隨著社會(huì)的飛速發(fā)展,對(duì)礦床資源的需求量也越來(lái)越大。但各種礦產(chǎn)資源中的富礦、易選礦資源越來(lái)越少,能源價(jià)格不斷上漲,開(kāi)采礦產(chǎn)資源的勞動(dòng)費(fèi)用也越來(lái)越高,開(kāi)采出來(lái)的礦石平均品位也越來(lái)越低,如美國(guó)現(xiàn)在的開(kāi)采銅礦石的平均品位不足0.6%,而上世紀(jì)30~40年代為1.5%,有些銅礦石的品位低至0.35%。隨著原礦石品位的下降,環(huán)境問(wèn)題也日益凸顯。例如要練出1t金屬銅的話(huà),需要處理品位在0.6%大約167t銅礦石,并且開(kāi)采1t的銅礦石會(huì)同時(shí)產(chǎn)出3t的廢石,由此可見(jiàn)這些練出1t金屬銅需要處理500t的廢石。
這一問(wèn)題在我國(guó)也同是存在的。我國(guó)從1992年起已躍居為世界最大的鐵礦開(kāi)采國(guó),但鐵礦石的平均品位不到34%,折算成鐵精礦,則名不符實(shí)。我國(guó)有大量弱磁性鐵礦,這些鐵礦由于鐵礦物和伴生礦物嵌布粒度太小而無(wú)法有效地分選。這一問(wèn)題也在錳、磷、鋁土礦中存在。這些都是我國(guó)現(xiàn)今選礦業(yè)所面臨的嚴(yán)峻形勢(shì)。
為解決以上難題,我們必須加強(qiáng)礦物加工的技術(shù)創(chuàng)新,探求自己的發(fā)展道路??傊?,出路依靠礦物加工技術(shù)的重大革新,降低成本,同時(shí)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展或拓展礦物加工技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域,充分利用可在生能源。下面將列舉幾個(gè)重要的礦物加工技術(shù),并對(duì)它們的發(fā)展進(jìn)行分析,以供參考。
一、超細(xì)磨技術(shù)
我國(guó)許多鐵、錳、鋁、磷等礦產(chǎn)資源都是微細(xì)嵌布(小于10~20μm)的,這就決定了必須對(duì)此類(lèi)礦石進(jìn)行超細(xì)磨加工,才能將有用礦物單體從原礦石中分離出來(lái),從而進(jìn)行有效分選,為進(jìn)一步的加工打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
超細(xì)磨技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)比較成熟,可以將原礦石細(xì)磨至25μm例如美國(guó)的帝國(guó)鐵礦。其采用一段破碎,排礦粒度小于230mm,入閉路自磨及礫磨。自磨排礦經(jīng)雙層篩,篩上產(chǎn)品粒度為63.5~22mm,一部分作為礫磨機(jī)磨礦介質(zhì),剩余部分經(jīng)短頭圓錐破碎后返回自磨。底層篩下物(<1mm)送磁選作業(yè),丟棄48%尾礦,磁選精礦進(jìn)旋流器,旋流器沉砂及雙層篩底層篩上物送礫磨,礫磨與旋流器閉路,旋流器溢流(<25μm占90%)送磁選。
超細(xì)磨技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于攪拌磨的運(yùn)用和創(chuàng)新,各種型號(hào)的攪拌磨能進(jìn)一步將礦石細(xì)磨。這種攪拌磨與傳統(tǒng)的球磨機(jī)相比,研磨時(shí)間更短,能耗更小,細(xì)磨精度更高的特點(diǎn),其超細(xì)磨的技術(shù)主要體現(xiàn)在使用小磨球。在攪拌磨采用高攪拌轉(zhuǎn)速和高介質(zhì)填充率的情況下,能保證小磨球能得到足夠的能量,從而將礦石充分細(xì)磨。
攪拌磨的發(fā)展方向主要有:提高能量密度(輸入功率/磨筒容積,kW/L)并使之分布均勻;研制高密度、高硬度研磨介質(zhì);提高研磨介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度;解決攪拌磨的磨損件材質(zhì),例如采用剛玉、聚氨脂內(nèi)襯及耐磨攪拌器,既可解決磨損問(wèn)題,又可避免二次污染。
二、超導(dǎo)磁選技術(shù)
1945年比利時(shí)人T.Vermeriven利用通過(guò)磁化水來(lái)減少鍋垢獲得成功后,磁化技術(shù)被世界各國(guó)所重視,并進(jìn)行了許多的研究和實(shí)驗(yàn)。
高梯度磁分離技術(shù)主要體現(xiàn)了磁場(chǎng)梯度的作用。超導(dǎo)磁選技術(shù)就是在通過(guò)采用剛毛或鋼網(wǎng)等導(dǎo)磁介質(zhì)形成磁場(chǎng)后,有效地抑制磁分選力隨著礦粒粒度減小的衰減,而極大地降低磁選粒度下限的技術(shù)。
1986年,超導(dǎo)磁選機(jī)在高嶺土提純工業(yè)上獲得應(yīng)用。由于它在高嶺土處理上的適用、操作穩(wěn)定可靠、投資與運(yùn)行費(fèi)經(jīng)濟(jì)合理,已在該工業(yè)中居主導(dǎo)地位。目前,高嶺土提純中所需磁場(chǎng)強(qiáng)度大體上有2或5(T)的兩種。從工業(yè)高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)的制造商方面來(lái)的信息看,美國(guó)Eriz磁公司已提高了它的場(chǎng)強(qiáng)2(T)和快速勵(lì)退磁式高梯度超導(dǎo)磁選機(jī)產(chǎn)品的自動(dòng)控制程度,并改進(jìn)了設(shè)備的保護(hù)機(jī)構(gòu)。
目前,此技術(shù)主要存在投資費(fèi)用大、運(yùn)行成本高(主要是由于超導(dǎo)材料一般都要在低溫環(huán)境下運(yùn)行,所以要配備齊全的制冷設(shè)備)。超導(dǎo)磁選機(jī)將是超導(dǎo)磁選領(lǐng)域今后發(fā)展的重點(diǎn)。強(qiáng)電用的超導(dǎo)材料一旦成熟并能批量生產(chǎn),都將可以用于各種不同原理的超導(dǎo)磁選機(jī)的磁體制造。這樣,這種無(wú)公害的選礦作業(yè)必將會(huì)引起選礦技術(shù)的新突破。
三、固液分離技術(shù)
固液分離就是指把生產(chǎn)中含水的中間或最終(包括排出物)的液相和固相分開(kāi),即從懸浮液中將固體顆粒與液相分離的作業(yè),是現(xiàn)代冶金、化工、礦物工程等工藝過(guò)程的重壓環(huán)節(jié)。
固液分離技術(shù)隨著電凝聚技術(shù)、離心沉降設(shè)備和斜板濃密機(jī)的引進(jìn)得到了巨大的進(jìn)展。傳統(tǒng)的固液分離技術(shù)中過(guò)濾、干燥、篩分、沉降和離心沉降技術(shù)為主導(dǎo),其中沉降技術(shù)又分為濃縮和澄清。隨著科技的發(fā)展和多學(xué)科技術(shù)的綜合運(yùn)用,固液分離技術(shù)也得到了極大的發(fā)展,如在沉降技術(shù)中運(yùn)用絮凝劑、在過(guò)濾技術(shù)中運(yùn)用盤(pán)式真空過(guò)濾機(jī)和陶瓷過(guò)濾機(jī)、在篩分技術(shù)中運(yùn)用膜分離技術(shù)等等。
四、微生物浸出技術(shù)
微生物浸出技術(shù)是一種通過(guò)微生物從礦石上提取有用金屬的選礦方法,利用微生物在生命活動(dòng)中自身的氧化和還原特性,使資源中的有用成分氧化或還原,以水溶液中離子態(tài)或沉淀的形式與原物質(zhì)分離,其方式比用氰化物進(jìn)行的堆積浸出更干凈。生物浸出是濕法冶金的一種應(yīng)用。
微生物浸出技術(shù)最早用于提取銅的提煉,此技術(shù)具有成本低、投資少和無(wú)污染等特點(diǎn),引起了人們的廣泛注意,隨后被運(yùn)用到鈾、鍺、鎳、銻、鈷、鋅的提取及煤的脫硫等領(lǐng)域,具有極為廣闊的發(fā)展空間。
目前微生物用于浸礦方面已經(jīng)得到了極大的發(fā)展和成績(jī),同事還被用來(lái)作為浮選藥劑或選擇性絮凝劑以代替常規(guī)浮選藥劑,但尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。
五、礦石輻射預(yù)選技術(shù)
輻射預(yù)選技術(shù)就是在通過(guò)將X、C-射線或中子束輻照到礦石上,礦山原子就會(huì)輻射出有原子特征的X射線,并且此射線具有唯一性,通過(guò)對(duì)礦物誘發(fā)出二次射線的強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè),實(shí)現(xiàn)對(duì)礦段或入選礦石按品位預(yù)分等級(jí),達(dá)到分品級(jí)入選及整車(chē)皮(料斗)丟棄不合格礦石的目的。
從該技術(shù)原理上來(lái)說(shuō),只有將與礦物對(duì)應(yīng)的輻射源輻照到礦石上就能誘發(fā)出二次射線。由此,該技術(shù)的關(guān)鍵是研制出對(duì)二次射線敏感并能夠準(zhǔn)確區(qū)分的傳感器。
輻射預(yù)選法通過(guò)在入選前建造放射預(yù)選站達(dá)到預(yù)選的目的。它可顯著提高礦石入選品位,并減小原礦品位的波動(dòng)。顯然,這對(duì)選礦廠的節(jié)能挖潛有重大意義。
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針對(duì)煤礦采掘相關(guān)設(shè)備存在的耐磨問(wèn)題進(jìn)行深入研究,可為需求客戶(hù)解決實(shí)際問(wèn)題并提供具體解決方案,實(shí)現(xiàn)合作共享共贏。
專(zhuān)家研究方向:
1.解決復(fù)雜地質(zhì)條件下(如硬巖、夾矸、硫磺結(jié)核)截齒適用問(wèn)題;
2.解決滾筒截齒齒座合理布置及合適截割角問(wèn)題;
3.解決刮板輸送機(jī)中部槽、鏈輪及關(guān)鍵部件的耐磨問(wèn)題,延長(zhǎng)其使用壽命;
4.采用激光、等離子再造技術(shù),對(duì)報(bào)廢的液壓支架立柱進(jìn)行修復(fù)再造,超過(guò)新立柱壽命;
5.對(duì)適宜井下硬巖小型快速掘進(jìn)設(shè)備(代替盾構(gòu)機(jī))有深入的研究。
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