澳大利亞是世界上礦產(chǎn)資源最豐富的國家之一,也是世界礦業(yè)大國。在全球礦業(yè)技術(shù)創(chuàng)新方面,澳大利亞居于領(lǐng)先地位。成立于1926年的澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織(CSIRO)是目前世界上最大型的礦業(yè)研究機構(gòu),其研究領(lǐng)域涉及整個礦業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈。CSIRO對礦業(yè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究是澳大利亞礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要保證。本文介紹澳大利亞對全球礦業(yè)貢獻的38項創(chuàng)新性技術(shù),其中,勘探技術(shù)11項,采礦技術(shù)14項,選礦技術(shù)8項,金屬生產(chǎn)技術(shù)5項。上述這些技術(shù),有的在我國已得以利用,有些尚未得到實質(zhì)性推廣。
一、勘探
1.ASTER礦產(chǎn)圖
澳大利亞開發(fā)了世界上第一張大陸尺度的地圖,可以顯示地球表面的礦物學(xué)特征。該圖是根據(jù)星載熱量散發(fā)和反輻射儀(ASTER,1999年發(fā)射)近10年來積累的大量多光譜圖像衛(wèi)星數(shù)據(jù)制作而成。在獲取由日本和美國共同管理的完整原始數(shù)據(jù)后,CSIRO通過開發(fā)軟件將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為整個澳大利亞大陸最新、最詳細的土地表面成分圖。
礦產(chǎn)勘探者和地學(xué)家可以通過ASTER礦產(chǎn)圖分析在何處取樣和鉆探礦產(chǎn)。用戶可以將圖放大到僅有幾千米的擬找礦區(qū)域,也可以在數(shù)千千米的范圍內(nèi)分析礦床在整個區(qū)帶的配置。澳大利亞ASTER礦產(chǎn)圖在剛剛發(fā)布的幾天內(nèi),就幫助Kentor金礦公司發(fā)現(xiàn)了品位高達50g/t的金礦床以及一座大型銅礦。
2.瞬態(tài)電磁輻射監(jiān)測技術(shù)(TEMPEST)
瞬態(tài)電磁輻射監(jiān)測技術(shù)(TEMPEST)已被世界各地的礦產(chǎn)勘探倡議所采用,幫助政府和礦業(yè)界成功地確定了經(jīng)濟礦物發(fā)現(xiàn)的優(yōu)先區(qū)域。TEMPEST對澳大利亞這種特殊地質(zhì)環(huán)境中的礦產(chǎn)勘探發(fā)揮了重要作用,特別是對厚覆蓋層之下和深部礦床的勘探。
澳大利亞地球科學(xué)局根據(jù)政府陸上能源安全行動,于2007~2010年期間實施了重大的TEMPEST項目,包括3個區(qū)域尺度的地質(zhì)調(diào)查,覆蓋面積18.5萬平方千米,占澳大利亞大陸面積的3%。TEMPEST項目所采集的信息被用于對地表之下導(dǎo)致礦體形成的高導(dǎo)電石墨進行填圖、尋找采礦區(qū)地下水供應(yīng)來源等多種領(lǐng)域,至少幫助10家礦業(yè)公司和勘探公司發(fā)現(xiàn)了礦床。
3.厚覆蓋層地區(qū)植被取樣勘探新技術(shù)
在厚覆蓋層地區(qū),礦產(chǎn)勘探行業(yè)正在通過植被取樣發(fā)現(xiàn)深部礦床。研究發(fā)現(xiàn),某些植物(特別是合歡樹和桉樹)會像水泵一樣通過根系從地下吸收含金、鋅、銅等微量金屬的水,并最終累積在果實、樹枝、樹皮和樹葉中,這些微量金屬可以顯示地下礦床的位置。
厚覆蓋層地區(qū)礦產(chǎn)勘探新技術(shù)突破了傳統(tǒng)地表地球化學(xué)方法的局限性,直接或間接地促進了數(shù)千萬美元的礦產(chǎn)勘探投資,也改變了在戈壁荒灘等厚覆蓋層地區(qū)的礦產(chǎn)勘探方式。利用該技術(shù)僅在澳大利亞就發(fā)現(xiàn)了超過400噸可盈利開采的金礦床,如Bronzewing、Nimary、Jundee、Carosue Dam、Ghost Crab 1 Challenger等大型、超大型金礦床。此外,還在澳大利亞之外的地區(qū)發(fā)現(xiàn)了大量各類礦床。
4.鈣質(zhì)結(jié)礫巖地球化學(xué)分析法
鈣質(zhì)結(jié)礫巖是一種沉積巖,而金常常聚集在其中,這種關(guān)系被CSIRO首先于1987年發(fā)現(xiàn)。鈣質(zhì)結(jié)礫巖地球化學(xué)分析法的應(yīng)用已超過25年,是首選的金礦勘查技術(shù),在世界許多大型金礦床的發(fā)現(xiàn)中起著舉足輕重的作用,已成為一種可靠的、符合成本效益的綠地(草根勘查)金礦勘查方法。
利用鈣質(zhì)結(jié)礫巖分析法發(fā)現(xiàn)了不少大型、超大型金礦床,包括總價值超過120億澳元的南澳州Challenger礦山和西澳州Tropicana金礦山。此外,在西澳州最新勘探的Albany Fraser成礦帶,利用鈣質(zhì)結(jié)礫巖地球化學(xué)法已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些礦產(chǎn)前景區(qū)。
5.紅土地球化學(xué)分析法
近地表的紅土土壤或紅土殘留物,可用于指示地下的礦物成分。由于可以針對特定的近地表或覆蓋層下的紅土殘留物層進行分析,減少了穿透基巖的鉆探工作量,紅土地球化學(xué)分析法降低了勘探行業(yè)的總成本,增加了礦床發(fā)現(xiàn)概率。目前采礦和勘探行業(yè)已在澳大利亞、非洲、南美洲、印度等地區(qū)利用紅土殘留物地球化學(xué)方法進行勘探。
紅土地球化學(xué)分析法幫助發(fā)現(xiàn)了至少9個大型、超大型金礦,其中最大的金礦是西澳州的Jundee- Nimary和Bronzewing金礦床,這兩座礦床的金儲量高達約311噸。
6.空間信息服務(wù)棧(SISS)
澳大利亞空間信息服務(wù)棧(SISS)包括了政府和學(xué)術(shù)界的地質(zhì)檔案和資料,為地質(zhì)學(xué)家提供一個共同的信息接口,也使行業(yè)和社區(qū)通過開放網(wǎng)絡(luò)可以在全國范圍內(nèi)訪問澳大利亞的地質(zhì)情況。
SISS是構(gòu)成澳大利亞各州和北領(lǐng)地空間政策的關(guān)鍵部分,現(xiàn)已開發(fā)了GeoSciML和EarthResourceML兩個標(biāo)準(zhǔn)化模型以交換信息,并被國際社會接受,也是歐盟地質(zhì)調(diào)查局數(shù)據(jù)規(guī)范的基礎(chǔ)。目前,澳大利亞地球科學(xué)局、各州和北領(lǐng)地地質(zhì)調(diào)查局及氣象局等多個機構(gòu)都在利用SISS,顯著改進了信息的訪問,推動了勘探成果共享,使跨學(xué)科技術(shù)合作更加容易有效。
7.Hylogging自動編錄系統(tǒng)
Hylogging自動編錄技術(shù)使用可見光和紅外光表征鉆孔樣品中的礦物成分,利用機器人采樣系統(tǒng)驅(qū)動可自動化運行。通過創(chuàng)新性的高光譜測井技術(shù)和集成軟件支持,已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化。在鉆井巖心編錄一致性和客觀性方面,Hylogging自動編錄技術(shù)是一個關(guān)鍵性進步。Hylogging技術(shù)可以迅速而客觀地對礦物成分進行填圖、提供礦床礦物學(xué)方面的新信息,極大地提高了地質(zhì)學(xué)家的效率和生產(chǎn)率。
Hylogging系統(tǒng)給澳大利亞礦業(yè)行業(yè)帶來雙重效益,不但明顯提高了勘探和采礦業(yè)的競爭力,而且促進了澳大利亞礦業(yè)技術(shù)服務(wù)出口。Hylogging系統(tǒng)在許多澳大利亞礦業(yè)公司、實驗室、各州地質(zhì)調(diào)查局以及墨西哥地質(zhì)調(diào)查局等機構(gòu)得到了廣泛應(yīng)用,成為各巖心庫和實物地質(zhì)資料庫的必備。
8.Maia X射線熒光成像技術(shù)
Maia X射線微探針探測器成像系統(tǒng)可以實時產(chǎn)生高清晰度、定量的元素圖像,詳細程度達納米級,可應(yīng)用于礦物檢測。Maia x射線熒光成像技術(shù)掃描速度提高了1000倍,并且提供了前所未有的細節(jié)。Maia x射線熒光成像技術(shù)解決了諸如金和鉑礦石形成過程中的一些問題,明顯改變了地學(xué)界與礦產(chǎn)勘探和選礦業(yè)傳統(tǒng)的微量元素同步成像方式。
目前30多個機構(gòu)已經(jīng)使用Maia X射線熒光成像技術(shù),還將其成功地運用于農(nóng)業(yè)、環(huán)境科學(xué)、醫(yī)學(xué)、先進材料和營養(yǎng)學(xué)等領(lǐng)域。
9.LANDTEM技術(shù)
LANDTEM技術(shù)是一種便攜式探礦工具,使用高敏感度磁傳感器超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID),可以將即使是地下很深的隱伏礦體與其他導(dǎo)電材料或覆蓋層區(qū)分開。
LANDTEM技術(shù)被公認是礦產(chǎn)勘探市場上,特別是在勘探高導(dǎo)電礦體如鎳硫化物、銀和金等方面最敏感的工具。利用LANDTEM技術(shù)發(fā)現(xiàn)了價值超過60億美元的硫化鎳礦床儲量以及其他大量重要礦床。LANDTEM技術(shù)還為勘探行業(yè)節(jié)約了勘探費用,如在加拿大魁北克省北部復(fù)雜地形地區(qū)從事勘探的公司,運用該技術(shù)后勘探成本降低了30%。
10.地下水探礦技術(shù)
風(fēng)化作用過程中地下水作用以及金屬向風(fēng)化層中釋放的研究工作,有助于“透過覆蓋層”發(fā)現(xiàn)隱伏礦床。地下水采樣使澳大利亞的金、鎳、銅、鋅、鈾等金屬更容易檢測。
對澳大利亞一個最具潛力地區(qū)地下水的采樣分析,幫助礦產(chǎn)勘探公司圈定出值得進一步調(diào)查的區(qū)域。對西澳州及其他公認的礦化帶之外的水文地球化學(xué)勘探,有助于確立環(huán)境背景、促進礦產(chǎn)勘探。
11.塊金形成理論
塊金形成于地下深部高溫條件下,經(jīng)歷漫長的地質(zhì)歷史過程和風(fēng)化作用才出現(xiàn)在地球表面。近地表塊金的出現(xiàn)不是偶然的,較大的塊金不會離其源區(qū)運移太遠,很可能附近地下深部存在一座金礦。這一重大突破更好地理解了塊金的形成機理,也為勘探公司尋找隱伏金礦床指明了方向。
另外,在微觀尺度上發(fā)現(xiàn)了勘探樣品中肉眼不可見的“隱藏”的金。大量以前從未見過的納米顆粒金首次被發(fā)現(xiàn),提供了金在風(fēng)化過程中納米尺度上移動的盲接觀察結(jié)果。
二、采礦
1.地下自動化系統(tǒng)(LASC)
LASC可以遠程控制以定位和引導(dǎo)煤炭切割設(shè)備,通過互聯(lián)網(wǎng)在世界任何地方都可以實時監(jiān)測長臂采礦的進展,主要包括自動工作面對齊、自動水平控制傳感器和軟件、在線三維監(jiān)測和長壁組件之間開放的通信系統(tǒng)。
LASC提高了澳大利亞各煤礦的生產(chǎn)率,創(chuàng)造了安全的工作環(huán)境。澳大利亞新煤礦井大多數(shù)已經(jīng)采用LASC技術(shù),許多其他煤礦已準(zhǔn)備改造使用這種技術(shù),以通過自動化過程提高生產(chǎn)力,并且使礦工遠離嘈雜、塵土飛揚和危險的采煤工作面。
2.露天礦山設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
重新定義的大型露天礦山設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)除了包括邊坡穩(wěn)定性和露天采礦地質(zhì)力學(xué)領(lǐng)域外,還重點填補了巖體強度和可變形性與大型露天礦山可能崩潰機理之間的知識,并且已擴大到評估孔隙水壓力對緊密節(jié)理巖體穩(wěn)定性影響的水文地質(zhì)研究。
大型露天礦山設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為礦山巖土工程設(shè)計和實施的關(guān)鍵問題提供了共同的基礎(chǔ),也為巖土工程項目從業(yè)人員提供了一個高質(zhì)量的基線準(zhǔn)則。
3.自組織填圖工具(SiroSOM)
SiroSOM是利用自組織填圖(SOM)技術(shù)的一種數(shù)據(jù)分析工具,可用于分析簡單、復(fù)雜和不同的原位數(shù)據(jù)集。通過將典型地學(xué)數(shù)據(jù)劃分到表現(xiàn)出共同特征的域或類中,幫助公司確定各組分之間的關(guān)系,指導(dǎo)勘探、采礦和選礦決策。
全球各地的企業(yè)和研究人員已在使用SiroSOM,使礦業(yè)界可以快速識別有潛力的靶區(qū)、遠景區(qū)等。目前,SiroSOM也已被社會科學(xué)、商業(yè)和林業(yè)等領(lǐng)域采用。
4.遠程機器人系統(tǒng)
遠程機器人系統(tǒng)包括可以遠程實時操控的碎巖機和裝船設(shè)施。工廠操作者可以遠程實施操控一個或多個用于破碎過大體積巖石的碎巖機。遠程操作創(chuàng)建了一個虛擬的現(xiàn)實,提高了操作者的工作效率,增強了操作者的可用性和可持續(xù)性。
通過設(shè)備的遠程遙控操作,礦業(yè)界可以使其雇員遠離采礦現(xiàn)場,在更安全、更清潔的環(huán)境下工作。
5.三維移動定位技術(shù)(Zebedee)
三維移動定位技術(shù)(Zebedee)的核心是一個激光掃描儀,通過在彈簧上來回擺動,對周圍環(huán)境進行數(shù)百萬次詳細的特征測量,在不使用GPS或無人監(jiān)督的情況下實時創(chuàng)建地下和室內(nèi)三維圖。
Zebedee是一種低成本、易使用的系統(tǒng),可提供全球一致的圖件。除了提高礦業(yè)生產(chǎn)率和降低成本外,還可以通過機器人車輛自主操作在地下深處等極其惡劣的礦業(yè)環(huán)境中使用。另外,Zebedee目前還用于填繪和保存世界上最古老和最重要的考古文化遺產(chǎn)。
6.井下定位跟蹤技術(shù)(WASP)
WASP是一種可與傳感器結(jié)合監(jiān)測環(huán)境變量的無線節(jié)點網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。該技術(shù)將跟蹤井下工人的位置,監(jiān)測其心率和體溫,與其他傳感器結(jié)合還可監(jiān)測周圍環(huán)境中的氣體或輻射水平,并將在工人所在處的數(shù)據(jù)信息提供給基站或控制室。在礦井坍塌時,傳感器可以向被派到潛在危險情況下工作的應(yīng)急人員發(fā)出警報,在緊急情況下挽救生命。
WASP可以提供更準(zhǔn)確的定位,幫助找到地下車輛和人員。WASP支持更好的礦山管理和生產(chǎn)率的提高,同時也改善了員工的日常安全。一系列其他行業(yè)也使用了該技術(shù),如監(jiān)控運動員和賽馬的位置、運動和健康情況以及跟蹤汽車等。
7.MINESTAR地下指揮系統(tǒng)
MINESTAR地下指揮系統(tǒng)是一種鏟運機(LHD)自主導(dǎo)航系統(tǒng),可以在遠程位置控制,在搬運過程中自主控制,防止撞墻、避免損壞并提高設(shè)備整體壽命。 MINESTAR系統(tǒng)在保證地下礦山安全和提高生產(chǎn)率方面是一項重大的跨越式技術(shù)進步,已經(jīng)為采礦業(yè)節(jié)省數(shù)千萬美元的成本。
MINESTAR系統(tǒng)明顯比遠程操作或線視系統(tǒng)具有更高的生產(chǎn)率。在維多利亞州斯托爾金礦,使用MINESTAR系統(tǒng)比線視遙控作業(yè)的生產(chǎn)率提高了65%,維護成本降低了30%。在南澳州的奧林匹克壩礦山,自2003年使用了兩臺帶MINESTAR系統(tǒng)的LHD之后,生產(chǎn)率提高了40%。
8.XRDF分析儀
XRDF分析儀是由x射線熒光(XRF)和x射線衍射(XRD)分析儀結(jié)合而成的一種獨特的在線測量系統(tǒng),可以檢測含量為100×10-9數(shù)量級的金、銀、鈾等貴重金屬、鉑族元素及氧化鋁、鐵礦石、鈦等礦物。XRDF分析儀比其他分析儀敏感約10倍,可以檢測每噸礦石中不到幾克的礦物的存在。當(dāng)?shù)V石以料漿的形式通過分析儀時,它可以以每分鐘100升的速度同時測量分析礦石的特性,并且每分鐘報告一次更新的礦石成分參數(shù),使工廠操控者可以快速做出反應(yīng)。
9.超聲波粒度分析儀(UltraPS)
UhraPS分析儀可以對礦漿顆粒尺寸進行連續(xù)、準(zhǔn)確的在線測量,并且具有實時生成顆粒粒度分布曲線的能力。該分析儀主要用于細顆粒的粒度分布研究和識別,以降低原材料和能源的用量,促進下游選礦業(yè)質(zhì)量的改進。
新一代UltraPS-AD分析儀最近已商業(yè)化,并將繼續(xù)為礦業(yè)界提供高效率更精確的粒度測量。另外,UttraPS分析儀也特別適用于拜耳液體分析,用于氧化鋁生產(chǎn)可提高選冶效率。該技術(shù)估計每年可以為澳大利亞氧化鋁產(chǎn)業(yè)提供1000萬澳元的增值,并且大幅度降低成本。
10.NITA II在線批量元素分析儀
NITA即中子非彈性散射和熱分析,利用中子輻射的穿透力分析傳送帶上的大量礦石,確定礦石中不同元素的濃度,提供礦石質(zhì)量方面的信息。該技術(shù)為鐵礦石、錳和煤炭生產(chǎn)提供了更快和更精確的質(zhì)量控制方法。該技術(shù)在能源領(lǐng)域是一個重大突破,可以提供重要的煤質(zhì)參數(shù),是未來煤炭質(zhì)量管理的關(guān)鍵部分。
NITAⅡ在線批量元素分析儀2010年實現(xiàn)商業(yè)化,大大縮減了礦產(chǎn)工業(yè)的經(jīng)營成本和能源使用量,大幅度提高了礦石加工效率和生產(chǎn)率。
11.在線聲發(fā)射分析儀(AE)
AE利用被動式聲波穿過重型機械產(chǎn)生的背景噪聲,診斷分析重型機械的性能。該技術(shù)對礦物加工行業(yè)至關(guān)重要,對工藝過程或機器狀態(tài)變化的快速反應(yīng),可以使運營商優(yōu)化流程,減少停機時間,最大限度地提高效率和節(jié)省資金。
12.在線煤質(zhì)分析系統(tǒng)(Coalscan)
Coalscan系統(tǒng)是一系列在線煤質(zhì)測量系統(tǒng)的一部分,可以在傳送帶上而非實驗室里進行煤質(zhì)分析,獲取煤炭組成的準(zhǔn)確信息,從而及時改進采礦控制系統(tǒng),優(yōu)化工藝流程。
Coalscan系統(tǒng)是世界煤炭工業(yè)質(zhì)量控制的革命性變化,為煤炭行業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟收益。目前,在澳大利亞已經(jīng)安裝應(yīng)用了400多臺Coalscan系統(tǒng),每年掃描其黑煤生產(chǎn)量的l/3,每年可以產(chǎn)生至少50007萬美元的效益。
13.低頻率微波(LFM)濕度分析儀
LFM濕度分析儀可以在大流體床深度下在線測量濕度,主要用于粉塵自屏控制和煤炭濕度控制,有助于避免諸如鐵礦石、煤炭傳輸過程中的溜槽堵塞等工藝流程中斷。
該技術(shù)自商業(yè)化以來,除了廣泛應(yīng)用于礦業(yè)領(lǐng)域外,經(jīng)過調(diào)整還可適用于農(nóng)業(yè)、食品加工等行業(yè)的濕度控制過程。
14.磁共振傳感器
在大規(guī)模礦石分選系統(tǒng)中,磁共振傳感器向批量礦石發(fā)射無線電短波脈沖,快速評估礦石品位,高速從礦石流中剔除廢石,分選出高品位富礦石。這是一種有效的低成本處理低品位礦石的方法,每小時處理量可達數(shù)千噸。
利用磁共振技術(shù)可以開采以前無法盈利的低品位礦使企業(yè)能夠根據(jù)品位優(yōu)化礦石加工流程,大幅度節(jié)省生產(chǎn)成本,還可以使礦山效率提高至少20%,二氧化碳排放量每年至少減少33000噸,水的消耗量降低15%。
三、選礦
1.紅土鎳礦選礦新工藝
紅土鎳礦選礦新工藝用硝酸代替?zhèn)鹘y(tǒng)選礦技術(shù)中的硫酸,并且其中95%以上的硝酸可回收和重復(fù)使用,避免了大量化學(xué)廢物的處理和處置,降低了成本并且更加環(huán)保。
該工藝可以經(jīng)濟開采紅土礦中的鎳,使原來不能利用的鎳資源得以開發(fā)利用,解鎖了世界70%的鎳供應(yīng),避免了因硫化物型鎳儲量枯竭造成的世界鎳供應(yīng)危機。新工藝目前正在珀斯的試驗廠進行測試,并給出了非常正向的初步測試結(jié)果。
2.渦流技術(shù)(SFT)
SFT簡化和改進了攪拌工藝,通過將液體和固體懸浮物混合,在攪拌容器內(nèi)產(chǎn)生龍卷風(fēng)般的旋渦,由于壁速度更高、更均勻,結(jié)垢率大大降低。SFT使用一臺電機、變速箱和一個專門設(shè)計的徑向攪拌器,其大小由貯水池尺寸確定。
該技術(shù)使固體懸浮需要更少的能量,高效節(jié)能,在抑制結(jié)垢方面具有很強的可操作性,幫助礦產(chǎn)行業(yè)減少二氧化碳排放量,降低運營成本,提高生產(chǎn)能力。與傳統(tǒng)的攪拌系統(tǒng)相比,SFT的安裝成本約是其他系統(tǒng)的1/4,運營成本也大幅降低,電源故障和安全風(fēng)險明顯降低,維護工作可以在貯水池外進行。
3.溶劑萃取新工藝
溶劑萃取新工藝重點改變了工藝流的速度,重新設(shè)計沉淀槽的內(nèi)圍欄,攻克電池設(shè)計、氯氣處理、所生產(chǎn)金屬質(zhì)量三個技術(shù)難點,使試劑損耗減少60%,沉淀槽中流體流入狀況得到改善。
溶劑萃取工藝的改進用于鈾、銅、鎳、鈷、鈀等多種金屬的分離、純化和回收,每年可以節(jié)省數(shù)百萬美元運營成本。
4.黃金回收新工藝
黃金回收新工藝使用無毒的硫代硫酸鈉替代有毒的氰化物,在堆浸池中產(chǎn)生一種金與硫代硫酸鈉的復(fù)合物,再使用離子交換樹脂和亞硫酸鹽添加劑從中分離出金。這有助于減少金選礦作業(yè)中的風(fēng)險和環(huán)境影響。
硫代硫酸鹽工藝適用于高品位金精礦處理,也可用于深部礦山的原位就地堆浸、重力金精礦處理等。世界領(lǐng)先的黃金生產(chǎn)商巴里克公司的黃金公司在美國內(nèi)華達州Goldstrike金礦山首次大規(guī)模采用硫代硫酸鈉回收金。
5.快速礦物分析技術(shù)(QEMSCAN)
QEMSCAN技術(shù)是一種全自動、非破壞性的顯微分析系統(tǒng),使用掃描電子顯微鏡和x射線技術(shù)確定細顆粒物質(zhì)的組成、大小和形狀,每分鐘可以開展12000次礦物分析。
QEMSCAN技術(shù)所形成的數(shù)據(jù)可以幫助運營商管理勘探、礦山規(guī)劃、生產(chǎn)調(diào)度、礦石冶煉等整個工藝流程,廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)勘查、礦石表征和礦產(chǎn)工藝流程優(yōu)化。QEMSCAN技術(shù)在石油和天然氣工業(yè)、環(huán)境地質(zhì)、地質(zhì)聚合物研發(fā)、隕石考古調(diào)查等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。
6.漿體侵蝕防治技術(shù)
漿體侵蝕防治技術(shù)是將一種網(wǎng)格狀物質(zhì)添加到漿流中,以產(chǎn)生更均勻的金屬流,消除峰值熱點,從而減少礦物加工期間二氧化硅和其他研磨材料流經(jīng)設(shè)備時所造成的冷卻板損傷,使冷卻板壽命延長幾天到長達12個月。
該技術(shù)可以大幅度降低維護成本,延長設(shè)備使用壽命,減少設(shè)備停機和最大限度地提高產(chǎn)量。力拓加鋁公司將該技術(shù)首先運用于其Yarwun廠的12個單位,在顯著降低漿體侵蝕后,已開始在全球范圍內(nèi)推廣。
7.計算流體動力學(xué)(CFD)模型
CFD模型可以解決礦物加工中復(fù)雜的流體流動問題,如氧化鋁熔煉中陽極的二氧化碳氣泡、停止管道內(nèi)U形彎頭發(fā)生的侵蝕等;也能確定浮選槽設(shè)計和操作條件對浮選性能的影響;還涉及增稠劑性能的各個方面,如描述供料口的絮凝行為、絮凝固體下沉方式以及增稠劑內(nèi)耙子產(chǎn)生的流體流動模式等。同樣,攪拌容器、電積槽和堆浸操作的優(yōu)化運行,都是計算流體動力學(xué)模型要解決的問題。
CFD模型復(fù)雜的應(yīng)用程序顯著提高了從事火法生產(chǎn)公司的效率,包括礦石熱處理以及鋁、銅和鋅等礦物的提取。該技術(shù)不但提高了回收率,降低了能源消耗,還提高了環(huán)保性能。
8.增稠劑(絮凝劑)改進技術(shù)
增稠劑(絮凝劑)在礦產(chǎn)工業(yè)中用于從工藝流體中大規(guī)模分離細顆粒物質(zhì)。增稠劑改進技術(shù)提高了吞吐量,運行穩(wěn)定,底流密度增強,溢流透明度提高,絮凝劑消耗降低,建立了完整的增稠劑模型,全面優(yōu)化了設(shè)計和操作。
該技術(shù)目前已經(jīng)對鋁、銅、金、礦物砂、鎳和鈾等關(guān)鍵礦產(chǎn)品在選礦加工過程中所使用的150多種增稠劑進行了改進。該技術(shù)所產(chǎn)生的效益,折算為給礦業(yè)帶來的凈現(xiàn)值,估計超過5億美元。
四、金屬生產(chǎn)
1.Sirosmelt金屬冶煉技術(shù)
Sirosmelt技術(shù)通過急速注入氣體和不斷增加向熔融渣池的進料,可以產(chǎn)生非常高的攪拌速度和高傳熱傳質(zhì)速率,使更多的金屬以更陜的速度被提取出來,是世界上最有效和最環(huán)保的金屬冶煉技術(shù)。該技術(shù)主要用于提高鉛和銅精礦的冶煉效率,也適用于熔煉鎳、鋅殘留物、鐵、錫以及廢舊金屬回收和電子廢物、鉛電池、廢物處理等非常規(guī)領(lǐng)域。
Sirosmelt技術(shù)具有靈活性、簡單性和環(huán)境友好性,且資本和運營成本較低,因而在全球得到廣泛應(yīng)用。該技術(shù)是許多銅和鉛冶煉作業(yè)的基礎(chǔ),每年加工處理超過900萬噸的含銅物質(zhì)。當(dāng)前全球約有2000萬噸填料、30%以上的錫、40%的鉑族金屬利用該技術(shù)進行提煉加工處理。
2.綜合低排放煉鋼工藝
綜合低排放煉鋼工藝通過利用再生炭和干法造粒過程中產(chǎn)生的可回收余熱替代煉鋼中的一部分煤和焦炭,減少水和能源的用量。在干法造粒中,熔渣澆到渦流盤,破碎成液滴接觸空氣,熱交換使空氣變熱熔渣冷卻,收集余熱用于現(xiàn)場干燥、預(yù)熱、蒸汽和發(fā)電,固化后的熔渣可替代波特蘭水泥。該工藝不但可降低生產(chǎn)能耗和溫室氣體排放,還可產(chǎn)生有價值的副產(chǎn)品,生產(chǎn)“低碳”鋼。
如果該技術(shù)能夠占據(jù)全球鋼鐵市場的10%,則世界鋼鐵產(chǎn)業(yè)每年將節(jié)省約24兆焦耳(PETA,千萬億)的能量,減少一半的溫室氣體排放量,約1億噸二氧化碳,節(jié)約250億升水,預(yù)計該技術(shù)經(jīng)過風(fēng)險調(diào)節(jié)的凈現(xiàn)值到2030年將達220億美元。
3.光學(xué)圖像分析系統(tǒng)(Mineral4/Recognition4)
Mineral4/Recognition4系統(tǒng)是基于最新的zeiss技術(shù),可以綜合全面表征礦石特征,進行結(jié)構(gòu)分類與燒結(jié),預(yù)測下游加工性能,增進對礦石質(zhì)量的理解,提高加工冶煉性能。
該系統(tǒng)廣泛適用于塊礦和粉礦、燒結(jié)礦、煤和焦炭,幫助企業(yè)減少加工處理成本,提高生產(chǎn)效率和制定更有效的廢物管理策略。
4.MagSoxiic鎂生產(chǎn)工藝
MagSonic工藝是在惰性氣體環(huán)境中用碳將氧化鎂加熱到極端溫度,然后將產(chǎn)生的鎂蒸氣和一氧化碳以4倍的音速通過噴嘴,氣體在毫秒時間內(nèi)迅速冷卻,鎂凝結(jié)固化從一氧化碳中分離出來,形成金屬鎂。
該工藝可以使生產(chǎn)鎂所需能源降低一半,使總體環(huán)境影響減少85%。隨著碳和能源目標(biāo)日益嚴格,這項技術(shù)的意義將進一步增加。
5.TiRO鈦粉生產(chǎn)工藝
TiRO工藝是一種新的、更安全和具有成本效益的生產(chǎn)高質(zhì)量工業(yè)純鈦粉的方法,可以連續(xù)生產(chǎn)金屬鈦粉,適用于近凈形制造,生成接近成品尺寸和形狀的部件,可使所需要的成型工藝最小化。與現(xiàn)在的工藝相比,TiRO需要更少的勞動力,可以實現(xiàn)完全的自動化,開動和關(guān)閉工廠快速、簡便,可以使澳大利亞制造鈦的成本減少一半。維多利亞州的試驗性反應(yīng)堆每小時可生產(chǎn)2.5千克鈦,下一步將走向規(guī)?;a(chǎn)。