采选矿与矿物深加工技术及岩土工程.doc

目 录 采选矿与矿物深加工技术及岩土工程1 贫赤磁铁矿选矿新工艺、新药剂、新设备1 难选氧化铁矿石选矿1 白钨矿常温浮选新工艺1 低污染大规模高效石煤提钒技术2 炼钢粉尘综合利用技术2 硫酸渣综合利用技术3 陶瓷原料精选工艺技术5 硅线石选矿提纯新工艺5 金红石矿选矿提纯新技术5 硅灰石选矿提纯新技术5 微细鳞片石墨选矿提纯新技术6 高岭土精选及深加工技术6 透辉石矿深加工新技术6 硬质（煤系）高岭土深加工技术7 沸石净化微污染水源中氨氮应用技术7 金矿倾斜薄矿脉采矿方法试验研究7 无底柱分段崩落法采场稳定性研究8 裂隙岩体开挖地压分布规律与控制的研究8 高边坡岩体开挖安全监测及稳定性评价8 地下矿山生产信息管理与技术决策系统8 控制爆破技术9 水工用静态破裂剂9 9 采选矿与矿物深加工技术及岩土工程 贫赤磁铁矿选矿新工艺、新药剂、新设备 1、项目简介 该项目是国家“十五”科技攻关项目“高质量铁精矿选矿新技术与装备研究”课题的研究内容之一，这项研究成果曾获 2003年冶金科技进步特等奖。2004年国家科技进步二等奖。 鞍山钢铁公司选矿厂铁精矿品位由64提高到68，是应用本工艺生产。 2、推广应用 该项研究成果解决了我国贫赤（磁）铁矿选矿工艺重大关键技术难题，对国内同类赤（磁）铁矿资源开发和选厂技术改造提供了可靠依据，具有广阔的推广应用前景。 3、经济社会效益 这项成果在鞍钢所属铁矿山选厂全面实施取得成功后，鞍山钢铁公司选矿厂铁精矿品位由64提高到68，应用本工艺生产高品质铁精矿为鞍钢矿业公司创造直接和间接经济效益近9亿元/年。 难选氧化铁矿石选矿 1、项目简介 包头白云鄂博中贫氧化铁矿石中共生矿物多（172种），元素成份多（72种），嵌布粒度细小，共生关系复杂。研究并采用新型强磁选选铁设备，新型选择性高的除杂浮选药剂及新的选矿工艺，解决了长期困扰包钢钢铁生产的难选氧化铁矿的选矿问题。该项目获93年国家科技进步二等奖，92年冶金部科技进步特等奖。 河南舞阳贫红铁矿选矿，原矿石含铁26-28，采用磁选-重选联合流程。 技术指标包头白云鄂博原矿石含铁31.5,氟7.85,磷0.8, SiO212,铁精矿铁品位61,含氟0.75,磷0.12, SiO 25-6,铁的回收率73；河南舞阳铁精矿品位59-60，SiO2 6-8。 2、推广应用情况 1、在包钢选矿厂应用，改造原有工艺5个选矿系列，年处理原矿石550万吨。 2、在河南舞阳铁矿建厂（200万吨/年）生产。 白钨矿常温浮选新工艺 1、项目简介 低品位、细粒嵌布的难选白钨矿一般采用“彼德诺夫”法、工艺过程复杂、选矿成本高。本技术采用复合的新的浮选药剂，常温浮选，可得到优级的白钨精矿产品。 2、主要技术指标 白钨矿原矿品位（WO3含量）为0.25-0.30，白钨矿精矿品位大于65-68 ，选矿回收率大于65-70。 3、推广应用情况 应用于湖北阳新白钨矿，从选矿试验、选矿厂工程设计到生产调试成功。企业经济效益较好。 4、经济效益分析 据湖北阳新白钨矿选矿厂生产情况估算、投资利润率近30。 低污染大规模高效石煤提钒技术 1、项目简介 钒以钒铁、钒化合物和金属钒的形式广泛应用于冶金、宇航、化工等工业部门。钒资源储量主要共生于钒钛磁铁矿和石煤矿中。石煤矿属于低品位含钒资源，除我国外，世界上其他国家在工业上开采利用的尚不多见。我国石煤的蕴藏量极为丰富。 我们从上世纪80年代末开始研究从石煤中提钒工艺流程，目前形成采用石煤氧化钠化焙烧、水酸浸出、离子交换富集、铵盐沉钒等工艺， V2O5的总回收率达70.7，1ｔV2O5生产成本为3.82万元，具有环境污染小，有利于综合回收其它伴生元素等特点，为我国石煤提钒工艺开拓了一条新的技术途径。 目前该项技术已经形成从试验研究到工程设计及现场生产调试和操作培训等系列技术。 2、技术指标及水平 （1）、主要技术经济指标如下 石煤V2O5品位0.8～1.2； V2O5浸出率75～80； 沉钒率约 99； 热解V2O5收率约 99; V2O5总收率约70； 精钒产品纯度≥99； 吨钒石煤消耗量约160ｔ；吨产品生产成本4～5万元。 （2）、技术优点及创新 工艺流程合理、完善；生产规模大；低污染；生产废气、废水及部分固废循环利用； 3、投资及效益分析 以800t/a V2O5提取厂的经济效益来分析总投资约5000万元（包括环保投资），单位成品成本按5万元计，产品销售价按8.5万元／吨计（目前市价9～15万元/吨），每吨盈利为3.5万元，年税前利润约为2800万元，年总产值6800万元。 4、合作方式及转让金额 合作方式技术服务、工程设计或总包。费用面谈。 炼钢粉尘综合利用技术 1、项目简介 炼钢过程所产生粉尘的处理方法可分为湿法、干法两种。一般情况下，炼钢粉尘量干重量约为钢产量的2，它含铁高，有害杂质少，并含有相当数量的氧化钙等碱性氧化物。如将其废弃，不仅占用大片土地，污染环境，而且浪费了宝贵的二次资源。目前国内外许多相关企业均想将其设法利用。 本项技术主要是将炼钢粉尘加工成炼钢化渣剂，它在冶炼时可起到冷却、化渣、脱磷、脱硫等效果，可以说是目前炼钢粉尘利用的最有效方向。本技术利用我们自主开发的高效粘结剂，采用一次混合直接冷干压成球的简单工艺流程，产品即可满足炼钢生产要求。而且整个生产流程紧凑，易于实施、操作和管理。 该项技术于2003年投入工业应用以来，业已在国内数家钢铁公司投入工业运行。有效处理了大量的炼钢粉尘，具有明显经济效益和显著的社会效益。 目前我们已经拥有该项技术从试验研究到工程设计及现场生产调试和操作培训等系列技术。 2、技术指标及水平 1）、产品可达到的技术指标 1球团抗压强度1000N/个 2球团密度 2.0g/cm3 2球团粉化率（-5mm）60％，S0.02） 2）、技术优点及创新 1流程简单，投资少，易于上马，便于操作 2原料适应性强 3球团强度较高，并可长期堆放及运输 4生产成本较低 5新型wkd粘结剂的应用（高效、无污染） 3、应用范围 本项目可适用于对炼钢过程（转炉、电炉、AOD、VOD）除尘灰、切削渣、及其它含铁粉尘的综合回收。 4、投资及效益分析 粉尘干压技术流程简单投资少、成本低。利用本项技术建厂，规模可从年处理3万吨硫酸到几十万吨，可根据资源特点及大小确定建厂规模。以某钢铁公司年产5万吨粉尘球团车间为例说明其效益5万吨粉尘球团建厂总投资约为150万元，实际球团的加工成本大约90元/吨（粉尘原料不记成本），该车间粉尘球团以加工成本150元/吨价钱回转炉再用，车间效益为300万元/年。另一方面，该厂转炉在应用了炼钢粉尘加工成的粉尘球团后，不仅使转炉钢铁料和造渣料消耗大幅下降，产生了显著的经济效益，而且有效改善了工厂环境，产生了良好的社会效益。 硫酸渣综合利用技术 1、项目简介 项目的主要目的是开发利用硫酸渣，使其资源化。。本项目自主研究开发的由单一超极限（h/D）螺旋溜槽构成的一粗二精一扫的硫酸渣分选新工艺，工艺流程简单，操作简便，所获产品指标稳定先进，易于实施，不产生二次污染（实现无尾生产）。自主研制的分选设备超极限（h/D）螺旋溜槽，突破了距径比不能小于0.45的传统理论极限，采用了0.36的超极限距径比设计，具有操作便利、低耗、高效、运行成本低等明显特性；在增大螺旋槽直径后仍可对微细粒物料进行有效回收，提高了小密度差物料的分选效率。该工艺技术同时还可用于其它含金属固体废渣、低密度非金属物料、金属矿山尾矿和化工微细物料的分选提纯、富集分离及综合回收等，为综合利用固体废料提供了可靠的资源化处理新技术、新工艺、新设备。 该项技术于2001年投入工业应用以来，业已在全国8省市16家厂家投入工业运行。累计处理硫酸渣原渣155.3万吨，共创利税1.46亿元，总产值达2.19亿元。具有明显经济效益和显著的社会效益。 该项目2003年通过由湖北省科技厅主持的成果鉴定（成果登记号EK040062）；2004年获得湖北省科技进步一等奖；2002年取得国家实用新型专利（专利号ZL 01 2 67326.9）；2005年被确定为国家科技成果重点推广计划项目（项目编号2005EC00025，证书编号050247）。 2、技术水平 1、超极限（h/D）螺旋溜槽设备创新点 1采用了0.36的超极限距径比设计。超极限（h/D）螺旋溜槽，突破了距径比不能小于0.45的传统理论极限，采用了0.36的超极限距径比设计。具有操作便利，低耗、高效等明显优越性；在增大螺旋槽直径后仍可对微细粒物料进行有效回收；提高了小密度差硫酸渣的分选效率。 2增加了横向冲洗水的设计。采用该设计后提高了单机富集比，从而更适合于处理硫酸渣和其它低品位尾渣的资源化处理。 3采用了1500mm的大直径设计。单机设计处理能力是传统LL螺旋溜槽最大规格1200mm螺旋溜槽处理能力的2倍。 2、硫酸渣分选提纯工艺创新点 1用单一超极限（h/D）螺旋溜槽构成的一粗二精一扫硫酸渣分选提纯新工艺。所获产品指标稳定，工艺流程简单，操作简便，易于生产，运行成本低。本工艺流程生产成本，按已投产厂家平均生产成本计算为129.51元／吨精，远远低于其它分选工艺生产成本； ① 2与传统浮选磁选法相比，精矿品位可提高３５％，金属回收率提高1015％；该工艺克服了因硫酸渣焙烧后的矿物表面活性不足，导致浮选无法进行，分选效果差等不足； 3与传统磁选摇床和洗矿分级磁选工艺相比，该工艺可有效排除精矿产品中的S含量，S含量最低可达0.13％，并且克服了上述两方法工艺流程复杂等缺点； 4与酸浸磁选浮选联合流程及磁化焙烧－磁选和高温氯化法相比。上述三种流程工艺流程复杂且涉及高温热工，维修操作困难，运行成本高； ⑤硫酸渣超极限（h/D）螺旋溜槽分选提纯工艺，能实现无尾生产,不产生二次环境污染。分选过程产生的尾砂可作为水泥添加剂和制砖使用，可实现无尾生产；此外，分选过程中，唯一分选介质为循环水，故不会产生二次环境污染，也是该工艺突出特点之一。 3、国内外所处水平 上述工作经国内、外查新检索，尚未见有此设备特征和工艺流程特点的文献、专利及成果报道。该项技术处于国际先进水平。 3、应用范围 本项目可适用于对硫酸渣、及其它含金属固体废渣、低密度非金属物料、金属矿山尾矿和化工微细物料的分选提纯、富集分离及综合回收等。 4、市场分析 硫酸的消耗量通常是表征一个国家工业化程度的重要指标之一。我国是生产硫酸和消耗硫酸大国，每生产1吨硫酸即须排出0.8～0.9吨的硫酸渣，年排放量惊人，已成为制约硫酸生产企业发展的瓶颈。 以前硫酸渣除少部分直接供烧结、球团用或作为水泥添加剂外，绝大部分作为废弃物堆放，浪费含铁资源，造成环境污染，影响工农业生产，危害人类健康，已成为区域公害。我国拥有众多大型、特大型硫酸生产企业，解决硫酸渣污染势在必行。同时，由于钢铁工业的快速发展，铁矿资源出现明显的紧张局面，这给二次含铁原料的利用提供了大好时机。目前市场硫酸渣精矿售价由原来的不足百元猛升至400－500元，且供不应求。 5、效益分析 利用本项技术建厂，规模可从年处理1.5万吨硫酸到几十万吨，可根据资源特点及大小 确定建厂规模。本经济效益分析以年处理10万吨硫酸渣规模进行效益分析。 10万吨硫酸渣分选厂建厂总投资约为100万元，每年可获得5万吨硫酸渣精矿（视原渣铁含量高低及分选难易程度，其精矿产率亦不同，此处取平均值），每吨硫酸渣精矿按市场平均售价400元计。 简单经济效益分析如下 1、 产值5万吨400元/吨2000万元 2、 吨铁精矿总成本250.0元／吨精矿 3、 年总成本5万吨250.0元/吨1250万元 4、 企业利润企业利润总产值-总成本750万元/年。 陶瓷原料精选工艺技术 1、项目简介 本技术可解决陶瓷原料超细粉碎和分级；除去微细粒铁钛等有害杂质；提高原料中有用矿物成分及细粒级含量，生产优质瓷原料。 2、主要技术指标 -2μm含量大于40；Fe2O3 TiO2≤0.5；提高陶瓷工艺性能；达到制备优质日用瓷的质量要求。 3、应用情况与效益分析 本项目已在江西黎川、江苏宿迁、江西省陶瓷公司原料总厂，唐山陶瓷集团公司石粉厂等单位推广应用。可应用于日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、特种工业陶瓷等高岭土、瓷石、长石、石英等矿物的精选。 年生产规模10000吨，投资总额350万元，年产值480万元，年利税175万元，销售利润140万元。投资回收期2.5年。 硅线石选矿提纯新工艺 1、项目简介 本技术采用了硅线石与其脉石分离的浮选新药剂及减少矿泥不利影响的工艺措施，在国内处于领先水平，被国家建材局评审为“九五”重点推广项目。 2、主要技术指标 硅线石原矿品位15，精矿中Ae2O3含量大于54-58，Fe2O3含量小于1.0-1.5，回收率达35-55。 3、应用情况与效益 在河南省南阳某硅线石选矿厂应用；在内蒙某石榴石选矿厂工业调试，从尾矿中回收硅线石产品。投资利润率大于30 。 金红石矿选矿提纯新技术 1、项目简介 研制和应用新型短锥旋流器等重选新设备，强化重选过程，提高金属回收率；开发研制和应用新型无毒复合金红石浮选捕收剂，取代有毒浮选药剂，强化浮选分离作业，提高金红石浮选回收率，并避免环境污染。采用新型浮选工艺，改善粗粒与细粒浮选作业并避免金红石流失。 2、主要技术指标 金红石重选回收率达83以上；采用新型无毒复合捕收剂浮选金红石，金红石精品品位达90.63，回收率可达90.42. 3、应用范围与效益分析 可应用于金红石或类似金属矿的选矿工艺中。采用新工艺后，在不增加成本条件下，日产300吨选矿厂，年可净增产值300万元/年。 硅灰石选矿提纯新技术 1、项目简介 它用单一浮选新工艺，可有效地从硅灰石矿石中分离出方解石、石英、石榴石、透辉石等脉石，提高产品的纯度和白度，以满足作填料、涂料、高级冶金保护渣等高档产品的需求。本技术已在我国建立的第一条硅灰石选矿生产试验线中获得成功。本技术还可综合回收石榴石、透辉石、石英、方解石。 2、主要技术指标 硅灰石原矿品位39.25，Fe2O3含量4.16；硅灰石精矿品位87.79，Fe2O3含量0.32，选矿回收率67.49，产品白度86.7。 3、应用情况与效益分析 已在湖北冯家山铜矿，建立了我国第一条硅灰石选矿生产试验线，生产规模为年处理原矿4600吨。对湖北冯家山铜矿硅灰石生产试验线的估算，企业投资利润率可达30以上。 微细鳞片石墨选矿提纯新技术 1、项目简介 采用强化石墨解离、提高微细鳞片石墨分选效率的新的综合工艺方案，可使我国微细鳞片石墨选矿厂在保证精矿品位达到85-90的条件下，大幅提高石墨选矿回收率，降低生产成本。 2、主要技术指标 原矿品位6-20，石墨精矿品位85-90，选矿回收率大于70-80。 3、应用情况与效益分析 本技术于1997年6月用于河南南阳含有隐晶质微细鳞片石墨选矿厂的技术改造；1999年用于四川南江含有隐品质微细鳞片石墨选矿厂的技术改造。 据河南南阳某含有隐晶质微细鳞片石墨选矿厂技术 改造后新增产值100多万元。四川南江含有隐晶质微细鳞片石墨选矿厂，使用新技术后每吨中碳石墨产品的成本可降低600多元。 高岭土精选及深加工技术 1、项目简介 本技术采用剥片、分级、高梯度磁选、降粘等新工艺技术，使高岭土精选后成为优质造纸原料。同时可根据资源的物化特性进行深加工，开发相应的涂料、塑料、橡胶、陶瓷等应用领域，使我国的高岭土资源得到充分合理开发利用。 2、主要技术指标 造纸用高岭土白度从75～78提高到86 以上；细度（-2mm）提高到85～90 ；粘浓度从63提高到68 以上。 3、应用情况与效益分析 本项目已在江西、河北等地高岭土矿推广应用，获得较明显的经济效益和社会效益。 年生产规模10000吨，投资总额约为1000万元。年产值1200万元，企业投资利润率达20～30。 透辉石矿深加工新技术 1、项目简介 透辉石是一种性质优良的新型矿物原料，具有极好的开发前景。本项目采用先进的非金属矿深加工新技术，能大幅度提高透辉石矿石的纯度、白度、细度和表面活性。所生产的透辉石深加工产品，在陶瓷、玻璃、冶金、造纸、橡胶、涂料等行业得到广泛的应用。 2、主要技术指标 透辉石深加工产品纯度达到90，白度达到90，细度达到-2μ占85以上。 3、应用情况与效益分析 已在福建省闽北地区透辉石矿的开发利用中得到应用。 透辉石原矿价格仅几十元/吨，粗加工产品价格可提高到130元/吨，深加工产品可达到2000元/吨，产品附加值可提高二十倍以上。 硬质（煤系）高岭土深加工技术 煅烧高岭土及其改性系列产品技术成果“工艺具有独创性，主要技术指标达到国际先进水平”。 1、主要技术指标 煅烧高岭土细度-10um含量99、-2um含量≥90、白度88～94、Fe2O3≤0.3、TiO2≤0.6、pH6.0～6.6。 2、应用情况与经济效益 被国家经贸委列为重点推广项目，广泛用于造纸、涂料、油漆、电缆、塑料、橡胶、合成4A分子筛、高效去污净水剂等领域，在湖北恩施、宜昌、襄樊等地应用。 年产1.0万吨规模，总投资2500万元（若用国产煅烧设备则总投资为1600万元），成本1500元/吨，销售收入3000元/吨，投资回收期3.5年（含1.5年建设、投产期）。 沸石净化微污染水源中氨氮应用技术 现有饮用水水源中，都含有微量氨氮污染，而自来水厂对氨氮去除率很低,氨氮对人体危害极大, 引起世界严重关注.。对现有含氨氮自来水厂进行技术革新或改造势在必行。鉴于此，武汉理工大学成功地研制了利用天然沸石（或改性沸石）人工滤床处理微污染饮用水水源中氨氮或自来水厂中微量氨氮，使其符合国家饮用水标准。并对使用后的沸石再生重新使用。 对氨氮超标自来水厂或微污染饮用水源通过该工艺处理后饮用水中氨氮可达到国家饮用水标准。 通过人工沸石滤床处理自来厂饮用水微量氨氮试验效果良好，具有工业应用价值，即将投入工业应用。该成果可以在全国推广应用。 金矿倾斜薄矿脉采矿方法试验研究 1、项目简介 提出并试验成功一种新采矿方法分采留矿全面采矿法，专家鉴定为世界首创，具有相似条件矿山世界先进水平，并试验成功由留矿全面法、分采留矿全面法和分采充填法组成的地下组合式采矿法。 2、推广应用 应用于安底金矿，对薄与极薄矿脉的开采具有广泛的应用前景。 无底柱分段崩落法采场稳定性研究 1、项目简介 对蒙脱石充填裂隙岩体稳定性进行了开拓性的研究，提出了该类岩体破坏的力学机理和提高该类岩体稳定性的综合技术措施，取得了良好的经济效益和社会效益，成果“达到国际先进水平”，获教育部科技进步三等奖。 技术指标增强围岩稳定性，控制巷道返修率在5以下 2、应用情况与经济效益 在尖林山矿的-50m以下矿床开采中推广应用，可用于中硬岩以下裂隙岩体的支护和地压管理。对蒙脱石的破坏机理和破坏力学模型的研究及治理措施，可广泛应用于软弱岩体的治理。对尖林山-50m到-200m的开采创经济效益695万元。 裂隙岩体开挖地压分布规律与控制的研究 1、项目简介 利用数值计算的方法研究围岩的破坏规律及其破坏模式，提出提高巷道稳定性的措施，喷锚网及时支护技术的使用，合理的开采顺序的优化开采技术，通过三维有限元研究了矿体开采尺寸与形状对矿岩稳定性的影响。通过湖北省科技厅鉴定，研究成果“居于国内领先，部分成果达到国际先进水平”。 2、技术指标 巷道二次支护率由20降到4.5；攻关期间采用喷锚网主动及时支护3301m，减小掘进安全联络道435m，减小因进路跨塌而难采的矿石14.9万吨。 高边坡岩体开挖安全监测及稳定性评价 1、项目简介 应用块体理论优化边坡监测，实施了“三线一面、立体交叉”监测方案，研制出CLY高硐室位移监测仪并提出页岩塌方判据，建立了边坡监测分析系统，及时反馈监测信息指导施工。研究成果达国际先进水平，获湖北省科技进步一等奖。 2、推广应用 该项目在“隔河岩电站厂房高边坡”施工中得到应用，对电站、公路、矿山建设有广泛的应前景。 地下矿山生产信息管理与技术决策系统 1、项目简介 针对地下矿山生产特点，运用先进的计算机技术，把信息管理与生产技术决策结合起来，使地下矿山生产信息管理和生产技术决策更及时、更准确、更科学，效率更高，提高矿山生产（技术）信息管理水平和决策水平。该系统由动态信息管理和决策专家系统两个主子系统组成。系统界面友好，操作方便，留有专用表格手写数字计算机识别自动输入系统接口，提高数据输入效率和系统实用性。 2、推广应用 应用于武钢矿业公司大冶铁矿地下开采计算机管理，根据该矿的实际情况，建立了地下开采矿量信息管理系统和无底柱分段崩落法放矿指导专家系统。 控制爆破技术 1、项目简介 具备国家公安部“城市控制爆破A级”和硐室大爆破资质，承担高难度的建（构）筑物拆除控制爆破和岩土工程控制爆破。 2、主要技术指标 定向抛掷大爆破抛距50～100m以上，抛掷率50～70以上；光面爆破轮廓面平整度-0cm15cm以内；预裂爆破半孔率80以上。 3、应用情况与经济社会效益 在西部有代表性的工程有“宁夏水泥厂矿山剥离平面条形药包硐室定向抛掷大爆破”，称为“宁夏第一炮”；“四川峨嵋水泥厂新大型基坑开挖控制爆破”；“西藏波密县川藏公路滑坡段硐室爆破”；“甘肃兰（州）白（银）高速公路路堑开挖条形药包硐室与中深孔预裂联合爆破”。比人工或机械拆除提高工效十倍，有效控制爆破有害效应，有利于资源开发和生态环境保护 。 水工用静态破裂剂 1、本项目的主要创新点 1、将“热点”作用理论引入静态破裂剂膨胀破裂机理研究，首先提出了温度控制理论；使静态破裂剂能够在低温、潮湿和浸水环境下使用；在静态破裂技术领域属突破性创新。 2、水工用静态破裂剂以卷成型，遇水不会稀释和流失，其膨胀压力比普通型破裂剂的膨胀压力高出8～12，初期压力高出2～2.5倍。 3、研制出的新静态破裂剂膨胀压力测试系统实用、先进、可靠。 2、市场与应用前景 1、已在国内水利水电工程、城镇改造扩建工程和石材开采中进行了试用，特别是在三峡工程建设中多处试用，效果良好，社会经济效益显著。 2、本项目已申请了3项专利。其中已授权1项发明专利，1项实用新型专利；另1项发明专利已通过实审，正在公告之中。 获湖北省科技进步二等奖