选矿船技术与安全特征探讨(2)
2015年6月我国自主制造了首艘浅海采选矿船,该船设计总长122.2 m、型宽25.0 m、型深5.2 m、吃水深2.7 m、型长99.4 m、最大挖深35.0 m[13]。选矿装备45 m长占位船中部, 分布覆盖船宽。选矿设备由滚筒筛、分矿筒、螺旋溜槽、矿池、矿浆泵等构成。
2 船舶上选矿技术、安全设计原则
2.1 船舶上选矿技术特征
随着陆地矿产资源急剧贫乏、枯竭,由陆地向海洋矿业的发展将是大势所趋。
选矿装备上船舶,其选矿技术需具备如下特征:选矿成本低,选矿装备单位体积处理量大,绿色环保无毒害,抗摇晃、高效选矿,按比例预先抛尾[14-15],选矿设备集成化的原则。
只有选矿技术有所突破,船舶选矿才能延续和发展,一是选矿理论创新,二是选矿装备创新,三是选矿工艺创新。常规重选法优势有:设备简单、安全环保、不需要磨矿、选矿成本低;但其劣势也很关键:厂房基建投资大、设备投资大、单机处理量小、选矿效果低、操作管理难度大,影响到常规重选的广泛应用;重介质选矿法是重选方法的技术提升,生产能力得到了显著提升,选矿效果大大提高。
但常规重介质选矿系统因其设备、生产管理过于复杂,厂房基建投资还是不小,除煤矿以外我国其他矿业很少应用。选煤已经以重介质选矿为主。除煤选矿外,现在陆地选矿中占主导的是浮选方法。但随着矿产资源品位越来越低,将会严重制约浮选的应用范围。浮选要求全矿碎磨,导致成本会不断走高;并且浮选离不开化学药剂,污染环境,其污水大且处理困难。这些将会制约选矿船应用浮选。
IDMS集成了常规重介质选矿各个系统,解决了常规重介质选矿系统的关键问题。如果摇床、溜槽等重选设备上选矿船舶,船体本身摇晃会给摇床、溜槽选矿中矿粒受力复杂化,造成选矿不良影响。IDMS将为船选领域提供有力支持。
2.2 IDMS上选矿船的安全设计
由于船上面积体积相对集中、局限,会提高相应的操作、设备维护难度;由于船在水上,随风和水波影响大,导致船总体摇晃,给操作和维护造成影响;选矿船舶周围环水,会给操作带来心理、行动影响;湿度、盐度大,对设备和线路带来一定影响。IDMS装备上选矿船设计中考虑相应的安全工程学、人体安全学相关原理,以及国家相关法规、安全标准:1)操作平台、走道、楼梯:选用防滑格子型踏板,防滑和不存水;周围设围栏,楼梯设扶手;2)渣浆泵集中设置在底部一楼,除液下泵外都固定悬空,方便操作维护;各渣浆泵的出入口安装软连接;3)所有电机,适应防潮防水绝缘等级;4)各安全关键点安装声光警报装置;5)IDMS整体外围,安装可活动的封闭式门,防风保暖作用;6)所有振动筛布置在第二层,便于生产管理,振动筛有较大振动,在基座处安装橡胶减震块;7)机组所有设备安装在钢架构上,主体承载钢构件不得焊接连接,必须是螺杆固定连接;8)γ射线密度仪的测量部分固定到工人不易接触的位置;9)每层设置软水管,用于卫生冲洗、消防作用;10)关键部位张贴安全标识。
3 IDMS选矿原理、流程结构图、钢架构简图
3.1 选矿原理
IDMS的选矿原理是重介质旋流器选矿的通用原理。重介质选矿是重力选矿技术的提升和发展,根据矿物密度差异分离矿物。
按矿石密度差,通常重选可选性公式为E=(δ重-δ介)/(δ轻-δ介),分离的矿石中δ重、δ轻相对一定,E的高低决定于δ介,通过人为调整分选介质密度δ介的大小,就能改变E的大小,也就改变了矿石的重选可选性。重介质选矿的介质是在水中添加一种密度非常大的粉状固体,并让这种粉状固体保持悬浮状态;常规重力选矿与重介质选矿不同点在于其选矿介质的密度不同,常规重力选矿介质是水,重介质选矿介质是比水的密度大的悬浮液(或混合液),重介质选矿介质可调可变。
3.2 流程结构图、钢架构简图
图1流程结构图
图2钢架构简图
4 IDMS特点
4.1 重介质选矿是重选领域的突破
重介质选矿继承了重力选矿(重选)原有的优点:绿色环保无化学药剂,实现了多碎少磨选矿原则,成本低。并且克服其分选效果差、厂房面积大等缺点。1)重介质选矿比常规重选的选矿技术更先进。重选的原理是运用矿石中矿物的密度差进行分离,当有用矿物与脉石矿物两者之间密度差不大的情况下,难以应用常规重选分离,而重介质选矿在这种情况下分选良好。比如成功用于煤矿分选;2)实现了宽粒级处理矿石:常规重力选矿是根据沉降理论,必须对矿石进行严格分级;但重介质选矿突破了这个局限,可以宽粒级条件下选矿。国外目前IDMS分选的粒级范围,上限为30 mm。在非洲笔者设计了一套IDMS,处理量65 t/h,粒级上限25 mm;3)处理量大。如摇床、螺旋、跳汰等选矿设备的处理量小得多;4)抛尾率大,回收率高,富集比大,精矿产率低,适合分选低品位矿。比如金刚石矿的分选精矿产率可控制到5%以下;5)缺点是投资大、选矿系统复杂、操作维护难等。这些影响了重介质选矿广泛的实验和推广。
文章来源:《海洋技术学报》 网址: http://www.hyjsxb.cn/qikandaodu/2021/0501/447.html
上一篇:海上无人作战装备现状与发展初探
下一篇:海洋船舶上的新型防腐蚀技术研究