首页
协会介绍 工程咨询 勘察设计 项目管理 执业注册 容器管道 标准规范 工程评优 专有技术 专业培训 信用建设
 
你的位置:首页 > 专题交流 > 提高自主创新能力 加快科技进步 为发展我国化学矿山事业努力奋斗(中蓝连海设计研究院)
  2007-5-30
【 字体: 】【 打印 】【 关闭 加入收藏

  

提高自主创新能力 加快科技进步
为发展我国化学矿山事业努力奋斗

  中蓝连海设计研究院


  中蓝连海设计研究院(原名化工部连云港设计研究院、化工部化工矿山设计研究院)原为化工部直属院所,筹建于1960年,是我国最早从事大型化学矿山技术开发和工程设计的院所。建院以来,完成了国家和地方勘察、设计、科研、工程总承包、工程监理等项目3200余项,其中国家级重点工程、大中型项目178项,获国家、部、省级以上科学技术进步奖、优秀工程勘察奖、设计奖、咨询奖等共210余项。大批技术创新的科研成果和工程设计,为我国化学矿山的开发建设和科技进步作出了重要的贡献。
  多年来,我院坚持科技创新的发展战略,始终走在化学矿山建设技术开发的前沿,把科技创新、自主创新与提高化学矿山科技进步和现代化建设水平紧密结合起来,大大提高了矿山企业的产品质量和经济效益。作为全国化学矿山的主体院,我院在国家“六五”、“七五”、“八五”、“九五”以及西部大开发中,承担了众多的国家重点工程项目或科技攻关项目,在承担的国家项目和为企业的服务中,自主开发出了一系列的用于化学矿山建设的先进技术和工艺,在选矿工艺、浮选药剂、选矿设备,固体矿采矿技术,矿山环境工程,矿山计算机管理软件等应用技术,特别是胶磷矿选矿技术和钾化工系列产品的技术开发方面,在国内外都处于领先地位。
  一、攻克胶磷矿选矿技术世界难题
  我院是一所科研和设计体制相结合的院所,在化学矿山的开发建设中,我们始终坚持并运用了这种科研与设计体制相融合的技术创新优势。在工程建设项目的实践中,在推进技术进步中,这种体制的技术创新优势发挥了很大作用。我院坚持以科研为先导,与设计相结合,成果工程化的路子,利用自主开发的选矿工艺技术与药剂,设计并建成了世界上第一个胶磷矿的选厂——湖北王集磷矿150万吨/年选矿厂。以此为开端,用自主开发的选矿工艺和药剂,相继设计建成了包括世界银行贷款项目等一大批化学矿山大型选厂。
  我国磷矿资源成矿年代古老,矿床主要形成于古生代寒武纪和震旦纪地层中。古老的成矿年代使磷矿石变成细密坚硬的岩石,并伴有大量以白云石为主的碳酸盐沉积物,导致了磷酸盐颗粒非常细小、与脉石矿物紧密共生、嵌布粒度很细、MgO含量较高,是世界公认的难选的磷矿石,简称为胶磷矿。这种难选磷矿石占我国磷矿资源总储量的70%以上。
  为开发利用我国磷矿资源,改变长期以来我国氮、磷、钾肥比例严重失调,以及长期依靠进口的局面,我院成立了专门机构,集中了最优秀的科技人员组织攻关。经过多年的努力,做了大量试验研究,在仔细分析和研究矿石特性基础上,经历了不同阶段和不同规模的试验,终于取得了全面突破。自行开发出了有效处理这一世界难选磷矿石的选矿工艺、浮选药剂、浮选设备、尾矿和尾矿水处理等配套的技术。选矿工艺包括:直接浮选工艺、无氰浮选、单反和反正(正反)浮选、擦洗脱泥浮选、焙烧消化碳化脱泥、重介质分选和重介质加浮选、硫酸浸取等工艺。浮选药剂包括:“S”和“L”系列脉石矿物抑制剂、“PA”系列的捕收剂。浮选机有“PF-8”型胶磷矿专用浮选机。尾矿处理有细粒尾矿的堆坝枝术,尾矿水处理有生物净化、物理、化学净化等。这些自主创新开发成熟的技术,代表我国选矿技术已走在了世界前列,彻底改变了以前对利用我国磷矿资源生产高效复肥的悲观结论。
  我院自主研发的胶磷矿选矿技术,基本上可以解决各种复杂矿石的选别富集方法,在我国大部分磷矿特别是大型磷矿已实现了工业化生产,已广泛应用于江苏锦屏磷矿、湖北王集150万吨/年磷矿选矿厂、年处理原矿能力60万吨的云南海口磷矿选矿厂、150万吨/年的湖北大峪口磷矿浮选厂、250万吨/年的贵州瓮福磷矿浮选厂等大型矿山。而且,胶磷矿选矿技术走出了国门,承担了阿尔巴尼亚、斯里兰卡、突尼斯、哈萨克斯坦、伊朗、南非、埃塞俄比亚、埃及、叙利亚、约旦、蒙古、美国等10几个国家的磷矿试验研究,均取得了令人满意的结果。特别是针对美国佛罗里达高镁磷矿的选矿试验取得了成功。多年来,美国有关的大学、科研机构对佛罗里达高镁磷矿选矿进行了广泛的研究,不是磷精矿质量不过关,就是磷精矿的回收率低。利用我院磷矿选矿工艺技术处理美国佛罗里达高镁磷矿,实验室试验不仅获得了高质量的磷精矿,而且磷精矿的回收率比美国国内的大学、科研机构做的试验高出20%以上。美国磷酸盐工业界有关权威机构称赞是“迄今为止最好的试验结果,是世界一流水平”。在实验室试验成功的基础上,2000年至2001年,在美国佛罗里达州当地开展了细致的选矿中间试验。基于中间试验所获得的结果,世界一流的工程公司JACOBS给予的技术经济评价是:中国连云港院磷矿选矿工艺技术用于美国佛罗里达高镁磷矿选矿,技术可靠,经济可观。这是原化工部系统第一项以纯国产化技术出口的项目。
  二、固体矿采矿技术的创新突破
  随着我国化肥工业的迅速发展,化学矿矿种的不断增加,化学矿产品的用途也不断扩大,需要对不同建设性质、不同地质条件和不同建设规模的部分矿种,提出新的设计理念和新的技术工艺。为适应化学矿山形势的发展,我院不断探求和提高设计技术水平和开发新的采矿工艺,把增强自主创新能力,加快科技进步,结合到化学矿山的建设中去。
  我国磷矿资源大部分属中厚缓倾斜矿床,在非煤矿山中一向被世界业内人士认为是开采难度很大的矿床。若当矿床顶底板不平稳、矿岩破碎松软时,开采难度更大。此类矿床在地下开采的磷块岩矿山中占很大比重,如四川金河磷矿、清平磷矿、湖北荆襄的王集磷矿和贵州的开阳磷矿等。由于各地区矿床开采技术条件有异,对产品的技术要求也各不相同,多年来,我院一直在和有关矿山企业联合,在国内进行采矿方法的试验研究,探讨符合我国国情和矿山地质条件的采矿方法试验。
  江苏锦屏磷矿是我国最早建成的大型磷矿,第四次延深工程井深已达负590多米,我院对竖井延深和改造采取了“副井由单绳改造为多绳提升”等多项新技术,保证了延深工程的成功。四川金河磷矿属于高山矿床或工程地质不良矿山,设计中采用了“阶段平峒—地面斜坡道”方案,该方案投入运行后,减少开采成本,安全可靠,提高了企业效益,是开拓方案的大胆创新。在江苏新浦磷矿采矿设计中采用了“竖井沉井施工方案”、“大水矿床疏干法”等设计新技术,成功地解决了矿层上复承压水、以及通过20多米厚的淤泥层和流沙层的技术难题,开创了常规设计无法开采的地下资源的新技术。这是我国化学矿山首例沉井技术成功的范例。湖南七宝山硫铁矿“主井注浆加固”技术的应用,也开辟了用注浆法加固不良工程地质地段的新的技术手段等等。
  在贵州开阳磷矿用沙坝矿段的盲竖井生产系统设计中取得了新突破。用沙坝矿段属缓倾斜高山矿床,赋存于浸蚀基准面以上的矿床高差达400米。由于受技术发展的限制等多种原因,矿山开拓运输系统的设计方案,竟长达10多年之久未能解决。用沙坝矿段主、副盲竖井,是我院设计的新建矿井中直径最大,井筒最深,工程结构最复杂的竖井。在软岩中开凿井筒,建造大型机械峒室等等,都存在着一系列的难题。针对难题我们一一攻关,集中了最优秀的井巷设计专家,采用了当时国内先进水平的多项新技术,最终使盲竖井生产系统评定为设计全优项目,取得了国内竖井建设技术的新成就,获得了国家优秀工程铜质奖。
  湖北王集磷矿的地下采矿方法试验属于国家重点科技攻关课题,攻关连续试验历经2年零10个月,共试验了三种采矿方案,八个矿段,从中优选出“同步形成间隔矿柱的中深孔房柱采矿法”。经过院、矿双方的密切合作,取得了显著成果并应用于生产。该采矿方法经专家鉴定,具有机械化程度高,工艺简单合理,采准工作量小,工效高,贫化率低,安全性好等突出优点。不仅适合王集磷矿的开采条件,对我国类似矿山也具有积极的技术推广价值。该研究成果获得国家科技进步二等奖。配合该工程选矿开发的“直接浮选法处理王集磷矿中间试验”获国家攻关表彰奖。
  贵州开阳磷矿采矿方法试验也是国家重点科技攻关课题。开阳磷矿曾采用过多种方法进行采矿试验或生产,成效很小,开采损失率和贫化率很高,致使优质富矿成为劣质产品。承担的攻关试验采用了“锚杆护顶分段空场采矿法”,工艺配套使用了先进的采、掘、锚、运等大型无轨设备,采用了自控监测装置等先进技术手段,机械化程度高,安全性能好,其技术经济指标已达当时的国外先进水平。由原采场日生产能力120吨提高到1008吨,采出的矿石不经选矿即可基本满足制取高浓度磷复合肥的要求,合理地利用了资源,不仅使矿山经济效益成倍提高,而且也为下游加工企业提供了价廉质优的原料,为我国以提高高浓度磷复肥所占比重为主要目标的磷肥结构调整作出了重要贡献。该采矿新方法获得国家“七五”攻关表彰奖、国家科技进步一等奖。
  王集磷矿同步形成间隔矿柱的中深孔房柱采矿法和开阳磷矿锚杆护顶分段空场采矿法这两个攻关课题的试验成功,解决了缓倾斜中厚矿体采矿这一世界公认的难题,取得了巨大的技术进步。
  三、自主开发我国的钾肥加工技术
  随着我国工农业生产的不断发展,资源供需的矛盾不断扩大,氮、磷、钾肥比例很不协调,尤其短缺钾肥。青海省柴达木盆地察尔汗盐湖和新疆塔里木盆地拥有丰富的氯化钾储量,其中柴达木盆地察尔汗盐湖是我国氯化钾储量最大,同时也是世界上最大的盐湖之一。
  我院曾对不溶性的明矾石、钾长石等含钾矿物进行了大量的试验研究工作,终因当时技术经济上难以突破的原因而终止。后来研究云南思茅地区钾石盐矿的选矿和加工工艺并建成小型选矿厂。青海察尔汗盐湖是一大型氯化物型盐湖资源,资源主要赋存于晶间卤水、湖表卤水中。对于察尔汗盐湖的开发,我院作为第一期20万吨/年氯化钾生产装置的主体设计单位,在一期工程开发中形成了渠道采卤、深水盐田、水采机采集光卤石、浮管输送、脱卤、光卤石冷分解-浮选分离等一系列的独特工艺和先进技术。“七五”期间,国家对钾资源的开发又相继安排了一批科技攻关课题,我院和相关单位在井渠结构、采输原卤、固液转化和动态规律、冷结晶浮选、盐田溶解重结晶、兑卤脱钠控速分解等重大研究项目上,都取得了阶段成果和最终成果。现在,我院参与建设的青海盐湖二期100万吨/年工程也已建成,该工艺的各项生产技术指标不仅达到和超过了原定的设计目标,而且达到了世界领先水平,标志着我国氯化钾生产技术已具备世界一流水平。
  多年来,我院和部分合作单位自主创新开发了多种氯化钾生产技术,已经实现工业化的加工工艺有:冷分解—浮选法、冷分解—热溶结晶法、反浮选—冷结晶法、兑卤脱钠—控速分解法、盐田光卤石溶解重结晶制取氯化钾,控速分解结晶法制优质硫酸钾、兑卤水法生产硫酸钾、复分解结晶法制硝酸钾等工艺技术。这些新工艺的开发成功,获得了多项国家、省部级奖以及技术专利,不仅解决了察尔汗盐湖等钾肥生产的难题,满足了生产建设的需要,而且提升了我国在掌握氯化钾生产技术方面的国际威望。
  新疆罗布泊盐湖资源的开发利用,我院和兄弟单位已做了大量工作,通过多年的努力探索,罗布泊盐湖硫酸镁亚型卤水制取硫酸钾工艺已取得了重大成果。2003年在罗布泊现场成功地进行了年产2万吨硫酸钾的工业试验,,又成功扩大到年产8万吨规模,目前,年产120万吨项目正如火如荼的进行,我国乃至世界上规模最大的硫酸钾生产基地将会在罗布泊腹地建成。
  四、在建设大型化学矿山基地中推进技术进步
  我院在承担化学矿山现代化建设的过程中,坚持从国情出发,加快科技进步,增强自主创新能力,以赶超世界先进水平和缩小差距为目标,努力实现生产和管理的现代化,为振兴中国的化学矿山事业和国民经济的发展做出贡献。
  1、贵州瓮福磷矿250万吨/年工程
  贵州瓮福磷矿是我国生产高效磷肥重要的优质原料基地。该项目为世界银行贷款并列入国家“八五”重点建设工程项目。我院为瓮福矿肥结合工程设计的主体设计院。本工程采选生产能力为年产原矿250万吨,年剥离废石量1250万吨,合计年矿岩总量为1500万吨。所采原矿石全部入选,选矿厂年产精矿量约190万吨。浓度55-60%的矿浆经全长44.4公里的管道输送到矿区磷肥加工厂,这是我国首次建成的最长距离的具有世界先进水平的精矿浆输送管道。选矿采用我院开发的反浮选工艺,以及新开发的胶磷矿浮选捕收剂PA-31。瓮福磷矿是目前国内最大的磷矿山,矿山技术装备水平具有大型化、现代化和自控程度高等特点,达到了90年代同期世界先进水平。在该工程申报世行贷款工作中,我院整理了大量的地质资料,进行了13项各种类型的造矿试验,以充分的技术数据,终于把这一矿肥结合工程列入世行贷款项目。世行官员和外国专家一直认为,中国的化学矿山建设是落后的,中国工程技术人员的水平当然也是不高的,他们对能否按期完成符合国际标准的可研报告及技术方案持怀疑态度。但我院的工程师们以自己的实际行动,赢得了外国专家的赞许。美国雅各布斯公司的专家通过他们的计算机地质矿床模型的验证,证明他们获得的选矿试验指标远远不如我院。
  在该工程前期的可研报告中,提出的开采规模为150万吨/年,我院经过反复论证和比较后,果断提出把开采规模修改为250万吨/年,这一修改方案经雅各布斯公司和中国国际咨询工程公司的咨询论证后,认为完全是合理可行的。在确定首采英坪矿段时,我院第一次在化学矿山实行分区强化开采的方案。这一方案的应用,使英坪矿段的基建剥离量从744.82万立方米减少到230万立方米;利用采空区实行内部排土,又大大缩小了废石运距,使采矿成本大幅度降低。由于实行分区开采,以小境界的下降,使该矿段的准备工作量从366万吨减为182万吨,为加快速度、进行高强度开采创造了有利条件。这些措施的采用节省了大量的基建投资。为确保这一大型基本建设项目的顺利进行,世行咨询顾问建议采用美国MKI公司推出的计算机管理软件。我院在进行了认真的考察后,认为当时我国的矿山体制、管理模式、计算方式等都与国外不同,从国外引进的软件即使消化了,也难以直接使用。因此,建议采用我院自行开发研制的矿山基本建设管理软件。对这套比较先进的计算机管理系统的应用,各级领导和中外专家们都给予了高度评价。
  该矿肥工程于1999年全面建成投产,2001年12月通过竣工验收,是我国目前现代化水平最高的化学矿山工程,荣获国家优秀工程设计金质奖, 其“胶磷矿浮选新型捕收剂PA-31开发研究”等多个项目分获化工部科技进步奖和优秀工程设计奖。
  2、湖北大峪口磷矿150万吨/年采选工程
  大峪口磷矿是我国利用世界银行贷款及国内配套资金兴建的第一批大型矿肥结合项目,并列为国家“八五”期间重点建设工程。我院承担了该矿150万吨/年采选工程设计,为该项目的主体设计院及总体设计单位。
  大峪口磷矿是我国大型磷矿生产基地,其150万吨/年选矿,是采用了我院自主开发的“直接浮选——中矿再选”的新工艺。该磷矿是属于较难选的硅钙质磷块岩——即胶磷矿,设计采用的我院自行研制的脉石矿物抑制剂S711和胶磷矿新型捕收剂PA-42,提高了选别效果、精矿质量以及回收率,这是我院在攻克胶磷矿选矿技术上的又一突破,使此项世界领先的胶磷矿选矿技术更加完善。
  该工程1996年系统试车,1997年3月全面建成转入试生产。是国内化工矿山为数不多的设备先进、自动化水平高的矿山企业之一。本项目中“大峪口磷矿选矿试验” “大峪口矿肥结合项目采选35KV变电所” 分获化工部科技进步一等奖、优秀工程设计奖,
  3、广东云浮硫铁矿300万吨/年采选工程
  云浮硫铁矿是储量和品位居世界第二、亚洲第一的大型优质硫铁矿床,是国家“六五”期间的重点工程建设项目。我院承担该项目300万吨/年采选主体工程设计,为该项目总体汇总单位。
  该矿山主体工程设计包括:露天采矿场、原矿运输、富矿破碎、贫矿选矿、机汽修设施、三废治理及总图等。配套工程有外部准轨铁路、西江取水、窄轨铁路、外部通讯、外部输变电等。
  该矿山1979年1月正式开工建成,1985年底基本建成,并做到投料试车一次成功。经试生产实践的考核,工程质量优良率及设计成品优良率高达95%以上,1988年1月建成通过国家验收并正式竣工投产。该工程被国家验收委员会誉为我国第一个现代化大型化学矿山,荣获1990年国家优秀工程设计银质奖、优秀工程银质奖,化工部优秀工程设计一等奖,该工程中还有《广东云浮硫铁矿泥石流治理》、《广东云浮硫铁矿破碎Ⅰ型场地滑坡防治工程》、《广东云浮硫铁矿大倾角下运钢绳芯胶带运输系统》等多项设计成果获得国家、部科技进步奖。
  4、青海盐湖100万吨/年钾肥工程
  察尔汗盐湖有“聚宝盆”之称,位于青海柴达木盆地中南部。我院作为主体设计院参与的一期工程,是国内首次自主设计的大型钾肥项目,获全国第七届优秀工程设计铜质奖。该工程1986年开工建设,1989年建成。经多年的试车整改及研究开发,已成功的完成20万吨达产、达标技改和40万吨扩能技术改造工程的建设。
  青海盐湖二期100万吨/年项目为国家西部大开发“十大工程”之一,该工程采输卤规模为年采输原卤量7585.34m3,采卤渠共7条长35.25km,输卤渠约58km,盐田面积81.4km2,年产光卤石924万吨,共设8条水采船,其中6台由我院参与和盐湖集团自制,许多装置均可列为国内同类一流设备。本项目自主开发的反浮选——冷结晶工艺,是目前国际上最先进的以光卤石为原料工业化生产氯化钾的工艺技术。青海盐湖100万吨/年钾肥工程于2000年底开工建设,2003年底建成达产。
  除以上列举的重点工程以外,我院承担和参加了国家大部分化学矿山工程的开发和设计。我院广大科技人员满怀报效祖国和振兴民族工业的激情,始终坚持科技创新、自主创新的精神,勇攀技术高峰,在建设现代化的磷、硫、钾等大型矿肥基地,提高中国化学矿山技术装备,赶超世界先进水平方面,发挥了重要的作用。一些工程项目或科研开发项目达到了国际先进水平,为我国化学矿山事业发展到一个新的高度,为农业的增长和化肥的增产,做出了重要的贡献。一大批现代化的特大型或大型化学矿山的建成投产,大大缩小了与国外化学矿山的差距,从根本上改变了我国化学矿山的落后面貌。
  我们要认真贯彻落实胡锦涛总书记在全国科学技术大会上《坚持走中国特色自主创新道路,为建设创新型国家而努力奋斗》的讲话精神,深刻认识世界新科技革命带来的机遇和挑战,坚持和落实科学发展观,进一步深化科技改革,大力推进科技进步,努力提高自主创新能力,实施激励自主创新的各项措施,继续发挥我院科研和设计相结合体制的创新优势,为进一步提高我国化学矿山的科技水平和建设创新型国家努力贡献自己的力量。

网站备案号:京ICP备05054875号                      
地址:北京市朝阳区安立路60号润枫德尚A座13层            
电话:010-64820646,传真:010-64820656、64820323
邮编:100101            信箱:ccesda@mx.cei.gov.cn