Demonstração científica antes de transformar resíduos em tesouro - teste de utilização abrangente de rejeitos

No desenvolvimento e na utilização dos recursos minerais, os rejeitos produzidos pelas instalações de valorização são muitas vezes considerados "resíduos".podem também representar riscos de poluição ambiental e de segurançaContudo, com o crescente esgotamento dos recursos minerais, as regulamentações ambientais cada vez mais rigorosas e os avanços tecnológicos, o desenvolvimento das tecnologias de informação e comunicação é cada vez mais difícil.O conceito de transformar rejeitos em "tesouro" está a ganhar ampla aceitação e a tornar-se uma escolha inevitável para o desenvolvimento sustentável na indústria mineiraO projecto piloto de utilização global dos rejeitos é um ponto de partida fundamental para atingir este objectivo ambicioso.Mas um projeto complexo que integra profundidade teóricaO objectivo do projecto é proporcionar uma base científica sólida para a utilização diversificada e de alto valor dos rejeitos.

01 "Reinvenção" dos rejeitos: de resíduos para recursos potenciais

1. Propriedades e desafios dos rejeitos

Resíduos sólidos: resíduos sólidos que são despejados após o processamento de minério através de processos como esmagamento, moagem e beneficiamento.ou o teor de minerais úteis é inferior ao grau que pode ser recuperado nas condições económicas e técnicas actuaisOs seus principais componentes incluem:

• Minerais do Ganges: quartzo, feldspato, calcita, dolomita, mica, etc.
• Minerais úteis não recuperados menores: partículas finas ou minerais úteis associados que não podem ser totalmente recuperados devido ao tamanho das partículas incorporadas e às limitações do processo de beneficiamento.
• Elementos nocivos: Sulfetos (como pirita e arsenopirita) e metais pesados, que podem causar águas residuais ácidas e lixiviação de metais pesados.
• Reagentes de beneficiação residual: quantidades residuais de reagentes de flotação e floculantes.

Estas características significam que os rejeitos não só ocupam uma grande quantidade de terra, mas também representam riscos ambientais.O volume mundial de produção de rejeitos chega a dezenas de milhares de milhões de toneladas por ano, e a pressão de armazenamento é enorme.

2Potencial de utilização dos recursos de rejeitos

No entanto, os resíduos não são inteiramente inúteis. Sob um microscópio, as partículas de resíduos ainda são agregados de minerais com propriedades físicas e químicas específicas.O seu enorme volume tem um enorme valor potencial.:

• Minerais úteis associados: Muitos resíduos contêm ainda metais valiosos de baixa qualidade (cobre, ferro, ouro, prata, elementos de terras raras, lítio, etc.) ou minerais não metálicos (fluorito, apatita,Esparto de potássio, etc.), mas os processos actuais dificultam a sua recuperação eficiente.
• Materiais de construção: O silício, o alumínio e o cálcio presentes nos rejeitos tornam-nos matérias-primas de alta qualidade para materiais de construção, tais como cimento, tijolos e telhas, cerâmica, agregados de concreto,e betão gaseificado.
• Materiais de remediação ambiental: Alguns rejeitos têm propriedades de adsorção e podem ser utilizados para o tratamento de águas residuais de metais pesados; rejeitos dessulfurizados podem ser utilizados para a melhoria do solo.
• Utilizações agrícolas: Os rejeitos que tenham sido descontaminados e ajustados na composição podem ser utilizados como condicionadores do solo ou transportadores de fertilizantes.
• Novos materiais: pó de rejeitos ultrafinos pode ser usado para preparar vidro microcristalino, materiais refratários e materiais compostos.

A "reforma da identidade" dos rejeitos baseia-se numa nova compreensão do seu valor intrínseco,e a experiência de utilização integral dos rejeitos é a pedra angular científica para alcançar esta remodelação.

02 A conotação científica e as fases dos rejeitos

O projecto piloto de utilização global de rejeitos é um projecto sistemático que integra várias disciplinas e tecnologias.tecnicamente viável, e uma via de utilização ecológica dos rejeitos.

1Investigação básica pré-piloto: um "exame físico" abrangente

A utilização bem-sucedida de qualquer rejeito depende de uma compreensão profunda das suas propriedades físicas e químicas.

★ Análise da composição dos resíduos:

• Análise Química de Múltiplos Elementos: mede com precisão o teor de elementos principais, secundários e oligoelementos, particularmente elementos potencialmente úteis (como metais raros, metais preciosos,A utilização de substâncias tóxicas (por exemplo, ferro e ferro associado) e elementos nocivos (como enxofre)Esta determina o valor dos rejeitos para benefício secundário e os riscos ambientais da utilização subsequente.
• Análise de fase: a difração por raios-X (XRD) determina a composição mineralógica e analisa quantitativamente o teor de cada mineral,que constitui a base para a compreensão das propriedades físicas e químicas dos rejeitos.
• Análise espectroscópica (EDS, XRF): Auxilia na determinação da distribuição elementar.

★ Medição das propriedades físicas:

• Análise da composição do tamanho das partículas: são utilizados métodos de triagem, analisadores de tamanho das partículas a laser e outros métodos para determinar a distribuição do tamanho das partículas dos rejeitos,fornecendo uma base para processos como moagemPor exemplo, os rejeitos finos podem exigir uma moagem mais refinada na indústria de materiais de construção, enquanto afetam a reologia da lama durante o enchimento.
• Medição da densidade: a verdadeira densidade e a densidade de massa, entre outros parâmetros, influenciam os cálculos do transporte, armazenamento e proporção de mistura.
• Medição da área de superfície específica: método BET, que influencia a adsorção, a reatividade e o desempenho de sinterização.
• Teor de humidade e porosidade: Estes métodos influenciam o desempenho de desidratação e compactação.

★ Análise estrutural e morfológica:

• Microscopia eletrônica de varredura (SEM) combinada com espectroscopia dispersiva de energia (EDS): Observa a morfologia, estrutura, características de superfície e distribuição elementar das partículas de rejeitos.

2Fase experimental de investigação: exploração e otimização de várias vias

Com base nos resultados da investigação básica, combinados com a procura do mercado e as capacidades tecnológicas actuais, serão realizados ensaios de utilização específicos.

★ Ensaios de recuperação de recursos secundários:

• Recombinação e recombinação: para rejeitos que contenham minerais úteis de baixa qualidade, a economia da recombinação e o potencial de recuperação através da flutuação de grãos finos, separação por gravidade,e a separação magnética serão avaliadasPor exemplo, a reciclagem e a re-seleção de rejeitos de cobre podem recuperar o cobre residual, o concentrado de enxofre e até mesmo o ouro e a prata associados.
• Tecnologia de lixiviação: Para resíduos que contenham partículas ultrafinas de difícil selecção ou metais preciosos associados, tecnologias hidrometallúrgicas como lixiviação por cianeto, lixiviação por ácido,e bioleaching são considerados.
• Caso típico: A separação magnética foi utilizada para recuperar alguma magnetita de rejeitos de minério de ferro doméstico, aumentando a qualidade para mais de 60%, obtendo benefícios económicos.

★ Ensaios de utilização de materiais de construção:

• Aditivos de cimento: são usados para substituir uma porção de clínquer de cimento ou agregado..
• Os ladrilhos e azulejos sinterizados: os rejeitos substituem parcialmente a argila.absorção de água, e resistência ao gelo.
• O agregado de betão: a areia de rejeitos substitui a areia dos rios.e testes de durabilidade devem ser realizados.
• Concreto aerado, vidro-cerâmica, cerâmica, etc.: são realizados projetos de formulação direcionados e otimização dos parâmetros do processo.
• Caso típico: Os tijolos de rejeitos que atendem às normas nacionais foram produzidos com sucesso a partir de uma mina de metais não ferrosos por desidratação, secagem e mistura, permitindo a produção industrial em grande escala.

★ Ensaios de material de enchimento:

• O preenchimento cimentício: os resíduos são utilizados como agregado e misturados com materiais cimentícios (cimento, escória moída, etc.) para preparar uma lama de preenchimento para o preenchimento de poços subterrâneos.Os testes exigem a determinação das propriedades reológicas (abandono, espalhamento), tempo de configuração, resistência inicial e tardia, bem como impermeabilidade e resistência a rachaduras.
• Reemplissagem de pasta: Preparação e desempenho de transporte de lama de rejeitos de alta concentração, bem como resistência de enchimento.
• Caso típico: Uma mina de ouro adotou uma tecnologia de reabastecimento de rejeitos totalmente cimentada, que não só resolveu o problema do armazenamento de rejeitos, mas também garantiu a segurança da mineração.

★ Experimentos de recuperação ambiental e utilização agrícola:

• Adsorção de metais pesados: Avaliação da capacidade de adsorção dos rejeitos de iões de metais pesados nas águas residuais.
• Condicionador do solo: Avaliação do efeito de melhoria dos rejeitos em solos ácidos e inférteis (pH, teor de nutrientes e testes de crescimento das plantas).
• Caso típico: Resíduos de uma mina de fosfato, ricos em cálcio, fósforo e outros elementos, foram tratados e utilizados como transportadores de fertilizantes fosfatados agrícolas,alcançar um aumento da produção e da eficiência.

★ Outras utilizações de alto valor: tais como a preparação de materiais compostos, cerâmica funcional e peneiras moleculares.Este tipo de investigação envolve tipicamente tecnologias mais avançadas e um maior valor acrescentado.

3- Impacto ambiental e avaliação económica: duas considerações

• Avaliação do impacto ambiental: Avaliação da segurança ambiental durante os ensaios e após a utilização do produto.As emissões de resíduos e de poeira dos materiais de construção são avaliadasOs testes de lixiviação são também realizados após o enchimento dos rejeitos.
• Avaliação económica: é efectuada uma análise completa dos custos do ciclo de vida (LCA), que abrange os custos de pré-tratamento dos rejeitos, os custos do processo de utilização, os rendimentos das vendas dos produtos,e conversões de benefícios ambientais, para garantir a viabilidade comercial do plano de utilização.

03 Orientação prática: garantir o êxito dos ensaios e a execução dos projectos

1- Clarificar os objectivos dos ensaios e a concepção orientada para a procura

Antes do início do ensaio, o objectivo principal deve ser claramente definido: é a recuperação de subprodutos? a produção de materiais de construção? ou para reabastecimento subterrâneo?Diferentes objectivos impõem diferentes ênfases nos ensaios e critérios de avaliaçãoAo mesmo tempo, deve ser efectuada uma investigação de mercado aprofundada para assegurar a competitividade do produto desenvolvido.

2. Amostragem normalizada e representatividade

As propriedades dos rejeitos são influenciadas por vários fatores, incluindo a fonte do minério, o processo de beneficiamento e o tempo de armazenamento, e apresentam um certo grau de variabilidade.A amostragem normalizada é crucial para garantir amostras representativas que reflitam verdadeiramente as propriedades médias dos rejeitosRecomenda-se a amostragem em vários pontos, em várias camadas e em múltiplas amostras, bem como a amostragem mista e reduzida.

3Controlar estritamente o processo de julgamento e registar dados

• Padronizar os parâmetros de ensaio: todos os ensaios devem ser realizados sob variáveis controladas e em estrita conformidade com as normas nacionais ou do setor.
• Garantir dados fiáveis: devem ser mantidos registos pormenorizados de cada condição de ensaio, procedimentos operacionais, dados brutos e observações para garantir a autenticidade e a verificabilidade dos dados.
• Ensaios de repetibilidade: os principais experimentos devem ser repetidos várias vezes para verificar a precisão e a estabilidade dos resultados.
• Pilot-Scale-Up: Após uma investigação laboratorial bem-sucedida, devem ser realizados testes em escala piloto contínuos para verificar a viabilidade industrial dos parâmetros do processo, selecção de equipamento,e desempenho do produto, e para identificar potenciais problemas.

4Enfatizar a colaboração entre as partes interessadas e a sinergia na cadeia industrial.

A utilização abrangente de rejeitos envolve muitas vezes várias indústrias, como mineração, materiais de construção, produtos químicos e agricultura, exigindo a integração de vários recursos.

• Cooperação técnica: colaborar com universidades e institutos de investigação para introduzir tecnologias avançadas e talentos profissionais.
• Apoio às políticas: procurar ativamente políticas governamentais preferenciais em termos de financiamento, terras e impostos.
• Conectividade com o mercado: estabelecer ligações com potenciais utilizadores para desenvolver e promover conjuntamente produtos de rejeitos.

5- dar prioridade à segurança e à protecção do ambiente

Independentemente do método de utilização, a segurança e a protecção do ambiente devem ser priorizadas.Assegurar que os produtos de utilização dos rejeitos cumpram as normas nacionais pertinentes e não causam danos secundários ao ambiente e à saúde humanaPor exemplo, os rejeitos utilizados na agricultura devem passar por testes rigorosos para detecção de lixiviação de metais pesados, toxicidade e radioatividade.

04 Perspectivas: O futuro da utilização de rejeitos

No futuro, a utilização global dos rejeitos irá evoluir para um desenvolvimento de alto valor acrescentado, diversificado, inteligente e com emissões zero.

• Desenvolvimento de alto valor: mudança da utilização extensiva de materiais de construção para produtos de alto valor acrescentado, como metais raros, metais preciosos e materiais de alta pureza.
• Diversificação: integração de tecnologias multidisciplinares para desenvolver aplicações mais inovadoras.
• Inteligência: Introdução de big data, inteligência artificial e robótica para alcançar a classificação inteligente de resíduos, o loteamento automatizado e a otimização de processos.
• Emissão zero: o objectivo final é atingir a utilização de 100% dos rejeitos, eliminando completamente as lagoas de rejeitos ou transformando-as em paisagens ecológicas.

Os ensaios de utilização integral dos rejeitos são essenciais para que a indústria mineira alcance um desenvolvimento verde e uma economia circular.demonstra um profundo respeito e uma utilização eficiente dos recursos da TerraAtravés de investigação científica aprofundada, prática experimental rigorosa e colaboração de várias partes interessadas, temos a capacidade e a responsabilidade de transformar os rejeitos, outrora um fardo,transformado num activo valioso que impulsiona o progresso da indústria e beneficia a sociedade humanaIsto requer não só avanços tecnológicos, mas também inovações conceituais e os esforços conjuntos de toda a sociedade.