矿产资源开发利用技术

1.有色金属工业

“十一五”期间,有色金属工业以铜镍矿、锡锑铟多金属、钨钼铋多金属资源为重点,开展高效资源开发技术和大型采选冶技术装备研发,成功研发多灾害条件、特大采空区环境地下矿山安全高效开采技术;贫镍硫化矿、贫锡多金属矿和复杂低品位钨钼铋多金属矿高效经济分离技术;富氧顶吹浸没喷枪熔池熔炼、羰基镍中压合成、无铁渣湿法炼锌提铟、低品位黑钨矿混合精矿直接水冶、钼铋精矿直接提取铋和钼等一批重要新工艺和新技术。成功研制了200吨大型电动轮、大型露天矿山挖掘机、大型地下铲运机、卡车等大型矿山设备。世界最大的12.2×10.9m半自磨机和7.9×13.6m溢流球磨机、世界最大的320m3浮选机、最大的φ4.5×12m浮选柱和φ1200×4500mm超大型永磁体。并在金川集团有限公司、广西有色金属集团有限公司、湖南有色金属集团有限公司、江西铜业集团有限公司、铜陵有色金属集团有限公司、中国黄金集团有限公司等(特)大型矿山企业,成功建设了一批有色金属综合开发利用示范工程,取得了巨大的经济效益。

2.化学工业

科技进步支撑健康发展,大型骨干化学矿山企业成为行业科技进步的先行者。“十一五”期间,化学矿山企业特别是大型骨干企业加大科技投入,取得了一批科技成果,支撑了化学矿山的健康发展。云林集团攻克胶磷矿选矿难题,建成年产400万吨浮选车间,正在建设年产450万吨浮选车间。宜化集团矿业有限公司重介质选矿成功,建成年产654.38+0.2万吨的生产车间。林锴集团利用磷石膏和废渣实现充填开采,瓮福集团利用磷石膏制砖,湖北神农架矿业科技有限公司利用低品位磷矿直接制酸工业试验成功,实现了我国磷矿资源的开采。青海盐湖集团年产654.38+0万吨氯化钾反浮选-冷结晶项目、罗布泊钾混盐制硫酸钾年产654.38+0.2万吨硫酸钾项目建成投产,提高了我国钾肥自给率,特别是青海盐湖集团低品位固体钾盐溶采项目工业试验成功, 大大提高了我国盐湖资源的开发利用水平和我国钾资源的保障水平。

3.黄金工业

“十一五”期间,黄金行业积极开展科技创新,全面推进伴生金属元素综合回收和尾矿资源综合开发利用,部分矿山达到“吃干榨净”的水平,使黄金行业焕发出新的活力。

采用具有自主知识产权的生物氧化提金技术和原矿焙烧技术,在国内建立了20多个难浸提金厂,年生产能力超过50吨;我国低品位金矿开发技术和尾矿资源综合利用技术也取得了很大进步,大量过去被视为废石的资源得到了利用。部分矿山品位已降至0.2g/吨。新技术的突破和推广应用,使占全国黄金资源40%左右的难选冶金矿产资源得到开发利用,大量“死矿”成为宝贵资源。

4.冶金工业

“十一五”期间,冶金矿山采选冶金、安全环保相关国家科技支撑项目包括“复杂金属矿产资源采选关键技术与装备研究”、“大型矿山高效节能成套装备研制”、“难选金属矿山高效开发关键技术与装备研究”、“矿区复垦关键技术开发与示范应用”等。

其中,相关研究课题取得重要进展。“露天转地下开采覆盖层安全结构及合理厚度研究”将覆盖层厚度和适宜的块度组成与采矿工艺和回采指标紧密结合,对工程实践中矿石贫化损失控制和覆盖层形成技术具有重要的指导意义。“第四系超厚流沙复杂地层大型坡道工程新技术研究”针对超厚流沙、强含水层大断面坡道开挖技术难题,先后开发了高压摆喷施工地下防渗墙、短开挖、正台阶快速支护、整体模板衬砌台车一次浇筑形成永久支护等综合新技术。 成功解决了在超厚流沙和强含水层中大断面斜坡道开挖的技术难题,其研究成果开拓了我国第四系巨厚特殊地层的矿山工程建设。 研究“高效粗粒湿磁预选设备的开发与应用”,最终自主研发出高效CCTS1021粗粒永磁湿磁预选机,成功应用于山东华联、山东李官基、山东莱辛等选矿厂。

5.非金属工业

非金属矿产开采技术的进展。非金属采矿技术取得了一些进展。如软岩支护和高岭土地下开采的开采技术;高岭土露天开采砂型矿水力开采技术:石膏厚矿体房柱式地下开采技术:石膏地下开采大面积采空区处理技术;钻石岩管露天开采向地下开采技术的转换。滑石矿在软矿体中的地下开采技术,大理石花岗岩饰面石材开采的分离、分割及成型技术;片状云母等保护性晶体开采技术。这些采矿技术已在不同赋存特征的非金属矿山获得成功。

矿物加工与提纯技术。我国较早开发的鳞片石墨、萤石、高岭土、金刚石、温石棉等重要非金属矿产,大多经过选矿提纯。多年来,形成了较为成熟的专用设备和工艺流程。如鳞片石墨多级磨矿、多级精选的生产工艺,最终精矿品位可达98%,回收率可达85%以上。萤石矿的浮选工艺,最终精矿CaF2含量在97%以上,回收率可达85%以上。非金属矿如蓝晶石矿、碎云母等开发相对较晚,也成功开发了专用选矿工艺设备。膨润土、凹凸棒石粘土等粘土矿物的提纯技术也取得了新的进展。隐晶质石墨的高温提纯技术已开发成功。

超细粉碎和精细分级技术。近年来,我国超细粉碎和精细分级技术发展迅速。20世纪90年代以来,在消化吸收引进技术的基础上,进入了以引进为主、自主研发为辅的阶段。设备加工能力、单位产品能耗、耐磨性、工艺匹配、自动控制等综合性能显著提升。2001至2005年,随着CYM3000、CYM5000大型混炼机的问世,形成了1万吨/年的生产线设备,能耗由180Kwh/t降至90Kwh/t,节能50%。煅烧设备和回转煅烧窑从隔爆型发展到直焰型,大大提高了热效率,处理能力也能与粉磨设备相匹配。

干燥和表面改性技术。开发了强大的粉碎干燥技术,显著提高了节能效果。SLG连续粉体表面改性机研制成功,实现了非金属矿物粉体干法连续表面改性的工业化集成技术。

尾矿综合利用技术概况。石墨、高岭土、萤石、温石棉、蓝晶石等非金属矿的选矿通常会产生大量的尾矿。目前,我国非金属矿山尾矿的综合利用仍处于起步阶段,不同地区发展不平衡。石墨、高岭土、萤石和温石棉尾矿的利用技术主要包括:回收有用的伴生矿物和有用组分;利用尾矿制造建筑材料的技术。

专栏9-2新技术典型案例

大厂多危险源矿床安全高效开采技术。创新发展了采空区处理与破碎矿体相协调的无煤柱分段分层连续中深孔采矿法、24通道岩体声发射与微震监测、自动数据分析处理与预警系统,利用“两进两回”通风系统结合三级机站废弃民巷,形成了高应力条件下煤柱群安全开采综合技术。采矿损失率为8%,采矿贫化率为10%。

深井开采的关键技术。中钢马鞍山矿业研究院与铜陵有色金属股份有限公司联合开展“冬瓜山深井开采关键技术研究”。综合运用通风理论技术,紧密结合冬瓜山铜矿深部开采的实际情况,成功建立了多级通风系统,满足冬瓜山铜矿深部开采的通风降温要求,解决了深部矿井高温矿床开采的通风降温问题,节省了大量通风工程,降低了装机容量。在国内首次将计算机网络与通信技术和风机变频调速技术相结合。创造了上亿的经济效益和显著的社会效益。

高效重选设备、高效磁选设备、高效浮选设备、复合力场选矿设备不断涌现。大型破碎、研磨、分选、脱水和过滤设备的开发和应用,大大提高了工作效率,降低了能耗。我国生产了60 ~ 320m3大型和超大型浮选机,世界上最大最先进的φ7.93×13.6m溢流球磨机和φ 12.2× 165438。

图9-1超大型曝气机械搅拌浮选机和溢流球磨机

超细粉碎设备。我国已经能够批量生产包括空气碰撞气流磨在内的各种干式气流磨、不同类型的湿式搅拌磨等设备,以及相应的分级机、高速混合机等加工设备进行改造。回转煅烧窑中的隔焰型已发展为直焰型,大大提高了热效率,处理能力也可与粉磨设备相匹配。强大的粉碎干燥技术,集粉碎和干燥两大功能于一体,热效率提高。SLG连续粉末表面改性剂研制成功。

非金属矿物的提纯、超细及改性技术。针对蓝晶石矿物、硅灰石、海泡石、凹凸棒石等非金属矿物,研制成功专用选矿设备。膨润土、凹凸棒石粘土等粘土矿物提纯技术取得新进展。隐晶质石墨高温提纯技术开发成功,钾长石制不溶性和可溶性钾肥技术开发成功。大量低品位滑石、硅藻土、菱镁矿等非金属矿产也已开发成功。随着超细粉碎技术和设备的进步以及表面改性技术的不断创新,石墨、高岭土、云母、滑石、珍珠岩、碳酸钙等一大批传统非金属矿提高了附加值,促进了原料组分的综合回收。

黄金矿山深部开采技术和工艺水平进一步提高,最大开采深度接近1400米;低品位难选资源选矿冶金技术开发应用取得重大突破。生物氧化预处理技术达到国际领先水平,焙烧、热压氧化等技术达到或接近国际先进水平。尾矿、残矿和低品位资源利用取得实质性进展,入选矿石最低品位0.5g/吨。