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把握有限資源 創(chuàng)造無限價(jià)值 ▏長沙有色院創(chuàng)新開發(fā)尾礦中有價(jià)資源循環(huán)利用技術(shù)
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2024年10月18日,中國資源循環(huán)集團(tuán)有限公司正式組建。習(xí)近平總書記作出重要指示強(qiáng)調(diào),要完整、準(zhǔn)確、全面貫徹新發(fā)展理念,深入落實(shí)全面節(jié)約戰(zhàn)略,堅(jiān)持循環(huán)利用、變廢為寶,堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng),開放合作,著力暢通資源循環(huán)利用鏈條。作為國家高新技術(shù)企業(yè)、國家技術(shù)創(chuàng)新示范企業(yè)和國家企業(yè)技術(shù)中心,長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司切實(shí)增強(qiáng)做好資源循環(huán)利用工作的思想自覺和行動(dòng)自覺,更加注重資源循環(huán)利用技術(shù)的系統(tǒng)研發(fā)和優(yōu)化創(chuàng)新,推動(dòng)科技成果加快轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力,持續(xù)提升關(guān)鍵領(lǐng)域自主創(chuàng)新能力,形成了一大批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù),為我國打造礦業(yè)強(qiáng)國,推動(dòng)有色金屬冶煉行業(yè)發(fā)展,助力資源循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
如今,資源與環(huán)境問題日益凸顯,尾礦資源二次利用技術(shù)正成為引領(lǐng)資源可持續(xù)發(fā)展的重要力量。尾礦中往往蘊(yùn)含著豐富的有價(jià)金屬和礦物,通過尾礦資源綜合回收利用技術(shù),可以大幅減少尾礦的堆存量,降低土地占用和環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn),不讓尾礦成為生態(tài)的負(fù)擔(dān),而將其轉(zhuǎn)化為可持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力。
10余年來,我國尾礦資源綠色利用技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。作為有色金屬行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的引領(lǐng)者,長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司針對當(dāng)前礦山低品位有用金屬回收難、廢渣廢石堆場占地大、存在安全風(fēng)險(xiǎn)等問題,采用重選、磁選、X射線分選等選礦技術(shù),回收低品位有用金屬,提高有用金屬回收率;組合使用浮選、磁選、重選、光電選等多種分選工藝,使原礦100%產(chǎn)品化,實(shí)現(xiàn)選礦廠無尾化、綠色生產(chǎn);對于原礦不能100%產(chǎn)品化的地采礦山,則利用選礦尾礦進(jìn)行井下充填,做到無尾礦外排,減小或消除尾礦庫;采用“破碎+整形+洗砂”的工藝,利用廢石生產(chǎn)建筑用砂石骨料,減少廢石堆存占地。長沙有色院在核心技術(shù)上大膽創(chuàng)新,不斷突破技術(shù)壁壘,通過這些技術(shù)應(yīng)用,做到資源綜合利用,實(shí)現(xiàn)選礦廠無尾化、綠色生產(chǎn),創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,先后榮獲部級(jí)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、部級(jí)優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)等。
無尾礦山
——尾礦資源化利用技術(shù)
凡口鉛鋅礦采掘原礦預(yù)先拋廢—廢石資源化利用及改造項(xiàng)目
2021年,長沙有色院設(shè)計(jì)改造了凡口鉛鋅礦選礦廠,完成選礦技術(shù)升級(jí)工程,使凡口鉛鋅礦成為亞洲最大的鉛鋅礦生產(chǎn)基地之一。該項(xiàng)目為國內(nèi)首次采用重選+X射線的選礦工藝和國內(nèi)首創(chuàng)高品位鉛鋅礦原礦光電預(yù)選拋廢技術(shù)。通過自主研發(fā)設(shè)備對原礦表面清洗后,入磨前采用X射線進(jìn)行分選預(yù)拋廢去除低于邊界品位的貧礦及廢石。此項(xiàng)技術(shù)從高品位鉛鋅礦的采掘廢石中回收低品位有用礦石,可降低礦石開采邊界品位,提高資源利用率,降低選礦能耗約20%,減少有用金屬損失;采用洗礦+SAB的碎磨流程和高堿細(xì)磨鉛鋅快速優(yōu)化浮選流程,利用經(jīng)重選+X射線選礦的尾礦生產(chǎn)建筑用砂石骨料,實(shí)現(xiàn)采掘廢石“零”堆存,創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
尾礦高值化利用技術(shù)
青海茫崖石棉礦尾礦綜合開發(fā)利用項(xiàng)目
目前,青海茫崖地區(qū)的溫石棉礦山已生產(chǎn)60多年,在開采和選礦過程中產(chǎn)生大量圍巖、尾渣和廢石,形成的石棉尾礦已多達(dá)4億噸,且還在以每年400萬噸~600萬噸的規(guī)模增加。
國內(nèi)外對石棉尾礦資源的綜合利用僅在回收石棉短纖維領(lǐng)域有較成熟的工業(yè)實(shí)踐,這種利用屬于淺層次、低水平、單一產(chǎn)品的簡單回收,存在附加值低且生產(chǎn)方式簡陋,二次粉塵污染嚴(yán)重的問題。
2024年,長沙有色院中標(biāo)青海茫崖石棉礦尾礦綜合開發(fā)利用項(xiàng)目。為確保工藝技術(shù)能夠適應(yīng)高原高寒干燥缺水、同時(shí)光照充足風(fēng)力豐富的戈壁荒漠氣候特點(diǎn),長沙有色院組織技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場詳細(xì)踏勘,在對現(xiàn)場情況和大量技術(shù)資料進(jìn)行綜合分析后,提出了以綠電為主、電網(wǎng)輔助的供電方案和電解+化學(xué)選礦的循環(huán)技術(shù)路線。
該項(xiàng)目針對石棉尾礦,以光伏、風(fēng)力綠色清潔能源為基礎(chǔ),就地取材,生產(chǎn)鹽酸和氫氧化鈉,用于對石棉尾礦的酸浸和堿浸作業(yè)。產(chǎn)品為高純二氧化硅、氧化鎂、三氧化二鐵,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品高純度、高品質(zhì)、高值化。
硅酸鈉堿浸過濾得到的鐵鎂殘?jiān)?,其主要成分是石棉尾礦中未溶解的鎳、硅、鎂、鈣、鐵等,可作為水泥生產(chǎn)的原料或土壤改良劑;浸出作業(yè)濾液中和形成氯化鈉溶液返回制備酸堿,實(shí)現(xiàn)石棉尾礦資源綠色無排放、高值化全綜合利用。
該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了石棉尾礦“吃干榨盡、變廢為寶”的終極目標(biāo),同時(shí),連帶解決了高原高寒地區(qū)生態(tài)環(huán)境治理和恢復(fù)問題。該項(xiàng)目投產(chǎn)將徹底解決青海創(chuàng)安公司長達(dá)65年的溫石棉生產(chǎn)尾礦處理問題,將現(xiàn)有超過4億噸的尾礦“點(diǎn)石成金”,為業(yè)主創(chuàng)造巨大價(jià)值,帶來超額利潤貢獻(xiàn)。
該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)研究和落地實(shí)施,為長沙有色院探索尾礦高值化利用技術(shù)提供了新思路、新方法,突破了傳統(tǒng)工藝尾礦用作制磚、制砂或者微晶陶瓷等傳統(tǒng)路徑,將助力長沙有色院成為尾礦資源綜合利用市場的“領(lǐng)頭羊”和“排頭兵”。
陰-陽離子組合捕收劑浮選鋰輝石礦物的可行性研究項(xiàng)目
2023年,長沙有色院開展了陰-陽離子組合捕收劑浮選鋰輝石礦物的可行性研究項(xiàng)目,研發(fā)了一種高捕收性、高選擇性新型陰-陽離子組合捕收劑,解決了高泥偉晶型鋰輝石浮選分離技術(shù)難題。
在藥劑研發(fā)期間,長沙有色院發(fā)現(xiàn)采用陰陽離子捕收劑可以實(shí)現(xiàn)鋰云母尾礦中石英和長石的分離,研發(fā)了一種能用于石英正反浮選的捕收劑CF-9,其具有制備簡單、無需加熱和強(qiáng)攪拌、穩(wěn)定性好、耐低溫、選擇性強(qiáng),分散效果好的優(yōu)點(diǎn)。采用CF-9作為偉晶巖型鋰云母尾礦石英捕收劑,可獲得高純度石英產(chǎn)品,其二氧化硅含量99.52%,產(chǎn)率18.67%。
低品位難選鋰云母礦具有開發(fā)困難、尾礦價(jià)值低、綜合利用率低的問題,鋰云母尾礦的綜合利用,提高了鋰云母原礦的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。分離石英后的尾礦,其長石占比較高,經(jīng)處理后可作為低附加值產(chǎn)品處理,為選廠創(chuàng)造新效益,有利于打造無尾礦化的綠色礦山。
尾礦稀貴金屬
回收綜合利用技術(shù)
中鋁廣西分公司平果鋁土礦8800kt/a露采工程
赤泥是氧化鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染性工業(yè)廢渣,是氧化鋁行業(yè)的大宗固廢產(chǎn)品,大量堆放不僅占用土地,還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。赤泥因有價(jià)組分少、堿性強(qiáng)、粒度細(xì)、組分復(fù)雜等原因,綜合利用難度大。國內(nèi)外對赤泥綜合利用研究方向眾多,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的方式主要有赤泥選鐵、路基材料、赤泥制磚、水泥熟料、凈水劑等。
長沙有色院提出了一種氧化鋁赤泥中綜合回收鐵精礦技術(shù),該技術(shù)能實(shí)現(xiàn)拜耳法氧化鋁流程中的廢料綜合回收,采用高梯度磁選,大規(guī)模處理氧化鋁赤泥獲取鐵精礦。該技術(shù)根據(jù)赤泥中鐵礦物粒度極細(xì)的特征,采用先進(jìn)的磁選設(shè)備,通過控制磁場參數(shù),選擇合適的磁介質(zhì)形式,成功解決了磁選鐵精礦品位低等難題,實(shí)現(xiàn)資源綜合利用。
據(jù)統(tǒng)計(jì),每生產(chǎn)1噸氧化鋁需排出礦泥1.0噸~2.5噸,按照我國每年氧化鋁的產(chǎn)量計(jì)算,我國年產(chǎn)生礦泥達(dá)2億噸以上。常規(guī)生產(chǎn)工藝過程所產(chǎn)生的洗礦泥漿水中依然含有不少細(xì)顆粒鋁土礦礦砂(0.1mm~1mm),將其直接排入尾礦庫會(huì)造成極大的資源浪費(fèi)。
長沙有色院提出了一種從鋁土礦洗礦尾砂中回收細(xì)砂的技術(shù)方法,不需要額外添加藥劑,綠色環(huán)保,從鋁土礦洗礦產(chǎn)生的尾礦中實(shí)現(xiàn)了氧化鋁的回收與富集,獲得氧化鋁的含量大于50%、鋁硅的質(zhì)量比大于5的合格精礦;尾礦資源可得到綜合利用,有效減少尾礦排放量,產(chǎn)生良好的生態(tài)環(huán)保效益。該技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行,具有提高鋁土礦資源回收率并減少尾礦排放量的優(yōu)點(diǎn),能夠?yàn)殇X土礦尾礦再選項(xiàng)目提供有效的工藝技術(shù)支撐及生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
上述洗砂回收細(xì)沙技術(shù)及赤泥選鐵技術(shù)用于中鋁廣西分公司平果鋁土礦8800kt/a露采工程。中鋁廣西分公司平果鋁土礦位于廣西壯族自治區(qū)平果縣,屬世界上首次開發(fā)利用巖溶堆積型鋁土礦床。長沙有色院首創(chuàng)超大型巖溶堆積型鋁土礦開采和工程復(fù)墾技術(shù),填補(bǔ)世界空白,技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。
平果鋁一、二、三期工程分別建選廠,位于不同礦區(qū),合計(jì)采礦規(guī)模8800kt/a。該工程設(shè)計(jì)建設(shè)先后獲得部級(jí)科學(xué)技術(shù)特別貢獻(xiàn)獎(jiǎng)、國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、全國優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)金獎(jiǎng)、國家優(yōu)質(zhì)工程銀質(zhì)獎(jiǎng),被評(píng)為“國家級(jí)綠色礦山試點(diǎn)單位”、首批“礦產(chǎn)資源綜合利用示范基地”、“全國環(huán)保先進(jìn)單位”、全國“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”綠色礦山。
煉銅爐渣銅及含銅礦物選礦回收技術(shù)
針對煉銅爐渣銅及含銅礦物嵌布不均且粒度較細(xì)的特點(diǎn),長沙有色院采用階段磨礦和階段分選工藝,產(chǎn)出銅精礦、鐵精礦。該工藝流程結(jié)構(gòu)簡單,建設(shè)投資小,生產(chǎn)成本低,可靠性強(qiáng)。中礦返回球磨機(jī)再磨工藝符合爐渣嵌布粒度較細(xì)的特點(diǎn),提高銅回收率的同時(shí)能降低尾礦品位。該工藝應(yīng)用于赤峰云銅和東南銅業(yè),能有效處理爐渣,回收有價(jià)金屬,提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和資源利用水平。
赤峰云銅有色金屬有限公司銅渣選礦廠
中鋁東南銅業(yè)有限公司銅渣選礦廠