分产率介于65%～90%；按含油率分类，一般高含油率油页岩大于为10%，中含油率油页岩为5%～10%，低含油率油页岩为3.5%～5%。因此，按照上述油页岩品质特征，矿区油页岩属于高灰分、中等含油率油页岩。根据油页岩有机质类型及氧化物成分，认为矿区矿石主要作为提炼页岩油。
油页岩经干馏能够得到页岩油，页岩油与原油相似，可以制成汽油、柴油或作为燃料油。
2 油页岩的性质及矿岩特征
（1）物理性质
油页岩的颜色和密度能反映油页岩含油率的高低。一般来说，颜色越浅，密度越低，含油率越高。油页岩一般呈灰白、黄棕、褐、黑灰、黑等多种颜色。吉木萨尔油页岩有呈灰黑、灰色，颜色较深，其含油率相对较低；有呈灰褐色，泥质、有机质含量高，具韧性，手感轻质、滑腻，一般含油率高。
吉木萨尔油页岩密度最低1.95g/cm3，最高3.378 g/cm3，平均为2.28g/cm3～2.42g/cm3。油页岩密度高的原因是页岩中含有粉砂。
（2）油页岩的化学性质
吉木萨尔油页岩元素组成中氢的含量很高，H/C原子比为1.59～1.87。氧的含量低，O/C原子比为0.04～0.08。氮含量更少，但变化较大，N/C原子比为0.29～1.16×10-2。
吉木萨尔石长沟矿区油页岩SiO2 43%～50%，略小于克拉克页岩值（58.10%）。Al2O3 8-10%，低于克拉克页岩值（15.40×10-2）。Fe2O32.7%～ 4.3%，平均3.72%，略低于克拉克页岩值（4.02%）。S 0.71%～1.05%，属低硫油页岩。镁铝比值（m）平均43.11，最高达285.56，与石长沟油页岩的碳酸盐矿物白云石含量普遍较高有关，反映了近海湖泊沉积环境特征。
（3））矿岩特征
矿石类型为深灰色油页岩、粉砂质页岩。东段、西段夹石层较为发育。顶板岩性为浅灰色白云质细砂岩、粉砂岩，底板岩性城灰色、深灰色粉砂质页岩、泥岩或浅灰色白云质细-粉砂岩。
3 选矿方法比较
3.1 风力选矿技术
风力选矿是以空气为介质进行不同密度(或粒度)颗粒的分选，按密度不同分选时称为风力选矿，按颗粒粒度进行分选时称为风力分级。目前风力选矿主要用于部分非金属矿石的选别。
风力选矿因空气介质密度小，故分选效率不高。适宜的被选粒度一般在1.5～0.005mm。
设备对入选矿的粒度要求比较严格，风力选矿设备还没有实现设备大型化，另外加重介质的干式风选法运行成本特别高。
3.2 跳汰选矿技术
跳汰选矿方法进行洗选试验，试验结果:矿石样品洗选前综合品位为3.86%，洗选后综合品位达到5.2%左右，但由于矿石与岩石密度差范围小，洗选后矿石中仍含有23%的矸石，矸石内含有27%的矿石，不能很好的实现矿和岩石的洗选分离。
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3.3 重介质旋流器选矿技术
（1）重介质旋流器洗选系统后期运行维护简单，管理成本低。但同样需要加入磁铁矿粉为介质的悬浮液，如果投入较好的磁选机，铁矿粉的损失率可以控制在0.6‰左右。
（2）重介旋流器选矿分选精度要优于跳汰选矿法，可以达到预期7%页岩品位的分选精度。油页岩矿石密度较大，若采用普通介质粉配制悬浮液，只能达到2.0kg/m3，因此无法将密度大于2.0 kg/m3的矿石选出，重介旋流器洗选工艺可以通过改变旋流器入料口物理结构将物料形成旋流状，进而增大悬浮液密度，可以实现2.0kg/ m3-2.5 kg/m3矿石选出。
综上所述，重介质旋流器选矿具有高效率地分选矿石、分选密度调节范围宽、适应性强、分选粒度范围宽、处理能力大、且容易大型化等特点。
4 选矿工艺制定及说明
4.1.工艺流程制定
洗选厂采用60～0mm无压给料两段两产品重介质旋流器分选工艺。
4.2.该工艺流程简介如下：
（1）受矿原矿通过受矿坑进入生产系统。
（2）原矿分选
60-0mm原矿直接给入无压给料两段两产品重介旋流器进行分选，以单一低密度悬浮液一次性分选出成品矿和矸石。成品矿脱介脱水分级后，成品块矿直接作为最终产品通过筛前溜槽直接溜至厂房外堆放，成品小颗粒矿经离心机进一步脱水后通过胶带输送机运至厂房外落地堆放；矸石经过脱介筛脱介脱水后通过筛前溜槽直接溜至厂房外落地堆放。
(3)介质回收
合格介质用泵打至无压给料两段两产品重介旋流器作为分选介质。成品矿、矸石稀介系统彼此独立，两部分稀介质分别进入各自的磁选机，选出的磁选精矿返回合格介质桶。
(4)介质补加
补加介质采用合格磁铁粉，不设分级和磨矿作业。补加的磁铁粉直接进入合格介质桶。
(5)矿泥水处理
成品矿磁选机、矸石磁选机的矿泥水自流到浓缩机。浓缩机底流用泵输送至沉淀池，沉淀池溢流返回浓缩机，浓缩机溢流作为循环水返回使用。必要时在浓缩机的入料中增加絮凝剂，其清净的溢流作为循环水循环使用。
5 部分主要设备选型介绍
（1）主选设备选用一台具有国际领先水平的无压给料两段两产品重介旋流器，具有我国原创型自主知识产权，处国际领先水平。与采用多台较小直径的无压给料重介旋流器相比，主要优点在于可避免多台旋流器并联使用中产生的压力、流量和粒度分配不匀以及各台旋流器磨损程度不同而带来的整体分选效果降低、进而缩短使用寿命的问题。与国内采用双介质入口的重介旋流器比较，可防止因旋流器内流态紊乱而降低分选精度的现象。
（2）脱介筛选用国外技术、国内生产产品，该设备性能可靠，运转平稳，使用寿命长，并且脱介效率高、单位面积处理量大。
（3）成品小颗粒矿离心脱水机选用卧式振动离心脱水机。该机处理量大，产品水分低，工作平稳可靠，使用效果好。
（4）磁选机选用中外的合资产品，其设计先进，适应于矿泥含量高的工作环境，矿浆通过量大，构造紧凑，磁选精矿回收率达99.6%以上。
（5）浓缩机选用高效浓缩机，与选用高效耙式浓缩机比较，具有系统可靠、占地面积小、处理量大、运行费用低、投资少等优点；并且由于机体内无动力设施，不存在压耙子等情况，能够完成无故障运行。
6 结语
油页岩资源的开发使用展现出了诱人前景，不但合乎国家产业政策和发展循环经济的要求，并且也将为企业带来良好的经济效益和社会效益。现阶段油页岩矿石洗选技术正处于起步阶段，为了提高油页岩矿石的利用率，在油页岩矿石行业要提高油页岩的入选率高度重视选矿技术及设备的创新。
参考文献
［1］黄志刚，我国煤炭洗选加工技术探析
［2］古德生，等.采矿新技术讲义［M］.长沙：中南大学。
［3］王椿华，基于选煤技术的国内外煤炭洗选业发展对比探讨
论文作者:刘龙军
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年3期
论文发表时间:2019/6/19
标签：油页岩论文; 矿石论文; 介质论文; 页岩论文; 灰分论文; 密度论文; 吉木萨尔论文; 《建筑学研究前沿》2019年3期论文;