选矿设备及自动化学术会议-基因矿物加工工程课件.pptx
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- 选矿 设备 自动化 学术会议 基因 矿物 加工 工程 课件
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1、基因基因矿物加工工程矿物加工工程 The Study on Genetic Mineral Processing Engineering(GMPE)Abstract In conventional concentrators process development and engineering,there are obvious disadvantages such as long term,high cost,low efficiency as well as repetitive testwork.The major cause of those problems are:A.:Lack
2、 of systematic research and test on the genetic characteristics of the minerals,the ores and the deposits,which actually are fundamental factors affecting the mineral processing technology to be applied;B.Lack of well-established database including those existing mineral processing technique researc
3、h,process mineralogy study,practical operating and engineering data.C.Lack of profound integration system combining modern IT together with mineral processing technology R&D and engineering design.In this paper,the concept of GMPE(Genetic Mineral Processing Engineering)is presented,that is based on
4、the study and test of those genetic factors such as deposit genesis,the ore property,and the mineral characteristics,with the aim to establish and apply the Big Database integrating deeply IT and mineral processing technology to determine the process and equipment selection by means of Intelligent R
5、ecommendation,Process Simulation as well as limited verifying testwok in a fast,efficient and precise manner,and would provide technical support for both new concentrator engineering and existing plant upgradation.The systematic study on the three-in-one GMPE may make an innovative breakthrough in c
6、onventional mineral process testwork and engineering model.The research methodology and technical route to implement GMPE are introduced in this paper.Key Words:Gene,Mineral processing,Database,Process minerology,Process simulation,Intelligent selection.1 1、实施基因矿物加工工程的必要性实施基因矿物加工工程的必要性1.1 1.1 中国矿产资源
7、概况及对矿物加工的要求中国矿产资源概况及对矿物加工的要求 中国中国处于环太平洋成矿域、古亚洲成处于环太平洋成矿域、古亚洲成矿域和特提斯矿域和特提斯-喜马拉雅成矿域三大构造成矿喜马拉雅成矿域三大构造成矿域的交汇带。组成中国大陆的各小板块之间相域的交汇带。组成中国大陆的各小板块之间相互碰撞、岩矿物质混合,导致成矿物质复杂;互碰撞、岩矿物质混合,导致成矿物质复杂;各成矿带之间有相互交接与物质混合;早、晚各成矿带之间有相互交接与物质混合;早、晚形成的矿床间有叠加作用。形成的矿床间有叠加作用。上述因素决定了中上述因素决定了中国地质构造环境的复杂性和矿床成因的多样性,国地质构造环境的复杂性和矿床成因的多样
8、性,由此形成了中国矿产资源诸多的由此形成了中国矿产资源诸多的特点特点,其中最,其中最突出的特点是资源禀赋差、难加工。突出的特点是资源禀赋差、难加工。随着随着工业化的进程,工业化的进程,中国矿产资源中国矿产资源需求需求量量持续增加持续增加,资源资源禀赋差的禀赋差的特点对特点对矿物矿物加工技术加工技术提出更提出更高要求高要求。生态环境生态环境保护的要求日趋严格保护的要求日趋严格,需需采用创新的整体采用创新的整体技术来突破技术来突破生态环境保护生态环境保护对矿产资源开发的制约对矿产资源开发的制约。加强加强对矿物对矿物资源个性化的资源个性化的基因研基因研究究,充分利用,充分利用其天然其天然的物性的物性
9、差异差异,扩大其分,扩大其分选的差异选的差异,可达到,可达到矿物高效分离的目的矿物高效分离的目的。1.2 1.2 传统传统的矿物加工研究方法存在弊端的矿物加工研究方法存在弊端 传统的矿物加工(选矿传统的矿物加工(选矿)传统的技术)传统的技术研研究开发模式的一般流程为:究开发模式的一般流程为:工艺矿物学研究工艺矿物学研究系统的选矿试验研究系统的选矿试验研究推荐工艺流程推荐工艺流程方案方案根据推荐流程及经验进行选矿厂设根据推荐流程及经验进行选矿厂设计计、建设、建设试车投产。试车投产。该模式存在较大弊端,如该模式存在较大弊端,如开发周期长、开发周期长、成本高;工作效率低成本高;工作效率低;重复的试验
10、工作重复的试验工作量大量大,造成巨大的浪费,造成巨大的浪费;先进技术经验难以得到先进技术经验难以得到有效传承有效传承等。等。其主要问题在于:其主要问题在于:1 1、对对制约制约矿物加工矿物加工工艺工艺技术的根本因技术的根本因素素矿物、矿石和矿床的基因特性矿物、矿石和矿床的基因特性没有深没有深入系统的研究、测试和总结。入系统的研究、测试和总结。2 2、包含有历史上海量的、包含有历史上海量的选矿选矿试验数据试验数据、工艺矿物学研究数据、工艺矿物学研究数据、选矿厂选矿厂设计设计数据数据、选矿厂运营选矿厂运营数据数据的的数据数据库库没有没有建立和应用建立和应用。3 3、现代现代信息化信息化技术技术流程
11、工业选矿过流程工业选矿过程智能化制造程智能化制造没有与没有与矿物加工矿物加工工艺工艺技术研发技术研发和工程设计合理深度融合和工程设计合理深度融合。1.3 1.3 基因矿物加工工程的提出及其研究意义基因矿物加工工程的提出及其研究意义 基因基因矿物加工工程,简称矿物加工工程,简称GMPE(GMPE(Genetic Genetic Mineral Processing Engineering)Mineral Processing Engineering),是以矿床成因、是以矿床成因、矿石性质、矿物物性等矿物加工的矿石性质、矿物物性等矿物加工的“基因基因”特特性研究与测试为基础,建立和应用数据库,并性
12、研究与测试为基础,建立和应用数据库,并将现代信息技术与矿物加工技术深度融合,经将现代信息技术与矿物加工技术深度融合,经过过智能智能决策与决策与推荐、推荐、模拟仿真和有限的选矿试模拟仿真和有限的选矿试验验证,验验证,快捷、高效、精准地选择选矿工艺技快捷、高效、精准地选择选矿工艺技术,为新建选矿厂的设计或术,为新建选矿厂的设计或老老选矿选矿厂厂的技术改的技术改造提供支撑造提供支撑。基因矿物加工工程,是借鉴美国材料基因基因矿物加工工程,是借鉴美国材料基因组和中国版的材料基因组的研究而提出的。组和中国版的材料基因组的研究而提出的。基因矿物加工基因矿物加工工程研究工程研究的的意义意义:1 1、研究研究模
13、式创新模式创新。将由经验积累、试验探索为将由经验积累、试验探索为主的传统模式转变主的传统模式转变为为矿床、矿床、矿石矿石和矿物和矿物性质性质数字化、数字化、技术方案智能决策的现代信息模式。技术方案智能决策的现代信息模式。2 2、研究研究周期周期大幅大幅缩短缩短。成熟的基因矿物加工工成熟的基因矿物加工工程一般程一般可可在在几周内完成以往一年以上的研究工作。几周内完成以往一年以上的研究工作。3 3、客观决策减少人为干扰客观决策减少人为干扰。基因矿物加工工程基因矿物加工工程研究通过研究通过基因基因测试与测试与提取提取、数据输入与智能决策的、数据输入与智能决策的形式进行形式进行,成果成果以数字化形式体
14、现以数字化形式体现,减少人为因素减少人为因素对技术路线和指标对技术路线和指标的的干扰。干扰。1 1、现代、现代测试方法及测试方法及研究研究手段的出现和应用手段的出现和应用,为为矿床、矿床、矿石、矿物基因测试矿石、矿物基因测试与表征与表征提供了提供了充分与必充分与必要条件要条件。2 2、数据库技术及、数据库技术及大数据分析技术为知识提取大数据分析技术为知识提取提供支撑提供支撑,为基因矿物加工工程智能决策系统奠定了为基因矿物加工工程智能决策系统奠定了基础。基础。3 3、基于虚拟选矿厂基于虚拟选矿厂的的过程模拟仿真,为过程模拟仿真,为合合理矿物加工工艺流程的决策和推荐起了关键作用。理矿物加工工艺流程
15、的决策和推荐起了关键作用。总之,总之,矿物加工固有的基因特性、现有科学矿物加工固有的基因特性、现有科学技术的快速发展使基因矿物加工工程的发展成为可能。技术的快速发展使基因矿物加工工程的发展成为可能。2.1 2.1 技术可行性分析技术可行性分析2 2、基物加工工程可行性分析基物加工工程可行性分析2.2.2 2 在矿物加工科学研究中在矿物加工科学研究中已已经显现经显现了基因了基因要要素素 实际上,在选矿科学研究中某些研究者已自觉实际上,在选矿科学研究中某些研究者已自觉或不自觉地关注和运用基因特性,取得了一定的成或不自觉地关注和运用基因特性,取得了一定的成果。果。(1 1)影响矿物分离特性的矿石、矿
16、床基因)影响矿物分离特性的矿石、矿床基因 矿石和矿床成因的差异,导致不同矿床中含有的矿物种矿石和矿床成因的差异,导致不同矿床中含有的矿物种类不同,进而导致矿物分选方法和工艺的差异。类不同,进而导致矿物分选方法和工艺的差异。在硫化矿物在硫化矿物浮选实践中,常常发现不同矿床或同一矿床不同区段的同一浮选实践中,常常发现不同矿床或同一矿床不同区段的同一种矿物,其浮选行为存在很大的差异。由于不同产地硫化矿种矿物,其浮选行为存在很大的差异。由于不同产地硫化矿物成矿温度、压力及环境的不同,导致同一种硫化矿物的晶物成矿温度、压力及环境的不同,导致同一种硫化矿物的晶胞参数、杂质和性质有很大的区别,从而导致矿物浮
17、选行为胞参数、杂质和性质有很大的区别,从而导致矿物浮选行为的差异。的差异。图图1 1是来自不同产地黄铁矿的可浮性与黄药浓度之间的关是来自不同产地黄铁矿的可浮性与黄药浓度之间的关系。可见,不同产地的黄铁矿在酸性和碱性介质中的可浮性系。可见,不同产地的黄铁矿在酸性和碱性介质中的可浮性均存在差异(根据陈述文、胡熙更)。均存在差异(根据陈述文、胡熙更)。图图1 1 国内八种不同产地黄铁矿国内八种不同产地黄铁矿的浮选回收率与黄药浓度的浮选回收率与黄药浓度的关系的关系 1-湖南上堡;2-湖南东坡;3-江西东乡;4-湖南水口山;5-安徽铜官山;6-广东英德;7-湖南七宝山;8-江西德兴铜矿 图2 不同成因黄
18、铁矿可浮性变化 于宏东、孙传尧于宏东、孙传尧等,研究了不同成因黄铁矿的等,研究了不同成因黄铁矿的可浮性变化情况,如图可浮性变化情况,如图2 2所示。所示。由由图图2 2可见可见,中低温中低温热液型的黄铁矿可浮性最好,浮选回收率超过热液型的黄铁矿可浮性最好,浮选回收率超过90%90%,而煤系沉积型黄铁矿的可浮性最差,而煤系沉积型黄铁矿的可浮性最差,浮选回收最高浮选回收最高也不到也不到60%60%。M C M C FuerstenauFuerstenau研究了不同产地矿物的天然可浮性。发现研究了不同产地矿物的天然可浮性。发现当矿物的天然可浮性很好时,不同产地之间矿物的可浮性差当矿物的天然可浮性很好
19、时,不同产地之间矿物的可浮性差别就越小,如方铅矿和黄铜矿具有很好的天然可浮性,回收别就越小,如方铅矿和黄铜矿具有很好的天然可浮性,回收率均在率均在90%90%以上,基本没有差别。而对于天然可浮性较差的以上,基本没有差别。而对于天然可浮性较差的黄铁矿和闪锌矿,不同产地的矿物可浮性差异就比较大,如黄铁矿和闪锌矿,不同产地的矿物可浮性差异就比较大,如闪锌矿的浮选回收率最低仅为闪锌矿的浮选回收率最低仅为41%41%,最高达到,最高达到100%100%。辉铜矿。辉铜矿的天然可浮性也较好,但不同产地的可浮性差别较大。的天然可浮性也较好,但不同产地的可浮性差别较大。通过通过分析认为,不同产地矿物可浮性的差异
20、大小与硫化矿物的禁分析认为,不同产地矿物可浮性的差异大小与硫化矿物的禁带宽度有关,禁带宽度代表了矿物的半导体性质,矿物禁带带宽度有关,禁带宽度代表了矿物的半导体性质,矿物禁带宽度越小,说明矿物电化学性质可变的程度越小,不同产地宽度越小,说明矿物电化学性质可变的程度越小,不同产地矿物可浮性变化也越小,反之亦然。矿物可浮性变化也越小,反之亦然。方铅矿和黄铜矿的禁带方铅矿和黄铜矿的禁带宽度为宽度为0.41eV0.41eV和和0.50eV0.50eV,而黄铁矿、辉铜矿和闪锌矿的禁带,而黄铁矿、辉铜矿和闪锌矿的禁带宽度分别达到了宽度分别达到了0.90eV0.90eV、2.10eV2.10eV和和3.60
21、eV3.60eV,故不同产地的黄铁,故不同产地的黄铁矿、辉铜矿和闪锌矿的可浮性差异较大。矿、辉铜矿和闪锌矿的可浮性差异较大。贾木欣贾木欣等等通过对不同铁矿床与矿石选矿分离特性通过对不同铁矿床与矿石选矿分离特性的关系研究发现:的关系研究发现:1 1)对于变质成因铁矿床,对于变质成因铁矿床,如辽宁鞍本、河北迁如辽宁鞍本、河北迁安滦县滦南、北京密云、山西五台等地区铁矿床,引起该类安滦县滦南、北京密云、山西五台等地区铁矿床,引起该类型铁矿床矿石可选性差异的成因因素是型铁矿床矿石可选性差异的成因因素是变质程度或氧化程度变质程度或氧化程度:一般时代越老变质程度高的矿石中一般时代越老变质程度高的矿石中磁铁矿
22、含量高磁铁矿含量高,铁矿物,铁矿物结结晶粒度粗晶粒度粗,该类,该类矿石易选矿石易选;如果时代相对较新、变质程度低;如果时代相对较新、变质程度低或经受后期氧化的矿石中赤铁矿含量高,需要强磁选和反浮或经受后期氧化的矿石中赤铁矿含量高,需要强磁选和反浮选或正浮选分离;如变质程度不够,火山作用未受变质作用选或正浮选分离;如变质程度不够,火山作用未受变质作用影响,常可形成镜铁矿,该类矿石需影响,常可形成镜铁矿,该类矿石需强磁或强磁或焙烧后焙烧后磁磁选;选;如如果沉积岩中出现碳酸盐成分,常可形成含菱铁矿矿床,导致果沉积岩中出现碳酸盐成分,常可形成含菱铁矿矿床,导致矿石分选难度极大。矿石分选难度极大。2 2
23、)对于岩浆结晶分异矿床及岩浆分异晚期灌入矿)对于岩浆结晶分异矿床及岩浆分异晚期灌入矿床,如四川攀枝花地区和河北承德大庙地区钒钛磁铁矿床,床,如四川攀枝花地区和河北承德大庙地区钒钛磁铁矿床,岩浆分异导致铁钛共生,铁钛分离难度较大。岩浆分异导致铁钛共生,铁钛分离难度较大。3 3)对矽卡岩型铁矿床,如河北邯邢地区、湖北大)对矽卡岩型铁矿床,如河北邯邢地区、湖北大冶地区铁矿床,在回收磁铁矿的同时还要回收伴生铜、铅和锌,冶地区铁矿床,在回收磁铁矿的同时还要回收伴生铜、铅和锌,且成矿时形成高温磁黄铁矿,铁精矿还需考虑浮选且成矿时形成高温磁黄铁矿,铁精矿还需考虑浮选脱脱硫。硫。4 4)对于与碱性侵入岩、次火
24、山岩、火山岩相关含有)对于与碱性侵入岩、次火山岩、火山岩相关含有大量铁氧化物(磁铁矿、赤铁矿)同时伴生其它贱金属、稀有大量铁氧化物(磁铁矿、赤铁矿)同时伴生其它贱金属、稀有金属矿物的一类矿床,如白云鄂博铁矿床和梅山铁矿床,此类金属矿物的一类矿床,如白云鄂博铁矿床和梅山铁矿床,此类矿床成因因素为碱性岩浆含大量挥发组分和稀有矿床成因因素为碱性岩浆含大量挥发组分和稀有、稀土、稀土元素矿元素矿物,矿石成分复杂,需多元素综合回收,故选矿流程很长,同物,矿石成分复杂,需多元素综合回收,故选矿流程很长,同时选矿难度较大。时选矿难度较大。5 5)对于沉积型铁矿床,如宁乡式铁矿及宣龙式铁矿)对于沉积型铁矿床,如
25、宁乡式铁矿及宣龙式铁矿床,为海相沉积成因,矿石特点为鲕状赤铁矿并含胶磷矿,由床,为海相沉积成因,矿石特点为鲕状赤铁矿并含胶磷矿,由于赤铁矿嵌布粒度细而难以通过选矿得到高品位铁精矿,一般于赤铁矿嵌布粒度细而难以通过选矿得到高品位铁精矿,一般需深度还原焙烧得到金属铁再磁选回收铁。需深度还原焙烧得到金属铁再磁选回收铁。此外,此外,同样对于铜镍硫化物、斑岩型、矽同样对于铜镍硫化物、斑岩型、矽卡岩型和火山岩型等铜矿床,花岗岩型、矽卡岩型、卡岩型和火山岩型等铜矿床,花岗岩型、矽卡岩型、斑岩型、海相火山岩型、陆相火山岩型、海相碳酸斑岩型、海相火山岩型、陆相火山岩型、海相碳酸盐系型、海相泥岩盐系型、海相泥岩-
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