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磷片石墨的可浮性很好,生產(chǎn)中主要采用階段磨礦、階段選別、快速浮選、多段磨礦—分級浮選、混目粗選后分級磨礦浮選等工藝,盡量縮短選別流程,提前快速分選出大鱗片石墨,細(xì)鱗片石墨進(jìn)行多次精選。
磷片石墨選別工藝對浮選設(shè)備的要求有其特殊性,主要特點(diǎn)如下:
1)相對于細(xì)粒石墨,大鱗片石墨在性能方面具有較大優(yōu)勢,生產(chǎn)中一般需要盡可能地提高大鱗片石墨的回收率。因此,為達(dá)到能收早收、保護(hù)大鱗片的目的,一般磨礦細(xì)度為-0.15mm約占60%~70%,有時(shí)P80可達(dá)0.5~0.8mm。由于入選的礦石粒度很粗,要求浮選機(jī)具有適宜的攪拌強(qiáng)度,既能保證礦漿在浮選槽內(nèi)充分懸浮,又不能在浮選槽內(nèi)發(fā)生“翻花”現(xiàn)象。
2)浮選作業(yè)的泡沫產(chǎn)率大、泡沫黏性高。雖然鱗片石墨的可浮性很好,礦石密度較小,大鱗片也易上浮,然而如果泡沫在浮選槽內(nèi)泡沫區(qū)的停留時(shí)間過長,大鱗片也容易與氣泡發(fā)生脫附現(xiàn)象,從而降低大鱗片石墨的回收率。因此,需開發(fā)浮選泡沫快速回收技術(shù)。
3)石墨精礦產(chǎn)品對品位的要求很高,高碳石墨產(chǎn)品要求固定碳的含量需達(dá)到94%以上。因此,需要經(jīng)過多次精選才能獲得合格的精礦,有時(shí)需要多達(dá)10次精選作業(yè)。由于精選作業(yè)流程過長,單作業(yè)的浮選效率較低。因此,需提高浮選機(jī)性能,盡量縮短精選流程。
4)一般中礦泡沫集中返回至前面作業(yè),隨著時(shí)間累積容易造成中礦的循環(huán)負(fù)荷較大。當(dāng)大量中礦泡沫返回到作業(yè)前的給礦箱或尾礦箱時(shí),由于泡沫的氣含率很高,泡沫沿著槽壁爬升,常發(fā)生泡沫漫流至浮選機(jī)操作平臺上面的現(xiàn)象,導(dǎo)致操作平臺的衛(wèi)生條件極差。因此,需增加浮選機(jī)作業(yè)間中礦泡沫的流通通道。
石墨礦浮選工藝優(yōu)化主要集中在浮選劑的選擇及配方上。石墨回收率和純度提高很大程度上取決于浮選劑選擇。盡管傳統(tǒng)的浮選劑如柴油、煤油和松油醇具有一定效果,但在性能上存在局限性,尤其是在處理低品位石墨礦石時(shí)表現(xiàn)得尤為明顯。因此,研究和開發(fā)新型的復(fù)合浮選劑,成為提高浮選效率的重要途徑。
采用復(fù)合浮選劑可以提升石墨回收率和純度。例如,一種新型的復(fù)合浮選劑,由烷基酚聚氧乙烯醚、烷基磺酸鹽和乙二胺三乙酸的混合物構(gòu)成,其在石墨浮選中的應(yīng)用,可使回收率提高10%~15%,顯著提升產(chǎn)品純度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,使用該復(fù)合浮選劑時(shí),石墨精礦純度可超過95%。
此外,通過調(diào)整浮選槽的結(jié)構(gòu)和操作參數(shù),如攪拌速度、氣泡大小等,同樣可以提高浮選效率。攪拌速度對浮選效果具有顯著影響。過快的攪拌速度會導(dǎo)致氣泡過小,不利于石墨顆粒附著;而過慢的攪拌速度可能導(dǎo)致礦漿混合不均勻,浮選效果不佳。研究顯示,攪拌速度控制在1200~1500r/min范圍內(nèi),可以實(shí)現(xiàn)最佳的浮選效果。氣泡大小也是影響浮選效率的關(guān)鍵因素,氣泡過大易造成石墨顆粒的夾帶損失,而氣泡過小則降低石墨顆粒的附著概率。通過調(diào)整氣泡發(fā)生器的操作參數(shù),如空氣流量和溶液溫度,可以優(yōu)化氣泡大小和分布。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,氣泡直徑在0.1~0.3mm范圍內(nèi)時(shí),石墨浮選回收率和純度最高。
另外,浮選槽設(shè)計(jì)對浮選效率也有重要影響。采用多級浮選流程,可以提高浮選效率。在初級浮選中,通過加入較高濃度的捕收劑和起泡劑,回收粗粒級石墨鱗片;在次級浮選中,通過精細(xì)調(diào)節(jié)浮選劑濃度和浮選槽的操作參數(shù),進(jìn)一步回收細(xì)粒級石墨鱗片。例如,一種典型的多級浮選流程包括初級浮選、粗選、精選和掃選四個階段,每個階段的操作參數(shù)和浮選劑配方都經(jīng)過精細(xì)調(diào)整,確保最大回收率和純度。
通過以上優(yōu)化措施,不僅可以顯著提高石墨回收率和純度,還能降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。在某石墨選礦廠實(shí)際應(yīng)用中,采用新型復(fù)合浮選劑和優(yōu)化浮選槽結(jié)構(gòu)后,石墨回收率從原來的80%提高到95%,產(chǎn)品純度從90%提高到98%,每年為企業(yè)增加數(shù)百萬元經(jīng)濟(jì)效益。
錳礦石作為當(dāng)前冶金行業(yè)重要的原材料,在我國冶金生產(chǎn)中其消耗量每年呈現(xiàn)上升趨勢。
在當(dāng)前錳礦石選礦實(shí)踐生產(chǎn)中,主要包括單一流程與聯(lián)合流程兩種主要方式。
單一流程工藝在錳礦選礦生產(chǎn)中,單一流程工藝是較為簡便的選礦工藝技術(shù),其中包括洗礦、重選、磁選、浮選4種主要方式。
在洗礦生產(chǎn)作業(yè)中,經(jīng)常與礦石篩分一起進(jìn)行。實(shí)際生產(chǎn)中其主要方法包括以下兩種:①將原礦在振動篩振動,之后直接使用沖水清洗原礦;②將洗礦后的凈礦利用振動篩進(jìn)行篩分處理。在實(shí)際生產(chǎn)中,洗礦加工是每個氧化錳選礦廠必備的加工方式,富礦采用洗礦加工后可以直接用于冶金生產(chǎn)。
錳礦重選選礦工藝生產(chǎn)中一般會使用跳汰機(jī)(主要用于粗、中粒礦石選礦)、搖床(主要用于細(xì)粒物料選礦)等。在實(shí)際生產(chǎn)中這一工藝具有投資少、費(fèi)用低等優(yōu)勢,因此當(dāng)脈石礦物密度大時(shí),企業(yè)會優(yōu)先選用這一工藝。但是隨著我國貧錳礦與難選錳礦使用數(shù)量的不斷增加,企業(yè)選礦生產(chǎn)前一般需要對錳礦石進(jìn)行磨細(xì)處理,進(jìn)而提高重選處理的難度,造成回收率的下降。因此技術(shù)人員采用控制材料磨細(xì)顆粒度的方式,提高重選生產(chǎn)質(zhì)量。
磁選選礦工藝主要是利用磁力設(shè)備選別錳礦物料,在選礦生產(chǎn)中屬于較為傳統(tǒng)的工藝措施。在實(shí)際生產(chǎn)中,這一技術(shù)具有企業(yè)生產(chǎn)基建投資費(fèi)用高的缺陷;但是也具有生產(chǎn)消耗低、人員操作較為簡單、設(shè)備便于控制、生產(chǎn)適用性強(qiáng)可用于多種類礦石生產(chǎn)的優(yōu)勢,因此在當(dāng)前選礦生產(chǎn)中較為常見。
硬巖鋰礦主要礦床為偉晶巖型礦床,主要鋰礦物為鋰輝石、鋰云母、透鋰長石和鋰磷鋁石等。其中鋰輝石儲量大、分布廣,是開采最為廣泛的礦種,鋰云母可浮性較好也是硬巖鋰礦開采的主要礦種。
主要選礦工藝
手選是根據(jù)礦物外形、顏色等容易辨別的特征進(jìn)行人工選別的方法。
在鋰礦選礦中,手選工藝一般作為其他選礦方法的預(yù)選或補(bǔ)充工藝,主要適用礦石有兩類:鋰輝石結(jié)晶粒度特別粗、易單體解離的花崗偉晶巖型鋰輝石礦,這種情況可預(yù)先手選出部分合格粗粒精礦;脈石礦物特征明顯、經(jīng)破碎后脈石與礦石即可解離,此類情況可預(yù)選揀選出脈石礦物,減少進(jìn)入下游作業(yè)的礦石量。
鋰輝石選廠工業(yè)生產(chǎn)中的重介質(zhì)選礦工藝主要是重懸浮液選礦,介質(zhì)主要為黃鐵礦、磁鐵礦和硅鐵,與水混合成懸浮體后利用懸浮液和礦物密度差異進(jìn)行選別。重介質(zhì)選礦主要優(yōu)點(diǎn)在于選礦工藝簡單、綠色環(huán)保無污染、總投資省、能耗和選礦成本低。
在鋰輝石選礦生產(chǎn)中,重介質(zhì)選礦工藝的核心設(shè)備是重介質(zhì)旋流器,采用重介質(zhì)工藝可提前獲得粗粒精礦并預(yù)先拋尾,降低后續(xù)選礦礦石量,降低投資和選礦成本。
鋅元素和鉛元素具有類似的外層電子結(jié)構(gòu)和性質(zhì),因此,自然界中這兩種元素的礦物常常緊密共生。工業(yè)上鋅焙砂中的鋅礦物有閃鋅礦、菱鋅礦、異極礦、硅鋅礦、水鋅礦等。
現(xiàn)代鋅冶金工藝分為火法煉鋅與濕法煉鋅工藝兩大類。火法煉鋅是一種利用高溫從礦石中提取金屬鋅的方法,主要包括焙燒-還原蒸餾-粗鋅精煉三部分,目前火法煉鋅工藝已發(fā)展成熟,其基本原理是碳還原劑還原氧化鋅并利用鋅和其他金屬雜質(zhì)沸點(diǎn)的不同從焙砂中提取鋅。其主要過程包括(1)在高溫條件下將ZnS精礦進(jìn)行氧化焙燒,得到ZnO焙砂;(2)在一定溫度下使用還原劑將ZnO還原成Zn;(3)升溫使得單質(zhì)Zn沸騰形成鋅蒸汽;(4)將鋅蒸汽進(jìn)行冷凝得到金屬鋅。
火法煉鋅主要包括豎罐煉鋅、平罐煉鋅、電爐煉鋅和鼓風(fēng)爐煉鋅四種。火法煉鋅歷史悠久,工藝成熟,但是存在能耗高、污染嚴(yán)重、綜合回收率低和產(chǎn)品質(zhì)量較差的問題,目前大部分火法煉鋅工藝已逐步淘汰。
濕法煉鋅在現(xiàn)代鋅冶金工藝中占主導(dǎo)地位,主要是利用酸性溶液從氧化鋅焙砂或礦石中浸出鋅,再利用電積技術(shù)從溶液中制取鋅。相比于火法煉鋅,濕法煉鋅具有金屬回收率高、能耗低、環(huán)境友好、易于連續(xù)化、大型化和環(huán)境友好等顯著特點(diǎn),因此越來越多的工廠采用濕法煉鋅工藝。濕法煉鋅工藝大致分為3種,分別為沸騰焙燒-浸出工藝、氧壓浸出工藝、常壓富氧浸出工藝等。
沸騰焙燒-浸出工藝是先將原料進(jìn)行氧化焙燒,再利用酸性溶液對鋅焙砂進(jìn)行浸出。其標(biāo)準(zhǔn)流程大致分為以下四個過程:鋅精礦焙燒、浸出、凈化和電積。沸騰焙燒-浸出工藝可分為沸騰焙燒-常規(guī)浸出工藝與沸騰焙燒-熱酸浸出工藝。
常規(guī)浸出工藝是在相對較高的pH條件下用酸浸出鋅焙砂,盡可能使鋅進(jìn)入溶液,并以中和水解法除去溶液中鐵等有害雜質(zhì),分離出的溶液經(jīng)凈化后得到合格的中性硫酸鋅溶液,電積得到鋅。
鉬是一種發(fā)現(xiàn)時(shí)間較晚的金屬元素,是重要的戰(zhàn)略資源。由于其強(qiáng)度高、熔點(diǎn)高、耐腐蝕、耐磨等優(yōu)點(diǎn),鉬具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用。在中國,鉬是六大優(yōu)勢礦產(chǎn)資源之一,儲量較為豐富。 鉬的生產(chǎn)來源主要包括三類:
(1)來自專用鉬礦的原生鉬;
(2)銅礦的聯(lián)產(chǎn)或副產(chǎn)鉬;
(3)從含鉬廢催化劑中回收的鉬。
其中,前兩類占鉬產(chǎn)量的絕大部分,值得注意的是,副產(chǎn)鉬的生產(chǎn)成本相對原生鉬較低。
在含鉬礦物中,輝鉬礦分布最廣,工業(yè)價(jià)值最高。目前,全球99%的鉬產(chǎn)量都來自輝鉬礦。輝鉬礦呈典型的六方晶系,鉬原子的配位數(shù)為6。每個鉬離子被六個硫離子包圍,硫離子排列在三棱柱體的頂點(diǎn),形成層狀六邊形或板狀結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)由S-Mo-S層組成,S-Mo-S層通過較弱的范德華力結(jié)合在一起,導(dǎo)致層間結(jié)合力極弱。在采礦、破碎和磨礦過程中,沿著解理的S-Mo-S層暴露的非極性、低能、惰性晶體表面表現(xiàn)出優(yōu)異的疏水性。因此,輝鉬礦具有優(yōu)異的天然可浮性?;谶@一特性,浮選是輝鉬礦回收的主要選礦方法。