Trong việc khai thác và sử dụng tài nguyên khoáng sản, chất thải được sản xuất bởi các nhà máy cải thiện thường được coi là "rác thải".Chúng cũng có thể gây ra ô nhiễm môi trường và rủi ro an toànTuy nhiên, với sự cạn kiệt ngày càng tăng của tài nguyên khoáng sản, các quy định môi trường ngày càng nghiêm ngặt và tiến bộ công nghệ,khái niệm chuyển đổi dung dịch thành "kho báu" đang được chấp nhận rộng rãi và trở thành một lựa chọn không thể tránh khỏi cho sự phát triển bền vững trong ngành khai thác mỏCác thử nghiệm sử dụng toàn diện dung dịch là một điểm khởi đầu quan trọng để đạt được mục tiêu đầy tham vọng này.nhưng một dự án phức tạp mà tích hợp lý thuyết sâu sắc, nghiêm ngặt khoa học và hướng dẫn thực tế, nhằm cung cấp bằng chứng khoa học vững chắc cho việc sử dụng dung dịch có giá trị cao và đa dạng.
01 "Sự tái phát minh" của dung nhựa: Từ chất thải sang nguồn tài nguyên tiềm năng
1. Các đặc tính và thách thức của dung dịch
Rác thải liên quan đến chất thải rắn được thải ra sau khi chế biến quặng thông qua các quy trình như nghiền nát, nghiền và lợi ích. Nó không chứa hoặc chứa rất ít khoáng chất hữu ích,hoặc hàm lượng khoáng chất hữu ích thấp hơn mức có thể khai thác trong điều kiện kinh tế và kỹ thuật hiện tạiCác thành phần chính bao gồm:
- Khoáng sản Ganges: thạch anh, feldspar, calcite, dolomite, mica, vv
- Các khoáng chất hữu ích nhỏ chưa phục hồi: Các hạt mịn hoặc các khoáng chất hữu ích liên quan không thể phục hồi hoàn toàn do kích thước hạt nhúng và các hạn chế trong quá trình cải thiện.
- Các yếu tố có hại: Sulfure (như pyrite và arsenopyrite) và kim loại nặng, có thể gây ra nước thải axit và rò rỉ kim loại nặng.
- Chất phản ứng cải thiện dư thừa: Số lượng nhỏ của các chất phản ứng pha trộn và các chất pha trộn.
Những đặc điểm này có nghĩa là dung dịch không chỉ chiếm một lượng lớn đất mà còn gây ra rủi ro môi trường.khối lượng sản xuất dung dịch toàn cầu đạt hàng chục tỷ tấn mỗi năm, và áp suất lưu trữ là rất lớn.
2Khả năng sử dụng tài nguyên
Tuy nhiên, dung nhựa không hoàn toàn vô dụng. Dưới kính hiển vi, các hạt dung nhựa vẫn là tập hợp các khoáng chất có tính chất vật lý và hóa học cụ thể.khối lượng khổng lồ của họ có giá trị tiềm năng rất lớn:
- Các khoáng chất hữu ích liên quan: Nhiều chất thải vẫn chứa các kim loại có giá trị thấp (bốm, sắt, vàng, bạc, các nguyên tố đất hiếm, lithium, v.v.) hoặc các khoáng chất phi kim loại (fluorite, apatite,Potassium feldspar, v.v.), nhưng các quy trình hiện tại cản trở việc phục hồi hiệu quả của chúng.
- Vật liệu xây dựng: Silicon, nhôm và canxi trong dung nhựa làm cho chúng trở thành nguyên liệu nguyên liệu chất lượng cao cho các vật liệu xây dựng như xi măng, gạch và gạch, gốm sứ, nhựa bê tông,và bê tông khí.
- Vật liệu phục hồi môi trường: Một số dung nhựa có tính chất hấp thụ và có thể được sử dụng để xử lý nước thải kim loại nặng; dung nhựa khử lưu huỳnh có thể được sử dụng để cải thiện đất.
- Sử dụng trong nông nghiệp: Các chất thải đã được khử độc và điều chỉnh thành phần có thể được sử dụng làm chất cải thiện đất hoặc chất mang phân bón.
- Vật liệu mới: Bột dung dịch siêu mỏng có thể được sử dụng để chuẩn bị thủy tinh tinh vi thể, vật liệu chống lửa và vật liệu tổng hợp.
"Sự tái định hình bản sắc" của dung nhựa dựa trên một sự hiểu biết mới về giá trị nội tại của chúng,và thí nghiệm sử dụng toàn diện của dung dịch là nền tảng khoa học để đạt được sự thay đổi này.
02 Ý nghĩa khoa học và các giai đoạn của dung nhựa thử nghiệm sử dụng toàn diện
Dự án thí điểm sử dụng toàn diện dung dịch là một dự án có hệ thống tích hợp nhiều ngành và công nghệ.khả thi về mặt kỹ thuật, và một con đường sử dụng thân thiện với môi trường cho dung dịch.
1Nghiên cứu cơ bản trước thí điểm: Một "kiểm tra thể chất" toàn diện
Việc sử dụng thành công bất kỳ dung nhựa nào cũng dựa trên sự hiểu biết sâu sắc về tính chất vật lý và hóa học của nó.
★ Phân tích thành phần dung dịch:
- Phân tích đa nguyên tố hóa học: đo chính xác hàm lượng các nguyên tố chính, nhỏ và vi lượng, đặc biệt là các nguyên tố có khả năng hữu ích (như kim loại quý, kim loại quý, kim loại quý, kim loại quý, kim loại quý).và sắt liên quan) và các yếu tố có hại (như lưu huỳnh, aspergillus, cadmium và chì). Điều này xác định giá trị của dung dịch cho lợi ích thứ cấp và rủi ro môi trường của việc sử dụng tiếp theo.
- Phân tích giai đoạn: Phân xạ tia X (XRD) xác định thành phần khoáng chất và phân tích định lượng hàm lượng của mỗi khoáng chất,là nền tảng để hiểu các tính chất vật lý và hóa học của dung dịch.
- Phân tích quang phổ (EDS, XRF): Giúp xác định sự phân bố nguyên tố.
★ Đánh giá tài sản vật lý:
- Phân tích thành phần kích thước hạt: Phương pháp sàng lọc, máy phân tích kích thước hạt laser và các phương pháp khác được sử dụng để xác định sự phân bố kích thước hạt của dung nhựa,cung cấp cơ sở cho các quy trình như nghiềnVí dụ, dung nhựa mịn có thể yêu cầu nghiền tinh chỉnh hơn trong ngành công nghiệp vật liệu xây dựng, trong khi ảnh hưởng đến dòng chảy bùn trong quá trình điền.
- Đo mật độ: mật độ thực sự và mật độ khối lượng, trong số các thông số khác, ảnh hưởng đến việc vận chuyển, lưu trữ và tính toán tỷ lệ hỗn hợp.
- Đo diện tích bề mặt cụ thể: Phương pháp BET, ảnh hưởng đến độ hấp thụ, tính phản ứng và hiệu suất ngâm.
- Hàm lượng ẩm và độ xốp: Các phương pháp này ảnh hưởng đến việc mất nước và hiệu suất nén.
★ Phân tích cấu trúc và hình thái:
- Viêm vi mô điện tử quét (SEM) kết hợp với quang phổ phân tán năng lượng (EDS): Quan sát hình thái, cấu trúc, đặc điểm bề mặt và phân bố nguyên tố của các hạt rác.
2Giai đoạn nghiên cứu thử nghiệm: Khám phá và tối ưu hóa nhiều con đường
Dựa trên kết quả nghiên cứu cơ bản, kết hợp với nhu cầu thị trường và khả năng công nghệ hiện tại, sẽ được tiến hành thử nghiệm sử dụng có mục tiêu.
★ Thử nghiệm phục hồi tài nguyên thứ cấp:
- Tái nghiền và tái chọn lọc: Đối với dung nhựa chứa khoáng chất hữu ích cấp thấp, tính kinh tế của việc nghiền và khả năng phục hồi thông qua nổi hạt mịn, tách trọng lực,và tách từ tính sẽ được đánh giáVí dụ, nghiền lại và lựa chọn lại dung dịch đồng có thể phục hồi đồng dư thừa, nồng độ lưu huỳnh và thậm chí vàng và bạc liên quan.
- Công nghệ xả: Đối với dung nhựa chứa các hạt cực tốt khó chọn hoặc kim loại quý liên quan, công nghệ thủy kim như xả xylanua, xả axit,và bioleaching được coi là.
- Trường hợp điển hình: Phân tách từ tính được sử dụng để thu hồi một số magnetite từ dung nhựa quặng sắt trong nước, tăng lớp thành hơn 60%, đạt được lợi ích kinh tế.
★ Thử nghiệm sử dụng vật liệu xây dựng:
- Chất hỗn hợp xi măng: Các chất thải được sử dụng để thay thế một phần của nhựa xi măng hoặc đá cối. Những thử nghiệm này đòi hỏi phải đo chỉ số hoạt động, tiêu chuẩn tiêu thụ nước và thời gian đặt.
- Đồ gạch và gạch nhựa: Lớp nhựa thay thế một phần đất sét. Kiểm tra đòi hỏi tối ưu hóa các thông số như đợt, đúc, nhiệt độ nhựa, thời gian nhựa, sức ép,hấp thụ nước, và chống đông lạnh.
- Đá bê tông: cát rác thay thế cát sông. Đánh giá, giá trị nghiền nát và hàm lượng chất độc hại phải được đo lường và tỷ lệ hỗn hợp bê tông, độ bềnvà kiểm tra độ bền phải được thực hiện.
- Bê tông khí, thủy tinh-thạch sứ, gốm sứ, v.v.: Thiết kế công thức nhắm mục tiêu và tối ưu hóa tham số quy trình.
- Một trường hợp điển hình: Gạch rác đáp ứng các tiêu chuẩn quốc gia đã được sản xuất thành công từ một mỏ kim loại phi sắt bằng cách khô nước, sấy khô và trộn, cho phép sản xuất công nghiệp quy mô lớn.
★ Kiểm tra vật liệu điền:
- Việc lấp đầy xi măng: Lớp rác được sử dụng làm thạch kim và trộn với các vật liệu xi măng (xi măng, bùn đất, v.v.) để chuẩn bị một phân chất lấp đầy để lấp đầy các hố dưới lòng đất.Kiểm tra đòi hỏi phải xác định các tính chất rheological (thấp, lan rộng), thời gian thiết lập, sức mạnh sớm và muộn, cũng như không thấm và chống nứt.
- Backfill dán: Chuẩn bị và vận chuyển hiệu suất của phân bón dung nhựa nồng độ cao, cũng như sức mạnh lấp.
- Trường hợp điển hình: Một mỏ vàng đã áp dụng công nghệ lấp đầy dung nhựa hoàn toàn bằng xi măng, không chỉ giải quyết vấn đề lưu trữ dung nhựa mà còn đảm bảo an toàn khai thác.
★ Thử nghiệm cải thiện môi trường và sử dụng nông nghiệp:
- Chất hấp thụ kim loại nặng: Đánh giá khả năng hấp thụ các chất thải cho các ion kim loại nặng trong nước thải.
- Chất điều hòa đất: Đánh giá tác dụng cải thiện của dung nhựa trên đất axit và vô sinh (pH, hàm lượng chất dinh dưỡng và kiểm tra tăng trưởng thực vật).
- Trường hợp điển hình: Các chất thải từ một mỏ phosphate, giàu canxi, phốt pho và các yếu tố khác đã được xử lý và sử dụng làm chất chứa cho phân bón phosphate nông nghiệp,đạt được tăng sản lượng và hiệu quả.
★ Sử dụng có giá trị cao khác: Ví dụ như việc chuẩn bị các vật liệu tổng hợp, gốm chức năng và sàng phân tử.Loại nghiên cứu này thường liên quan đến các công nghệ tiên tiến hơn và giá trị gia tăng cao hơn.
3Tác động môi trường và đánh giá kinh tế: hai cân nhắc
- Đánh giá tác động môi trường: Một đánh giá về an toàn môi trường trong quá trình thử nghiệm và sau khi sử dụng sản phẩm.và khí thải bụi từ chất thải vật liệu xây dựng được đánh giáKiểm tra dung dịch cũng được thực hiện sau khi lấp đầy dung dịch.
- Đánh giá kinh tế: Phân tích chi phí vòng đời đầy đủ (LCA) được thực hiện, bao gồm chi phí xử lý trước dung dịch, chi phí quy trình sử dụng, doanh thu bán hàng sản phẩm,và chuyển đổi lợi ích môi trường, để đảm bảo khả năng kinh doanh của kế hoạch sử dụng.
03 Hướng dẫn thực tế: Đảm bảo thành công thử nghiệm và thực hiện dự án
1. Làm rõ các mục tiêu thử nghiệm và thiết kế theo nhu cầu
Trước khi thử nghiệm bắt đầu, mục tiêu chính phải được xác định rõ ràng: liệu đó là thu hồi các sản phẩm phụ? sản xuất vật liệu xây dựng? hoặc để lấp dưới lòng đất?Các mục tiêu khác nhau quyết định các trọng tâm thử nghiệm và tiêu chí đánh giá khác nhauĐồng thời, nghiên cứu thị trường kỹ lưỡng nên được tiến hành để đảm bảo khả năng cạnh tranh của sản phẩm được phát triển.
2. Xét nghiệm tiêu chuẩn và tính đại diện
Các tính chất của dung nhựa bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm nguồn quặng, quy trình khai thác và thời gian lưu trữ, và thể hiện một mức độ biến đổi nhất định.lấy mẫu tiêu chuẩn là rất quan trọng để đảm bảo các mẫu đại diện thực sự phản ánh các tính chất trung bình của dung dịchNém nhiều điểm, nhiều lớp và nhiều lần, cùng với lấy mẫu hỗn hợp và giảm được khuyến cáo.
3Kiểm soát chặt chẽ quy trình thử nghiệm và ghi lại dữ liệu
- Tiêu chuẩn hóa các thông số thử nghiệm: Tất cả các thử nghiệm nên được thực hiện dưới các biến được kiểm soát và tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn quốc gia hoặc ngành công nghiệp.
- Đảm bảo dữ liệu đáng tin cậy: Các hồ sơ chi tiết về từng điều kiện thử nghiệm, quy trình hoạt động, dữ liệu thô và quan sát nên được lưu giữ để đảm bảo tính xác thực và tính xác minh của dữ liệu.
- Kiểm tra khả năng lặp lại: Các thí nghiệm chính nên được lặp lại nhiều lần để xác minh tính chính xác và ổn định của kết quả.
- Kiểm tra quy mô: Sau khi nghiên cứu trong phòng thí nghiệm thành công, nên tiến hành thử nghiệm quy mô thử nghiệm liên tục để xác minh tính khả thi công nghiệp của các thông số quy trình, lựa chọn thiết bị,và hiệu suất sản phẩm, và để xác định các vấn đề tiềm ẩn.
4Nhấn mạnh sự hợp tác giữa nhiều bên liên quan và phối hợp chuỗi công nghiệp
Việc sử dụng dung dịch toàn diện thường liên quan đến nhiều ngành công nghiệp, chẳng hạn như khai thác mỏ, vật liệu xây dựng, hóa chất và nông nghiệp, đòi hỏi sự tích hợp của nhiều nguồn lực.
- Hợp tác kỹ thuật: Hợp tác với các trường đại học và viện nghiên cứu để giới thiệu công nghệ tiên tiến và tài năng chuyên nghiệp.
- Hỗ trợ chính sách: tích cực tìm kiếm các chính sách ưu đãi của chính phủ về tài trợ, đất đai và thuế.
- Kết nối thị trường: Thiết lập các kết nối với người dùng tiềm năng để cùng nhau phát triển và quảng bá các sản phẩm dung dịch.
5- Đưa ưu tiên an toàn và bảo vệ môi trường
Bất kể phương pháp sử dụng, an toàn và bảo vệ môi trường phải được ưu tiên.Đảm bảo rằng các sản phẩm sử dụng chất thải đáp ứng các tiêu chuẩn quốc gia có liên quan và không gây hại thứ cấp cho môi trường và sức khỏe con ngườiVí dụ, chất thải được sử dụng trong nông nghiệp phải vượt qua các thử nghiệm nghiêm ngặt về chất thải kim loại nặng, độc tính và phóng xạ.
04 triển vọng: Tương lai của việc sử dụng dung dịch
Trong tương lai, việc sử dụng dung dịch toàn diện sẽ phát triển hướng tới phát triển có giá trị gia tăng cao, đa dạng, thông minh và không phát thải.
- Phát triển có giá trị cao: Chuyển từ việc sử dụng vật liệu xây dựng rộng rãi sang các sản phẩm có giá trị gia tăng cao như kim loại hiếm, kim loại quý và vật liệu tinh khiết cao.
- Đa dạng hóa: Kết hợp các công nghệ đa ngành để phát triển các ứng dụng sáng tạo hơn.
- Trí thông minh: giới thiệu dữ liệu lớn, trí thông minh nhân tạo và robot để đạt được phân loại dung nhựa thông minh, tự động batching và tối ưu hóa quy trình.
- Không phát thải: Mục tiêu cuối cùng là đạt được 100% sử dụng dung dịch, loại bỏ hoàn toàn các ao dung dịch hoặc biến chúng thành cảnh quan thân thiện với môi trường.
Các thử nghiệm về việc sử dụng dung dịch toàn diện là rất cần thiết cho ngành công nghiệp khai thác mỏ để đạt được sự phát triển xanh và nền kinh tế tuần hoàn.nó thể hiện sự tôn trọng sâu sắc đối với và sử dụng hiệu quả tài nguyên của trái đấtThông qua nghiên cứu khoa học chuyên sâu, thực hành thử nghiệm nghiêm ngặt, và hợp tác với nhiều bên liên quan, chúng tôi có khả năng và trách nhiệm để biến chất thải, một lần là một gánh nặng,thành một tài sản có giá trị thúc đẩy sự tiến bộ của ngành công nghiệp và mang lại lợi ích cho xã hội nhân loạiĐiều này không chỉ đòi hỏi sự đột phá về công nghệ mà còn đòi hỏi sự đổi mới về khái niệm và những nỗ lực chung của toàn xã hội.
