湿法脱硫中旋流器的工作原理是什么?
旋流器是一种利用流体压力产生旋转运动的装置。当料浆以一定的速度进入旋流器,遇到旋流器器壁后被迫作回转运动。由于所受的离心力不同,料浆中的固体粗颗粒所受的离心力大,能够克服水力阻力向器壁运动,并在自身重力的共同作用下,沿器壁螺旋向下运动,细而小的颗粒及大部分水则因所受的离心力小,未及靠近器壁即随料浆做回转运动。在后续给料的推动下,料浆继续向下和回转运动,于是粗颗粒继续向周边浓集,而细小颗粒则停留在中心区域,颗粒粒径由中心向器壁越来越大,形成分层排列。\r\n随着料浆从旋流器的柱体部分流向锥体部分,流动断面越来越小,在外层料浆收缩压迫之下,\r\n含有大量细小颗粒的内层料浆不得不改表方向,转而向上运动,形成内旋流,自溢流管排出,成为溢流,而粗大颗粒则继续沿器壁螺旋向下运动,形成外旋流,最终由底流口排出,成为沉砂。\r\n旋流器是一种常见的分离分级设备,常用离心沉降原理。当待分离的两相混合液以一定压力从旋流器周边切向进入旋流器内后,产生强烈的三维椭圆型强旋转剪切湍流运动。由于粗颗粒与细颗粒之间存在粒度差,其受到离心力、向心浮力、流体曳力等大小不同,受离心沉降作用,大部分粗颗粒经旋流器底流口排出,而大部分细颗粒由溢流管排出,从而达到分离分级目的。
旋流器的工作原理:利用强力的离心力来实现混合物在高速旋转下的分离。例如经典的静态式水力旋流器,利用外部压力把进料混合物以较大的速度推入旋流器内部,由于该混合物是顺着旋流器的切向运动的,这将促使液体沿筒壁作旋转运动,一般把这种运动称为外旋流。
外旋流中的颗粒受到离心力作用,如果它的密度大于四周液体的密度,它所受的离心力就越来越大,一旦离心力大于因运动所产生的液体阻力,颗粒就会克服这一阻力向器壁方向移动,与周围液体分离,到达器壁附近的颗粒受到旋流器上方液体推动,沿器壁向下运动。
到达底流口附近汇集成为稠化度较高的悬浮液,从底流口排出。分离后的液体旋转向下继续运动,进入圆锥段后,因旋液分离器的内径逐渐缩小,液体旋转速度加快。由于液体在产生涡流时沿径向方向的压力分布不均,越接近轴线的地方越小而至轴线时趋近于零。
成为低压区甚至为真空区,导致液体趋向于轴线方向移动。同时,由于旋液分离器底流口大大缩小,液体无法迅速从底流口排出,而旋流腔顶盖中央的溢流口,由于处于低压区而使一部分液体向其移动,因而形成向上的旋转运动,并从溢流口排出。
1、螺旋偏置接口具有引导水流形成螺旋流态,并具有消能及减缓流速的作用,有效降低横直管压力波动。
2、强制切向入水的横直管接口确保了横直管水流按照特定的下落角度切向旋流进入扩容段,并经导流叶片与立管下落水流有机的汇合成完整连续的附壁螺旋水膜流。
3、加强型旋流器不同于其他产品的独特之处在于排水量越大时,水流的离心作用越明显,附壁螺旋水膜流形态越完整,水膜厚度越厚。这样一种近乎完美的流态,使立管中心形成了连续的空气芯,确保了排气通道畅通,有效的降低系统的压力波动,保护了卫生器具水封的有效性。
4、加强型旋流器的独特的水流形态修正功能,使其在超高层建筑排水立管轴线存在较大偏移的条件下仍可保证其良好的水力学特性。
扩展资料:
旋流器类型:
脱水旋流器:
脱水旋流器主要用于各种矿物浆液的脱水作业。根据不同的物料特性,不同的生产安装环境,采用不同的结构设计,具有压降低,处理量大、脱水效率高的优点。
应用于某尾矿再选制浆脱水作业中,在给矿浓度5 - 12%, -200目含量75%的情况下,旋流器的溢流平均浓度控制在1.5%以下,在达到了有效脱水目的的情况下,避免了有用矿物的流失。
在某硅砂的脱水作业应用中,脱水旋流器的溢流浓度达到了0.5%以下,并且溢流脱出的几乎是不合格的细泥,达到脱水和脱泥的双重效果,旋流器溢流水经沉降后,重新利用,节省成本。
脱泥旋流器:
高效脱泥旋流器主要用于各种金属矿、非金属矿浆的脱泥作业。高效脱泥旋流器在吸收国外优秀成果的基础上,经过几年的实践,确定高效脱泥旋流器的主要构件的比例及协调性,设计生产的高效脱泥旋流器具有脱泥效率高。
有用矿物损失少,节省用户成本,提高生产效率的优点。案例:某硅砂矿丢弃的尾矿种泥质矿物占12.7%,细度-325目占39.3%,泥质矿物几乎全部贮存-325目级别中。
除渣旋流器:
除渣旋流器:应用于电厂湿法脱硫、石灰制浆、原油除渣、自来水除砂、污水处理等作业中,可有效去除浆液中的粗砂、金属等颗粒杂物,具有渣物去除效率高,有用浆液损失少等优点。
浓缩旋流器:
高效浓缩旋流器常与浓密机、过滤机等配合使用,应用于各种矿物过滤前的浓缩,矿物细磨浮选、金的矿浆氰化等之前的浓缩准备作业,以及尾矿的高浓度输送等作业中,实现矿浆的浓缩。
高效浓缩旋流器很少单独使用,常与其他设备相结合使用,浓缩旋流器可根据客户要求及上下游作业的具体情况进行结构和安装方面的调整,达到使用效果的最优化。
同时旋流器利用独特的内部结构设计,可在较低的溢流浓度的前提下,产生较高的底流浓度,提高生产效率,减少支出,节省成本。
参考资料来源:百度百科-旋流器
水力旋流器作为一种常见的分离分级设备,其工作原理是离心沉降,当待分离的两相(或三相)混合液以一定的压力从给矿口切线方向(或渐开线)进入旋流器后,产生强烈的三维椭圆形强旋转剪切旋流流动。由于粗颗粒(或重相)与细颗粒(或轻项)之间存在粒度差(或密度差),在离心力、向心力、浮力、流体阻力等作用下大部分粗颗粒(或重相)按螺旋轨迹下旋到底部,作为沉砂从沉砂口排出。细颗粒(轻相)在中心形成内螺旋矿流向上运动,作为溢流从溢流管排出。
水力旋流器广泛用于工业:非金属矿、高领土、选矿、石油、化工、洗煤厂、造纸、污水处理等行业用于澄清、浓缩分级、脱砂、脱泥、脱水、分选、分离等。具有高效,节能并将逐步替代螺旋分级机作业。
水力旋流器在选矿行业中应用用于很广,大概分为以下几种:
分级:
水力旋流器可用于球磨机粗砂和溢流的分级,以及磨矿作业前的预先分级,所得工艺指标与机械分级机大致相同,可基本上取代分级机工作。尤其是当矿浆浓度较大,运用机械分级机不能得到较细的溢流时,则必须采用水力旋流器。但水力旋流器在工作过程中磨损较快,内衬需要经常更换,造成设备成本较高,若是采用高耐磨性材料做衬板就可以解决这个问题。目前,最适合做旋流器内衬的为烟台鑫海耐磨胶业有限公司生产的耐磨橡胶,可有效降低矿浆对衬板的磨损,使用寿命较普通橡胶延长一倍。
脱泥作业:
水力旋流器可用于各种金属矿、非金属矿的脱泥作业,可达到下列目的:作为选别作业前的准备作业,提高选别指标;脱去矿粒上的浮选药剂;去除非金属矿石中的粗砂;得到最终精矿。
浓缩作业:
在某些工艺中,由于矿浆浓度过低,达不到设计要求,需要利用旋流器进行浓缩处理。如烟台鑫海矿机有限公司推出的尾矿干排工艺,尾矿将首先经过旋流器初步浓缩,所得高浓度矿浆经脱水筛再次脱水处理,而溢流则由浓密机浓缩后输送至脱水筛,既增加脱水筛的处理量,也达到了更好的脱水效果。
除砂与除杂作业:
在湿式选矿工艺中,原矿经捣浆工艺处理后,矿浆中可能会存在石英砂或杂质,因此除砂与除杂是选矿工艺的前提。由于矿石性质不同,有时可能会采用规格不同的旋流器联合使用才能达到工艺要求。
1. 有色金属行业
“十一五”期间,有色金属行业以铜镍矿、锡锑铟多金属和钨钼铋多金属资源为重点,开展了资源高效开发技术和大型采、选、冶技术装备的研究和开发,成功研究开发出多灾源条件及特大采空区环境地下矿安全高效开采技术;贫镍硫化矿、贫锡多金属矿、复杂低品位钨钼铋多金属矿高效经济选别技术;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、低品位黑白钨混合精矿直接水冶、钼铋精矿直接提取铋和钼等一批重大新工艺、新技术;研制成功露天矿 200 吨级大型电动轮、大型露天矿用挖掘机、大型地下铲运机和卡车等大型采矿设备,世界最大的 12.2×10.9m半自磨机和 7.9×13.6m 溢流型球磨机、世界最大规格的 320m3浮选机、最大规格为Φ4.5×12m 浮选柱、Φ1200×4500mm 超大型永磁筒式磁选机、Φ600 ~ 750mm 金属矿用大型旋流器、Φ1200 ~ 1300mm 非金属矿用重介质旋流器等大型高效选矿设备;并在金川集团有限公司、广西有色集团公司、湖南有色集团公司、江西铜业集团公司、铜陵有色集团公司、中国黄金集团公司等(特)大型矿业企业建设成功多个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. 化工行业
科技进步支撑健康发展,大型骨干化工矿山企业成为行业科技进步的先导。“十一五”期间化工矿山企业,特别是大型骨干企业加大了科技投入,取得了一批科技成果,支撑了化学矿业的健康发展。云磷集团攻克胶磷矿选矿难题,建成了年产 400万吨的浮选车间,在建年产 450 万吨浮选车间,宜化集团矿业有限责任公司重介质选矿取得成功,建成了年产120万吨的生产车间,开磷集团利用磷石膏和废渣实现充填采矿,瓮福集团利用磷石膏制砖,湖北神农架矿业科技公司中低品位磷矿直接制酸工业试验成功,实现了中国磷矿资源由开采富矿向利用中低品位矿转变,提高了磷资源的保证程度。青海盐湖集团反浮选 — 冷结晶工艺年产 100 万吨氯化钾项目,罗布泊钾混盐制取硫酸钾年产 120 万吨硫酸钾项目建成投产,提高了中国钾肥的自给率,特别是青海盐湖集团溶解开采低品位固体钾盐项目的工业试验获得成功,大大提高了中国盐湖资源的开发利用水平,提高了中国钾资源的保障程度。
3. 黄金行业
“十一五”期间,黄金行业积极开展科技创新,全面推广伴生金属元素综合回收、尾矿资源综合开发利用技术,部分矿山达到了“吃干榨净”的水平,使黄金工业焕发新的生机。
利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,国内已建立难选冶提金厂 20 多座,年产能超过了 50 吨;中国低品位金矿的开发技术和尾矿资源综合利用技术也有了长足的进步,大量过去被视为废石的资源得到利用。有的矿山入选品位已下降到 0.2 克 / 吨。新技术的突破和推广应用,使占全国黄金资源 40% 左右的难采、难选冶金矿资源得以开发利用,大量的“呆矿”变成了宝贵的资源。
4. 冶金行业
“十一五”期间开展的与冶金矿山采选冶、安全环保有关的“十一五”国家科技支撑计划项目有“复杂金属矿产资源采选冶关键技术与装备研究”、“高效节能大型矿山成套设备研制”、“难采选金属矿高效开发关键技术及装备研究”、“矿区复垦关键技术开发及示范应用”。
其中,相关研究专题取得重要进展,“露天转地下开采覆盖层安全结构与合理厚度研究”将覆盖层厚度留设及适宜的块度组成同采矿工艺与回采指标密切结合,对工程实践中矿石的贫损控制及覆盖层形成工艺具有重要指导意义。“第四系超厚流沙复杂地层大型斜坡道工程新技术研究”针对超厚流沙、强含水地层大断面斜坡道掘进的技术难题,研究开发了高压摆喷构筑地下截渗墙、正台阶分步分序短掘快支和整体式模板衬砌台车一次性浇注永久支护体成形等综合新技术,成功解决了超厚流沙、强含水地层大断面斜坡道掘进的技术难题,其研究成果发展了国内第四系厚大特殊地层矿山工程施工技术。“高效粗粒湿式磁力预选设备研制与应用”研究,最终自主研发了高效CCTS1021 粗粒永磁湿式磁力预选机,并成功推广应用到山东华联、山东李官集、山东莱新等选厂。
5. 非金属行业
非金属矿开采技术进展。非金属开采技术取得一些进展。如高岭土地下开采的软岩支护和开采技术;高岭土露天开采砂型矿的水力开采技术;石膏厚矿体房柱法地下开采技术;石膏地下开采大面积采空区处理技术;金刚石岩管露天开采转地下开采技术。松软矿体滑石矿地下开采技术、大理石花岗石饰面石材开采的分离、分割、整形等技术;片状云母的保护晶体开采技术等。这些开采技术在不同赋存特点的非金属矿山都取得了成功。
选矿提纯技术。中国对鳞片石墨、萤石、高岭土、金刚石、温石棉等开发较早的重要非金属矿,大多进行选矿提纯。多年来已经形成较为成熟的专用设备和工艺流程。例如鳞片石墨的多段磨矿、多段精选的生产工艺,最终精矿品位可达到 98%,回收率也可达到 85% 以上。萤石矿的浮选工艺技术,最终精矿 CaF2含量 97% 以上,回收率也可达到 85% 以上。蓝晶石族矿物、碎云母等开发相对较晚的非金属矿产,也研发成功了专用的选矿工艺流程设备。膨润土、凹凸棒石粘土等粘土矿物的提纯技术亦取得了新的进展。隐晶质石墨的高温提纯技术已研发成功。
超细粉碎和精细分级技术。近年来,中国超细粉碎和精细分级技术发展较快。20世纪 90 年代以来,在引进技术消化吸收的基础上,进入了引进为辅自主研发为主的阶段。设备处理能力、单位产品能耗、耐磨性能、工艺配套和自动控制等综合性能显著进步。2001 到 2005 年,随着 CYM3000 和 CYM5000 大型搅拌磨相继问世,现已形成 1万吨 / 年的生产线装备,能耗由 180Kwh/t 降低到 90Kwh/t,节能 50%。煅烧设备,回转煅烧窑由隔焰式发展到直焰式,热效率大大提高,处理能力亦可以与研磨设备配套。
干燥和表面改性技术。研发了强力粉碎干燥技术,显著提高了节能效果。开发成功了 SLG 连续粉体表面改性机,实现了非金属矿粉体干法连续表面改性工业化集成技术。
尾矿综合利用技术概况。石墨、高岭土、萤石、温石棉、蓝晶石矿物等非金属矿山的选矿通常会产生大量的尾矿。目前,中国对非金属矿尾矿的综合利用尚处于起步阶段,而且不同地区发展亦不平衡。对石墨、高岭土、萤石、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技术;利用尾矿制造建筑材料技术等。
专栏9-2 新技术典型案例
大厂多灾源矿床安全高效开采技术。创新开发出空区处理与碎裂矿体协同的无间柱分段分条连续中深孔采矿法、24通道岩体声发射与微震监测、数据自动分析处理及预警系统、利用废弃民窿“两进两回”三级机站联合的通风系统,形成了高应力条件下矿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。中钢集团马鞍山矿山研究院和铜陵有色金属公司合作开展的“冬瓜山深井开采的关键技术研究”,通过综合运用通风理论技术和紧密结合冬瓜山铜矿深部开采的实际情况,成功地建立了满足冬瓜山铜矿深井开采通风降温要求的多级机站通风系统,解决了深井高温矿床开采的通风降温难题,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讯技术、风机变频调速控制技术结合在一起。创造了上亿元的经济效益,社会效益显著。
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、磨矿、选别、脱水、过滤设备的开发和应用大大提高作业效率,降低了能耗,中国生产了60~320m3大型、超大型浮选机和世界最大、最先进的Φ7.93×13.6m溢流型球磨机、Φ12.2×11m自磨机,并用于出口(图9-1A和B)。
图9-1 超大型充气机械搅拌式浮选机与溢流型球磨机
超细粉碎设备。中国已能批量生产包括空气对撞式气流磨在内的各种干式气流粉碎机,不同型号湿式搅拌磨等设备,以及相应的分级机和用于改性的高速搅拌机等加工设备。回转煅烧窑内隔焰式发展到直焰式,热效率大大提高,处理能力亦可以与研磨设备配套。强力粉碎干燥技术集粉碎与干燥两大功能为一体,热效率提高。SLG连续粉体表面改性机开发成功。
非金属矿产的提纯、超细、改性技术。针对蓝晶石族矿物、硅灰石、海泡石、凹凸棒石等非金属矿,成功研发了专用的选矿工艺流程设备。膨润土、凹凸棒石粘土等粘土矿物的提纯技术取得新进展。隐晶质石墨的高温提纯技术已研发成功,研制出利用钾长石生产难溶和可溶性钾肥的技术。大量低品位滑石、硅藻土、菱镁矿等非金属矿产选矿提纯技术也相继研发成功。超细粉碎技术和设备的进步,表面改性技术的不断创新,使大批传统的非金属矿物如石墨、高岭土、云母、滑石、珍珠岩、碳酸钙等提高了附加值,促进共生组分的综合回收。
金矿深层开采技术及工艺水平进一步提高,最大开采深度接近 1400 米;低品位、难处理资源选冶技术开发和应用取得重大突破,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;利用尾矿、残矿及低品位资源取得实质性进展,最低入选矿石品位 0.5 克 / 吨。
河南省是有色金属工业大省,2007年1~5月份,全省10种有色金属产量(电解铝、铅)、氧化铝、钼精矿产量,实现利润、实现利税及完成固定资产投资均居全国之首,金属镁(山西第一,为14.7万吨)、铝材(广东第一,为93.3万吨)产量和主营业务收入(江苏第一,为707亿元)居全国第二。全省有色金属工业的主要指标及占全国的比例详见表1。
表1 2007年1~5月河南省有色金属工业主要指标占全国比例及位次
从表1可以看出,我省正在向实现全国有色金属工业强省进行新的跨越。最近,中国有色金属工业协会会长康义在我省召开的“全国有色金属地勘行业改革与发展研讨会”上透露,河南省有色金属工业产量已超过美国,居世界第二位。显然,要使我省有色金属工业逐步实现科学发展,其潜力在于加快发展全省铝、钼等有色金属矿业循环经济。为此,根据2007年矿业循环经济调研计划安排,我们在6~7月份,先后考察了郑州中铝河南分公司(简称中铝河南)及中铝矿业分公司(简称中铝矿业)、洛阳市栾川钼业集团(简称洛钼集团)及洛宁发恩德矿业有限公司(简称洛阳发恩德)、三门峡市灵宝金源矿业有限公司(简称灵宝金源)及灵宝黄金股份有限公司(简称灵宝黄金股份)等有色金属和贵金属矿业企业或综合企业,并与上述企业有关的市、县政府部门进行了座谈。现将我们了解的新情况、发现的新问题与建议综述如下。
一、新情况
在《河南省人民政府关于加快发展循环经济的实施意见》(豫政[2006]38号)的指导下,今年,我省铝、钼、金、铅、锌、银等有色金属矿业企业推进循环经济步伐正在加快,已初见成效。主要体现在以下4个方面:
(一)“减量化”(节能减排)
中铝河南推进快,成效显著,是一个较好典型。该公司确定了2007年节能减排目标:节能3.5万吨标准煤以上,万元生产总值能耗比2006年降低5%,二氧化硫排放总量比2006年减少5%。为了实现2007年节能减排目标,该公司坚持管理创新,实现全员节能;深化自主创新,实现科技节能;加快结构调整,实现投资节能;发展循环经济,实现增效节能。特别是国际先进的“一水硬铝石管道化溶出技术”、“烧结法粗液常压深度脱硅技术”、“强化压煮溶出技术”等在该企业应用,解决了关键技术,加大了节能力度。2007年1~6月份,该公司氧化铝产量达123万吨,完成年计划的56%,达250万吨年产水平,完成利税20亿元,产量及效益双创历史新高。与此同时,节能减排成效显著,节能减排指标不断优化,内控指标优化率达77%。单位产品综合能耗比2006年末降低3%,累计节能1.1万吨标准煤,工业水重复利用率达89%,主要产品成本比预算节约4800万元。
(二)再利用
有色金属矿业循环经济的再利用是指贫矿与富矿、厚矿与薄矿、主矿产与共伴生矿产,通过技术创新,进行合理开采与综合利用,以达到减少资源浪费、节约利用资源之目的。其再利用的部分指标是开采回采率(简称回采率)及选矿回收率(简称回收率)。
洛阳发恩德是一个比较突出的好典型,该中外合作公司十分注重以技术创新合理采矿,最大限度减少资源浪费。对洛宁沙沟薄脉型“鸡窝(铅、锌、银)矿”,如果用传统技术采矿,贫化率高,回采率低,资源损失严重。为此,该公司投入大量资金,引进了“削壁充填法采矿”技术,以1000美元/日的高额报酬,高薪聘请美国采矿专家在开采现场指导,使该企业在短时间内掌握了先进采矿技术,并使厚度远低于工业要求的薄矿体(0.1~0.5米)得到了合理开采,其矿山回采率高达95%。由于采用先进技术,使公司铅、锌、银回收率分别达到93%、81%和90%,其资源的综合利用率达到国际先进水平。
洛钼集团是一个较好典型。该企业把减少资源浪费,提高回采率作为矿山开发的基点。经过多次专家论证,实施了安全系数高、资源浪费少的露采工程,已使露采能力达到了3万吨/日的开采规模,并使回采率高达98%。该企业还以技术创新,提高选矿生产能力。该企业引进了美国艾姆克公司浮选柱选钼新技术,以柱型浮选机代替传统浮选槽。此举不仅把回收率提高了8个百分点(达到86%),把精矿品位提高了4个百分点,而且每年节电50%,增加经济效益数千万元。
灵宝金源也是一个较好典型。该企业实施了硫铁矿综合利用项目。该项目的主要工艺是将含硫23%的硫铁矿富集,制成含硫达47%的硫精矿,通过熔烧、干吸、净化等工艺制成硫酸,作为磷复合肥生产原料,制酸过程中的余热用于发电,副产品硫酸渣含铁达60%,作为铁精矿出售。一期工程已建成投产,年处理硫铁矿20万吨、年产硫酸12万吨、磷肥15万吨、铁精粉7万吨、余热发电2040万度。2006年实现利税3000余万元。二期工程已施工建设,项目建成后,可使硫铁矿中伴生的金、银、铜等金属得以充分回收利用,实现年产电解铜1221吨、电解锌550吨、黄金1吨、白银3.2吨、硫酸3万吨,年利润将再增加3000万元。通过该项目的实施,打造了“采矿——选矿——制酸——化肥生产——废渣利用——余热发电——多金属回收”综合利用产业链。
灵宝黄金股份已成立了矿业技术开发中心和博士后科研工作站,积极开展成矿规律、采选工艺、低品位矿冶炼、多金属回收等方面的科研。已形成日采选矿石2400吨、日处理金精矿700吨,年产黄金10吨、白银30吨、电解铜1万吨、硫酸15万吨综合利用规模,其利润2亿元以上。该公司综合冶炼二期工程,2007年8月份已投产,日处理金精矿达880吨。该公司铜金矿多金属综合利用项目已开工建设,该项目建成后,年生产铜金精矿3.3万吨、黄金3万两、白银5吨、电解铜1万吨、硫酸2.8万吨。灵宝黄金股份,对多金属综合利用也是十分重视的。
总之,我们调研的洛阳发恩德等有色金属矿业企业,对再利用均较为重视。这些企业不仅合理开采,综合利用,减少资源损失,节约利用资源,而且也产生了较好的经济效益。
(三)资源化
有色金属矿业循环经济的资源化是指将低品位矿石作为资源利用及尾矿中低品位多金属再回收为可用资源。
中铝矿业按照资源化的新观念,供矿的铝硅比已由8~9降至最低3.5。中铝河南及中铝中州等企业,通过联合攻关,首创国际先进的“选矿拜耳法生产氧化铝新工艺”,其已建规模达60万吨(中铝中州),目前在建有220万吨(中铝河南150万吨、中铝中州70万吨),累计可达300万吨规模。这将有效提高我省数亿吨低品位铝土矿的利用率,对节约利用我省铝土矿资源,实现氧化铝工业的可持续发展有重大意义,值得其他氧化铝企业学习。
中铝河南自主研发了树脂法提取稀有金属镓技术及精炼高纯镓技术。从氧化铝生产过程的尾矿母液中提取镓,回收率75%以上,处于国际领先水平,基本实现了资源化。该企业已成为亚洲最大的镓系列产品的研发和生产基地,制成了金属镓、高纯镓、氧化镓、医用镓盐等系列产品,处于国际领先水平。
洛钼集团针对尾矿中每年有8000吨白钨精矿损失的局面,与俄罗斯国家有色金属设计院合作,攻克白钨回收技术,建成白钨回收公司,已达到1.5万吨/日回收能力,每年节约尾矿排放费用1000万元,增加效益数亿元。其二期工程正在建设,至2008年可将下属全部选矿企业建成配套白钨回收工程,届时可年产白钨精矿8000吨,增加效益6亿元,成为洛钼集团又一个经济增长点。
灵宝市一些黄金企业对黄金尾矿中有价值的废弃金矿石进行资源化利用,还对一些废弃坑口进行回采及残采,一年可开发低品位矿石5万余吨,既变废为矿,又产生了较好经济效益。
总之,所调研的几个企业,对资源化均有一定重视程度。
(四)无害化
有色金属矿业循环经济的无害化是指在“减排”的基础上,企业对排出的尾矿、气、水的无害化处理及对采矿破坏生态环境的恢复性保护。
洛阳发恩德严格按照环评要求,进行环境保护,是一个好典型。该企业所采用的采矿削壁充填国际领先技术,可对地下采空区进行动态充填,尽快恢复地下生态环境。与此同时,该企业对矿坑水进行沉淀处理,对生活污水进行集中无害处理,选厂污水进行再循环使用,显示了中外合作企业注重绿色矿业生产的特色。
灵宝黄金股份投资3000万元建成了黄金冶炼厂污水处理系统,达到零排放标准。灵宝金源采用两转两吸工艺,使二氧化硫浓度和硫酸雾浓度均低于国家排放标准,对铜、锌萃取余液置换后的贫液进行循环使用,实现了零排放。
按照“既要金山银山,也要绿水青山”的理念,洛钼集团投入3亿元环保专项资金,对环境进行整体保护。针对露天开采对周围水土造成的影响,委托洛阳市园艺公司对矿山绿化进行了规划,在排渣场植树3万余棵,矿山绿化面积达17万平方米,为全国矿山绿化开启了成功范例。该企业通过科研攻关,利用除尘脱硫新技术,生产了市场紧俏的亚硫酸钠产品,变废为宝,为企业实现废气零排放创造了条件。针对传统钼流程使用剧毒氰化物对废水造成的影响,该企业经过技术攻关,以巯基乙酸钠取代了氰化钠,实现了选矿厂无害药剂推广使用,为废水无害化排放创造了条件。
总之,我们所调研的洛阳发恩德等有色金属矿业企业,从认识到行动,对“无害化”都比较重视。
综上所述,洛阳发恩德、洛钼集团、中铝矿业、灵宝金源等有色金属矿业企业,是我省加快发展循环经济的好典型或较好典型。这些典型在合理开发及节约资源,保护环境方面,均取得明显效果,充分体现了科学发展的较大潜力。
二、新问题
1992年联合国环境发展大会可持续发展宣言的签署,标志着循环经济的诞生,1998年我国引入德国循环经济概念,确立了“3R”原则的核心地位,因此,我们了解循环经济的时间是在2000年前后,我省铝、钼等有色金属和贵金属矿业企业了解循环经济的时间仅是最近两三年。由于时间短,加之上述矿业企业发展循环经济步伐较快,出现了一些新问题是难免的。本次调研中发现的新问题较多,归纳起来,主要有以下4点。
(一)对循环经济理念缺乏比较全面、系统、准确的认识
我们初步认为循环是“形”,“3R”原则是“魂”,科学发展是“本”,这是对循环经济的本质理解,我省相关矿业企业对循环经济的理解,尚难达到如此深刻程度。部分市、县政府部门及矿业企业既不能将省政府目前狠抓落实的“节能减排”约束指标体系〔万元GDP能耗、万元GDP电耗、万元企业生产增加值能耗、二氧化硫(SO2)排放总量,化学需氧量(COD)排放总量〕与循环经济“3R”原则的减量化联系起来操作,也未认识到,对铝、钼、金等资源开采总量控制及相关环境承受容量控制是“3R”原则减量化的本质体现;更未认识到“3R”原则是有序的,其优先顺序是:减量化——再利用——(再循环)资源化。总之,矿业企业对循环经济比较全面、系统、准确地提高认识,还有一个较长学习和理解过程。
(二)发展循环经济的总体水平不高
一是价值高的伴生矿产资源综合利用总体水平差。如我省铝矿石中伴生的稀有金属镓的价值很高,镓是做激光器、大规模高速集成电路、超导等不可缺少的高级材料,但只有中铝河南及中铝中州对其进行了有效综合回收,其他氧化铝企业在生产过程中都让其白白流失;又如栾川钼矿中有丰富的稀有金属铼,其价值甚高,铼是火箭、导弹、宇宙飞船等高温部件必需的材料,但现在尚未综合回收利用。二是尾矿资源基本上未实现(再循环)资源化。我省铝土矿尾矿(赤泥)有2000万吨以上,钼矿尾矿有3000万吨以上,均储存尾矿库中,未开发利用。三是有色金属资源再生利用水平差,致使有色金属资源开采总量居高不下,逐年攀升。以上三点说明,从总体看,我省有色金属矿业企业循环经济发展水平还不高。
(三)我省有色金属矿业企业均未建立评价其循环经济发展水平的技术、经济、环境、效益指标体系
(四)部分市(县)政府部门对运用政策及市场力量加快发展铝、钼、金等矿业循环经济,认识不足,措施不力
一些市(县)政府部门对加快发展矿业循环经济中政府自身的角色及市场居位分析不够深刻,定位不够准确,尚未主动创造适宜的市场环境,形成矿业企业加快发展循环经济的激励机制与约束机制,也未深入研究如何运用合理经济规模及价格杠杆导向,推动矿业企业加快发展循环经济。
发展矿业循环经济任重道远,出现这些新问题,是不可避免的。它们均是约束我省矿业企业加快发展循环经济的新困难,我们必须及时帮助企业排忧解难。
三、建 议
(1)加强培训,使矿业行业的主要企业及有关市(县)政府部门全面、系统、准确地提高循环经济的理性认识。
建议由省政府循环经济主管部门牵头,对重点矿业企业及有关市政府部门进一步加强培训,使他们认识到加快发展循环经济是将发展经济、节约利用资源、保护环境三者有机结合起来的战略举措;也要使他们认识到循环经济的主要特征是新的系统观、新的经济观、新的价值观、新的生产观及新的消费观;还要使他们进一步认识到省政府目前狠抓落实的“节能减排”乃是实施循环经济的基础工作——“3R”原则的减量化,清洁生产是企业内部“小循环”;节约型社会基本上是社会层面的“大循环”。此外,我们还必须清醒认识到循环经济绝不是万能的,那种认为循环经济是一种最终实现全新的封闭式的零排放资源利用方式,它可以解决一切环保问题,这是一种认识误区。如日本、西欧等循环经济发达国家,由于受技术与成本—效益的限制,不可能都是“封闭式的零排放的资源利用方式”,最终不可避免要出现尾矿废弃物,经无害化处理后,再进行排放。
总之,只有提高认识,加强培训,我们在加快发展矿业循环经济过程中,才能少走弯路。
(2)进一步为矿业企业加快发展循环经济营造更为宽松的政策环境。
一是逐步制定铝、钼等有色和贵金属资源开采中的资源循环利用政策。地质勘查部门在地质勘查报告中应有资源循环利用篇章,开发利用设计部门在确定开采方案的同时,应当提出切实可行的共生、伴生矿回收利用方案、矿井水循环利用方案、尾矿循环利用方案和安全处置方案;有关矿业企业要在政府监管下,自觉执行上述方案,努力提高资源循环利用率及无害化处理率;二是政府主管部门与行业协会相结合,逐步制定考核矿业企业循环经济发展水平的技术、经济、环境、效益指标体系,特别要加快制定矿产资源循环利用率及无害化处理率的指标体系;三是在《河南省人民政府关于加快发展循环经济的实施意见》的指导下,逐步制定加快发展矿业循环经济的鼓励与扶持政策,主要包括税收优惠、投资倾斜、设立铝、钼、金等金属矿循环经济专项基金、合理定价、财政贴息、技术创新、政府绿色采购等。
(3)典型引路,紧抓试点。
据本次调研,发现洛阳发恩德(中外合作)矿业公司在利用国际先进技术进行有色金属探矿与采矿、管理严格、节约资源、保护环境、提高生产效率、依法纳税等方面均较突出,我们建议省政府有关主管部门可进一步调研总结并推广其经验与做法,以便推动全省有色金属矿业循环经济加快发展。我们还建议洛阳发恩德、洛钼集团、中铝矿业、灵宝金源及灵宝股份等矿业企业,发展循环经济已初见成效,并具有典型意义,可按程序纳入我省循环经济试点企业范围。
(4)在铝、钼、金、银、铅、锌等矿产资源整合中,应向上述循环经济初见成效的典型矿业企业倾斜。
(5)在保证我省煤矿安全生产的前提下,逐步破解上煤下铝矿权设置难题,加大煤下铝的找矿力度,可能新增3亿吨铝土矿资源储量,延长铝土矿保障年限;要提高铝土矿中的稀有金属镓的评价及回收利用率;要利用国际先进技术,开展铝矿尾矿(赤泥)中的铝、铁、硅等低品位矿的综合回收试验研究,争取对这一世界难题的解决有所进展;在提高铝土矿资源循环利用率及无害化处理率的前提下,争取在2012年前后将三门峡铝工业园区建设成为全国领先的循环经济示范铝工业园区。
(6)要组织有关专家对全省钼业进行调研,制定发展规划,适度控制产量,提高我省在国际市场上钼价的话语权。应将栾川钼矿田进行资源整合,逐步实现统一规划、统一设计、统一开采供矿、拉长产业链。综合回收利用钨及铼等很有价值的稀有金属,抓紧利用国际先进技术进行尾矿资源化试验,减少环境破坏,实现科学发展,争取在2012年前后,将洛阳建设成为世界领先的新型钼工业基地。
参加调研人员名单:
省政府参事 姚公一、林效森、蔡德龙、刘 勇
特 邀 专 家 孙志顺(河南省矿业协会)
预 备 参 事 王志光
(1)浮选法主要用于处理常见各种类型的脉金矿石,而对砂金矿极少应用。但应当指出,本世纪二十年代曾出现过对砂金重选精矿的浮选处理,获得了好的效果,后来又被冷落。近几年有关砂金的浮选又重新引起一定的重视,因此,应打破砂金不用浮选法的传统观念。
脉金矿石的浮选目前在我国仍占有主要地位。全国现有的大多数黄金选厂中都在采用单一浮选或浮选与其它选冶方法的联合。尽管近些年来堆浸、全泥氰化等化学提金方法对处理某些低品位和含泥,氧化等难选矿石方面取得了广泛的应用,但从选金总体上来看,浮选法仍将继续起作用。除了处理含金矿石,国外用浮选法处理堆存的老尾矿和浸渣也有成功的应用。
(2)浮选适于处理中,细粒浸染的金矿石,粗粒金常用混汞或重选法回收,微细金适于用氰化等化学提金法回收,根据具体矿石中金的粒度特性以及伴生金属矿物的性质采用浮选与其他选冶方法组成联合流程是合理途径。
(3)浮选法适于处理含金硫化矿石,但对高砷、高硫、微细粒金及多金属含金矿石的浮选尚有一定难度。而对含泥、氧化程度高的氧化矿不易采用浮选法。
(4)浮金的工艺条件(药剂、流程、设备)与有色金属硫化矿特别是硫化铜矿石的浮选条件相似。一般含金石英脉矿浮选工艺较为简单,特别有利于地方兴建小型选金厂。
浮金工艺措施
①根据矿石中金品位低(以g/t表示)及采矿围岩混入较高的特点。应加强手选废石的予选,有利于提高入选品位,这点对中,小浮选厂更为适用;
②根据某些矿石中金矿物粒度分布粗细不均匀的特点应采用阶段磨浮流程;但由于技术经济条件的限制,多数地方中、小选厂采用一段磨浮,不能适应矿石性质的要求且磨矿细度不易保证,磨矿细度不够是目前中、小选金厂值得重视的一个问题;
③根据某些金矿石含泥的特点易采用预先洗矿和泥砂分选流程,国内一些大型选金厂均采用洗矿流程,解决了破碎机堵塞问题而有些选厂洗矿的矿泥单独处理又会改善浮选指标;
④选金药方比较简单,但随着处理矿石性质的日趋复杂,有些选厂的现行药剂已不能适应复杂矿石的需要。目前,混合用药(多为黄药和丁铵黑药按比例混用)已被多数选厂采用,提高了选别指标,同时应用新药剂也受到重视,提高了选金指标和经济效益;
⑤浮金流程比较简单,同样,针对入选矿石品位越来越低的趋势和矿石性质的复杂化,金矿石浮选流程也应多样化。采用优先富集作业已在某些含部分易浮矿物的选金厂采用。适于低品位矿石浮选的分支浮选流程;
⑥黄金浮选厂采用新型的浮选设备应注意大型化和小型并举;选分粗粒和选分细粒并举。特别是能够采用适于粗粒浮选的新型浮选机在粗磨矿机与分级机之间代替目前的混汞法和重选法回收粗粒金既可解决汞污染问题又可解决重选不稳定,中间产品量大,流程过长,金损失大的问题。
适于回收细粒矿物的浮选设备如改进的新型浮选柱等在国外黄金矿山已被采用。国内亦应引起重视,加强细粒金的回收。
⑦由于脉金矿石中或多或少都含有硫化铁的矿物。如果与金密切共生的是可浮性较好的黄铁矿,则黄铁矿作为金矿物的天然载体对浮金是有利的。但如果金与浮选性复杂,可浮性较差的砷黄铁矿,磁黄铁矿等的关系密切或黄铁矿含量过高(高硫矿石)则金的浮选难于获得好的效果。又由于采用化学提金法处理这类矿石也很复杂(焙烧、加压、氧化、细菌氧化等予处理)使得寻求处理这类矿石有效的浮选方法更显重要。
⑧关于含金多金属矿石的浮选
此类矿石中,金为主金属,而其它如铜、铅、锌等金属矿物作为伴生矿物也有综合回收价值,则浮选处理这类矿石难度较大,特别是采用诸如氰化提金法的化学处理方法也难于凑效,所以浮选法处理这类矿石。也是既显重要又是含金矿石浮选的难题之一。
若金为伴生元素,而其它金属矿物是主金属时,就归属于伴生有金(银)的金属矿石。由于必须综合回收其中的金(银)而使多金属矿石的浮选工艺更加复杂化。这是目前含金矿石浮选的又一值得重视的课题。
无论金(银)作为主金属还是作为伴生元素,由于铜、锌、铁等硫化矿物的影响,使得回收其中的金变得困难,因为浮选时金多富集于铜、铅等精矿中去由于适合于金的最佳工艺条件不定适合于其它金属矿物,如在金属矿物的分离时,使用的抑制剂Na2S,CaO2等也会不同程度地抑制金;氰化物对金的危害更大,在有回收金(银)的浮选厂是避免使用的;适于金粒的浮选浓度(粗选时要求浓度应大)未必适于有色金属矿物;磨矿中金粒可能产生过磨、变形或硬化,表面嵌入其它微粒又会被污染而降低了金的可浮性;多金属矿石中有用矿物总含量大,在气泡表面发生竞争附着,金的品位和回收率都难以提高等等。
目前,所能采取的措施是寻求合理而有效的药剂制度;采用合理的工艺流程;加入中间选别作业回收粗粒金单体,采用重选设备(短锥旋流器、摇床等)从浮选混合精矿中回收单体金;预选回收金;从浮选尾矿中回收金;把金回收到黄铁矿精矿中去。总之,这类矿石的浮选尚须深入工作。
综上所述,可以认为,金矿物的浮选就其所依据的基础理论和一般规律而言,与常见的重金属硫化矿物基本一致,但金矿物浮选也带有一定的特殊性。
尽管随着所处理的含金矿石的性质日趋复杂,出于技术经济多方面的考虑和需要,化学提金法显示出更大的优越性,但对于采用浮选法能有效回收的金矿石以及化学提金法也难于处理的高砷、高硫及多金属含金矿石,浮选或作为一种主要方法或作为化学提取的一种联合工艺都是十分必要的。尤其是目前采用浮选法对我国多数中、小型黄金矿山仍具有普遍的实用性。因此,浮选仍不失为一种主要的选金方法。