微细矿物颗粒封闭循环利用高效节能分离技术与装备

项目名称：微细矿物颗粒封闭循环利用高效节能分离技术与装备

奖励类别：国家科技发明奖

获奖等级：二等

授予单位：中华人民共和国国务院

获奖单位：四川大学，上海华畅环保设备发展有限公司，威海市海王旋流器有限公司，华东理工大学

项目完成人：褚良银，吕文杰，王书礼，王磊，汪伟，汪华林

获奖时间：2018

成果介绍：

矿产资源是实现“两个一百年”奋斗目标的物质基础，随着各种矿业的大量开采，由此产生的微细矿物颗粒排放与流失已导致非常严重的环境问题。世界各国每年采出的金属矿、非金属矿、煤等在150亿吨以上，其中产生的大量可吸入微细矿物颗粒（10 微米以下）进入环境则成为严重污染物，回收则成为宝贵资源。国内外矿山微细矿物颗粒分离以往通常采用基于重力分选原理的螺旋分离技术和工艺，易造成产品颗粒粗细混杂，导致效率低、能耗高、流程长等难题，且选矿后产生大量尾矿，导致微细矿物颗粒大量流失，不仅浪费资源，而且污染环境。针对上述难题，该项目历经20 余年产学研合作，在多项国家和省部级项目支持下，取得了多项新技术、新装备、新工艺的创新成果，建立了一套技术体系和标准，实现了微细矿物颗粒排放减量化和资源回收利用。主要发明点如下：

（1）发明了通过进料颗粒顺旋瞬时径向排位和短路流抑制实现颗粒运动轨迹调控的旋流分离新技术新装备，突破了传统微细颗粒分离方法效率低的技术瓶颈。阐明了微细颗粒旋流分离装备内的流场特性以及颗粒粒径和进料位置对颗粒运动的影响规律，发明了通过进料颗粒顺旋瞬时径向排位和短路流抑制等实现旋流分离装备内颗粒运动轨迹调控的新技术，发明了具有离心蜗壳进料新结构以及环齿形和倒锥形溢流管等新结构的新装备，分离效率较国际同类先进技术提高20 个百分点。

（2）发明了通过调控流体流动特性实现内旋流湍动能耗降减和局部阻力损失抑制的旋流分离新技术新装备，解决了传统旋流分离过程能耗高的特有难题。阐明了微细颗粒旋流分离过程中能量损耗的机制，发明了通过调控旋流分离装备内流体流动特性实现内旋流湍动能耗降减和局部阻力损失抑制的新技术，发明了具有平底柱式和渐变锥体等新结构的新装备，分离过程能耗较国际同类先进技术降低20%。

（3）发明了微细矿物颗粒封闭循环利用和无尾矿山的短流程新工艺，实现了微细矿物颗粒排放减量化和资源回收利用。发现了基于高效低耗分离关键技术和核心备实现短流程封闭循环工艺的新途径，创立了三级高效低耗旋流分离与造粒相结合的微细颗粒封闭循环分离回收新工艺，建立了高效低耗旋流分离与脱水澄清相结合的无尾矿山分级浓缩回水闭路循环利用新工艺，实现了10 微米以下微细颗粒的资源回收和无尾、无废、无微细颗粒污染的绿色现代化生产。

该项目成果取得授权发明专利17 项、实用新型专利36 项；发表论文130 篇（SCI收录23 篇）；出版专著3 部；部分成果被编入2 本工程手册、5 本学术专著和1 本教科书。论著他引>1700 次，其中专著他引>350 次，已成为国内该领域最有影响的专著。获得国家科技部、环保部、商务部和质检总局颁发的国家重点新产品证书5 个；主持制定行业标准3 件，参与制定国家标准2 件。

该项目成果在铁矿、煤矿、有色金属和非金属矿等行业的3000 多个大中小型矿企已推广应用10 万余台（套），国内市场占有率达到78%；已出口至澳大利亚、俄罗斯、巴西、秘鲁等40 个国家的90 多个矿企，并在世界最大铁矿、澳大利亚中信泰富SINO 铁矿中替代了国际知名的美国Krebs 公司同类技术，分离效率提高了20 个百分点，降低循环负荷幅度达50%以上；实现了微细矿物颗粒污染减量化和废物资源化，取得了矿业行业高效清洁生产的重大突破。近三年新增直接销售额5.85 亿元，出口创汇902 万美元，新增直接利润9200 万元；根据应用单位中仅23 家数据统计，其新增销售额36.6 亿元，新增利润8.9 亿元；减少微细颗粒物排放量3000 万吨以上；培养了国家杰青、特聘教授1 名，博士生和硕士生40 人；获省部级科技进步奖一等奖1 项和二等奖2 项；取得了显著的经济效益、环境效益和社会效益。