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建议“十三五”铁矿领域进行重大关键技术攻关的课题

2015-02-27 来源:ca88亚洲城手机版 点击数:0次

建议“十三五”重大关键技术攻关的课题14项,其中采矿领域7项,选矿领域6项,尾矿综合利用领域1项。
采矿领域建议的课题是极深露天矿疏化采矿高效集运与装备研究、千万吨级深井矿床开采关键技术研究、地下采选一体化研究与实践、超大规模地下铁矿山安全高效开采关键技术、铁矿山崩落法转充填法联合高效开采关键技术、无底柱开采结构参数精确确定及损失贫化控制技术和大型露天矿山采矿工艺数字化系统研究等7项。
选矿领域建议课题是极微细粒极贫复杂铁矿清洁生产研究、西部缺水和高盐水地区铁矿石选矿关键技术与设备研究、复杂难选多金属共生矿石精细化选矿工艺及装备研究、攀西钒钛磁铁矿清洁高效综合回收关键技术与装备研究、鞍山式贫杂铁矿石高效利用研究和锰资源清洁高效利用与锰系材料制备的关键技术与装备等6项。
尾矿综合利用方面的课题是矿山尾矿安全清洁处置系统工程技术。
建议“十三五”重大关键技术攻关的14项课题的具体内容如下。
1. 极深露天矿疏化采矿高效集运与装备研究
1.1 背景
经过长期大规模开采,许多大型露天矿山逐渐进入极深部开采阶段,开采深度高达500~800m,形成了400-600米的高陡深凹露天边坡。随着露天开采深度的延伸,常规的露天运输系统暴露出越来越多的问题和弊端。采场空间狭窄,运输系统展线、下延及布置日趋困难,由于现有设备的提升角度一般不超过14°(胶带),致使运输距离不断增长。这些因素并存,导致运输工况迅速变差,运输成本节节攀升,已占到制造成本的65%以上。因此开展极深露天矿疏化采矿高效集运与装备研究,彻底改变传统的开拓运输方式,意义重大。
极深露天矿存在的主要问题: ①产能下降:现有工艺技术和装备不能满足极深露天矿开采的要求;②安全问题:高陡边坡围岩破坏极易诱发沿边坡坡脚的滑坡失稳、岩崩等事故,这些灾害不仅破坏极深露天开采,损坏生产设备,而且严重威胁人身安全,已成为我国未来极深露天开采技术中的一大瓶颈问题;③污染问题严重:穿孔、爆破、铲装、汽运等工艺环节产生的有害气体和粉尘,扩散缓慢,污染严重。
1.2 国内外现状
国外露天矿开拓运输系统正向着大型化、陡角度发展。铁路运输的限制坡度已达5%;胶带运输机的倾角远超过14度;连续可移动胶带开拓运输系统方兴未艾。国内露天矿开拓运输系统进步缓慢,运输设备的爬坡能力和提升角度低于国外。随着矿山开采水平的下移,传统的开拓运输方式已经不能适应,导致运输成本升高,运输效率降低。
1.3 研究内容
     1)极深露天矿超高台阶开采结构参数与强效设备配套技术研究
2)极深露天矿无超深高药柱匀能疏化台阶爆破新技术及装备研究
3)极深露天矿高效集运连续化装备配置与智能控制技术研究
4)极深露天矿边坡防灾变处置技术研究
5)极深露天矿开采粉尘与有毒有害气体抑制技术研究
1.4 目标
    1)降低示范矿山露天开采成本10%,提高示范矿山露天开采效率20%,减少示范矿山能源和排放5%;
2)形成大型高效长距离输送装药车装药技术;
3)开发超高台阶开采和大型化设备成套技术;
4)建立极深露天矿特高陡边坡应力场监测系统,研发岩体深部结构面判读技术软件;
5)建立了适应于露天矿地形复杂、面积小、气流结构复杂等特点的非静力模式粉尘粒子扩散模式,实现尘毒吸收率≥60%,矿山作业循环时间减少25%以上。
6) 胶带运输设备的运行角度由14度提高到45度以上;汽车的爬坡能力在外力的作用下8%提高到100%以上。
1.5 关键技术及创新点
采用精确爆破能量致台阶单位矿岩体疏化,采用大型移动式集运机械分采,再采用陡倾角设备(胶带或陡坡铁路)运输。
解决现阶段露天矿深部开拓的弊端,关键是主体运输设备的升级,必须应突破传统观念的束缚。应在:尽可能的使用清洁能源,如电能;大幅度提升运输角度,缩短运输距离及提高运输效率;开发全新的提升运输系统,如低空搬运。
1.6投入和经济效益
申请国家拨款1500—2000万元,企业投入5000万元。
效益:运输成本较目前降低20%以上,运输效率提高30%左右;减少废气排放,促进环境友好。
1.7课题支撑单位
    中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司、鞍钢集团矿业公司、内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司
2.千万吨级深井矿床开采关键技术研究
2.1 背景及意义
矿产资源是保障国家安全的物质基础,浅表的矿床资源经过长期开采逐步枯竭,矿产资源开发向深部开采的方向发展。大规模开发深部金属矿产资源是我国矿业发展的必然趋势。解决好深井开采所带来的危害刻不容缓。目前已经有些矿山进入深部开采,开展了一些工作,取得了一些成果,解决深井开采技术问题有一定基础。深井开采处于高井温、高井深、高应力的特殊环境,高井温使工作条件恶化,威胁人员健康,高井深使提升等条件恶化,随着开采深度增加,高应力诱发岩爆与地震威胁人员和设备安全。研究解决深井开采中的这些问题,意义重大。
在国外有大批深井开采矿山,技术相对成熟,南非等国家在20世纪80年度就已进入深部开采,据不完全统计,国外进入深部开采的金属矿山已超过80座,其中南非的大部分金矿开采深度已超千米,最深的卡里顿维尔金矿竖井井深达4161米,开采深度达3800米,美国、加拿大、澳大利亚等国一些矿山开采深度早已至1000米以下。国内进入深部开采的矿山像夹皮沟金矿、会泽铅锌矿、红透山铜矿、冬瓜山铜矿等有色矿床深部开采的科研取中得了一些成果,积累了一定的经验。例如深井大规模(300万吨/年)开采的安全高效采矿方法工艺技术、大型地下矿山灾害监测预警技术尝试采用微震监测系统、声发射监测以及应力监测等新方法等。但是,在如何实现千万吨级开采强度、以及在黑色冶金矿床埋藏深、岩温高、岩爆倾向大的条件下,如何实现安全、经济、高效、清洁生产,尚是空白,在环保标准日趋严格的现在,有许多关键技术有待开展深入系统研究。
近些年来国内开采深度600m~800m的铁矿山有辽宁弓长岭铁矿、山东张家洼铁矿、湖北程潮铁矿、安徽罗河铁矿、龙桥铁矿、云南大红山铁矿等;其中辽宁弓长岭铁矿新建箕斗提升竖井井深1022m,程潮铁矿新主井井深1135m。此外,在近期新建的矿山中,大部分设计开采深度均在600m~800m,如河北中关铁矿、马钢张庄铁矿、杨庄铁矿等;辽宁本溪思山岭铁矿、大台沟铁矿、山东济宁铁矿更是超过1000m,鲁中矿业有限公司公司正在筹建的陈台沟铁矿,开采深度在900~1600米之间。
随着开采深度的不断增加,地质条件恶化,地应力增大,涌水量加大,地温升高,带来了深部地压、提升能力、作业环境恶化、通风降温和生产成本急剧增加等一系列问题。最显著的变化是显现“ 高应力、高温、高孔隙水压、井深”的“三高一深”特性,抑制了生产能力提高和矿产资源的充分回收。
2.2项目实施的措施、关键技术、创新点、工艺路线
1)地震活动区和采场围岩内的地震活动的空间变化和时间变化规律;
2)通过开展深井热源分析及相关参数测定,研究热害治理措施与防护技术,研究最佳风量风速与温度变化的匹配规律,采用地表集中冰水降温技术与局部控温技术,通过集中供冷局部控温相结合的降温措施、实现高效率低能耗的降温目的;
3)针对国内深井提升系统存在的问题,研究1000米以上深井提升系统配置参数;研究深井钢丝绳疲劳破坏的基理、钢丝绳失效形式,研究深井提升系统主导轮直径与钢丝绳直径之比值、主导轮和导向轮的围包角、主导轮与导向轮之间的间距,抑制深井提升有害应力,延长钢丝绳使用寿命,提高系统可靠性;研究深井专用换绳设备,提高深井换绳效率,保证操作安全;
4)针对深井存在的高应力问题,研究深井岩爆机理,矿岩蠕变及突变规律,研究诱导释放和柔性支护相结合的掘支工艺,有效地预防和抑制高应力诱发的岩爆造成的危害;研究深井高应力碎裂诱变特性,实现爆破与高应力破裂矿岩有机结合的高效落矿。
通过关键技术的突破,为金属矿深井开采提供技术支撑。
创新点:地表集中冰水系统降温与局部控温技术;抑制深井提升有害应力,提高系统可靠性技术;诱导释放和柔性支护相结合的工程控制技术;爆破与高应力破裂矿岩有机结合的高效落矿技术。
技术路线:围绕深井开采关键技术,通过现场调查、室内室外试验、调查研究和理论研究和模拟研究,提出和确定技术方案,在此基础上通过样机试制、小型试验与工业试验研究验证、修正和优化技术方案。
2.3研究内容
1)深井矿山地质灾害监控预警技术研究
2)深井矿山高应力矿岩的岩爆研究
3)千万吨深井矿床采矿方法与回采技术研究
4)千万吨级深井高温控制与综合利用技术研究
2.4 阶段目标及最终目标
    1)建成1~2个大型地下矿山灾害监测预警系统,开发1套自主产权的灾害评估、安全监测、预警预报软件;
2)建成1个大型地下矿山岩爆灾害监测预警系统,提出深井高压力分级分区的不同的支护标准参数以及让压支护技术;
3)研发出一种大采场大产能的采矿方法和采场结构及布置形式,单采场生产能力达到60万吨/年以上,降低开采成本5~10%;
4)建立一套地下矿山回风井换热系统,建立回风井巷污染控制技术装置,除尘效率达95%以上,有害气体净化效率75%。
5)保证井下温度舒适、合理节能,等效温度不超过32℃;深井提升钢丝绳寿命由4-6个月提高到10-12个月;实现金属矿山深井安全、高效、经济开采。
6) 建成陈台沟铁矿和泥河铁矿两个示范基地,使这一深井矿山得以成功开采,为我国建立深井矿山大规模开采技术示范基地,为深井开采提供技术支撑。
2.5课题支撑单位
中钢集团马鞍山矿山研究院、鲁中矿业有限公司、五矿邯邢矿业有限公司、西安建筑科技大学
2.6 投入及经济效益分析
申请国家拨款2000万元,企业投入35000万元。
效益:可为参加研究的企业创造4000万元/年的直接经济效益。该成果在全国推广应用后预计年创造经济效益达10—12亿元,全面解决深井铁矿资源的高效利用,预期创造可观的经济效益。同时显著降低铁矿石对外依存度,保障国民经济安全运行。
3. 地下采选一体化研究与实践
3.1国内外现状
我国冶金矿山绝大多数选矿厂及尾矿库都建在地表,需要大量占地、动迁、道路运输等,造成环境长期破坏和污染。
矿产资源地下采选一体化系统国内外没有报道,但将选矿厂建造在地下国内外论文有相关报道,查找相关文献,上个世纪八九十年代,美国、前苏联等均有有关局部建设地下选矿厂的报道。在我国在有关文章中介绍了国外地下选矿厂的情况。对其技术现状不甚了解,而我国没有这样的矿山,也没有这方面的技术和经验。
3.2 项目实施的必要性、可能性及意义
目前我国环境保护及治理已经迫在眉睫。尤其是矿山开采大量占地破坏环境相当严重。减少治理破环环境因素,成为我国持续发展的当务之急。研究如何环保开采矿山,建设绿色环保矿山是未来我国矿山发展建设必然方向。该项目是国家资源保障体系的需要,是生态、人文环境的需要,是节能减排减碳的需要,更是矿业创新和矿业强国的需要
3.3课题主要研究
1)地下选矿厂流程优化研究
2)选厂布置及开拓井巷布置研究:
3)深部地下选厂硐室空间结构设计及其稳定性数值模拟研究
4)铁矿资源地下开采采矿方法优化研究
5) 地下选矿厂的自动化和监控的远程化
6) 地下选矿厂通风、安全、降噪消音设施研究
7) 地下充填站的自动化和远程控制
8)充填工艺的优化
9)泵输送铁精粉的安全流动参数检测与突发事件的预警和处理
3.4项目实施的措施、关键技术、创新点或工艺路线
基本解决了矿山开采存在的大量占地和环保问题。
3.5课题支撑单位
鞍钢集团矿业公司
3.6 投入及经济效益分析
鞍钢矿业张家湾铁矿可节省占地1500亩,矿山地表不受破坏。投产后可实现年创经济效益1.5亿左右;
4. 超大规模地下铁矿山安全高效开采关键技术
4.1 背景
我国在充填料制备、输送技术、充填材料开发和充填回采工艺技术等方面与国外基本保持在大体相当的水平;在矿山信息化技术方面,经过科研院所以及很多金属矿山共同努力下,开发一批矿山应用软件。但与国外差距较大。
4.2 研究内容
以司家营南区厚大矿体的超大规模开采为依托,围绕安全高效开采的主题,开展一系列关键技术的研究,研发一整套安全、高效、节能、低成本的采矿技术和装备。
4.3技术路线
本项目以司家营南区厚大矿体的超大规模开采为依托,围绕安全高效开采的主题,开展厚大矿体开采防治水技术及水环境保护、高效充填采矿技术及充填装备、自动化通风与节能技术、生产过程监控与自动化、信息化技术等一系列关键技术的研究。
4.4阶段目标及最终目标
阶段目标考核指标: 1.单采场生产能力:1500t/d, 2.采场生产能力达到5000t/d。3.采矿全员劳动生产率:达到12000吨/人年。4.采切比控制在2.2m/kt以下。
最终目标:建成2000万t/a的超大规模自动化、数字化充填矿山,研发一整套安全、高效、节能、低成本的采矿技术和装备。
4.5课题支撑单位
河北钢铁集团矿业公司
5. 铁矿山崩落法转充填法联合高效开采关键技术
5.1 背景
在20世纪50~60年代后,各国加大了充填法采矿比重,有关国家还围绕灾害控制制定了相应规范。目前加拿大的地下矿山几乎全部采用充填法开采。国内对于采用崩落法开采的冶金矿山,减少由于矿石开采所造成的对地表破坏是今后该类矿山面临的主要环境问题,其中最根本的解决方法是将崩落法转为充填采矿法,从根本上消除塌陷区的形成及所派生的一系列危害问题,充填法开采是今后地下矿山开采的必然趋势,也是矿山绿色开采、环境和谐开采的必然;开展本项目的研究主要存在着在矿山产量保持稳定的前提下保证开采方法的安全转换,可以通过方法协调、塌陷区汇水及控制、过渡地段的有效回收方法等进行处置,彻底解决地下开采塌陷区的形成或者扩张。保障冶金行业矿石开采的可持续发展,做到开采与环境的和谐与协调发展。充填采矿法的发展方向:向无轨机械化、回采连续化的方向发展、向低成本高强度新型充填材料应用的方向发展、向高浓度料浆自流管道输送的方向发展、现场连续监测与预警预报研究与发展。
5.2项目实施的必要性、可能性及意义
    改变传统的地下铁矿山开采理念和模式,在满足开采条件下,变单一崩落法向更环保、更安全、更经济的充填采矿法过渡。解决长期困扰国内地下铁矿山矿石回收率低,贫化率高,资源损失严重的技术难题。改善地下铁矿山开发的生态环境,降低和消除地表塌陷、井下泥石流和尾矿库溃坝等带来的严重危害,实现环保、无废绿色开采。
5.3项目实施的措施、关键技术、创新点、工艺路线
本项目拟设四个专题:1) 崩落法转充填法联合开采关键技术及工艺,包括:高效充填采矿法优选;崩落法转充填法联合开采工艺与采场结构参数优化;两种采矿方法协调开采技术。2) 超细高浓度全尾胶结高效充填系统、工艺及质量控制,包括:超细全尾高效浓密机理;高浓度管道输送;高效充填系统与工艺;充填质量控制技术。3) 复合采场地压显现规律监测与预警系统研究,包括:复合采动地压显现规律及岩体破坏准则;顶板保安矿柱稳定性分析和回采技术;大面积采空区精细探测与稳定性控制技术;采场地压活动规律及井巷工程稳定性控制技术;围岩与充填体相互作用机理分析;地压监测预警系统研究及应用。4)崩落法与充填法联合开采通风系统优化研究。
创新点包括:1)崩落法转充填法联合开采放矿控制技术;2)崩落法转充填法联合开采复合采场地压变化规律;3)崩落法与充填法联合开采期间井下通风系统优化技术;4)顶板保安矿柱稳定性控制技术。
5.4  阶段目标及最终目标
1)形成铁矿山崩落法转充填法联合开采的基础理论、成套技术及工艺;
2)实现超细高浓度全尾胶结高效低成本充填系统及工艺技术,充填料浆浓度不低于70%;
3)无底柱分段崩落法开采的回收率控制在83%以上,贫化率控制在23%以下;
4)充填采矿法试验矿块的回收率控制在92%以上,贫化率控制在8%以下;
5)崩落法与充填法过渡区域的矿石回收率达到75%,贫化率10%以下。
5.5投入及经济效益分析
本课题拟投资1.2亿元,其中2000万元元进行相关技术研究,1.0亿元用于崩落法转充填法开采的工程建设。
工程依托单位不仅可以每年增加矿石产量,降低矿石损失率和贫化率,可以大幅度降低土地征用和搬迁费用,而且可以避免新建尾矿库,消除旧尾矿库产生的安全隐患,实现地下铁矿山的无废和绿色开采,预计每年获增收节支经济效益2亿元以上。
5.6课题支撑单位
北京科技大学,西安建筑科技大学
6.无底柱开采结构参数精确确定及损失贫化控制技术
6.1 背景
无底柱分段崩落法最早是上世纪首先在瑞典kiruna铁矿得到应用。尽管其参数由最初的10m×10m逐步加大了27m×25m→30m×30m,但未见其在放出体及结构参数的确定上开展过相关研究报道;在国内,很多研究单位开展过截止品位放矿基础上的低贫化等研究,但并未实质上形成结构参数确定理论及技术,近年来,随着大间距开采的提出,该研究明确了理论研究的方向,但仍未开展三维意义上的放出体排列研究,未形成可以指导生产的结构参数确定方式及损失贫化的理论指标。
6.2项目实施的必要性、可行性及意义
无底柱分段崩落采矿法是我国冶金地下矿山主要的采矿方法(国内各大钢铁公司所属的地下矿山及大型独立地下矿山多是采用该采矿法进行开采),利用该方法开采出的矿石量占全部地下铁矿产量的80—82%。长期以来,由于受传统放矿理论的约束,这类矿山大多采用小结构参数,开采方式落后,作业地点分散,设备效率低下,生产成本高,制约了我国地下矿山的发展。近年来,国内外的无底柱开采正朝着二大一高一减少的方向发展,以降低开采成本;而作为无底柱开采基础理论的放矿学理论,缺失了放矿理论对该采矿法的核心参数——采场结构参数的确定方法及最小损失贫化指标的研究,造成该方法在生产使用中损失贫化指标偏高,严重影响了矿山生产效果。
在一个空间内存放大量的规定形状的三维体并在一定的存放规则约束下,总可以找到一种最佳存放组合,此时的组合密实度最大。因此,按照无底柱开采要求,可以形成变步距交错的多种放出体的排列,在这众多的排列组合之中,总可以找到一种组合,这种组合的三维体所占的空间密实度最大,此时的组合也即是最佳的无底柱采场结构参数。尽管该研究需要开展大量的实验室物理模拟试验进行数据采集,需要开展放出体多组合模型研究,需要开展放出体体积及球缺体数学表达研究等,但在现有放矿理论、之前开展的放出体平面排列研究及其他相关研究的基础上,在参研人员分工协作的配合下,开展本项目研究并达到预期研究目标是可行的,不存在技术及市场风险。
6.3 研究内容
多因素条件下端部放出体试验及数学描述、空间排列模型建立、放出体密实度确定数学表达建立、密实度与结构参数学术模型、最佳球体排列收索及结构参数理论确定、现场损失贫化控制试验
6.4项目实施的措施、关键技术、创新点、工艺路线
关键技术:1)端部放矿之放出体发育三维参数关系及数学描述;2)多放出体三维密实度计算数学模型建立及计算方法研究;3)最大密实度与最佳球体排列方式确定;4)建立结构参数与放出体排列、结构参数与放出体特征参数的关联函数,形成采场结构参数确定基础理论。
创新点:1)形成自主知识产权的三维放出体最大球密度排列关系及组合理论; 2)形成自主知识产权的采场结构参数精确确定方法;3)达到该采矿法最佳的损失贫化指标。
工艺路线:不同参数单体放出体试验及数学描述—多放出体排列模型—密实度计算关系—建立密实度与结构参数关系—最佳排列确定及结构参数确定方法—损失贫化控制实验室及现场试验。
6.5 阶段目标及总体目标
总目标:1)确定无底柱开采采场结构参数的定量计算方法;2)形成具有自主知识产权的采场结构参数确定的基础理论;3)降低无底柱开采损失贫化指标,在现有上降低8-10%。
阶段目标:1)在前2年确定结构参数的定量计算方法并形成自主知识产权的结构参数确定基础理论;2)按照最佳排列要求在矿山建立试验矿块,研究期内完成现场损失贫化指标降低8-10%的目标。
6.6投入及经济效益分析
开展该理论及现场试验需要投入科研资金约1400万元。
所取得的效果将对整个冶金行业来说可以取得极其巨大的经济效益:仅仅就降低行业地下开采损失贫化5%进行考虑,(1)提高5%的回收率则增加约1000万吨/年的矿石产量(2)减少5%的贫化则可以每年减少约千万吨的废石进入原矿进行处理。预计年可产生12亿元(废石加工20元/吨,增加矿石可以形成100元/吨效益计算)以上的直接经济效益。
6.7 课题支撑单位
西安建筑科技大学
7.大型露天矿山采矿工艺数字化系统研究
7.1背景
矿山行业数字化的整体水平不高;矿山行业数字化发展不均衡。
“信息孤岛”问题严重制约着矿山行业数字化整体效益的实现;行业专用软件研发相对滞后,研发力量薄弱,适合矿山行业特点和需求的专用软件比较缺乏,难以充分满足矿山生产发展和技术升级的需要。
7.2项目实施的必要性、可能性及意义
大型露天铁矿山要实现可持续发展,必须不断增强自我创新能力,降低采矿成本。当今世界数字化采矿技术迅猛发展,今后采矿工艺技术管理向系统化、流程化、数字化迈进将成为主流方向。因此,率先在冶金行业探索一条采矿工艺数字化之路,不仅可以形成具有自主知识产权的增收产业,而且可以强化工艺技术管理,降低经营生产成本。充分利用科学网络技术、计算机技术、自动化技术、矿山安全等技术于一体的管理信息化平台,建成集数据、音频、视频、自动控制为一体的综合管理网络平台,以实现矿山数字化建设。
7.3 研究内容
进一步完善计算机爆破设计系统和穿孔爆破工艺数字化系统;升级矿车调度系统;实现电铲、矿车等主体采矿设备的高精度卫星定位,研制露天矿山供配矿管理平台;构建包括穿爆、采掘、矿车运输、胶带矿岩运输及排岩全部采矿工序的技术管理信息化平台;研制采矿单体设备的无线PLC自动控制技术,最终实现大型露天矿山采矿工艺数字化,探索一条实现大型露天矿山采矿工艺数字化之路,在冶金矿山具有积极的创新和引领作用。
7.4项目实施的措施、关键技术、创新点、工艺路线
1)研制具有强大内置爆破地形地质数据库实时更新功能的计算机爆破设计软件。
2)建成可调配全部采矿单体设备的采矿生产调度系统。
3)研制露天矿山供配矿管理平台。
4)研制露天矿山采矿技术管理平台。
5)研制采矿单体设备的无线PLC自动控制技术。研制电牙轮钻机、电铲、矿用汽车、胶带运输系统、排岩机等采矿主体单体设备的无线PLC自动控制技术,实现设备作业状态的在线管理和在线控制,形成自主知识产权。
7.5阶段目标及最终目标
    1)进一步完善计算机爆破设计系统和穿孔爆破工艺数字化系统。需要时间1年。
2)升级矿车调度系统,实现电铲、矿车等主体采矿设备的高精度卫星定位。需要工期1年。
3)研制露天矿山供配矿管理平台,需要工期1年。
4)研制露天矿山采矿技术管理平台。需要工期1年。
5)研制采矿单体设备的无线PLC自动控制技术。需要工期2年。
7.6 投入及经济效益分析
    总体需要投资3970万元。实现采矿数字化管理,大幅度降低采矿成本,体年效益可达4600万元以上,一年即可收回投资。同时,项目建成了现代化的采矿工艺数字化管理系统,可填补行业空白,起到示范作用。
7.7 课题支撑单位
首钢矿业公司
8.极微细粒极贫复杂铁矿清洁生产研究
8.1 背景
我国湖南、云南、青海等内陆省份赋存有较大规模储量的江口式铁矿,受技术限制,目前尚未得到工业利用,致使这些内陆省份不得不以更高的代价使用进口铁矿石。随着技术的进步,目前已具备开展江口式铁矿工业利用的技术基础,如能使用工业利用,将使用我国内陆省份的基础工业得到健康发展。
高磷鲕状赤铁矿分布在中国、法国、美国、埃及等国家,尤其是我国宁乡式鲕状赤铁矿、宣龙式鲕状赤铁矿储量大分布广,但由于结晶粒度细、矿物之间嵌布关系紧密,采用常规的选矿方法无法实现分选。一直未能工业利用
8.2 国内外现状
基于资源特点,在复杂难选铁矿的选矿技术方面,我国具有国际领先优势,已在鞍山式贫红铁矿、褐铁矿、菱铁矿等复杂弱磁性铁矿物的选矿技术方面取得可工业利用的技术突破。这些技术进步为突破极微细粒贫铁矿利用技术奠定了良好的基础。
采用深度还原工艺直接将鲕状赤铁矿还原为金属铁,然后采用磁选工艺加以回收。采用该工艺,最终获得的深度还原铁粉的品位90%以上,铁回收率90%以上。资源的利用效率大大提高。此工艺已经完成实验室试验、扩大试验和半工业试验,均获得了好的指标。
8.3项目实施的必要性、可能性及意义
我国铁矿资源紧缺,每年都大量进口铁矿石,因而实施难选铁矿资源的开发与利用是十分必要的,高磷鲕状赤铁矿开发利用对缓解我国铁矿石供应的紧张局面,减少我国铁矿石的对外依存度均具有十分重要的影响。
8.4 研究内容
极微细粒难选铁矿预处理(闪速焙烧、悬浮焙烧、回转窑焙烧及深度还度);磨矿分选过程优化;分选设备优化;绿色高效浮选药剂;高压粉碎设备和中高场强粗颗粒磁分离设备。
8.5项目实施措施、关键技术、创新点、工艺路线
研究高压粉碎与大处理能力的中高强场干式磁分离设备,实现粗颗粒预选抛尾——预处理技术与配套装备研究,将极微细粒嵌布的弱磁性铁矿物转化为磁性铁或金属铁——针对铁矿的本质结构和矿物晶体化学特性,研究常温高效浮选药剂——研究利用二次或多次“气穴”技术产生微米至纳米气泡的新型大型微细粒浮选装备——合理工艺流程研究。
8.6 阶段目标及最终目标
焙烧—分选技术Tfe大于65%,回收率大于75%,深度还原技术Tfe大于90%,回收率大于85%。浮选药剂使用温度降低至大15—200C。
8.7投入及经济效益分析
研发投入8000万元,示范工程建设投入5亿元。使不能利用的资源得到工业利用,释放储量上百亿吨。
8.8课题支撑单位
长沙矿冶研究院、东北大学
9.西部缺水和高盐水地区铁矿石选矿关键技术与设备研究
9.1 背景
我国西部地区铁矿石资源丰富,铁矿资源在80-100亿吨范围,主要分布在新疆阿尔泰、天山、昆仑山(57亿吨以上),其次是青藏铁路沿线(估计20-30亿吨),甘肃西部以祁连山地区的‘镜铁山式’铁矿为主(10-15亿吨)。西部地区由于没有规模巨大的鞍山式铁矿,富铁矿比例较高。新疆以往统计数据富矿比例为22.7%,西部地区平均为12.8%,远高于东中部地区。但是,往往是‘贫中有富,富中夹贫’混在同一矿床中。
改革开放以来尤其是国家提出西部大开发政策以来,国家政策性投资向西部地区倾斜,西部地区以交通、能源建设和资源开发为重点的经济建设得到超常规发展。钢铁工业在重组中迅速向现代化企业迈进,钢铁工业的主要原料—铁矿石日益紧张,如酒泉钢铁公司年产钢已经达到300万吨规模,新疆钢铁公司达到100—150万吨水平,这些生产基地远离我国东部沿海铁矿进口港,漫长的铁路运输距离带来的高昂铁路运输价格(105—142元/吨)是任何钢铁企业都无法承受的负担,铁矿石唯一解决办法只能本地附近解决。
西部地区铁矿石特点及该地区长期干旱缺水,水资源大多为高盐卤水,因此通过技术创新,解决矿山企业生产用水,降低企业生产成本,是矿山求生存谋发展的现实需要,更是国民经济持续稳定发展的基础。《国家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006━2020年)》中明确指出:“水和矿产等资源是经济和社会可持续发展的重要物质基础。我国尤其是西部地区水资源严重紧缺,急需大力加强水资源合理利用技术研究,提高水资源利用率”。
9.2项目实施的必要性、可能性及意义
我国中西部大量的难选赤铁矿石还不能很好地开发利用。因此,加大微细粒难选赤铁矿选矿攻关力度对我国有效地利用国内铁矿石资源具有战略意义。在目前铁矿资源及其紧缺的条件下,具有广阔的市场前景并将取得良好的社会经济效益。
近年来随着铁矿石市场价格的攀升,投资开发我国西部选矿技术研究的企业日益增多,选矿试验研究日趋活跃,在工艺、设备和药剂方面取得了局部进展,但限于分散的、非系统的、小规模的试验研究,取得的研究成果难于大范围应用于工业生产。
9.3 研究内容
1)高效多级干式磁选工艺研究
研究内容包括:粗碎产品(大块)干式磁选研究、中碎产品全粒级干式磁选研究、中碎产品分级后干式磁选研究和细碎产品干式磁选研究等,各级干式磁选研究均包括工艺条件(主要是磁场强度、皮带线速度和分隔板距离等)和验证工艺研究,通过研究,达到尽可能通过干式磁选抛除尾矿,减少入磨矿量,提高矿石入磨选别品位,节约湿式磨矿选别用水的目的。
2)新型高效中细粒干式磁选设备的研制
结合选矿工艺研究,进行中细粒干式磁选设备的研制,研究内容包括磁选设备的磁系结构研究、磁选设备的给矿方式研究及磁选设备的筒体材料研究等。
3)高盐水高效选矿新工艺研究
研究内容包括合理磨矿工艺研究、磁选、重选、浮选及其联合工艺选矿研究、粗磨矿提前得精或抛尾工艺研究、高盐水水质研究,天然水与高盐水浮选对比研究,消除高盐水对浮选影响研究、天然水与高盐水不同配比浮选研究,通过研究,在尽可能不用或少用天然水的情况下,不影响选别指标,并根据实验室研究结果,对推荐的选矿工艺流程及药剂进行工业试验,为技术改造和推广应用提供技术经济依据。
4)高盐水浮选新药剂研究
进行高盐水浮选新药剂研究,研制包括即适应石英型又适应含铁铝硅酸盐型微细粒铁矿石分离的新型高效浮选捕收剂,并开展实验室合成试验及半工业合成试验。
5)高效脱水工艺研究
进行选别产品高效浓缩脱水、过滤工艺优化研究,研究内容包括旋流器分级工艺参数(给矿浓度、给矿压力)研究、旋流器底流(粗颗粒)过滤工艺研究、旋流器溢流(细颗粒)高效浓缩机浓缩工艺研究等。
9.4项目实施措施、关键技术、创新点、工艺路线
技术关键及难点:1) 多段干式磁选提质抛尾工艺研究; 2)中细粒干式磁选设备磁系结构、给矿方式及筒体材料研究;3)高盐水浮选工艺及药剂研究;4) 选别产品高效浓缩脱水、过滤工艺优化研究。
主要创新点:1) 多极、大包角、高频率磁脉动磁系结构的设计保证细粒干物料在空气分选介质中高效分选;2)多官能团屏蔽剂及捕收剂结构优化设计能够直接消除高盐水中有害离子对浮选的影响,不需另对高盐水进行淡化处理;3) 无水排放、尾矿干堆。
9.5 考核指标
    1) 研制一台新型高效中细粒干式磁选设备:入选粒度12-0mm,筒表面磁感应强度400-500mT,处理能力50-80t/h,磁性铁回收率95%以上,提高精矿铁品位5-8个百分点;
2)高盐水用量50%以上;
3)高盐水浮选技术指标不低于淡水;
4)与常规选矿技术相比节水20%以上。
9.6 投入及经济效益
申请国家拨款2000万元,企业投入3000万元。
我国西部地区铁矿石资源丰富,铁矿资源在80-100亿吨范围,其中还存在有一定量的褐铁矿和菱铁矿资源。而可利用的淡水资源严重短缺,生产成本高,经济效益差,使这些地区的矿产资源的开发利用受到严重制约。开发高效无水、少水矿产资源开发利用技术与装备,或者尽可能利用矿区水资源(高盐卤水),解决矿山企业生产用水,降低企业生产成本,是矿山求生存谋发展的现实需要,更是国民经济持续稳定发展的基础。实施“科技兴矿”战略尤为重要,对国民经济可持续发展具有十分重要的意义。
以矿山为主要经济增长点的矿业城市,对我国工业化起过重要的历史作用,但矿业城市随矿产资源枯竭而衰落,就会成为全面建设小康社会过程中的一个难题,影响着社会的整体稳定。积极开发西部矿产资源,同时开展西部缺水和高盐水区铁矿石选矿关键技术与设备研究,也有助于维护社会稳定。
9.7 支撑单位
中钢集团马鞍山矿山研究院
10.复杂难选多金属共生矿石精细化选矿工艺及装备研究
10.1 背景
白云鄂博矿床矿物组成复杂,矿石类型多。按铁矿石磁性划分,有氧化矿和原生矿;按铁矿石铁品位划分有高品位矿石、中品位矿石和低品位矿石之分;按脉石种类划分,有萤石型矿石(萤石型、白云石型铌稀土铁矿石)和混合型矿石(钠辉石型、钠闪石型、云母型铌稀土矿石)之分。正因为白云鄂博矿床的复杂性、独一无二的特点决定该矿石选矿的难度。
白云鄂博矿石的稀土选矿问题:  目前白云鄂博矿使用弱磁—强磁—浮选的选矿工艺优先选铁,对选铁尾矿再进行选稀土,稀土的精矿品位、回收率严重选别不足,更谈不上精细化选别。在强磁选矿过程中,由于稀土矿物磁性低,选别效果差,稀土回收率只有20%左右,大部分的稀土矿物跟尾矿进入尾矿。随着国家稀土储备中心的建设成功以及稀土作为国家战略资源地位的真正确立,提高稀土回收率和品位势在必行,现在不能还认为包头稀土多,选出来也用不了,回收率不是主要矛盾。这是过去的看法,有一定的道理,但在今天我们应加强稀土选矿的研究,在现有生产流程的基础上进行创新、改进,真正实现精细化选别,提高稀土品位和回收率,增加产量。
稀土矿在许多国家和地区都有发现,但对其开发利用情况的报导很少。到目前为止,投入生产较大的稀土矿床有美国的芒廷帕斯稀土矿、我国白云鄂博铁—稀土矿床,此外还有我国山东微山稀土矿和四川冕宁耗牛坪稀土矿,南非的斯金凯普斯—克拉尔石英脉独居石矿床等。
由于稀土矿床中的稀土矿物,一般都和重晶石、方解石、萤石、磷灰石、硅酸盐矿物等矿物共生。这些共生矿物的可浮性、磁性、密度等都与稀土矿物相近和相同;再加上稀土矿物性脆,矿石中结晶粒度不均,造成稀土选矿的困难。
10.2项目实施的必要性、可能性及意义
从上个世纪60年代开始,国内外有关科研单位与包钢合作,对包头白云鄂博矿石进行大量的试验研究工作,最终采用的弱磁选—强磁选—反浮选工艺流程选别铁矿石,部分含稀土高的尾矿进入稀土选别流程。该工艺流程的确定,使白云鄂博矿石的选矿技术得到了重大的突破。但长期的生产实践表明,这种工艺流程尚存在一些急需尽快解决的技术难题,主要有:铁精矿品位低,含对高炉冶炼有害杂质高,特别是精矿中钾、钠含量高;稀土精矿品位低,回收率更低,不到20%,80%的稀土矿物白白流失;其他有价元素也基本没有得到回收。
稀土是重要的工业添加剂,像通信系统、雷达、航空电子、夜视仪、战斗机发动机、导弹制导、电磁对抗、水雷探测、反导系统等装备,都必须使用稀土合金。
我国是真正的稀土之国,稀土资源探明储量占全球的36.52%,是世界第一稀土资源大国。在全球已探明的9261万吨稀土资源工业储量中,我国达到6588万吨,占71.1%。目前,我国稀土的生产量、出口量和消费量都居世界第一,没有理由不掌握生产和销售的话语权。

10.3 研究内容
1)白云鄂博矿石矿物物性的研究
包括与矿石可选性相关的表面特性、解离特性、结晶特性、其它物理特性等工艺矿物学研究,制定可行的精细化选矿综合回收工艺流程;
2)提高铁精矿品位和回收率的精细化选铁新工艺研究
根据白云鄂博矿石中铁矿物种类多,各铁相物性差异,分步分阶段对各铁相提质降杂等,展开旨在提高铁精矿品位、回收率以及有效降低铁精矿中有害杂质的精细化选铁新工艺研究;
3)现阶段包头白云鄂博矿石合理稀土选别工艺流程研究,以及提高稀土精矿品位和稀土精矿回收率的精细选矿工艺与新药剂研究;
根据白云鄂博矿石中稀土矿物特性及与其他矿物的共性和差异性,开展旨在提高包头稀土公司选矿厂稀土精矿品位和稀土精矿回收率的精细选矿工艺与新药剂研究;
4)适合于白云鄂博矿石精细化选矿浮选新药剂研究;
5)研究进一步综合回收铌、钪的新技术。
10.4项目实施的措施、关键技术、创新点、工艺路线
技术关键及难点:1)精细化铁、稀土、铌等选别工艺流程研究;2)与精细化选别工艺流程相适应的高效浮选捕收剂研究;3)与之相适应成套设备研究。
主要创新点:1)精细化铁、稀土、铌等选别工艺流程研究;2)“分步浮选”工艺应用于铁、稀土、铌矿的分选;3)与精细化选别工艺流程相适应的新型高效捕收剂研制。
10.5阶段目标及最终目标
1)在选矿铁回收率基本不变情况下,使包钢氧化铁矿石铁精矿品位达63.0%以上、磁铁矿石铁精矿品位达65.0%以上,明显降低铁精矿的有害杂质钾、钠等含量,同时针对包钢选矿厂铁精矿含硫较高,研究铁精矿降硫的新工艺和新药剂,力争铁精矿含硫降至0.3%以下。
2)提高包头稀土公司选矿厂稀土精矿品位和稀土回收率的研究,最终指标:稀土精矿品位达到60%以上,回收率提高5个百分点。
3)从包头稀土公司选矿厂强磁尾矿中,回收稀土矿物的研究,最终指标:稀土精矿品位达到50%以上,并有较高的稀土回收率。
4)研究的新工艺、新药剂及新设备实现工业应用。
10.6投入及经济效益分析
    申请国家拨款2000万元,企业投入5000万元。
我国矿产资源的特点是贫矿多、复杂共生,嵌布粒度细、难磨难选。我国虽然有比较丰富的铁矿资源,但在质量上却处于劣势。铁矿石平均品位为32%,比世界平均品位低11个百分点;我国铁精矿平均品位只有63%,而且有害杂质含量高,而国外的铁精矿平均品位在66%以上。由于受进口铁矿石对市场的冲击及国际市场价格波动的影响,使冶金矿业在竞争中处于不利的被动局面。在中国加入WTO之后,竞争将更加激烈,形势也更加严峻。资源的禀赋特性决定了元素的分离提取难度大,工艺流程复杂,生产成本高。
复杂共生难选矿石的选矿一直是我国选矿界的难题。一方面矿石资源供给失衡严重,另一方面,我国有相当部分的复杂共生难选矿石还没有很好地开发利用,资源利用率低,远不能达到精细化开采利用的程度, 因此,加大对复杂共生难选矿石物性研究,针对其特性,研究合理精细利用工艺流程及相关设备具有广阔的市场前景并将取得良好的社会经济效益。
10.7 支撑单位
中钢集团马鞍山矿山研究院、包钢集团矿业公司
11.攀西钒钛磁铁矿清洁高效综合回收关键技术与装备研究
11.1 背景
世界上钒钛磁铁矿主要分布在中国、南非、俄罗斯、北欧、智利,国内外对钒钛磁铁矿进行了了较大规模的开发,已形成了工业采选体系,但没有实现共生伴生有价元素的有效综合回收,总体技术水平落后于普通磁铁矿,主要体现在综合利用率低,生产效率低。
11.2项目实施的必要性、可能性及意义
攀西地区是我国钒钛磁铁矿是集中的地区,资源储量举世闻名,但资源量丰而不富,全铁含量15%-20%的极贫矿占总储量的40%以上,而这部份矿石中的钛品位平均达到6-9%,仍有巨大的利用价值,目前,基本是作为废石排入排土场,造成铁、钛资源浪费,同时增加尾矿处置负担。如入选,目前尚无相应的破碎、磨矿、分选等系统工程技术。同时,虽然攀西钛的综合利用率由基本失收提高到了15%左右,但较理论利用率相比琮有很大和提升空间。尤其是对伴生的铬、钪、镓没有工业回收。因此,大力开发清洁高效钒钛磁铁矿综合利用分选工艺、钛精矿预选技术、极贫矿节能碎磨技术、超微细粒钛回收技术具有十分重要的意义。
11.3 研究内容
红格高铬型钒钛磁铁矿高效综合利用技术与装备优化;攀西极贫钛磁铁矿选矿关键技术;超微细粒钛回收技术;伴生铬、钪、镓综合回收技术。
11.4项目实施的措施、关键技术、创新点、工艺路线
针对红格高铬型钒钛磁铁矿特性,深入开展工艺矿物学研究,补充适当规模的选矿试验,开发适应红格高铬型钒钛磁铁矿的高效分选技术——针对攀西极贫钛磁铁,以高压辊磨机粗磨、粗粒抛尾技术为核基础,突破极贫矿规模化利用成本高的瓶颈,形成极贫攀西钒钛磁铁矿高效清洁利用成套工艺及装备技术——针对超微细粒钛,继续深入开展选钛工艺技术优化研究,形成高效选钛工艺技术,同时对目前小于38微米以下钛资源难以回收的难题开展研究,形成38微米以下钛资源回收的成套工艺、装备及应用技术——针对伴生铬、钪、镓特性,开展选冶联合综合回收技术研究。
11.5 考核目标
重点突破极贫矿的高效综合利用、现有流程中超细粒级钛精矿的回收及应用技术、红格高铬型钒钛磁铁矿的利用。
总尾矿TiO2品位降到5%以下,钛综合利用率由现在的16%提高到22%。极贫矿粗粒抛尾尾矿TFe品位低于10%,TiO2品位低于5%。铬、钪和镓形成工业回收能力。
11.6 投入及效益分析
   研发投入5000万元,示范工程建设投入3亿元。
钛回收率如能从16%提高到22%,仅攀钢一家企业每年可增产钛精矿 近10万吨,产值 近1.5亿元。更重要的是为钛材加工行业提供了原料保障,社会效益巨大。
11.7 支撑单位
长沙矿冶研究院、攀钢集团矿业公司
12. 鞍山式贫杂铁矿石高效利用研究
12.1 背景
国外铁矿资源丰富,贫杂铁矿资源的开发和利用很少研究,更谈不上工业应用的实例。我国针对鞍山式贫杂铁矿资源的高效开发与利用开展了大量的基础研究和工程实践工作,鞍钢的齐大山、东鞍山、鞍千矿业均处理鞍山式贫杂铁矿资源;河北钢铁的司家营铁矿、太钢的袁家村铁矿,所处理的矿石也都属于贫杂铁矿资源。目前,处理贫杂铁矿资源过程中遇到的主要问题是铁的回收率低,尾矿品位、特别是浮选尾矿品位很高。鞍钢矿业公司东鞍山烧结厂浮选尾矿17%~20%,有时甚至达到23%~25%。降低我国贫杂铁矿资源选矿的尾矿品位、提高铁的回收率意义重大。
我国铁矿资源短缺,每年大量进口铁矿石,充分利用我国储量丰富的鞍山式贫杂铁矿资源,是十分必要的。我国鞍山式贫杂铁矿资源的总储量超过200亿吨,鞍钢的齐大山、东鞍山,河北钢铁集团的司家营铁矿选矿厂,太钢的袁家村铁矿选矿厂等均处理贫杂铁矿石资源。
目前处理鞍山式贫杂铁矿石的主体工艺是弱磁-强磁-反浮选工艺,该工艺的创新性突出,解决了鞍山式贫杂铁矿石资源的利用问题,但选矿回收率不高,采取措施提高鞍山式贫杂铁矿资源的利用效率,具有重要的经济意义和社会意义。
12.2项目实施的必要性、可能性及意义
鞍山式贫杂铁矿石资源的特点是铁矿物种类多,如赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿、菱铁矿、硅酸铁等,同时铁矿物结晶粒度微细。采用目前的弱磁-强磁-反浮选工艺虽然能获得合格的铁精矿,但铁的回收率较低,一般在70%以下。针对提高鞍山式贫杂铁矿资源的利用效率,开展科技攻关工作已经迫在眉睫,具有重要的经济和社会意义。
12.3 研究内容
   重点开展鞍山式极贫赤铁矿石高效采选新技术、新工艺及新装备研究,通过自主创新和集成创新,攻克大型鞍山式极贫赤铁矿露天精准开采技术、鞍山式极贫赤铁矿石高效粉碎和粗粒湿式预选-细粒焙烧-磁选工艺以及新型捕收剂与高效抑制剂的协同作用等方面的技术难题,为我国大量的鞍山式极贫赤铁矿资源高效开发利用提供技术支撑。
12.4考核目标
1)针对TFe品位15%~20%贫赤铁矿进行高效利用技术研究,采用粗粒湿式预选技术,预选精矿品位较原矿品位提高5个百分点以上,预选作业回收率大于80%;获得最终精矿品位大于65%,作业回收率大于75%的选别指标。
2)对于目前正在处理鞍山式贫杂赤铁矿石的选矿厂,采用新型捕收剂与高效抑制剂的协同作用,降低反浮选尾矿的品位3~5个百分点,降低综合尾矿品位1~2个百分点,在维持目前精矿品位不变的前提下,金属回收率提高3~5个百分点。
3)采用强磁预选-预选粗精矿焙烧-磁选工艺,通过粗粒湿式预选工艺优化抛除大量脉石,可溶性铁回收率达到95%以上,预选粗精矿品位达到35%~40%;粗精矿进入细粒焙烧作业,将赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿均转化为磁铁矿;焙烧后物料进入磁选作业,通过磁选获得合格铁精矿,磁选作业回收率90%以上。该工艺最终达到精矿品位65%以上,回收率80%以上的指标。
12.5 投入与经济效益分析
    申请国家拨款2000万元,企业投入5000万元。
通过本项目建设,可盘活国内大量的极贫赤铁矿石资源;以鞍钢的鞍千矿业为例,该矿可增加极贫赤铁矿资源约1亿t;每年可增加采出450万t极贫赤铁矿石,年增加销售收入53817万元,年增加利润8493万元。
通过本项目的实施,可减少排渣占地,改善矿区生态环境,对生态文明建设具有推进意义;可延长矿山服务年限,稳定矿山生产,具有较好的社会效益。
12.6 项目支撑单位
     东北大学、鞍钢集团矿业公司
13.锰资源清洁高效利用与锰系材料制备的关键技术与装备
13.1 背景
我国锰矿储量中的60%为低品位复杂碳酸锰矿石,我国已具备一定规模的选矿富集能力。但随着可供利用的资源品位越来越低,选矿富集技术与装备已不能适应发展需求。全球电解锰产量的98%在中国,但全行业技术和装备落后,高能耗高污染。锰做为钴镍替代品,在电池正极材料等战略性新兴产业中具有无限的发展空间,其制备技术与产品性能日本、比利时具有领先优势。
13.2项目实施的必要性、可能性及意义
锰是居铁、铝之后排位第三的大宗金属,也是重要的工业“味精”。但是我国锰资源禀赋差,呈现出储量少、品位低、矿石矿物结构复杂、矿床规模小的特点,选矿富集难度大。锰系材料加工行业整体技术水平低,高能耗、高污染,如电解锰电耗高达6000—6500kw.h/吨产品,生产过程中带来系列环境污染问题,产生大量锰渣、硫化渣、铬渣、阳极泥、含铬和硒的废水,以及氨氮、酸雾和粉尘等三废污染。尤其是随着碳酸锰矿石品位不断贫化,单位电解锰渣量越来越高,目前,生产一吨电解锰的渣量已达到9吨左右。目前我国电解锰产量达到全球产量的98%,西方国家因成本、环保等因素,对电解锰产能基本关停,但电解锰的需求却不以人的意志为转移,因此,基于锰行业的产业现实,强化低品位碳酸锰选矿富集、持续提高锰系材料产业生产过程的连续化、自动化、大型化和过程绿色化,是我国锰行业的当务之急。
13.3 研究内容
    低品位复杂碳酸锰矿选矿富集与资源评价;电解金属锰清洁节能生产工艺技术优化;配套装备大型化自动化;清洁生产工艺技术;高赋加值锰系材料深加工。
13.4项目实施措施、关键技术、创新点、工艺路线
高压超细碎旋摆粉碎设备;低品位碳酸锰矿粗粒富集工艺技术;永磁中高强场干式磁分离设备;细粒浮选工艺技术与浮选设备和药剂;浸出槽和电解槽大型化连续化;阴极板金属锰自动剥离设备;电解锰生产工艺优化;电解锰生产废水闭路循环;电解锰渣、阳极泥循环利用;锰酸锂材料制备工艺与新型节能烧结窑炉装备。
13.5阶段目标及最终目标
形成低品位碳酸锰矿分选富集技术,碳酸锰矿品位10%~12%时,碳酸锰矿精矿品位提高6~8个百分点以上,金属回收率75%~80%。形成电解锰清洁生产系统技术,电耗降低20%以上,废水全部闭路循环,废渣利用率提高30%。低成本锰系正极材料产业化,建成1万吨/年高纯硫酸锰示范线和1000吨/年锰系电池正极材料示范线。
13.6投入及经济效益分析
投入:研发投入1.2亿元,示范工程工程建设配套投入6亿元。
收益:示范企业技术水平和经济指标处于行业国际领先地位,年新增产值10亿元以上。在示范企业减少电解锰渣30余万吨/年,彻底消除30万吨/年含铬、硒的废水排放,为全行业减少电解锰渣近800万吨、彻底消除700万吨/年含铬、硒废水排放提供技术支撑。
13.7 支撑单位
    长沙矿冶研究院
14.矿山尾矿安全清洁处置系统工程技术
14.1 背景
加拿大和澳大利亚是较早开展尾矿干排干堆研究的国家,也是工程实施较好的国家,但世界上现已投入运行的大规模膏体尾矿堆存的项目并不很多。且主要应用于干旱缺水,建设常规尾矿库成本较高地区。我国起步较晚,尤其是在铁矿山应用尚没有系统成套的工程技术支撑。
14.2项目实施的必要性、可能性及意义
目前我国矿山尾矿库数量在6000座以上,其中已形成一定规模的大、中型尾矿库约有1500多座,占地已达4万km2,每年还在以3亿吨的速度增长。矿山排土场和尾矿库内几乎寸草不生,就像一个人工造就的巨大戈壁、沙漠。生态系统的负载定额规律是不以人的意志为转移的,作为后发展国家,自然条件与社会环境都没有再给我们留有挥攉资源及先污染后治理的空间。
矿山尾矿清洁安全处置已成为国家高度重视的议题,近年来,国家发改委、科技部、监管总局、工业和信息化部、财政部、国土资源部、环境保护部等多部委联合大力推进绿色矿山建设,其核心问题是尾矿清洁安全处置。
14.3 研究内容
    1)尾矿高效浓缩(膏体制备)—高浓度输送(膏体输送)—干堆(膏体堆存);
2)尾矿高效浓缩(膏体制备)—高浓度输送(膏体输送)—全尾充填;
3)尾矿有价金属回收—尾矿全组分利用(硅酸盐矿物材料制备)
14.4项目实施措施、关键技术、创新点、工艺路线
开展核心装备研制和成套工程技术研发,重点开展:
1)核心装备研制:直径70~80米中心驱动深型高压浓缩机、直径20~30米中心驱动膏体浓缩机、直径20米~50米大型高效澄清池的研发。
2)成套工程技术研发:尾矿膏体制备-高浓度输送-堆存技术研究、大处理量尾矿浓缩-过滤(压滤)-输送-堆存成套工艺、全尾充填高浓度浓缩制浆系统成套工艺、尾矿高浓度长距离管道输送工艺。
14.5阶段目标及最终目标
形成干排干堆和全尾充填两个工程示范点,推动制订国家尾矿干排干堆技术标准。
14.6投入及经济效益分析
投入:成套关键技术和装备研发投入8000万元,示范工程工程建设投入3亿元。
效益:1)每年全国减少尾矿库占地300~400 km2。同时大幅度降低尾矿库溃坝、泥石流等风险、大幅度减少沙尘污染;2)提高资源利用率,如每提高2个百分点,对一个1000万吨/年的铁矿企业,可多收10万吨铁精矿,新增产值近1亿元;3)从本质上提高矿山尾矿处置的安全性,创造显著的社会经济效益。
14.7 支撑单位
     长沙矿冶研究院、马钢集团矿业有限公司、鞍钢集团矿业公司、内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司等。
 

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