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单词 激光选矿
释义

【激光选矿】
 

拼译:laser used on mineral processing
 

目前激光技术在选矿过程中的应用主要从两个方面发展,一方面是应用于矿物和脉石的拣选,这已有较成熟的经验,并在生产实践中应用;另一方面是应用激光技术来分离有用矿物和脉石,以及矿物与矿物间的分离,现虽取得一些成绩,但仍处在开始阶段。

光电分选技术是1906年奥地利的科学工作者最先发现和使用的,但因当时各方面技术条件的限制,未能得到发展。

由于高速脉冲磁气阀的采用,使光电技术产生了飞跃,40年代应用于谷物、豆类的加工处理,50年代应用于建筑材料的分选,60年代才开始用于矿物的分选。

最先使用有效的13型激光选矿机的是1971年11月在南非杜尔泰因(Doorfontein)采矿公司,后又由RTZ矿石分选集团和南非金矿公司合作,研制成16型激光光度分选机,它借助激光束、电子技术和压缩空气系统,通过大量的矿料流把块状的废石和矿石分选出来。使用这种设备的条件是:矿料的粒度要保证在10mm以下,分离矿石或脉石之间要有足够的光学差异性,也就是说,需要分选的各种成分,其反光特性要有明显的差别。

16型激光光度选矿机主要用作粗选设备。它通常配置在常规选矿工艺流程的破碎和筛分回路中,它的特点是把原料给矿系统、激光扫描系统、电子数据处理系统和成分分离系统四个基本系统联成一体。

16型激光选矿机第1台应用于希腊耶拉基尼(Yerakini)菱镁矿床,把菱镁矿从蛇纹石中分离出来,第2台用于北澳大利亚昆士兰钨矿公司,从页岩里分离含钨石英,之后南非、西德里丰泰因(Driefontein)金矿公司用这种设备,从矿石中分离金矿石。

继激光16型选矿机生产之后,用17型、18型分选铀矿,用19型、П型(前苏联)分选有色金属矿石。

中国从60年代开始研究光电分选技术,工业上使用较早的是钨矿系统,在70年代初英国工展后,引进了3台激光选矿机(962,425,1011型)。1977年开始,江西有色冶金研究所开始研究激光选矿机,1980年样机投入试验,1981年列为国家科委项目,设计工业样机,1982年生产了1台GS-Ⅲ型激光选矿样机,并正式投入生产,先后处理了江西小龙、漂塘、画眉垇、下垅、白石山、铁山垅、岿美山、大吉山等8个钨矿及秦岭金矿、沂南金矿、金厂峪金矿等3个金矿和贵州汞矿,应城石膏矿。处理粒度为16~45mm,处理量4~15t/h,此机的特点是分选精度高,不但能分选黑白比较明显的矿物,而且色差不大的矿物也能分选,如金、汞矿物的分选,废石的丢弃率都在80%以上。GS-Ⅲ型激光选矿机是一种利用激光作检测光源的新型选矿机,与我国钨矿使用的光电选矿机相比,具有分选度高、处理量大、结构紧凑、工作性能稳定可靠、操作简便等优点。

激光光电选矿机在各个矿山使用的情况。

1.希腊耶拉基尼菱镁矿。耶拉基尼菱镁矿是世界上最大的、最有名的含低镁的菱镁矿床,矿体呈网状脉型产出,矿体平均含菱镁20%,露天开采,年处理300万t原矿;该厂安装了16台激光光电选矿机。原矿入厂后用格筛粗筛,大于200mm进入破碎厂,小于200mm采用湿筛分成5个级别(200~160,160~90,90~45,45~12,-12mm),-12mm堆存,其它4个粒级经洗涤、筛分后进入激光选矿机,把菱镁矿与蛇纹石分开,得含菱镁矿98%~99%的精矿,该厂处理1t原矿耗资约0.595美元。

2.美国爱荷达州康达(Canda)磷矿。该矿床属二叠纪,矿区有5个含矿层,主要开采上部2层,上层含P2O531%~32%,下层含P2O524%、露天开采。

选厂规模为年处理原矿150万t,原矿经锤碎机破碎到50mm以下,进入圆筒擦洗机,经25mm筛分机分级后,分别进入激光选矿机,小于10mm和分选出来粗精矿,进入捧磨,球磨,分出一320目矿泥为尾矿,脱泥后产品为精矿,含P2O533%。

3.澳大利亚的蒙特卡宾(Mount Carbine)钨矿。蒙特卡宾钨矿是世界上最大的低品位钨矿床,含WO30.09%,露天开采,曾因矿石品位低,生产不经济而停产,后由于安装了16M型激光选矿机,使该矿一跃而成为世界上钨精矿生产基地之一。

蒙特卡宾钨矿于1978年安装了3台16M型激光选矿机,处理150~80,80~40,40~16mm3个粒级矿石,选矿回收率达97%,加工原矿成本每吨约0.165美元。

4.美国蒙大拿州黑松(Black Pine)银矿。黑松选厂主要选别的矿物是赋存在石英脉中的银矿,废石为石英砂岩,1978年安装了1台16M激光选矿机,轮流处理50~12,100~50mm两种粒级矿石,选矿厂日处理矿石量为500t,精矿产出率为32%,银的回收率达98%,银品位提高到38%。

5.江西小龙钨矿。小龙钨矿系热液充填的黑钨矿、白钨矿与石英脉共生矿床,钨矿物以黑钨矿为主,有用矿物赋存在石英脉中。GS-Ⅲ型光电选矿机1台,轮流处理16~30mm和30~50mm两种粒级的矿石,石英选出率为80%~88%,废石产出率达92%,每吨矿石的加工成本为1.41元。

6.湖南瑶岗仙钨矿。瑶岗仙钨矿系高温热液石英脉黑钨矿,使用激光选矿机的目的是将含钨石英脉作为合格产品回收,将不含钨的围岩作为废石丢弃.采用自制的GY-40型激光选矿机,处理20~40mm粒级,代替手选。

7.贵州开阳磷矿。采用621M1011M型激光光电选矿机进行矿石的处理,将6~35mm矿石分成4个粒级(6~10,10~15,15~20、20~35mm)精矿中P2O5的品位为34.27%,回收率为37.5%。

1985年前苏联巴简尼可夫(В.Я.бадcников)进行了“激光照射下方铅矿电化学性质的变化”的研究,作者测定了用带有脉冲(2、3.5kJ)能量的激光辐射器,处理矿物前后硫化矿的电位变化,同时,研究了丁基黄药与硫化矿表面作用的问题,药耗为35、50,100g/t。作者把用激光照射后的方铅矿电极,放在盛有水的实验室型浮选机中,并用电位测定法测定硫化矿的电位,测定结果表明:(1)激光照射矿物表面后,发现矿物表面的结构变化为裂隙和缺陷状结构,这种结构随光的能量增加而增加。(2)在工业用水中(温度为15℃,H+的浓度5×10-8mol/L),安装有照射硫化矿的装置时,在1~1.5h内,矿物的表面电位,能恢复到原来的状况。(3)当激光波长固定时,随着脉冲能量的增加,硫化矿的电位提高到最佳的数值(当2.0kJ时为-150mV,3.5kJ时为-300mV)。置于捕收剂溶液中的硫化物电位的突变,决定于照射的能量,作用于方铅矿的电磁波愈大,而丁基黄酸钾溶液中的是电位突变愈小,改变丁基黄酸钾溶液中方铅矿的电位,可观察到硫化矿表面与阴离子捕收剂起活化作用或抑制作用。对柯达门科矿床的矿物进行浮选实验结果可以看出,过多的照射会抑制方铅矿,并且在精矿中,每个金属回收率与激光照射脉冲中的一定能量相对应,显然,在强烈照射后,在矿物晶格上的高浓度的自由电子阻止阴离子的吸附。

1987~1992年昆明工学院对激光辐射应用于矿物和脉石,矿物与矿物,对其进行了分离的研究,研究包括两部分:一是激光应用于浮选,另一是激光应用于选择性絮凝。研究的对象包括石英、方铅矿和菱锌矿等,研究所使用的激光器腔长有1m和1.8m两种,使用的功率有18、20、30、31、40、60mW的氩离子激光器和氦氖激光器,用阳离子絮凝剂、阴离子絮凝剂、硫化钠、十二胺、三聚磷酸钠等浮选和絮凝药剂进行试验。进行了激光照射矿物、激光照射药剂、激光照射药剂溶液、激光照射选矿用水的系统试验;进行了照射后放置一段时间再进行浮选、絮凝处理的试验。最后对氧化锌的混合矿和兰坪铅矿的实际矿物进行了试验,取得了良好的指标,研究了药剂与矿物作用的机理,得到可靠的数据。

该研究还指出,辐照氧化矿所需的激光能量不高,照射时间不长,而浮选分离的效果良好,且对人体无害。所以激光应用于浮选实践有着很大的可能性,且把理论提高到一个新的阶段。

【参考文献】:

1 D J Barfon《Aufbereifungs Technik》.1978,6(6):252~254

2 Бeдeников В Я,Деонeв С Б.Извeстия Bысших Уцебнох 3авeдeн-ий Цвeтнaя Meталлурлия,1985,5:(5)18~21

3 李伦坤.有色金属,1983,6:22~27

4 杨敖.昆明工学院学报,1982,11:43

5 沃道瓦托夫Ф Ф,等.激光在选矿中的应用.北京:机械工业出版社,1990.3

6 王淀佐,等.溶液化学.长沙:湖南科学出版社,1988.11

7 杨敖.矿产综合利用.1992,3:6~9

(昆明工学院杨敖教授撰)

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