隨著社會的飛速發(fā)展,對礦床資源的需求量也越來越大。但各種礦產(chǎn)資源中的富礦、易選礦資源越來越少,能源價格不斷上漲,開采礦產(chǎn)資源的勞動費用也越來越高,開采出來的礦石平均品位也越來越低,如美國現(xiàn)在的開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)境問題也日益凸顯。例如要練出1t金屬銅的話,需要處理品位在0.6%大約167t銅礦石,并且開采1t的銅礦石會同時產(chǎn)出3t的廢石,由此可見這些練出1t金屬銅需要處理500t的廢石。
這一問題在我國也同是存在的。我國從1992年起已躍居為世界最大的鐵礦開采國,但鐵礦石的平均品位不到34%,折算成鐵精礦,則名不符實。我國有大量弱磁性鐵礦,這些鐵礦由于鐵礦物和伴生礦物嵌布粒度太小而無法有效地分選。這一問題也在錳、磷、鋁土礦中存在。這些都是我國現(xiàn)今選礦業(yè)所面臨的嚴峻形勢。
為解決以上難題,我們必須加強礦物加工的技術(shù)創(chuàng)新,探求自己的發(fā)展道路。總之,出路依靠礦物加工技術(shù)的重大革新,降低成本,同時與環(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。下面將列舉幾個重要的礦物加工技術(shù),并對它們的發(fā)展進行分析,以供參考。
一、超細磨技術(shù)
我國許多鐵、錳、鋁、磷等礦產(chǎn)資源都是微細嵌布(小于10~20μm)的,這就決定了必須對此類礦石進行超細磨加工,才能將有用礦物單體從原礦石中分離出來,從而進行有效分選,為進一步的加工打下堅實的基礎(chǔ)。
超細磨技術(shù)在國外已經(jīng)比較成熟,可以將原礦石細磨至25μm例如美國的帝國鐵礦。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。
超細磨技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于攪拌磨的運用和創(chuàng)新,各種型號的攪拌磨能進一步將礦石細磨。這種攪拌磨與傳統(tǒng)的球磨機相比,研磨時間更短,能耗更小,細磨精度更高的特點,其超細磨的技術(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)的運動強度;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,既可解決磨損問題,又可避免二次污染。
二、超導(dǎo)磁選技術(shù)
1945年比利時人T.Vermeriven利用通過磁化水來減少鍋垢獲得成功后,磁化技術(shù)被世界各國所重視,并進行了許多的研究和實驗。
高梯度磁分離技術(shù)主要體現(xiàn)了磁場梯度的作用。超導(dǎo)磁選技術(shù)就是在通過采用剛毛或鋼網(wǎng)等導(dǎo)磁介質(zhì)形成磁場后,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、投資與運行費經(jīng)濟合理,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強度大體上有2或5(T)的兩種。從工業(yè)高梯度超導(dǎo)磁選機的制造商方面來的信息看,美國Eriz磁公司已提高了它的場強2(T)和快速勵退磁式高梯度超導(dǎo)磁選機產(chǎn)品的自動控制程度,并改進了設(shè)備的保護機構(gòu)。
目前,此技術(shù)主要存在投資費用大、運行成本高(主要是由于超導(dǎo)材料一般都要在低溫環(huán)境下運行,所以要配備齊全的制冷設(shè)備)。超導(dǎo)磁選機將是超導(dǎo)磁選領(lǐng)域今后發(fā)展的重點。強電用的超導(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)磁選機的磁體制造。這樣,這種無公害的選礦作業(yè)必將會引起選礦技術(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,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)備和斜板濃密機的引進得到了巨大的進展。傳統(tǒng)的固液分離技術(shù)中過濾、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)中運用絮凝劑、在過濾技術(shù)中運用盤式真空過濾機和陶瓷過濾機、在篩分技術(shù)中運用膜分離技術(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、投資少和無污染等特點,引起了人們的廣泛注意,隨后被運用到鈾、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,同事還被用來作為浮選藥劑或選擇性絮凝劑以代替常規(guī)浮選藥劑,但尚處于實驗室研究階段。
五、礦石輻射預(yù)選技術(shù)
輻射預(yù)選技術(shù)就是在通過將X、C-射線或中子束輻照到礦石上,礦山原子就會輻射出有原子特征的X射線,并且此射線具有唯一性,通過對礦物誘發(fā)出二次射線的強度進行檢測,實現(xiàn)對礦段或入選礦石按品位預(yù)分等級,達到分品級入選及整車皮(料斗)丟棄不合格礦石的目的。
從該技術(shù)原理上來說,只有將與礦物對應(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)選法通過在入選前建造放射預(yù)選站達到預(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。顯然,這對選礦廠的節(jié)能挖潛有重大意義。
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針對煤礦采掘相關(guān)設(shè)備存在的耐磨問題進行深入研究,可為需求客戶解決實際問題并提供具體解決方案,實現(xiàn)合作共享共贏。
專家研究方向:
1.解決復(fù)雜地質(zhì)條件下(如硬巖、夾矸、硫磺結(jié)核)截齒適用問題;
2.解決滾筒截齒齒座合理布置及合適截割角問題;
3.解決刮板輸送機中部槽、鏈輪及關(guān)鍵部件的耐磨問題,延長其使用壽命;
4.采用激光、等離子再造技術(shù),對報廢的液壓支架立柱進行修復(fù)再造,超過新立柱壽命;
5.對適宜井下硬巖小型快速掘進設(shè)備(代替盾構(gòu)機)有深入的研究。
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