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发明札记3则:工厂集装箱化

已有 2629 次阅读 2014-11-14 08:50 |个人分类:科学书摘|系统分类:人物纪事| 科学出版社, 追梦人, 曾兴民, 发明札记, 集装箱化

札记1集装箱化工厂

TG试验室进行氰化渣回收工艺试验时,Z总告诉我,含氰根尾矿没有价值时,环保处理将面临新问题。

ZZG投建200/日脱锑选金系统时,ZZG总经理告诉我,金精矿品位40-60/吨就好。金精矿品位太高时,水分误差,异议很多。

我公司第一次卖金精矿时,金品位由111/吨变成了38/吨。这个事件给我印象很深。

归结起来,黄金冶炼产业存在几个问题:水分和品位异议;固废转移。金精矿品位是以克/吨计,没有伴生金属的金精矿,99.99%的东西都是固废和水分。

2007年在几内亚考察时,我想过一个问题:如果把金精矿用集装箱运回国内处理,金品位下限多高合适?当时想的,金精矿金品位最低是1%

我在发明湿法过程技术与装备过程中,一直萦绕一个思路:要实现选冶过程管道化,模块化,集装箱化。发达国家矿企走的是选冶过程装备大型化,要想赶上他们,几辈子是不可能的。唯有另辟蹊径,以小制大,以快制慢,瞄准中小型矿产资源实施技术与装备开发。

基于上述分析,我确定超声选冶装备要走集约化的发展道路,实现选冶工厂集装箱化。这样的选冶工厂,便利运输,便利安装,便利维修,便利快速投产,便利星星之火燎原世界。

我在中科院第一届黄金科学技术年会上报告这个技术方向时,大家认为我是异想天开。当一步法超声浮选机,管式超声浸出机,管式超声置换机,管式超声洗涤机,一一铺开应用时,我想,选冶工厂集装箱化的现实,就不远了。

札记2喀什考察

网络信息显示,新疆氧化铜矿资源丰富,含钙镁较高,属于难选矿。我对一种氧化铜矿进行处理,吨铜耗酸仅15吨,与网上资料介绍有异。带着这个疑问,我到喀什考察了这个氧化铜矿项目。

处理氧化铜矿有6种技术方案。具体应用哪种技术方案,需要根据矿产资源、水电资源、环境条件进行取舍。

从长沙起飞,经停兰州,到乌鲁木齐,再转机喀什。飞行时间是6小时。

喀什地处新疆西南部欧亚大陆中部东经71°39′79°52′北纬 35°28′40°16′,早上5点天亮、晚上11点天黑。喀什辖地16.2万平方公里,人口400万,GDP600亿元。喀什市区面积554.8平方公里,常驻人口45流动人口15万,海拔1289m,无霜天气8个月,沙尘天气2个月,春秋季节短,夏冬季节长。

喀什矿产资源以金、铜、锌、镍、水晶和玉石为主。喀什周边与印度、巴基斯坦、阿富汗、塔吉克斯坦、吉尔吉斯斯坦5国接壤,与乌兹别克斯坦、土库曼斯坦和哈萨克斯坦3接近,是丝绸之路通往中亚、南亚、东非、北非与欧洲的进出境口岸城市。

喀什地区,电价0.3/度;小水电入网电价0.23/度,以冰山融雪为水源。市区内,生活繁华,秩序井然。

喀什对进驻企业实施23减半税收优惠政策;对投资小水电、装备出口等工业项目,按投资总额100%放贷;对符合特区产业发展政策的企业可优先上市。

第一天考察了提供氧化铜矿矿样的PX公司。其矿点靠近吉尔吉斯斯坦边境,海拔3300m,正在进行剥离和钻探详勘,附近没有水电。生产用水,需要打井取水或从雪山脚下引水。生产用电,需要从几十公里远的乌恰县变电站接电,或利用雪水自行发电。该矿点距离喀什300公里,要通过边检站。

第二天考察了乌恰县三家选厂。一家日处理3000吨氧化铅锌矿选厂,一家正在投建的日处理3000吨氧化铜矿选厂,一家日处理300吨硫化锌矿选厂。DY拟在乌恰县投建1万吨/年的电解铜厂。在伽师县,已运营2万吨/年的电解铜厂。

喀什市区供电不很稳定。我下榻的三星级酒店,晚上停电两次。

据日处理300吨硫化锌矿选厂老板L介绍,其锌收率是85%。我到车间走了一圈发现,导致锌收率较低的因素,与药剂制度、水温和含泥较高有关。该选厂生产用水是取自地下水渠的雪水。L还告诉我,当地氧化铜矿、氧化铅锌矿、氧化金矿选厂,铜、铅、锌、金收率都较低。

基于国家“一带一路”发展计划下的矿冶西部化、矿冶全球化战略,喀什依据“五口通八国,一路连亚欧”的地理条件,具备显著进出口优势。我国在国外的2000多家矿企,主要分布在亚洲和非洲。从长远看,把超声选冶装备制造基地建在喀什,具有地利优势。

我没有与当地政府接触,也不了解喀什发展规划。但依我之见,在喀什乃至新疆地区发展矿冶产业,需要确立三个思路:

1)矿冶产业与治沙产业同步推进

我国PM2.5微尘污染主要污染源是沙尘暴天气。要在几年时间内,对我国主要城市,在治理微尘污染上取得显著成效,难度很大。国外专家把中国微尘污染归咎于工业活动,有失偏颇。发达国家也是同步治理工业污染和沙尘污染。

基于荒漠化的客观存在,治理沙尘暴污染,是一个漫长过程。正是因为荒漠化因素,我国西部地区发展缓慢。国家在西部地区强化投资,基于两个因素:一是中科院发现了荒漠藻,应用荒漠藻技术,可以绿化沙漠;二是我国矿产资源储量大量消耗,需要开发西部地区矿产资源,尤其是进口矿产资源。

基于这个认识,每个到荒漠化地区投资的企业,都要坚持主产业与治沙产业同步推进的产业思路,矿冶产业更要坚持这种产业思路。开发矿产,绿化一方,政策配套,持之以恒。这样,尽管不可能在几十年内完成西部地区荒漠绿化治理,但沙尘暴天气频率就会越来越低,PM2.5微尘污染源终会得到控制和治理。

2)矿冶产业与水电产业同步推进

喀什地区矿产资源丰富,大量矿产资源不是储藏在城市附近,而是远离城市几百公里,尤其是赋存在高海拔地区。向高海拔地区投建输电线路,投资太大。但是,高海拔地区具有常年不化雪资源,利用雪水发电支撑采矿、选矿,是可行方案。

传统的水力发电系统,需要大量土建工程。在高海拔地区,由于气候寒冷,尤其是昼夜温差大,土建施工效率很低,施工质量也难以保障。我的技术方案是:小水力发电系统集装箱化,取消土建工程。水力发电关键参数只有两个:一是水流流量;二是水流高差。采用集装箱化成套设备对接这两个参数是不难的。当然,利用雪水发电,每天只有12~14个小时可以发电,还是需要与柴油发电系统联合。这样,电价就降低到正常生产水平。

3)集装箱化选冶厂装备优先推进

在高海拔地区,方圆几百里没有人烟,选厂土建工程施工是一大难题。福建矿主C7年前告诉我:土建工程,在平原地区成本是1元钱,到了高海拔地区,10元钱也不一定做得下来。喀什一个日处理3000吨的选厂,投资7亿元,还没有包括治理生产区环境荒漠化。

看起来,集装箱化选冶厂的装备制造思路是正确的,除了大幅降低土建投资外,还可大幅缩短项目投产时间,效益更是突出。将缩短的土建施工时间用于生产,在这段时间之内,项目的全部投资可能就已经收回来了。当然,采用传统选冶技术与装备,要实现集装箱化选冶厂,是不可能的。

集装箱化选冶厂的技术方案,不是呆在实验室或设计室里想出来的。我刚提出这个思路时,很多专家认为这是一种幻想。这没有什么奇怪。在一百年前,采用一砖一瓦方式盖房,没有专家相信会取消这种盖房方式。我坚信,集装箱化选冶厂必将成为中国矿冶全球化产业的一道风景线。

札记3再说选冶工厂集装箱化

我读大学时,计算机是一门专业,要读四年。操作计算机,必须学会程序语言,学会编程。程序命令,通过打孔识别,计算机有房间那么大。在那个年代,没有人会想到,计算机会变成手掌那么小,更没有人会想到,操作计算机,不需要学编程了。

小时候看盖房子,都是一砖一瓦盖起来的。几十年后盖房子,不用一砖一瓦了,而是采用板式结构、箱式结构,整层楼房吊装拼接,或整层楼房整体灌注。

浮选系统是一排浮选机串联。没有人会想到,几台一步法超声浮选机,就可以完成浮选过程;更没有人会想到,一台一步法超声浮选机也可以完成浮选过程。

锌焙砂浸出几个小时,氧化铜矿浸出几个小时,金精矿浸出几十个小时,湿法冶金专家已经习以为常。没有人会想到,锌焙砂超声浸出只要几分钟,氧化铜矿超声浸出只要十几分钟,金精矿超声浸出只要几十分钟。

锌焙砂浸出后液置换净化过程,通常都是几个小时。没有人会想到,锌焙砂浸出后液超声置换净化过程只要十几分钟。

选冶过程时间缩短几十倍,设备体积缩小几十倍。由发明引致的这些变化,使我产生了选冶工厂集装箱化的设想。

选冶工厂是处理矿石的工厂。选厂是富集矿石目标矿物,抛除大量脉石,产出精矿。冶炼厂是处理选厂精矿,产出金属和废渣。如果冶炼厂距离选厂很远,就要转移大量脉石,就要增加大量运费。因此,在矿产资源地富集矿石,就地产出金属,在运费和固废处理成本上,就要大幅节省。

显然,处在城市附近的矿产资源早已被开采完了。现有的矿产资源都是远离城市,甚至是处于海拔很高、人迹罕至的地方。这些地方土建施工困难,施工成本很高,如果选冶设备也像活动板房一样,土建投资就可以大幅降低,设备安装效率就可以大幅提高,项目建设周期就可以大幅缩短。尤其是,设备在出厂之前就调试好了,设备是安装在集装箱中,厂房也不需要盖了,设备土建基础也不要了,就像起重机一样,打开支撑柱,起重机就可以起吊作业了。

在选冶工厂集装箱化中,要取消土建施工,困难最大的是球磨机。但选用轴传动球磨机,依然可以设计一个整体承重平台加以解决。设备基础可以采用打地桩的方式加以处置。

选冶工厂集装箱化后,设备维修怎么办?有两个方案:小修,就是常规检修;大修,就是更换集装箱。

显然,选冶装备大型化的时代,也将伴随巨型化矿产资源矿山的逐步消失而没落。对接中小型矿产资源利用的集装箱化选冶工厂,将成为矿冶全球化的主角。

本文摘编自曾兴民所著追梦人的发明札记一书。

这是一部发明人曾兴民自述体裁的札记,以“血性”的发明之魂,“死士”的创新精神,讲述发明人在追梦过程中的经历与实感。作者成长为一名发明家的奋斗历程,更是学子投身发明、企业投资发明、国民推动发明的典范。

曾兴民  1955年10月出生于湖南省冷水江市,1982年毕业于中南大学冶金系。现任株洲市兴民科技有限公司董事长、总工程师,已投资完成湿法过程技术与装备发明72项,其中公开发明专利35项,授权发明专利19项。主要以发明技术与装备投资固废资源和难选冶矿选冶产业。

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