《重视矿石物性研究-开发与矿物资源可选性相和谐的精细工艺技术》解析

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,重视矿石物性争论，开发与矿物资源可选性相和谐的精细工艺技术,一、中国是矿产资源大国和矿业大国,1.我国矿产资源总体上储量大，种类繁多,目前，我国已觉察的矿产有171种，已探明储量的矿产有158种。已探明的矿产资源总量约占世界的12%，居世界第三位。我国主要矿产的储量和根底储量占世界前五名的有26种，根底储量进入前五名的有24种。其中根底储量居世界第一、二位，人均占有量超过世界平均水平的有煤、钨、锡、锑、钛、稀土、石膏、膨润土、芒硝、菱镁矿、石墨等。,表1列举了2023年中国及其他世界主要国家固体矿产资源的状况。在上述矿种中，我国的稀土、钨、铅、锌、锑、钼、铁、镁在世界各国的储量中名列前茅，其中稀土、钨、锑和锡仍是世界上的名牌矿种。,2023年世界主要国家矿产资源储量,2、中国金属矿产资源人均占有量低，禀赋差,矿产,人均储量,占世界人均%,人均产量（千克）,占世界人均%,人均消费量（千克）,占世界人均,铁矿石,锰矿石,铬矿石,铜矿石,铝土矿,锌矿石,镍矿石,钨矿石,稀土,钾盐,9.88吨,99千克,2.92千克,13.20千克,283千克,16.50千克,2.20千克,0.95千克,18千克,56千克,42,36,0.5,18,7.3,55,33,159,138,3.6,187,2,0.16,0.41,6.9(金属),1.2,0.04,0.018,0.06,0.27,113,166,6.7,20,33,90,22,300,419,6,230,2.8,0.7,1.06,2.3(金属),0.86,0.03,0.006,0.018,2.8,129,233,31,46,60,62,17.6,83,119,68,表2、中国几种重要矿产资源的人均储量、产销量,与世界矿产资源大国和矿业强国相比，中国的金属矿产资源有以下不利因素：,“小金属”矿产资源丰富，但大宗矿产资源储量缺乏。,钨、锡、钼、锑和稀土等用量不大的“小金属”矿产储量居世界前列，但目前对国际市场的掌握力正在减弱。需求量较大的富铁矿、锰、铬、铜、铝等大宗矿产资源的储量却缺乏。此外，需求量同样较大的铅、锌、镍、金、银等矿产资源的人均拥有量也明显低于世界人均水平见表2。,矿产资源分布不均，新探明的资源大都在开发条件差 或遥远地区,矿产资源的形成遵循地质成矿规律。从时间和空间上讲，中国大陆是不同时代，多种类型地质单元的多重拼合体，演化历史简单，成矿条件良好，但矿产资源分布不均。,铁矿主要分布在东北和西南地区；,铜矿以长江中下游和赣东北为主，约为全国储量的31.90%，其次有西北和西南地区；,铅锌在华南和西部居多；,钨锡大都分布在江西、湖南、广西、云南和广东等省区；,铝土矿多分布在山东、陕西、河南、山西、贵州和广西。,东部和中部的矿产资源大都开发很早，比较充分，并且已有不少矿山因资源枯竭而关闭。近几年新探明的矿山大多在海拔高，交通、电力不便或遥远的西南、西北地区，例如西藏的玉龙铜矿、云南的兰坪铅锌矿，新疆的阿舍勒铜锌矿，四川甘孜洲的白玉铜矿等，这给矿产资源的开发带来不便。,贫矿多、富矿少,以国民经济中应用最广的铁、铜和铝为例：,中国的铁矿资源储量尚可，但平均含铁品位仅有33%铁矿出口大国品位在5565%，富铁矿储量不到5%，亦即95%以上的贫铁矿需经选矿富集后才能送高炉冶炼。,中国铜矿石的平均品位仅有0.87%，其中含铜1%以上的矿石储量只有35.9%。位居亚洲前列的特大型铜矿山江西德兴铜矿原矿含铜仅为0.41%，为全国最低，但其储量占全国可采总量的五分之一。,又如：我国的铝土矿资源以一水硬铝石高岭石型为主，该类型矿石占总储量的99%，而三水铝石型铝土矿仅在广东、海南、福建和台湾少量分布，占总储量的1%。与三水铝石相比，一水硬铝石铝硅比偏低，其中铝硅比大于7的矿石量仅占33.05%。这种铝资源的性质打算了我国氧化铝工业的能耗、碱耗均高于国外以三水铝石为原料的氧化铝厂。,单一矿种少，矿物共、伴生关系简单，有用矿物嵌布粒度细,在已开发利用的139个矿种中，有87种矿产来源于共生和伴生矿床。中国的单一型铜矿仅为27%，其余73%的铜矿中共生或伴生有铅、锌、黄铁矿、金、银及其它稀散元素或稀贵金属。例如：,云南会泽铅锌矿深部矿体中方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、白铅矿、菱锌矿、异极矿共生，选矿分别需要综合回收硫化铅、硫化锌、氧化铅、氧化锌和黄铁矿。,湖南柿竹园多金属矿中，黑、白钨矿共生，钼、铋、黄铁矿等硫化物共生，白钨矿与萤石、方解石、石榴石等含钙矿物共生，使矿物分别困难。,中国金属矿产资源贫、细、杂的特点加大了选冶加工的难度。,中小型矿床多，难以建设大型和超大型采选企业,以铜为例，目前在中国已觉察的900多个矿产中，大型铜矿床仅为2.7%，中型矿床占8.9%，小型矿床占88.4%。2023年中国329个生产矿区的铜产量仅为52万吨，而智利丘基卡玛塔一个矿山的年产量就达65万吨。其它的有色金属矿山更是小型地下矿开采居多，大型露天开采少，使采选生产的经济指标不高。,后备矿床缺乏,按现已探明的储量和现有的开采规模，除钼以外，有色金属矿产资源大体上仅够今后20年的开采量。有资料说明，大多数国有有色金属矿山已进入中晚期，矿山关闭加快。,二、 中国正处于工业化的中期阶段，今后2030年内，对国外矿产的依存度大约是4060%,某些学者对世界上100多年来工业化过程中经济进展与矿产资源的消费规律进展了争论。结果说明，工业化阶段是一个国家或地区矿产资源快速消费时期，大致呈“S”形曲线，如图1。,图1、人均矿产金属消费与人均GDP的关系,他们的争论说明，人均矿产资源的消费量与同一个国家的经济进展水平有关。,在农业社会，金属的消费量与人均GDP增长的关系并不确定；,进入前工业化阶段，矿产资源的人均消费量开头增长；,当进入工业化阶段后，随着人均GDP的增长人均矿产资源的消费量呈快速增长的趋势；,当经济进展到达肯定水平后例如，美国、英国、日本金属消费增长会保持在肯定水平；,进入后工业化阶段，呈下降趋势。,图1中左侧曲线说明缓慢工业化过程，例如英国、美国；右侧曲线说明快速工业化过程，例如日本、韩国；与前者比其工业化周期短，对资源的消费强度更大。,中国在90年月初期开头进入经济快速增长时期，对资源的需求量显著增加。与美英等完成工业化的国家相比，中国走的是一条新型工业化道路，其特点是科技含量高，资源消耗少，环境污染少，经济效益高。,但是，由于工业化周期大大缩短，对矿产资源的消费强度仍旧会很高。,有人估计了钢、铜、铝、锌几种金属到达“S”型曲线的峰值时间和峰值消费量见表3。,表3、中国主要金属消费需求猜测,金属,“S”型曲线达峰值时间,2000年消费量,峰值消耗量,今后10年累计,20年累计,30年累计,钢,亿吨,2012,2013,1.42,2.54,2.60,21.3,21.4,48.3,45,74,74,铜,万吨,2023,2019,188,681,532,3163,2835,8136,7862,14830,12360,铝,万吨,2022,2028,330,1301,1629,6066,5789,17408,15011,30400,31500,锌,万吨,2012,2013,123,231,221,1880,1780,4280,4030,7800,6380,目前中国铁、铜、铝、铅、锌、铬、锰等矿产品自产量缺乏，需要大量进口。例如，2023年，铜产量的60%以上，铝产量的48%以上，铅产量的30%，锌产量的20%是靠进口原料生产的，今后还有进一步扩大的趋势。几种主要的产品的对外依存度列于表4。,表4 、 几种主要金属矿产品 对外依存度猜测,对外依存度%,金属矿产品,2000年,2005年,2010年,2015年,2020年,铁矿石,43,55,5557,4558,4060,铜精矿,50.6,52.160,44.660,37.160,3060,氧化铝,28,2734,3036,3244,2850,锌精矿,不详,不详,1013.5,2027,3040,中国大量进口金属矿产品原料，加剧了全球原料供给紧急，价格上扬，对中国的钢铁及有色金属工业的可持续进展构成严峻威逼。,如何爱护与综合开发利用本国的矿产资源并实施全球化的策略是面临的重要课题。,随着低品位、难选共生矿石量的增加和对选矿产品质量的高要求，对矿物加工工艺技术和装备水平的要求也越来越高。,加强对矿物资源共性化的争论，利用其自然的甚至微小的物性差异，扩大其分选的差异，到达矿物高效分别的目的。,“细节打算胜败”。矿物加工技术进展到今日，已不再是从前粗暴式的分选。事实上，很多工艺技术的突破，正是由于对目的矿物和非目的矿物进展精细争论之后，在工程上实行了或许是并非困难的技术措施而实现的。,三、重视矿石物性和 工艺矿物学的争论,工艺矿物学的争论始于20世纪40年月。以1974年苏联学者A金兹堡和T亚历山大罗娃所著工艺矿物学新的矿物学分支一书的出版为标志，工艺矿物学已成为一门新兴的边缘学科，在地质、选矿、冶炼、建材、硅酸盐等行业获得广泛的应用与进展。,1.工艺矿物学的主要争论领域,大约有10个方面，其中与选矿相关性较强的有以下几方面内容：,对原矿的争论,包括：矿石类型，原矿的化学组成，矿物组成，有价元素和伴生元素的含量和赋存状态，矿石的构造构造，矿物的嵌布特性、粒度特性和共生关系，有价元素的相关关系计算。对于硫化矿石应作物相分析确定氧化率。对于铁矿石还应确定矿石的酸碱性以便指导后续烧结、球团的配料。对于铜矿石还应查明自由氧化铜、次生硫化铜和原生硫化铜的矿物含量，对于氧化铜矿石还应查明结合氧化铜的含量。,选矿产品检查,选矿产品包括流程中的开口产品精矿、尾矿、中矿和流程中中间作业产品的检查。包括磨矿和选矿产品中矿物解离度的测定，粒度分布特性，连生特性富连生体、贫连生体、包体连生、平行连生、环状连生等。,矿物分选的晶体化学原理,这是近年间引起留意的一个争论领域。矿物晶体化学对矿物物性及可选性矿物加工性能的影响：,外表特性可浮性浮选,解理、硬度、脆性、外形选择性磨矿，分级，重选,构造、外表特性矿物改性，矿物材料,结晶粒度：结晶粒度粗的磁性矿物，磁畴构造破坏后细颗粒剩磁高，易产生磁团聚磁选，絮凝,晶系的影响：单斜磁黄铁矿比六方磁黄铁矿磁性强、可浮性也好磁选，浮选,类质同象磁选，浮选，冶炼,2.工艺矿物学争论的作用,通过对原矿工艺矿物学的争论可以确定：,矿石分选的难易程度。,磨矿流程构造，磨矿段数及最终磨矿细度，包括连续磨矿或阶段磨矿阶段选别。,分选的原则流程，尤其要确定简单 流程中打头的选别方法重、磁、浮和首先分别的矿物，确定矿物分选的挨次。,预选抛尾的可能性及抛尾粒级。,按矿物计算出选矿可能到达的理论回收率和品位。例如，某铌、锆矿石，业主要求精矿中五氧化二铌的品位达50%以上，后经工艺矿物学争论觉察，理论上最高品位只达45%左右。,通过对选矿产品的工艺矿物学争论可确定：,主要矿物或元素在选矿流程中的走向和各作业的富集程度及分布规律。目前是按元素分析为主，将来可能以矿物含量计算流程例如澳大利亚的器QumScan、MLA。,影响精矿质量的缘由单体，连生体。例如，光性矿物学在可可托海选矿厂的应用。又如，卢氏官坡六零六矿锂精矿品位小于5%，后查明纯锂辉石含Li20只有5.68%，达不到7%,锂精矿品位大于6%是不行能的。新疆阿舍勒铜精矿含砷的缘由砷黝铜矿。,尾矿中有价元素流失的缘由单体、连生体、粗粒级、细粒级。,各种精矿中元素互含及含杂状况。,3、工艺矿物学和选矿工艺技术的相互促进和进展,工艺矿物学的争论要先于选矿工艺争论,对于简单难选的矿石尤其如此，不是可有可无。,工艺矿物学争论不是选矿争论的装饰。,选矿争论人员要懂些工艺矿物学的学问。,工艺矿物学争论的人要懂些选矿工艺技术。,四、开发与矿物资源可选性相和谐的精细工艺技术,强调人与自然的和谐人与矿物资源的和谐人们开发的矿物加工工艺流程、技术装备与矿物可选性之间的和谐。,1.和谐的精细工艺技术的特点：,合理的磨矿分级流程。磨矿装备，分级设备，连续磨矿，阶段磨矿阶段选别，粗精再磨，中矿再磨，磨矿分级回路中的选别作业：重选，磁选，闪速浮选，粗粒浮选等，应与矿物可选性相适应。,敬重矿物的物性，不与矿物斗气，不搞重压重拉，学会与矿物和平共处，制定的工艺流程在稳定的工艺过程中能平和高效地将矿物分别。,依据矿物的可选性和精矿产品的价值，在不能兼顾的状况下，分清主次，按分选挨次确定原则流程。,例如，CuPbZn，PbZnS，CuS,依据矿物可选性的差异，例如，对于浮选是矿物可浮性和浮游速度的差异，将矿物颗粒矿浆分流分速处理，可衍生出假设干个流程构造。,以浮选为例：在传统的优先浮选和混合浮选的根底上，可演化为：,等可浮流程。,异步浮选有人称分步浮选，可用于优先流程及混选流程。,局部快速优先浮选。,分支串流。,早收粗收、早丢粗丢。中矿，特殊是富连生体的处理得当例如，德兴铜矿浮选，铝土矿选矿。,在简单的浮选流程中，适当形成开路环境，必要时产出开口产品抛尾，削减循环干扰。,流程的繁简必需适应于矿石的高效分选，不行主观臆断。,对于易选的矿石，流程不应简单。,对于难选的简单矿石，流程不能简洁。,重视综合回收和清洁工艺。,联合流程的应用。,这一方面的新技术、新成果特别多。例如，在铁矿石选矿领域有：,连续磨矿，弱磁强磁阴离子反浮选流程,连续磨矿，粗细分选、中矿再磨、重选磁选阴离子反浮选,阶段磨矿，粗细分选、强磁重选阴离子反浮选,阶段磨矿，弱磁细筛弱磁阴离子反浮选,磁选精矿阳离子反浮选泡沫浓缩磁选再磨屡次扫选,对弱磁性铁矿石可承受焙烧磁选等。,在有色金属选矿领域承受的联合流程同样很多，例如：,重浮弱磁重选强磁电选回收锂铍钽铌,弱磁浮选加温脱药精选重选磁选细泥浮选回收磁铁矿、钼铋、硫化物、黄铁矿、黑、白钨精矿。,总之，在金属矿选矿中联合流程的工艺组合种类繁多，大约有2030种，甚至更多。,2.典型工艺流程和技术的分析,1、钨、铋、钼简单多金属矿选矿新技术柿竹园法,核心技术：主干全浮流程，等可浮分别钼铋硫化矿物，鳌合捕收剂混合浮选黑、白钨矿，钨粗精矿加温精选，合理回收钨细泥，综合回收萤石。,柿竹园法选矿工艺流程图,2、,云南会泽富锗硫化氧化铅锌混合矿的选矿新工艺,核心技术：依据方铅矿、黄铁矿和闪锌矿可浮性及和异极矿。浮游速度的差异，依据分流分速的原则，先硫后氧，先铅后锌，等可浮异步选铅，锌硫混选，锌硫分别，氧化铅电位调控硫化浮选，氧化锌不脱泥浮选，综合回收方铅矿、闪锌矿、黄铁矿、白铅矿、菱锌矿。,云南会泽富锗硫化氧化铅锌混合矿选矿工艺流程图,3、某铜矿选矿厂铜硫分别工艺,核心技术：依据黄铜矿自身以及和黄铁矿可浮性及浮游速度的差异，优先快速选出局部铜矿物，改善铜硫分别的效果 。,局部快速优先浮选原则流程,原矿,4、新疆阿舍勒铜锌选矿新技术,核心技术：依据黄铜矿、砷黝铜矿、闪锌矿和黄铁矿可浮性及浮游速度 的差异，阶段磨矿阶段选别，局部优先选铜，铜锌混选，铜锌分别。,阿舍勒选矿工艺流程图,5、凡口铅锌矿选厂的选矿工艺,FKNSP概念流程图,FKNSP概念流程图,FKNSP新技术的主要原理为：依据凡口铅锌矿各种矿物嵌布粒度粗细不均匀的特点，顺应各矿物及其连生体的可浮性差异及其特性，高效快速产出大局部高品位铅精矿和锌精矿，合并铅、锌回路的难选慢浮中矿强化再磨集中处理产出铅锌混合精矿，实现简单铅锌铁硫化矿的短流程高效处理，提高金属回收率。,主要技术特点,1原矿适当细磨，用少量浮选机将大局部粗粒、易浮的铅锌金属矿物快速分选出来，得到高质量的铅精矿和锌精矿，避开了完全单一精矿产品的长流程大循环量问题，并削减已解离铅锌矿物单体的过粉碎所造成的损失；,2将选出高质量铅、锌精矿后的“难选慢浮”中矿合并处理，经强化再磨后生产铅锌混合精矿，简化了工艺流程，大大削减了这局部中矿在单一精矿回路中的循环量；,3承受生产高品位铅精矿、锌精矿和混合精矿的方式降低尾矿中金属的损失，同时也削减了单一精矿中的铅锌互含，提高了铅锌的计价回收率；,4充分利用浮选药剂的组合效应强化铅、锌矿物的选别效率；,5利用先进的X射线荧光分析系统对全流程进展严格掌握，提高分选掌握力量；,6与传统工艺流程相比，在浮选机总容积削减25.4%、总安装功率降低20.22%的根底上，产能增加15%。,6.1 原矿加压加温氨浸的主要成果与问题,成果：,曾,取得大量的数据和阶段成果,存,在,主,要,问,题,高温高压操作，设备磨蚀严峻、能耗与试剂消耗大,蒸氨工序中析出的氧化铜结疤，堵塞设备，不能正常运行,固液分别及洗涤系统浩大简单，效率低下，致使有价成分,跑、冒、挥发较大，金属实际回收率不高,对于低品位氧化铜矿，全氨浸流程在经济上难以承受,6.原矿“常温常压氨浸-萃取-电积-浸渣浮选”新技术,6.2 原矿“常温常压氨浸萃取电积渣浮选(硫化矿浮选)”,创新性思想的产生,对过去50年科研工作的反思,冶金和选矿都做了不该做的事情，用自己技术的弱项去攻最坚难问题。,浮选,硫化、高药剂消耗、复杂工艺,氨浸,氧化、高温高压、复杂工艺和设备,氧化铜,硫化铜,创新性技术路线的形成,扬长避短，优势互补，优化组合，科学集成。,常温常压氨浸,萃取,电积,浸渣浮选,堆 存,铜精矿,碎磨矿,浸 出,固液分离,萃 取,电 积,浮 选,浸出液,浸渣,相,对,易,处,理,矿,石,难处理矿石,电 铜,原 矿,萃余液,技,术,路,线,框,图,原矿“常温常压氨浸萃取电积渣浮选”新技术工艺流程图, 本工程的技术路线具有比较大的“柔性”，对矿石性质变化的适应性强。, 当矿石性质难处理时，承受“常温常压氨浸浸渣浮选”流程，产品为电积铜和铜精矿；,当矿石可浸性好时，浸渣品位已经很低，可以直接排放，因而流程变成“全氨浸萃取电积”流程，全部产品为电积铜；,当矿石性质相对易选时，则矿石直接进入浮选，成为“全浮选”流程，全部产品为铜精矿。,生产稳定性好，牢靠性高，节能减排效果突出。,总之，无论对于何种性质的矿石，都能使资源得到高效充分的利用，猎取最正确的技术经济指标。,工艺流程特色,冶选联合流程,300t/d工业试验结果,原矿,1500t/d示范厂,远眺图,7、车河选厂锡石硫化矿的选矿工艺,核心技术：前重、浮选、后重、矿泥归队集中浮选，综合回收脆硫锑铅矿、闪锌矿、黄铁矿和锡石。,广西大厂车河选矿厂工艺流程图,8、某磁铁矿选矿厂选矿工艺流程,核心技术：原矿预选抛废，阶段磨矿阶段选别，用细筛和全磁选流程获得高纯铁精矿。,磁铁矿选矿典型流程,CTB1021磁选机,ZPG-72/6盘式过滤机,MQY32004500mm溢流型球磨机,BX1021磁选机,3000mm永磁脱水槽,3000mm永磁脱水槽,筛孔5mm自返筛,PX1200180旋回破碎机,溢流回水,MVS2020高频振网筛,滤液返回,MQY32004500mm溢流型球磨机,CTB1021磁选机,MVS2020高频振网筛,BX1024磁选机,CXZ60磁选柱,原矿,CTDG1516N型大块矿石磁选机,55001800mm湿式自磨机,2FLC-2400mm沉没式双螺旋分级机,FX250/6水力旋流器,BX1021磁选机,53m、30m浓缩机,尾矿坝,废石,精矿,H2600,20%,9、旋流-静态微泡柱浮选设备,核心技术：逆流矿化、管流矿化和旋流矿化三位一体，强化分选。,旋流-静态微泡柱分选原理图,五、完毕语,1、中国是矿产资源大国和矿业大国，主要矿产资源储量和储量根底居世界前列。,2、中国矿产资源人均占有量低，禀赋差，增加了矿物加工和资源综合利用的难度。另一方面，也为高水平地促进矿物加工技术进步供给了机遇。,3、中国处于工业化的中期，对矿产资源的需求大幅增加，今后二、三十年内主要矿产品对外依存度大约是40-60%。,4、除了加强地质勘探和利用海外资源外，节省资源，爱护环境，合理开发利用矿产资源是可持续进展的重要因素。,5、重视矿石物性争论，开发与矿物资源可选性相和谐的精细工艺技术是今后矿业界的重要课题。,6、当今是矿业的春天，抓住机遇，为我国成为矿业大国和矿业强国而努力。,感谢！,