Prueba científica antes de transformar los residuos en tesoros

En el desarrollo y la utilización de los recursos minerales, los relaves producidos por las plantas de valorización son a menudo considerados "residuos".También pueden suponer riesgos de contaminación ambiental y de seguridadSin embargo, con el agotamiento creciente de los recursos minerales, las regulaciones medioambientales cada vez más estrictas y los avances tecnológicos, la demanda de energía se ha reducido considerablemente.El concepto de transformar los relaves en "tesoro" está ganando aceptación y se está convirtiendo en una opción inevitable para el desarrollo sostenible en la industria mineraEl proyecto piloto de utilización integral de los relaves es un punto de partida clave para alcanzar este ambicioso objetivo.Pero un proyecto complejo que integra profundidad teóricaEl objetivo de este estudio es proporcionar una base científica sólida para la utilización de los relaves de gran valor y diversificación.

01 "Reinvención" de los relaves: de residuos a recursos potenciales

1. Propiedades y desafíos de los relaves

Los residuos sólidos se refieren a los residuos sólidos que se descargan después del procesamiento del mineral a través de procesos como el trituración, molienda y beneficiamiento.o el contenido de minerales útiles es inferior al grado que puede recuperarse en las condiciones económicas y técnicas actualesSus principales componentes incluyen:

• Minerales del Ganges: cuarzo, feldespato, calcita, dolomita, mica, etc.
• Minerales útiles no recuperados menores: partículas finas o minerales útiles asociados que no pueden recuperarse completamente debido al tamaño de las partículas incrustadas y a las limitaciones del proceso de beneficiamiento.
• Elementos nocivos: Sulfuros (como la pirita y la arsenopirita) y metales pesados, que pueden causar aguas residuales ácidas y lixiviación de metales pesados.
• Reactivos de beneficiado residual: cantidades trazables de reactivos de flotación y floculantes.

Estas características significan que los relaves no sólo ocupan una gran superficie sino que también suponen riesgos ambientales.El volumen mundial de producción de relaves alcanza decenas de miles de millones de toneladas cada año., y la presión de almacenamiento es enorme.

2Potencial de utilización de los recursos de relaves

Sin embargo, los residuos no son totalmente inútiles. Bajo un microscopio, las partículas de residuos siguen siendo agregados de minerales con propiedades físicas y químicas específicas.Su gran volumen tiene un enorme valor potencial.:

• Minerales asociados útiles: Muchos relaves todavía contienen metales valiosos de bajo grado (cobre, hierro, oro, plata, elementos de tierras raras, litio, etc.) o minerales no metálicos (fluorita, apatita,El feldespato de potasio, etc.), pero los procesos actuales dificultan su recuperación eficiente.
• Materiales de construcción: El silicio, el aluminio y el calcio en los relaves los convierten en materias primas de alta calidad para materiales de construcción como cemento, ladrillos y azulejos, cerámica, agregados de hormigón,y hormigón gaseado.
• Materiales de remediación ambiental: Algunos relaves tienen propiedades de adsorción y pueden utilizarse para el tratamiento de aguas residuales de metales pesados; los relaves desulfurizados pueden utilizarse para la mejora del suelo.
• Uso en la agricultura: los relaves que han sido descontaminados y ajustados en su composición pueden utilizarse como acondicionadores de suelo o transportadores de fertilizantes.
• Nuevos materiales: el polvo de relaves ultrafinos se puede utilizar para preparar vidrio microcristalino, materiales refractarios y materiales compuestos.

La "reforma de la identidad" de los relaves se basa en una nueva comprensión de su valor intrínseco,y el experimento de utilización integral de relaves es la piedra angular científica para lograr esta remodelación.

02 La connotación científica y las fases de los relaves

El proyecto piloto de utilización integral de relaves es un proyecto sistemático que integra múltiples disciplinas y tecnologías.Técnicamente factible, y una vía de utilización respetuosa con el medio ambiente para los relaves.

1Investigación básica pre-piloto: un examen físico completo

La utilización exitosa de cualquier relave depende de una comprensión profunda de sus propiedades físicas y químicas.

★ Análisis de la composición de las heces:

• Análisis químico de elementos múltiples: mide con precisión el contenido de elementos principales, menores y trazas, particularmente elementos potencialmente útiles (como metales raros, metales preciosos,El uso de los productos químicos (como el hierro y el hierro asociado) y los elementos nocivos (comoEl valor de los relaves para el aprovechamiento secundario y los riesgos ambientales de su posterior utilización.
• Análisis de fase: la difracción de rayos X (XRD) determina la composición mineralógica y analiza cuantitativamente el contenido de cada mineral,que es la base para comprender las propiedades físicas y químicas de los relaves.
• Análisis espectroscópico (EDS, XRF): Ayuda a determinar la distribución elemental.

★ Medición de las propiedades físicas:

• Análisis de la composición del tamaño de las partículas: se utilizan métodos de detección, analizadores de tamaño de partículas láser y otros métodos para determinar la distribución del tamaño de las partículas de los residuos,proporcionando una base para procesos como la moliendaPor ejemplo, los relaves finos pueden requerir una molienda más refinada en la industria de materiales de construcción, mientras que afectan a la reología del estiércol durante el llenado.
• Medida de la densidad: la densidad real y la densidad de volumen, entre otros parámetros, influyen en el transporte, el almacenamiento y los cálculos de la proporción de mezcla.
• Medición de la superficie específica: método BET, que influye en la adsorción, la reactividad y el rendimiento de sinterización.
• Contenido de humedad y porosidad: estos métodos influyen en el rendimiento de deshidratación y compactación.

★ Análisis estructural y morfológico:

• Microscopía electrónica de escaneo (SEM) combinada con espectroscopia dispersiva de energía (EDS): Observa la morfología, la estructura, las características de la superficie y la distribución elemental de las partículas de relaves.

2Fase de investigación experimental: exploración y optimización de múltiples vías

Sobre la base de los resultados de la investigación básica, combinados con la demanda del mercado y las capacidades tecnológicas actuales, se llevarán a cabo ensayos de utilización específicos.

★ Pruebas de recuperación de recursos secundarios:

• Repolvorado y re-selección: para relaves que contienen minerales útiles de bajo grado, la economía del polvorado y el potencial de recuperación mediante flotación de granos finos, separación por gravedad,y la separación magnética se evaluaráPor ejemplo, la rectificación y la re-selección de relaves de cobre pueden recuperar el cobre residual, el concentrado de azufre e incluso el oro y la plata asociados.
• Tecnología de lixiviación: para los relaves que contengan partículas ultrafinas difíciles de seleccionar o metales preciosos asociados, se utilizarán tecnologías hidrometalúrgicas como la lixiviación con cianuro, la lixiviación con ácido,y la bioleaching se consideran.
• Caso típico: Se utilizó la separación magnética para recuperar algo de magnetita de los relaves de un mineral de hierro doméstico, aumentando el grado a más del 60%, logrando beneficios económicos.

★ Pruebas de utilización de materiales de construcción:

• Aditivos de cemento: se utilizan relaves para reemplazar una porción de clínquer de cemento o agregado..
• Los ladrillos y baldosas sinterizados: los tapones reemplazan parcialmente la arcilla.absorción de agua, y resistencia a las heladas.
• Agregado de hormigón: arena de relaves sustituye a la arena de los ríos.y pruebas de durabilidad deben realizarse.
• Concreto aerado, cerámica de vidrio, cerámica, etc.: se realiza un diseño de formulación dirigido y la optimización de parámetros de proceso.
• Caso típico: Los ladrillos de cola que cumplen con los estándares nacionales se produjeron con éxito de una mina de metales no ferrosos mediante deshidratación, secado y mezcla, lo que permitió la producción industrial a gran escala.

★ Pruebas de material de llenado:

• En el caso de los materiales de limpieza, los materiales de limpieza se utilizan como agregados y se mezclan con materiales de limpieza (cemento, escoria molida, etc.) para preparar un estiércol de limpieza para llenar los depósitos subterráneos.El ensayo requiere la determinación de las propiedades reológicas (descenso, dispersión), tiempo de ajuste, resistencia temprana y tardía, así como impermeabilidad y resistencia a las grietas.
• Recarga de pasta: Preparación y transporte de estiércol de relaves de alta concentración, así como resistencia de relleno.
• Caso típico: Una mina de oro adoptó una tecnología de relleno de relaves totalmente cementada, que no solo resolvió el problema del almacenamiento de relaves sino que también garantizó la seguridad minera.

★ Experimentos de remediación ambiental y de utilización agrícola:

• Adsorción de metales pesados: Evaluación de la capacidad de adsorción de los residuos para los iones de metales pesados en las aguas residuales.
• Condicionador del suelo: Evaluación del efecto de mejora de los relaves en suelos ácidos e infértiles (pH, contenido de nutrientes y pruebas de crecimiento de las plantas).
• Caso típico: los relaves de una mina de fosfato, ricos en calcio, fósforo y otros elementos, fueron tratados y utilizados como portadores de fertilizantes agrícolas de fosfato,lograr un aumento de la producción y la eficiencia.

★ Otros usos de alto valor: tales como la preparación de materiales compuestos, cerámicas funcionales y tamizes moleculares.Este tipo de investigación suele implicar tecnologías más avanzadas y un mayor valor añadido..

3- Impacto ambiental y evaluación económica: dos consideraciones

• Evaluación del impacto medioambiental: evaluación de la seguridad medioambiental durante los ensayos y después del uso del producto.se evalúan las emisiones de residuos y de polvo procedentes de materiales de construcciónLa prueba de lixiviación también se realiza después de llenar los relaves.
• Evaluación económica: se realiza un análisis completo de los costes del ciclo de vida (ACV), que abarca los costes de pretratamiento de los relaves, los costes del proceso de utilización, los ingresos por ventas de productos,y conversiones de beneficios ambientales, para garantizar la viabilidad comercial del plan de utilización.

03 Orientación práctica: garantizar el éxito de los ensayos y la ejecución del proyecto

1- Clarificar los objetivos de los ensayos y el diseño orientado a la demanda

Antes de comenzar el ensayo, el objetivo principal debe estar claramente definido: ¿es recuperar subproductos? ¿producir materiales de construcción? ¿o para el relleno subterráneo?Diferentes objetivos dictan diferentes énfasis en los ensayos y criterios de evaluaciónAl mismo tiempo, debe realizarse una investigación de mercado exhaustiva para garantizar la competitividad del producto desarrollado.

2Muestreo normalizado y representatividad

Las propiedades de los relaves están influenciadas por varios factores, incluidos la fuente del mineral, el proceso de beneficiamiento y el tiempo de almacenamiento, y presentan cierto grado de variabilidad.El muestreo estandarizado es crucial para garantizar muestras representativas que reflejen verdaderamente las propiedades medias de los relaves.Se recomienda el muestreo en múltiples puntos, en múltiples capas y múltiples, así como el muestreo mixto y reducido.

3Controlar estrictamente el proceso de juicio y registrar los datos

• Estandarizar los parámetros de ensayo: todas las pruebas deben realizarse bajo variables controladas y cumplir estrictamente con las normas nacionales o de la industria.
• Asegurar la fiabilidad de los datos: deben conservarse registros detallados de cada condición de ensayo, procedimientos de operación, datos en bruto y observaciones para garantizar la autenticidad y la verificabilidad de los datos.
• Pruebas de repetibilidad: los experimentos clave deben repetirse varias veces para verificar la exactitud y la estabilidad de los resultados.
• El objetivo de este programa es mejorar la calidad de la producción y la calidad de los productos, así como mejorar la calidad de la producción.y rendimiento del producto, y para identificar posibles problemas.

4Enfatizar la colaboración de múltiples partes interesadas y la sinergia de la cadena industrial.

La utilización integral de relaves a menudo implica múltiples industrias, como la minería, los materiales de construcción, los productos químicos y la agricultura, lo que requiere la integración de múltiples recursos.

• Cooperación técnica: Colaborar con universidades e institutos de investigación para introducir tecnologías avanzadas y talento profesional.
• Apoyo a las políticas: Busque activamente políticas gubernamentales preferenciales en términos de financiación, tierras e impuestos.
• Conectividad del mercado: establecer conexiones con los usuarios potenciales para desarrollar y promover conjuntamente productos de relaves.

5. Priorizar la seguridad y la protección del medio ambiente

Independientemente del método de utilización, la seguridad y la protección del medio ambiente deben tener prioridad.Asegurar que los productos de utilización de desechos cumplan las normas nacionales pertinentes y no causan daños secundarios al medio ambiente y a la salud humanaPor ejemplo, los relaves utilizados en la agricultura deben pasar rigurosas pruebas de lixiviación de metales pesados, toxicidad y radioactividad.

04 Perspectivas: el futuro de la utilización de los relaves

En el futuro, la utilización integral de relaves se desarrollará hacia un desarrollo de alto valor añadido, diversificado, inteligente y de cero emisiones.

• Desarrollo de alto valor: El cambio de la utilización extensiva de materiales de construcción a productos de alto valor añadido como metales raros, metales preciosos y materiales de alta pureza.
• Diversificación: integración de tecnologías multidisciplinares para desarrollar aplicaciones más innovadoras.
• Inteligencia: Introducción de grandes volúmenes de datos, inteligencia artificial y robótica para lograr una clasificación inteligente de las heces, una automatización de los lotes y la optimización de los procesos.
• Cero emisiones: el objetivo final es lograr una utilización del 100% de los relaves, eliminando por completo los estanques de relaves o transformándolos en paisajes ecológicos.

Las pruebas de utilización integral de los relaves son esenciales para que la industria minera logre un desarrollo ecológico y una economía circular.demuestra un profundo respeto y una utilización eficiente de los recursos de la TierraA través de la investigación científica en profundidad, la práctica experimental rigurosa, y la colaboración de múltiples partes interesadas, tenemos la capacidad y la responsabilidad de transformar los relaves, una vez una carga,en un activo valioso que impulsa el progreso de la industria y beneficia a la sociedad humanaEsto requiere no sólo avances tecnológicos, sino también innovación conceptual y los esfuerzos conjuntos de toda la sociedad.