探讨选矿工程的现状及发展趋势

期刊: 环球探索 DOI: PDF下载

张立青

中科宏泰工程项目管理有限公司 067000

摘要

在现代社会,选矿工程的作用更加显著,是矿山开采的构成部分之一,该工程的实施情况及实施质量直接影响着相应人员的安全及社会稳定。本文主要围绕选矿工程的现状及发展趋势展开分析,以期为该领域提供一定参考。


关键词

选矿工程;矿物;工艺

正文


目前,矿物加工工程的发展有了一定进步,矿产资源凭借自身重要性受到广泛关注。选矿工程历经了漫长的发展阶段,手工拣选是最早的方式,19世纪后这种方式逐渐被淘汰,而是将机械选矿设备融入选矿工程。在上世纪初期,不同类型的浮选药剂和设备随之出现,从而加快了选矿技术的发展步伐,对于复合矿及细粒嵌布矿产的开发利用具有重要意义。

1选矿工程概述

选矿工程是矿山开采的重要环节之一,它是将原始矿石经过一 系列物理、化学和冶金过程,从中提取有用矿物的工程技术。其主要包括以下几个方面:1)矿石性质分析:对于不同种类的矿石,需要进行一系列的性质分析,了解矿石成分、结构、硬度等矿石物理化学性质,为后续的选矿流程提供依据。2)矿石破碎与磨矿:根据不同矿石的性质,选择适当的破碎和磨矿设备,对矿石进行初步破碎和细化,以便更好地进行后续步骤的处理。3)矿石浮选:矿石浮选是指通过矿物与选矿剂的物理化学作用,改变矿物表面的性质,使其与水相互作用,从而实现矿物的分离[1]4)精矿加工:在浮选过程中,矿石已被分为精矿和尾矿。精矿是指含有较高有用矿物的矿石,需要进行进一步加工,从而达到提纯和浓缩的目的。5)矿渣处理:在选矿过程中,产生的矿渣需要进行处理和处置。通常采用堆填、尾矿池储存、回收再利用等方式进行处理。

2国外现状及发展趋势

2.1国外现状

20世纪中后期,选矿工程在国外的发展速度已有了较大提升。目前选厂规模大的情况比较明显,设备比较先进、大型;诸多选矿新工艺融入在具体实践,科学技术的应用范围不断扩大;其中用于简化矿石碎磨流程的“干、湿自磨技术”凭借自身优势在该领域备受瞩目,具体应用不断增多,对于处理难度大、操作复杂“联合流程”适用性较强,其中包括“选一治、选矿-生物冶金”联合方法处理细粒矿产的新技术[2]目前,国外也研制了较多现代化、工作效率高、有一定创新性的设备,从而为选矿工程提供帮助;部分著名大学设置了选矿工程专业,强调为选矿工程领域培养出更多优秀人才。与此同时,国外选矿工程的发展也面临着较多挑战,如随着选矿厂规模的不断扩大,加之设备的更新升级,从而使设备制造面临着新难题,生产操作管理也体现出一定不足,对机械化和自动化水平的要求更加严格,如果仅采用单纯的设备大型化,难以获得比较理想的经济效益。此外,新工艺和新设备在具体应用中也有需要改进的地方,如絮凝浮选的复杂性,除了涉及到新药剂之外,也要落实矿石的细磨工作,工业上的应用还未呈现成熟状态;与新形势下选矿工程的发展相比,之前模拟放大算法的适用性逐渐降低,难以为目前大型化和新设备提供支持;复杂共生、低品位、微细嵌布的矿产资源日益增多,加之对非金属矿产资源的开发力度不断加大,没有做到有节制的应用,从而引起了一系列问题。

2.2发展趋势

2.2.1打破传统选矿工程的界限向深度和广度方面发展

对于原选矿工程,是指考虑到矿产资源的特征、具体情况,按照要求展开深加工处理,目前选矿技术的应用范围有限,如“三废”的处理、环境保护、海水溶解物及海洋锰结核的开发利用[3]。在工业领域蓬勃发展的背景下,相应领域会越来越需要原料,因此提升选矿应用范围是该领域发展的必经之路。今后的选矿会发生变化,除了应用在矿产采出后的加工外,也会成为矿床就地应用的构成;选矿会与火法冶金、湿法冶金产生关联性,除了使选矿应用范围更广外,也会尽可能降低对环境的污染程度,这就是选矿发展的总趋势。

2.2.2矿产资源的充分利用

在今后的发展中,选矿工程领域会拓展到“无尾工艺”的研究中,认识到“无废工艺”的重要性进行分析。国外以有用成分回收率为侧重点,采用科学化方式提升该回收率,将综合使用资源作为一项重要任务,其中比较明显的是有色金属,其综合利用率超过了80%[4]。目前趋势是开展“无尾工艺”或“无废工艺”的研究,也比较强调从新技术和新工艺入手,对此加大开发与利用力度。

2.2.3节能研究

矿物加工工程具有一定复杂性,其大部分能耗消耗与矿石的碎磨作业密切相关。通过相关统计数据可知,在世界范围内的总发电量中,消耗于矿石碎磨作业的能耗占比3%以上4%以下;所以,国外的发展趋势包括碎磨作业,需着眼于现代化的破碎理论,从而为先进的破碎工艺技术开辟发展道路。

2.2.4矿物工程的模拟、优化

由于矿产资源彰显出丰富多样的特征,加之生产环节的步骤偏多,对工艺条件要求十分严格,所以目前选矿方法及流程的拟订依旧离不开经验,设备的选择计算同样借助经验完成。在此情况下,国外在矿物工程数学模型研究中投入更多精力和时间,也加大了对矿物工程数学模拟的探索力度,在选矿厂的优化设计方面有了一定突破。

2.2.5自动化

选矿厂仅采用人工操作不合理,无法有效提升生产的效率及质量。因此,国外在立足选矿厂实际情况的基础上,逐渐介入自动化控制。从整体上分析,它与化工、冶金等部门相比处在落后状态。无论是选矿数学模型,还是控制仪表,均对选矿控制造成不同程度的影响。从80年代起到目前,数学模型的发展欣欣向荣,新型、先进控制仪表应运而生,从而使选矿厂的自动控制水平迈上新台阶。未来的发展趋势会与“专家控制系统”相融合,和最优适时控制相辅相成,确保可以随着矿石性质的波动而将生产参数调高或者调低。

3国内现状及发展趋势

3.1国内现状

首先,资源储量利用率(产量与储量比)不高。在主要矿产资源大国占比极低,主要因为部分矿产开采品位处在偏高状态,在铁矿中比较明显,不同国家在此方面的开采边界品位不同,加拿大为23%,美国为15%,而我国通常超过了26%,未超过30%,导致未开采利用贫磁铁矿的问题比较突出。

其次,矿产资源中有用矿物未做到广泛回收。依据相关统计结果发现,我国铁矿和有色金属矿采矿回收率是比较接近的,均处在50%一60%的范围内;非金属矿产资源的回收率偏低,即20%-60%煤矿仅34%-50%[5]。由于采选、冶水平明显落后于国外,所以发展的环节难度偏大。同时,我国在矿产资源的综合利用方面处在劣势,调查全国矿山后,综合利用率仅有15%,综合利用率在25%以下的矿山企业居多。从有色金属的层面分析,国外先进矿山综合利用率是偏高的,通常情况下在80%-90%之间。最后,我国目前非金属矿产资源开发利用不够先进、高效。非金属矿产资源不止一种,不同资源的性质各不相同,功能也比较多样化,国外对于非金属矿产资源的开发利用的关注度较高,其产值也明显超过了金属矿[6]我国属于非金属矿产资源大国,但并未体现出较高的选矿回收率,精矿品位和国外差距较大,超级产品比较匮乏。在今后的发展中,我国需集中注意力在非金属矿产资源,将此类资源的开发工作落实,尤其是金属矿产中伴生的非金属矿产资源的综合回收。

3.2发展趋势

3.2.1研究开发高效预选设备

对于我国选矿工程未来的发展趋势,将会体现出高效节能新型破磨与分级设备,随着选矿工程领域的繁荣发展而开始应用固液分离新技术,将固液分离设备应用相应环节,尽可能减少矿石破碎与固液分离过程的能耗,促使入选品位相比之前更高。同时,我国选矿工程未来会以各种能场的预处理为切入点,对此进行研究开发,开发利用可行性较强、科学化的预处理新技术,从而解决粉碎及分选精度不足的问题。

3.2.2开发高效分选设备、高效无毒新药剂

在此过程中,我国选矿工程领域会越来越关注复合力场分选设备,将涵盖了多种成分的新药剂融入实践,研究出对于贫、细、杂难选矿石功能显著的综合分选技术。

3.3.3开发无废清洁工艺

矿石综合利用研究是一项重要问题,在此过程中,无废清洁工艺发挥着极为关键的作用,未来将对此展开全面开发,了解尾矿中矿物分离、提纯的特征、使用情况,使其在市场中占据着重要位置,为矿物原料工业的转化带来帮助,使其尽早成为矿物材料工业[7]

3.3.4将高新技术引入矿物加工工程领域

选矿工程未来的发展趋势会体现出智能化、现代化的特征,将矿业生物工程技术应用起来,认识到电化学调控和电化学控制浮选技术的优势,加强两种技术的应用,并明确过程自动化寻优技术使用的要求、原则、注意事项,为选矿工程领域注入新活力。

4结论

综上所述,随着信息技术和自动化技术的迅速发展,选矿工程也在向智能化和自动化方向发展。智能化的选矿设备和系统可以实现实时监测、控制和优化,提高生产效率,降低能耗,并且减少人为操作的风险。同时,随着社会对环境保护的重视,选矿工程也在向绿色环保方向发展。开发绿色环保的选技术和工艺,减少对环境的污染,并且提高资源利用效率,符合可持续发展的要求。未来选矿工程将更加注重对矿石中有用成分的综合利用,包括多金属矿的综合回收利用以及对矿石中有价值元素的提取和回收。

参考文献

[1] 赵永成.霍胜强.许瑞华等新型选矿设备在露天矿山选矿工程中的应用与性能评估[J].世界有色金属,2023, (18) 28-30.

[2]宝明月. 浅析赞比亚某铜矿选矿工程项目设计方案[J]有色矿冶,2023, 39 (04): 21-24.

[3]王星亮,魏霞,常校亮设备大型化在选矿工程中的应用简介[J].矿业工程,2022, 20 (01): 26-28.

[4]杨海龙.BIM技术在选矿工程设计中的应用[J]矿业工程,2021, 19 (06): 60-63+70.

[5]陈薇.硫化铅锌矿选矿工程设计特征分析[J].现代矿业,2021, 37 (03): 114-117.

[6]胡宏福. 江西地区有色金属选矿工程设计分析[J]世界有色金属, 2019, (16). 55-56.

[7]张小红.金川奇迹 花开并蒂一-记部优工程 广西金川项目之硫酸工程及渣选矿工程" [J] 中国有色金属,2019, (10); 50-51.

 


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