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技术创新服务地调发展

——自然资源部中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所十大技术成果展示

2018-10-17 9:33:05 来源:中国矿业报社 本报记者: 刘盼盼 通讯员 张成强

摘要:

自然资源部中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所(以下简称“郑州综合利用所”)作为国家公益性地调队伍,多年来,按照上级主管单位的统一部署和市场需求,坚持用创新理念武装头脑,用创新思维驱动发展,用创新供给新技术支撑行业发展,紧密围绕矿产资源综合利用技术研发这一核心方向,自主创新,在解决难选冶、低品位、共伴生矿产资源综合利用领域,取得一批具有国内领先水平的科技创新成果,为我国地质调查事业发展和矿业行业的技术进步提供了重要技术支撑。

Abstract:

For many years, as a national public welfare team,Zhengzhou Institute of Comprehensive Utilization of Mineral Resources. CAGS follow the arrangment of the superior supervisory units and market demand, insist on using innovative ideas to arm the mind, using innovative thinking to drive development, using new technologies to support the development of the industry,closing around the core direction which the technical research about the comprehensive utilization of mineral resources, in solving difficult smelt, lowing grade and other fields acquired a batch of scientific and technological innovations with leading domestic level,which provides important technical support for the development of China's geological survey and the technological progress of the mining industry.

1.磁铁矿选矿提质节能新技术

1.研发背景

针对我国磁铁矿资源“贫、细、杂”的特点,多年来,在国家科技攻关项目、地质大调查项目、河南省重大科技攻关计划项目等一系列政府项目资金的支持下,郑州综合利用所围绕这一难题进行了潜心攻关,形成了“磁团聚理论”,研发了系列新型装备。

2.研发历程

第一阶段:“磁团聚理论”的提出及其装备研制。要提高精矿品位就必须细磨至连生体解离为止,这样做精矿质量是上去了,可是产量又下来了。为攻克这道难关,突破传统磁选法中磁性物的富集,必须使磁场力大于重力与其他阻力合力的理论框架,该所首次提出一种能够不受磁场力直接引力而富集的磁性分离方法,即磁团聚重选法。

第二阶段:磁场筛选法及其装备研制。在“磁团聚理论”指导下,1994年郑州综合利用所开始研究新一代以磁团聚为基础的分选方法——磁场筛选法。2000年以来,该所磁团聚技术研发团队经过不断创新实践,取得了磁场筛选法重大科技成果,利用该项专利技术研发出系列化工业型设备——磁场筛选机。

第三阶段:“动态”筛分分选的磁场分选设备。自2012年,针对磁场筛选机在生产过程中存在的问题,该所研发团队研制了以“动态”筛分分选的磁场分选设备,并于 2015年研制成动态新型磁选精选机——“直流磁选筒”。

2.矿物转型分子筛制备

1.研发历程

第一阶段:1990年~1999年。研发出铝土矿/石英砂-新型洗涤助剂-4A沸石合成技术。第二阶段:2000年~2010年。建成行业领先的分子筛创新技术成果产业化试验基地,其中生产加工的中空玻璃分子筛产品成为国内第一品牌。第三阶段:2011年至今。与中国人民解放军野战输血研究所合作开发出非金属矿物快速止血分子筛。

2.成果介绍及应用

(1)新型洗涤助剂——4A沸石合成技术: 1999年该所成功研发出了新型洗涤助剂—4A沸石合成技术,辐射福建、河南等4个省市。

(2)建材节能新产品——小粒径自动灌装中空玻璃分子筛:中空玻璃作为一种新型节能建筑材料,其发展水平直接关系到我国建筑节能的水准。分子筛是中空玻璃的心脏,直接影响到中空玻璃的寿命。2001年,该所研发出小粒径自动灌装中空玻璃分子筛新工艺采用“高岭土成型水热转化”、“微球表面处理”和“颗粒床离子交换”专有技术成果,该工艺简单且成本低廉。

(3)军用产品——止血分子筛:2013年,中国人民解放军野战输血研究所与郑州综合利用所联合成功开发出了新型止血分子筛,该产品经过改性研制的速效止血粉,止血机制是对传统止血理念的突破。

(4)航天专用产品——5A分子筛:自2011年,该所承担密闭二氧化碳去除系统用分子筛材料关键技术攻关。经模样和产品阶段持续攻关,并通过连续1200天寿命试验验证,产品的二氧化碳吸附分离性能、分子筛循环再生性、热稳定性及可靠性得到证明,满足了密闭空间二氧化碳脱除能力的需要,是我国此类战略性产品的唯一生产商和供应商。

3.调查全国矿产资源“三率”

一、基本概况

2012年原国土资源部印发了《关于开展重要矿产资源“三率”调查与评价工作的通知》,要求在全国范围内部署开展煤、石油、天然气、铁、锰、铜、石墨、高铝粘土、萤石等22个重要矿种“三率”调查与评价,中国地质调查局于2012年启动了“全国重要矿产资源‘三率’调查评价”计划项目,郑州综合利用所作为实施单位承担本次“三率”调查评价工作。在项目开展期间,除上海市以外的30个省(区、市)业务支撑单位、7家行业协会以及5个油气公司等共13000余人直接参与“三率”调查。

二、取得的主要成果

该所建立了“三率”及循环利用指标评价体系;摸清了19432家矿山开发利用现状;建成了中国重要矿产矿山数据库。

三、重要意义及应用情况

为矿产资源开发管理、宏观矿业政策制定、矿产资源发展规划制定提供了基础支撑;“三率”最低指标要求的发布,促进了矿山企业节约与综合利用矿产资源;为矿产资源开发利用科学评价、工业设计、生产实践和矿产资源管理提供了统一的计算方法;随着数据分析汇总、更新维护等数据库建设研究工作的推进,将为我国矿产资源综合利用领域提供全面翔实基础数据。

4.复杂难选钼矿利用技术

一、研发背景

我国钼资源储量丰富,但存在大量的复杂难选钼矿,由于技术未取得突破,这些资源一直未有效开发利用,该所自1999年从事该类型难选钼矿的技术攻关工作,通过不断攻关,解决了一个又一个技术难题。

二、成果介绍

1.滑石型钼矿利用技术 科研人员发现了滑石与磁铁矿嵌镶关系密切的特性,开创性提出磨矿-载体磁选预先脱滑石-分级-钼粗细分选的选矿新流程,并且采用拥有自主产权的滑石抑制剂以及高效选别设备。

2.氧化性钼钨矿综合利用技术 根据内蒙古流沙山钼钨金伴生矿的特点,郑州综合利用所成功研发了钼钨混合浮选技术、钼钨氧化矿粗精矿高压浸出工艺、硫化钼精矿氰化提金技术、钼钨精矿炼制钼铁技术方案等一系列工艺技术,将内蒙古流沙山难利用钼钨氧化矿盘活为可利用资源。

关键技术如下:

(1)氧化钼钨矿混合浮选技术 内蒙古额济纳旗盛源矿业有限责任公司和郑州综合所进行特效捕收剂的研究,针对钨钼氧化矿混合浮选研制出EP-12、E9-13两种新型特效捕收剂,在实际应用中,将钨钼氧化矿混合浮选的指标达到较高的水平。

(2)低品位钨钼混合精矿泥沙分离-选矿、湿法冶金提取技术 针对细粒度钼钨氧化粗精矿制订湿法浸出富集的方案,采用碳酸钠高压浸出-浸出液预处理-氯化钙沉钼-过滤洗涤-烘干-钼钨酸钙的工艺流程,用于钨钼铁合金冶炼。

(3)金选矿及氰化技术 流沙山钼钨金矿中伴生的金被富集在硫化钼精矿中,钼精矿中金品位在170g/t以上,盛源矿业有限责任公司委托郑州综合利用所进行氰化浸出试验,以解决氰化浸出回收率低的问题。针对该钼精矿中金的赋存特点,对包裹金有效解离,最终获得金浸出率>98%,回收率>97%的优异指标。

5.稀散元素铼的综合回收技术

一、研发背景

铼在钼(铜)矿冶炼过程中作为杂质进入淋洗液,但淋洗液成分复杂且铼含量低,难以回收。因此,解决辉钼矿和铜矿冶炼淋洗液中低浓度铼综合回收技术难题是目前解决我国铼资源短缺的有效途径。

二、铼综合回收和高效利用技术达到国际领先水平

以钼精矿焙烧淋洗液为研究对象,该所研发了一种离子交换法从钼精矿焙烧淋洗液中直接吸附铼的工艺,实现钼精矿焙烧淋洗液中铼的高效综合回收。该工艺采用自行改性处理制备的ZS70树脂,直接从淋洗液中进行铼吸附,之后采用2.5%的氨水解吸附,解吸液经过蒸发结晶-再结晶工艺,即可得到99.9%以上的高铼酸铵产品。该工艺的吸附率、解吸附率均可达到99%以上,铼总体收率>95%,该技术有效解决了冶炼淋洗液中低浓度铼的综合回收和高效利用问题。重点有以下几个方面的创新:采用弱碱性阴离子交换树脂直接从淋洗液(硫酸+亚硫酸体系)吸附铼的工艺;研发的蒸发母液除杂后返回蒸发晶的工艺;工艺流程简单,运行成本低,经济效益好;技术指标先进。

三、技术成果推广及社会经济效益

研发的新工艺可以高效地对钼冶炼厂低浓度的铼溶液进行综合回收,收率高,工艺简单,应用中无需改变现有钼冶炼工艺流程,为我国进行铼金属储备提供了一条可行的技术途径。

经济效益方面,从淋洗液中回收铼的技术在洛钼集团的工业化实施以来,为企业带来丰厚的利润。

社会效益方面,铼是一种重要的稀有高熔点金属,主要用于制备镍基铼合金,用作飞机发动机涡扇,还没有可替代的元素。

6.盐卤资源综合利用技术

自上世纪80年代,郑州综合利用所承担了“西藏扎布耶盐湖锂、硼、钾综合开发扩大试验”、“川25井富卤水综合利用研究”等国家级项目,对盐湖及卤水进行了综合提取锂、硼、碘、溴的试验,并开展了资源的高值化利用技术研究。30多年来,该所研发的盐卤资源高效利用技术,对于节约集约利用盐湖资源、提升盐卤资源利用水平具有重要意义,推动着我国盐湖产业的发展。

2000年,盐湖课题组采用自主研发的“水浸→碳化→热解”工艺,在国内率先从盐湖中提取纯度≥99%的国标一级品碳酸锂,锂总回收率达98%。根据这一工艺, 2005年建成了西藏扎布耶盐湖锂资源开发产业化示范工程。

针对盐湖资源初级产品,该所开展了高值化关键技术研发,制备出速溶硫酸钾、电池级碳酸锂、高纯氧化镁等新材料。以工业级碳酸锂为原料,采用适宜的碳化工艺,获得理想的碳酸氢锂溶液;采用螯合树脂处理碳酸氢锂溶液,有效控制钙、镁等杂质含量,热解制得高纯度的碳酸锂。经测定,碳酸锂产品纯度达99.9%以上,质量达到高纯碳酸锂标准YS/T 546-2008的要求,满足新能源产业对电池级碳酸锂的要求。受国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司的委托,研发项目于2013年7月份启动,2014年6月份结束,历时近一年,通过实验室试验和中间试验,成功开发出速溶硫酸钾水溶性肥料,形成了自有知识产权,开发的速溶硫酸钾产品达到HG/T4365-2012《水溶性肥料》的指标要求,尤其具有较高的纯度和较低的水不溶物含量,K2O含量为52.56%,水不溶物含量为0.04%,溶解速度与进口优质产品相当。该技术通过了小试和中试的验证,得到委托方和评审专家的高度认可,认为“开发的速溶硫酸钾产品综合指标优于进口优质产品”。

7.钽铌多金属矿综合利用技术

一、研发背景

按铌钽矿提取冶金工艺要求,含铌钽矿的精矿(Nb+Ta)2O5必须达到50%~60%的品位要求,要从含钽或铌含量仅为万分之几到千分之几的原生矿中富集到上述品位,对选矿的工艺有很高的要求。

二、成果介绍

1.尼日利亚钽铌多金属矿综合利用技术

关键技术:粗选段采用振动筛抛尾,铰刀砂泵分散分选粘土矿物,螺旋溜槽粗选,分级摇床粗精选,精选段采用干式磁选分离钛铁矿、钽铌矿,电选分离锡石和锆石的工艺流程,主元素钽铌矿回收率较其他工艺流程(尼日利亚同类型矿山的选厂)的20%~40%提高至55%~60%。其他伴生矿物也获得较好的分选指标。在实验室小型试验研究的基础上进行了日处理1600吨规模的半工业试验,目前,按照半工业试验确定的工艺流程正在进行日处理15000吨规模的选厂设计。

2.内蒙古巴尔哲稀有多金属综合利用技术

针对内蒙古巴尔哲稀有多金属矿成功研发出选-冶联合新工艺流程,该技术可综合回收其中的铌、钽、锆、铪、铍和稀土,为开发利用这一大型稀有多金属矿资源作出贡献。

3.河南卢氏稀有多金属矿选矿关键技术研发

针对微晶岩型钽铌多金属矿(含铌、钽、锂、铍、铷、铯、锡,以及长石、石英等),通过工艺技术公关及新型浮选药剂研发及应用,可以大幅度提高矿山的选矿技术水平和经济效益,实现矿产资源中多组分的回收利用。

4.福建省南平钽铌矿重选尾矿开发利用试验研究

福建省南平钽铌矿属国内大型稀有金属花岗伟晶岩矿,矿石储量大,钽铌品位高。矿石中主要回收金属钽铌,并回收伴生的锡石;非金属矿组份主要为长石、云母、石英,其中长石、云母是综合利用的主要成份。该所通过大量、细致的工艺矿物学研究,查明了原矿的矿物工艺特性,为选矿试验研究提供了可靠的依据。

8.蓝晶石族矿物综合利用技术

一、研发背景

由于蓝晶石族矿产中伴生的石英、云母等脉石同为硅酸盐类矿物,它们之间物理化学性质极为相近,造成蓝晶石族矿物分选提纯较为困难。针对此技术难题,郑州综合利用所早在上世纪90年代就开始系统研究了“三石”(蓝晶石、红柱石和夕线石)矿物的分选技术,研发出了干式磁选“集合体”抛尾、重介质预选、分级选别、自然pH值条件下对细粒蓝晶石矿的浮选等新技术,研发的新技术辐射全国,先后在国内20多个矿山建起了选矿加工企业。

二、成果介绍

1. 红柱石矿选矿新技术研究及工业应用

新疆库尔勒霍拉沟红柱石矿属超大型红柱石矿床。该项目从工艺矿物学和选矿工艺两个方面取得了选矿理论和实践的创新:查清了矿石的矿物组成及矿物间的嵌布关系,尤其是脉石矿物集合体的变化规律;选矿工艺充分利用了该矿石红柱石的嵌布特性,在较粗粒度下采用“集合体”抛尾,提出了从破碎工艺开始就考虑选矿选别效果的新概念。

2. 蓝晶石分选技术实现“一矿”变“多矿”

为实现多种矿产的综合利用,2014年,该所科研人员依据实验室小型试验所确定的工艺流程进行了扩大试验研究,采用两段开路磨矿系统,振动筛筛分分级,弱磁除磁性铁,强磁分离出石榴子石和部分黑云母,采用重选工艺,分离出石榴子石和黑云母两种产品;螺旋溜槽分离出的白云母和细泥,然后脱除矿泥后得到合格的白云母精矿;螺旋溜槽重矿物进行蓝晶石浮选提纯,浮选采用研发的新型捕收剂Z-401, 实现蓝晶石在中性条件下浮选,获得较好的分选指标,比常规工艺流程提高蓝晶石矿物回收率20%以上。浮选精矿再磁选除铁的工艺流程,最终获得蓝晶石精矿,同时黑云母、石榴子石也得到综合回收,成功实现了一矿变多矿。

3.高铁硅线石矿分选提纯新技术

针对原矿中含有大量的泥质矿物,对浮选药剂和选矿指标的影响均较大的难题,浮选前脱泥是在保证矿物回收率条件下获得高品质硅线石精矿的关键,该技术采用分级脱泥结合药剂分散联合方法处理矿石中的矿泥;针对硅线石与脉石矿物可浮性差异小问题,采用的选矿药剂必须具有较好的选择性,捕收剂的选择是非常重要的,研制的RNT 捕收剂捕收能力强,选择性好且具有一定的低温浮选效果。

9.金矿资源综合利用新技术

一、研发背景

金嵌布状态对金选别工艺流程选择和选别指标影响至关重要,同时有些矿石处理过程中,载金硫化物与脉石的贫连体是影响选别指标的重要因素,这种贫连体进入精矿降低金品位,进入尾矿降低金回收率。为保证金精矿品位,导致贫连体进入尾矿,从而降低了金回收率。通过长期的金矿选别技术研究,该所针对此贫连体提出了中矿再磨和细粒浮选思路,即选择性再磨,尽可能使载金矿物解离或者成为富连体,降低贫连体对选别指标的影响,同时避免已经解离有用矿物和脉石矿物过磨,降低生产成本,提高磨矿效率和选别指标。

二、成果介绍

1.金资源高效开发技术研究与推广

中金公司下属河南省嵩县某分公司随着开采深入,矿石性质发生变化,原生程度逐年增加,采用原有的全泥氰化工艺流程,金浸出率由原90%降为64%左右,造成资源严重浪费。工艺矿物学研究表明,该矿石属于半氧化半原生的石英脉型含金矿石,影响金浸出率的关键问题为部分金以不可见形式存在于黄铁矿中,且黄铁矿嵌布粒度细,从而造成金浸出率低。采用原矿浮选工艺,由于脉石中含金,导致浮选金回收率也较低。根据其矿石特点,开展了相关选冶研究工作,最终确定采用控制浮选技术,浮选精矿和尾矿分别进行氰化浸出提取成品金,金精矿浸渣作为金精矿出售,从而最大限度地提高了金回收率。

2.金资源伴生元素综合利用技术

项目根据矿石有用矿物的嵌布关系及选冶研究工作,提出了原矿浮选-铅硫分离-铅、硫精矿分别再磨再浸的工艺路线。该工艺的优点是:从浮选金精矿进行金、铅分离,解决了从原矿金、铅分离生产成本高的问题;同时浮选金精矿先分离后再磨解决了从浸渣中回收泥化方铅矿困难的问题;铅精矿再磨浸出避免了部分金进入铅精矿中导致金回收率低的问题。

10.超白玻璃用石英砂矿绿色提纯新技术

一、研发背景

传统生产超白石英砂多以优质石英脉和石英岩为原料,一般需经破碎、磨矿工艺,流程相对复杂,生产成本较高。相比石英脉和石英岩矿,海相沉积型天然石英砂的存储量大,且天然粒度适宜,在加工过程中不需要破磨工艺,可显著降低生产成本。但海相沉积型天然石英砂长期被海水浸蚀,石英砂表面及裂隙受铁质和腐殖质污染严重,一般采用原矿-筛分-擦洗-分级-重选-磁选流程进行提纯,为有效去除石英砂表面和裂隙中的铁染杂质薄膜胶结物和腐植物等,在擦洗过程加入强碱(氢氧化钠)或强酸(盐酸、硫酸)擦洗,虽然可得到质量合格的超白石英产品,但废水处理困难,环境污染严重,这对石英砂的开发利用受到较大程度的限制。

二、成果介绍

针对生产中的技术难题,郑州综合所与海南中地非金属矿业有限公司于2016年签定了共建“石英砂矿海南试验基地”协议,拟定以海南省文昌市石英砂生产原料为研究对象,完善全新选矿及深加工工艺,研制石英砂降铁除杂绿色环保药剂。 经过2年的研究,研发出环保洁净剂及配套新工艺,采用原砂-洁净剂擦洗-分级-重选-磁选流程流程,洁净剂代替酸碱擦洗工艺缓解了环境污染问题,提高了石英砂纯度。

网站编辑:宫莉

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