瞄准国家资源需求,持续不断地组织力量科技攻关,所取得的磁筛成果为我国大量低品位、难选矿的利用展示了良好的前景 。
在新一轮国土资源地质大调查中,郑州矿产综合利用研究所(中心)瞄准国家资源需求,取得了许多重要成果。其中磁铁矿选矿新技术———磁筛使一批难利用的铁矿资源得以利用,使已利用的铁矿产品质量和产品结构得到优化,为解决我国铁矿矿产资源日益短缺问题和提高资源利用效率提供了强有力的技术支撑。
我国铁矿资源储量虽占世界第5位(其中黑矿占71%,红矿占29%),但平均品位低于世界11个百分点,要经过选矿方能冶炼的贫矿占到了97%。据中国钢铁工业协会统计,我国2002年进口富铁矿石和铁精矿1.1亿吨,2003年1.45亿吨,2004年达到2.1亿吨。钢铁原料价格大幅度攀升。因此,不得不设法将难选矿与低品位矿加以利用,此举对于铁资源紧缺、进口矿运输距离远的内地钢铁企业显得尤为迫切。
在我国已探明的磁铁矿中,42.2%为难利用矿,利用磁铁矿选矿新技术对我国8大矿区30亿吨难利用铁矿的研究结果表明,在确保回收率的前提下,大部分可选得TFe66%—70%左右的优质铁精矿,有的甚至可以选得TFe71%以上的可供粉末冶金、作软磁性材料用的高纯铁精矿。
以提高资源利用率和利用效率为己任,红柱石、非金属矿专用磁选机取得选矿技术和装备的双突破
非金属矿专用分选装备是该所(中心)在全国首先倡导并获得国内同行专家认可的非金属矿合理利用关键技术,该技术的完成将有助于提高我国非金属矿资源合理利用水平和提升非金属矿产品的市场竞争力。
1)新疆巴州益隆红柱石选矿新技术成果在新疆库尔勒进行了成功转化,建成了亚洲最大的红柱石选矿厂。新疆巴州益隆红柱石矿规模亚洲第一、全球第三。从 2004年6月开始,项目组主要成员一直在生产第一线指导该厂进行工业调试,这也是该所(中心)技术人员首次承担年产5万吨精矿的大型非金属矿红柱石矿选厂的调试任务,对破碎系统、分级系统、重选系统、磁选系统分别进行了调试,确定了各系统的最佳操作条件。工业调试结果表明:原矿(红柱石品位12%—17%)经破碎—分级—重选抛尾—磁选抛尾工艺流程处理,可获得Al2O355%—58%,Fe2O3小于1.0%,粒度-5+1mm的优质红柱石产品,精矿产率12%,回收率62%的优异指标。该厂的建成投产,结束了国内长期缺乏粗粒红柱石骨料的历史,不仅可为我国的耐火材料工业提供优质红柱石产品,而且,其产品的成本和价格可以参与国际市场竞争。
2)非金属矿专用磁选机的研制成功可进一步优化我国非金属矿产业结构,提高资源利用效率。金属矿和非金属矿在选别中的差别在于:非金属矿产品要求将金属矿物杂质尽可能脱除干净,金属矿产品要求保证金属矿物品位。例如,磁选作业时,对铁矿选矿,希望铁品位高,而且回收率高;非金属矿产品要求含铁量低。因此除铁是非金属矿利用的一个关键技术。但非金属矿的开发利用,一直照搬金属矿的选别设备,在应用中出现了许多问题,如精矿回收率低,产品质量差,这些问题与选别设备紧密相关,这种现象,已经成为优化我国非金属矿产业结构,提高资源利用效率必须解决的矛盾。
针对上述矛盾,该所(中心)研制的非金属矿专用磁选机的特殊磁系结构解决了非金属矿选矿中的不足。采用“-N(S)-N(S)-N(S)”磁系结构,磁极的极性是沿圆周方向和沿轴向相同。由于这样的磁系设计使磁系表面磁力线趋于均匀分布、磁场强度变化不大,不发生磁搅动,磁性矿物可被牢牢地吸在筒体表面,强化了磁性矿物的分离作用,使磁性矿物充分与非磁性矿物有效分离。目前完成了设计磁系表面工作场强大于13000高斯的Φ100χ1000-1型辊式强磁场磁选机和Φ300χ400型永磁筒式弱、中磁场磁选机。弱场强磁选机磁系表面磁场强度大于1200高斯,中场强磁选机磁系表面磁场强度大于4000高斯。
非金属矿专用强磁选机的特点:由于磁系结构采用轴向斥挤串连、径向导出结构方式的分选磁辊,磁场梯度高、有效分选面积大、分选效率高、设备造价低、运行成本低,适用分选粒度范围宽(0.074—10mm)。该型磁选机不仅在许多应用领域可取代电磁强磁选机,而且还可有效分选其它磁选设备难以处理的粗粒弱磁性矿物。
新型非金属矿专用弱、中磁场磁选机的特点:由于磁系结构采用磁极同性排列,使筒体表面磁力线趋于均匀分布、磁场强度无大的变化,磁性矿物可被牢牢的吸在筒体表面,强化了磁性矿物分离作用,实现了磁性矿物与非磁性矿物有效分离;磁系材料即可采用铁氧体,也可采用稀土或稀土和铁氧体组合,设计出不同磁场强度的磁系(通体表面磁场强度设计范围为0.08—0.55T),可针对性地除掉非金属矿中不同磁性矿物;对于弱磁选加强磁选分选工艺,本新型的永磁筒式弱磁场磁选机可避免由于普通磁选机强磁性矿物选不干净造成强磁选机介质板堵塞现象;本新型的永磁筒式中磁场磁选机,有时可由一段替代上述两段工艺,可使分选工艺简化、稳定。
由于非金属矿利用的迅速发展,其在国民经济中起的作用越来越重要,应用领域越来越广泛,非金属矿需求量的增加和其质量要求的提高,决定了非金属矿专用选别设备的应用前景是广阔的。对非金属矿物,需要对其进行分选提纯后才能使其达到可以开发利用或高效开发利用的程度。对于很多非金属矿物,例如各种耐火材料、锆英石、石英砂、长石、陶瓷原料等非金属矿物,铁类杂质常是极有害的成分,需要对其分离去除。大量的实践证明,对于各种非金属矿物的除铁提纯,采用磁选方法,是一种非常有效的方法。非金属矿专用磁选机的研制成功,可有效地解决非金属矿除铁、粗粒抛尾、矿物分离等关键技术难题,为非金属矿提质增效、优化产品结构、提高资源利用率提供了可靠技术保障。
新技术的不断积累为大量难利用矿的合理利用奠定了基础
我国重要矿产资源的普遍特点是中低品位矿多、复杂共生矿多。一方面铁、铜、铝等重要矿产资源中优质资源越来越少,另一方面大量的中低品位矿产、复杂共生矿因开发利用技术不过关或经济不合理未能得到有效利用。因此,低品位、难选冶复杂共生矿的开发利用技术,是这支综合利用队伍面临的长期任务。
1)斑岩型铜钼多金属矿综合利用新技术研究。以长期呆滞的黑龙江多宝山超大型斑岩铜钼矿为例,该矿曾由国家投入7000多万元的勘探费用,已探明储量铜为237万吨,是我国典型的超大型斑岩铜矿床。伴生钼、金、银、铼、锇等许多有益元素。
该所(中心)通过工艺矿物学研究查明了矿石中主要矿物组成及含量,矿石类型及结构构造特征,铜、钼矿物的嵌布特征及共生关系;查明了伴生元素金、银、铼、锇的赋存状态。在清楚认识矿石性质的基础上,确定了原矿———粗磨粗选抛尾———粗精矿再磨精选适度分离铜钼———铜钼混合精矿冶金分离新工艺流程,获得了选矿作业铜、钼回收率分别达到85%和70%,冶金作业铜、钼回收率分别高于90%和80%的指标。在优先保证铜钼分离的同时,还进行了金、银、锇、铼工艺过程中的走向、产品中的分布等回收试验研究工作。
在较粗的磨矿粒度下,提前实现了尾矿分离,为该矿能够经济的工业利用提供了技术依据;经铜钼分离得到了大部分合格铜精矿,并使铜钼混合精矿中Mo含量大幅度提高。在原矿含Cu0.4%—0.45%、Mo0.028%—0.035%时,混合粗精矿中铜钼品位富集了20倍以上,含Cu10%,钼品位 0.75%,铜的回收率为82%—86%,钼的回收率为80%—85%。经对粗精矿再磨精选后实现了铜钼部分分离后,得到了合格铜精矿和含钼较高的铜钼混合精矿,铜精矿含Cu20%以上、Mo0.3%以下;铜钼混合精矿含Cu22%、Mo6.4%,对混合精矿进行了选择性浸出工艺,使混合精矿中钼进入溶液,而铜留在渣中,从而实现铜钼的有效分离。钼浸出率达95%以上,溶液中钼的沉淀率95%以上。取得了铜萃取率99%的试验指标,完成了冶金扩大试验,制得了钼酸铵产品和氧化钼产品,质量达国标一级品要求。
2)中低品位铝土矿资源利用新工艺研究。在以往实践和总结国内外经验的基础上提出了通过选矿使矿石铝硅比由3—6提高到7以上的选矿—石灰拜耳法工艺流程,使氧化铝的生产过程低能耗、低成本运作,并从根本上彻底解决渣(赤泥)的综合利用问题。
在对河南、山西两省铝土矿资源状况、矿石自然类型和工业类型进行简要分析的基础上,选取了有代表性的试验样品。对样品开展了系统的工艺矿物学研究,进一步查明了我国中低品位高岭石一水硬铝石型、伊利石一水硬铝石型豆鲕状和碎屑状铝土矿的矿物组成以及矿石中一水硬铝石和高岭石、伊利石等矿物的嵌布特征,为下一步的选冶试验提供了依据。
冶金过程采用了石灰拜耳法新工艺,氧化铝溶出率达85.09%以上。该方法不但较大程度地降低了碱消耗,而且获得了低碱的赤泥渣,为赤泥的合理利用奠定了基础。由于可以用赤泥和尾矿作为水泥原材料,因此保证了整个工艺过程的环保特征。
矿产综合利用队伍肩负着两大历史任务:一是为提高国家资源保障程度服务。做好资源可利用性评价,可以提高地质调查成果的社会化显示度和加强引导商业化地质工作的能力;对新类型资源进行可利用性资源评价和通过技术创新使呆滞资源转变成为可利用资源同样是适合我国国情的长期性任务。二是为国家资源保护和合理利用决策依据提供技术支撑,把加强资源开发管理和综合利用落到实处,促进决策的科学化和提高决策的操作性。