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把握有限資源 創造無限價值 ▏長沙有色院創新開發尾礦中有價資源循環利用技術
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2024年10月18日,中國資源循環集團有限公司正式組建。習近平總書記作出重要指示強調,要完整、準確、全面貫徹新發展理念,深入落實全面節約戰略,堅持循環利用、變廢為寶,堅持創新驅動,開放合作,著力暢通資源循環利用鏈條。作為國家高新技術企業、國家技術創新示范企業和國家企業技術中心,長沙有色冶金設計研究院有限公司切實增強做好資源循環利用工作的思想自覺和行動自覺,更加注重資源循環利用技術的系統研發和優化創新,推動科技成果加快轉化為現實生產力,持續提升關鍵領域自主創新能力,形成了一大批具有自主知識產權的核心技術,為我國打造礦業強國,推動有色金屬冶煉行業發展,助力資源循環利用產業發展提供了強有力的技術支撐。
如今,資源與環境問題日益凸顯,尾礦資源二次利用技術正成為引領資源可持續發展的重要力量。尾礦中往往蘊含著豐富的有價金屬和礦物,通過尾礦資源綜合回收利用技術,可以大幅減少尾礦的堆存量,降低土地占用和環境污染風險,不讓尾礦成為生態的負擔,而將其轉化為可持續發展的動力。
10余年來,我國尾礦資源綠色利用技術取得了突飛猛進的發展。作為有色金屬行業技術進步的引領者,長沙有色冶金設計研究院有限公司針對當前礦山低品位有用金屬回收難、廢渣廢石堆場占地大、存在安全風險等問題,采用重選、磁選、X射線分選等選礦技術,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%產品化,實現選礦廠無尾化、綠色生產;對于原礦不能100%產品化的地采礦山,則利用選礦尾礦進行井下充填,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上大膽創新,不斷突破技術壁壘,通過這些技術應用,做到資源綜合利用,實現選礦廠無尾化、綠色生產,創造良好的經濟效益和社會效益,先后榮獲部級科學技術獎二等獎、部級優秀工程設計獎二等獎等。
無尾礦山
——尾礦資源化利用技術
凡口鉛鋅礦采掘原礦預先拋廢—廢石資源化利用及改造項目
2021年,長沙有色院設計改造了凡口鉛鋅礦選礦廠,完成選礦技術升級工程,使凡口鉛鋅礦成為亞洲最大的鉛鋅礦生產基地之一。該項目為國內首次采用重選+X射線的選礦工藝和國內首創高品位鉛鋅礦原礦光電預選拋廢技術。通過自主研發設備對原礦表面清洗后,入磨前采用X射線進行分選預拋廢去除低于邊界品位的貧礦及廢石。此項技術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磨鉛鋅快速優化浮選流程,利用經重選+X射線選礦的尾礦生產建筑用砂石骨料,實現采掘廢石“零”堆存,創造經濟效益和社會效益。
尾礦高值化利用技術
青海茫崖石棉礦尾礦綜合開發利用項目
目前,青海茫崖地區的溫石棉礦山已生產60多年,在開采和選礦過程中產生大量圍巖、尾渣和廢石,形成的石棉尾礦已多達4億噸,且還在以每年400萬噸~600萬噸的規模增加。
國內外對石棉尾礦資源的綜合利用僅在回收石棉短纖維領域有較成熟的工業實踐,這種利用屬于淺層次、低水平、單一產品的簡單回收,存在附加值低且生產方式簡陋,二次粉塵污染嚴重的問題。
2024年,長沙有色院中標青海茫崖石棉礦尾礦綜合開發利用項目。為確保工藝技術能夠適應高原高寒干燥缺水、同時光照充足風力豐富的戈壁荒漠氣候特點,長沙有色院組織技術人員進行現場詳細踏勘,在對現場情況和大量技術資料進行綜合分析后,提出了以綠電為主、電網輔助的供電方案和電解+化學選礦的循環技術路線。
該項目針對石棉尾礦,以光伏、風力綠色清潔能源為基礎,就地取材,生產鹽酸和氫氧化鈉,用于對石棉尾礦的酸浸和堿浸作業。產品為高純二氧化硅、氧化鎂、三氧化二鐵,實現產品高純度、高品質、高值化。
硅酸鈉堿浸過濾得到的鐵鎂殘渣,其主要成分是石棉尾礦中未溶解的鎳、硅、鎂、鈣、鐵等,可作為水泥生產的原料或土壤改良劑;浸出作業濾液中和形成氯化鈉溶液返回制備酸堿,實現石棉尾礦資源綠色無排放、高值化全綜合利用。
該項目實現了石棉尾礦“吃干榨盡、變廢為寶”的終極目標,同時,連帶解決了高原高寒地區生態環境治理和恢復問題。該項目投產將徹底解決青海創安公司長達65年的溫石棉生產尾礦處理問題,將現有超過4億噸的尾礦“點石成金”,為業主創造巨大價值,帶來超額利潤貢獻。
該項目的設計研究和落地實施,為長沙有色院探索尾礦高值化利用技術提供了新思路、新方法,突破了傳統工藝尾礦用作制磚、制砂或者微晶陶瓷等傳統路徑,將助力長沙有色院成為尾礦資源綜合利用市場的“領頭羊”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目,研發了一種高捕收性、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難題。
在藥劑研發期間,長沙有色院發現采用陰陽離子捕收劑可以實現鋰云母尾礦中石英和長石的分離,研發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、無需加熱和強攪拌、穩定性好、耐低溫、選擇性強,分散效果好的優點。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品,其二氧化硅含量99.52%,產率18.67%。
低品位難選鋰云母礦具有開發困難、尾礦價值低、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濟價值。分離石英后的尾礦,其長石占比較高,經處理后可作為低附加值產品處理,為選廠創造新效益,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
中鋁廣西分公司平果鋁土礦8800kt/a露采工程
赤泥是氧化鋁生產過程中產生的污染性工業廢渣,是氧化鋁行業的大宗固廢產品,大量堆放不僅占用土地,還造成嚴重的環境污染。赤泥因有價組分少、堿性強、粒度細、組分復雜等原因,綜合利用難度大。國內外對赤泥綜合利用研究方向眾多,實現產業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,該技術能實現拜耳法氧化鋁流程中的廢料綜合回收,采用高梯度磁選,大規模處理氧化鋁赤泥獲取鐵精礦。該技術根據赤泥中鐵礦物粒度極細的特征,采用先進的磁選設備,通過控制磁場參數,選擇合適的磁介質形式,成功解決了磁選鐵精礦品位低等難題,實現資源綜合利用。
據統計,每生產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量計算,我國年產生礦泥達2億噸以上。常規生產工藝過程所產生的洗礦泥漿水中依然含有不少細顆粒鋁土礦礦砂(0.1mm~1mm),將其直接排入尾礦庫會造成極大的資源浪費。
長沙有色院提出了一種從鋁土礦洗礦尾砂中回收細砂的技術方法,不需要額外添加藥劑,綠色環保,從鋁土礦洗礦產生的尾礦中實現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,產生良好的生態環保效益。該技術經濟可行,具有提高鋁土礦資源回收率并減少尾礦排放量的優點,能夠為鋁土礦尾礦再選項目提供有效的工藝技術支撐及生產實踐經驗。
上述洗砂回收細沙技術及赤泥選鐵技術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平果縣,屬世界上首次開發利用巖溶堆積型鋁土礦床。長沙有色院首創超大型巖溶堆積型鋁土礦開采和工程復墾技術,填補世界空白,技術處于國際領先水平。
平果鋁一、二、三期工程分別建選廠,位于不同礦區,合計采礦規模8800kt/a。該工程設計建設先后獲得部級科學技術特別貢獻獎、國家科技進步獎二等獎、全國優秀工程設計金獎、國家優質工程銀質獎,被評為“國家級綠色礦山試點單位”、首批“礦產資源綜合利用示范基地”、“全國環保先進單位”、全國“資源節約型、環境友好型”綠色礦山。
煉銅爐渣銅及含銅礦物選礦回收技術
針對煉銅爐渣銅及含銅礦物嵌布不均且粒度較細的特點,長沙有色院采用階段磨礦和階段分選工藝,產出銅精礦、鐵精礦。該工藝流程結構簡單,建設投資小,生產成本低,可靠性強。中礦返回球磨機再磨工藝符合爐渣嵌布粒度較細的特點,提高銅回收率的同時能降低尾礦品位。該工藝應用于赤峰云銅和東南銅業,能有效處理爐渣,回收有價金屬,提高企業的經濟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
中鋁東南銅業有限公司銅渣選礦廠