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1、-院地合作重大产业化工程建议：工业超导技术应用：电子垃圾资源化处理与赤铁贫矿尾矿强磁场分选 中国科学院高能物理研究所*省磁性材料工程技术研究开发中心*金南磁塑*一 中国科学院高能物理研究所开展的超导强磁场技术1正负电子对撞机上的大型超导磁体在国家大科学工程正负电子对撞机重大改造工程中，大规模采用了低温超导技术。2006年9月，研制成功了一台具有国际水平的超大型超导磁体(谱仪超导磁体，内径3m、长度4m、中心磁场1万高斯，带铁芯后总重量约700吨，储能10兆焦耳)，现在常年稳定运行。2006年中国十大科技进展之一的“正负电子对撞机重大改造工程获关键性突破中，该超导磁体的研制成功，是一项主要的技术
2、突破，目前，国际上只有欧美、日本能制造这种大型探测器超导磁体。2工业超导技术低温超导除铁器2008年11月，高能物理所成功研制了一台大型工业应用超导磁体系统超导除铁器，用于消除煤炭中的铁磁性杂质。其外径2.2米，重量10吨，中心磁场3T，超导线圈直径1.1m。目前，该项技术通过了技术鉴定、产品鉴定，已在*日照港使用年处理煤炭超过三千万吨，技术指标到达国际领先水平，填补国内空白，彻底打破依赖国外进口的局面。超导除铁器主要用于港口、矿山、电厂等，用来除去采煤、运输过程中混杂到煤炭中的铁磁性杂物，这些杂物是输运系统中破碎机、研磨机、球磨机等机械设备的重大平安隐患。超导除铁器的应用优势：常规电磁除铁器
3、由于线圈励磁后产生大量热量，且难以快速散出，励磁电流受到限制，磁场强度难以提升，较小的铁磁性物质难以从非铁磁性物料中吸取出来。低温超导除铁器使用超导线圈来产生去除煤炭等物料中的铁磁性杂质所需的强磁场，具有磁场强度高、磁场梯度深、吸铁能力强、重量轻、能耗低、运行节能环保等普通电磁除铁器无法比拟的优点。核磁共振成像超导磁体2010年4月，研制成功场强为1.5T的医用全身核磁共振成像超导磁体。该超导磁体的磁场强度、稳定度、均匀度等性能指标都完全到达了MRI整机的使用要求。1.5T全身核磁共振成像超导磁体的研制成功，为国内整机厂家提升产品性能和档次解决了关键部件。打通了超导磁体这个关键环节，能形成从超
4、导材料、超导磁体到MRI整机的国产化产业链。3超导磁体工程中心中国科学院高能物理所超导磁体工程中心主要开展工业应用超导磁体的研制与开发，推进超导磁体产业化。高能所已经突破了超导线圈设计、线圈绕制和稳定、杜瓦吊挂、超导开关、超导接头、失超保护、电流引线、液氦液面测量等关键技术及工艺，积累了大型超导磁体研发经历，具有大型低温制冷装置、超导磁体测试场地、超导电缆短样测试装置、磁场测量装置。今年全球超导市场预计将到达五十多亿欧元。煤炭用超导除铁器，进口一台需要800万人民币。高岭土用超导磁选机，进口一台需要3800万人民币。针对市场情况与需求，我们已经开展了以下工程： l 1.5T核磁共振成像超导磁体
5、；l 煤炭用超导除铁器；l 高岭土用超导磁选机。近期拟研发的工程包括：l 用于电子废弃物中金属资源回收的强磁机；l 弱磁性铁矿或尾矿用超导磁选机；l 3T核磁共振成像超导磁体；l 超导污水处理系统。高能物理所超导磁体工程中心已经掌握超导设备设计与制造的关键技术。拥有一支30多人的高水平研发队伍与先进的实验室设备。具备开发新的超导应用领域，开展工业超导设备的坚实根底。我们最近把研究注意力转向我国经济与环境开展很突出的两个领域：赤铁贫矿尾矿分选、电子垃圾处理与回收利用。二赤铁贫矿尾矿的超导强磁场分选1广泛存在的赤铁尾矿构成环境与平安重大隐患2008年9月8号，*省*市襄汾县新塔矿业*塔儿山铁矿尾矿
6、库发生特别重大溃坝事故，造成重大人员伤亡。该尾矿库总库容约30万立方米，坝高约50米。尾砂流失量约20万立方米，沿途带出大量泥沙，流经长度达2公里，最大扇面宽度约300米，过泥面积30.2公顷。*9.8”铁矿尾矿事故救灾现场*“9.8尾矿事故之后，上至国家领导人下至人民群众都对尾矿治理与防护非常关心。例如*省安监局统计*省共有尾矿库88座，其中属于重大危险源的尾矿库就有16座。包括：*大宝山尾矿库、*石人嶂钨矿、连平大顶铁矿尾矿库、连平大尖山矿尾矿库、*立源锡矿尾矿库、*市澄海区原莲花山钨矿尾矿库等。其中，*大宝山尾矿库曾经发生过坝边的山坡塌陷，经全力抢救方化险为夷。大宝山铁矿位于*省*市，北
7、部是800-1200米山区、南部是低矮山地和冲积平原。大宝山的槽对坑尾矿设计总坝高53.8米，总库容更大，上游集雨面积为3.8平方公里。且处于北江上游。一旦发生问题将比* “9.8事故危害更加严重。 经过加固的高53米的尾矿重力坝尾矿坝下面依旧有民居尾矿既是一个重大危害隐患又对坏境造成很大影响，但同时也是一笔重要财富与稀缺资源。大宝山一亿吨尾矿的铁含量达37%左右，同时含铜、铅、锌、镍、钴等重金属。经过众多研究单位几十年的研究，大家明白超强磁场磁选是处理赤铁尾矿最有效的手段。不仅可以别离出三氧化二铁赤铁矿，还可以利用涡流磁选手段别离出稀缺贵金属。到达自选充分利用的目的。 含铁量在35-41%的
8、大宝山尾矿，已经接近坝顶尾矿排泄口，固体物中含铁量高达41% 2超导强磁场与赤铁尾矿分选国内外对赤铁矿三氧化二铁的磁选已经研究过很多年。很清楚超强磁场磁选是处理赤铁贫矿与尾矿最有效的手段。实际上，*矿冶研究院从上世纪八十年代开场在大宝山铁矿开场用高梯度强磁场1.5T左右分选赤铁矿，1993年前后最高产能到达11万吨/年。实验过程中出现的最大问题是高梯度媒介容易堵塞，清理困难。为了最求更高磁场，三十年前中国有色金属*等单位设计制造了超导强磁场赤铁矿磁选机。实验效果非常明显，显示超导用于赤铁矿磁选可行。可惜的是，超导设备液氦消耗量巨大，实验进展仅仅两个小时后不得不下马。这次实验告诉大家超导强磁场用
9、于弱磁性物质分选技术上可行，但经济上不合算。国际上超导强磁场分选主要用于高岭土除赤铁粉Fe2O3，设备已经开展到第三代，进入成熟期。中国引进的一台超导强磁场高岭土磁选机安装在兖矿集团*高岭土厂。但国外一直对中国同行技术*。甚至进入*高岭土厂参观都很困难。我们已经对赤铁尾矿强磁场分选做了比拟详尽的前期研究工作。高梯度强磁场对赤铁尾矿的别离度超过90%，得到的精矿含铁量在55%左右，可以直接用于高炉冶炼。 在大宝山尾矿库各个区域取样 不同深度的尾矿含铁量存在很大差异SPECTRUM FILENAME : C:USER-IHEPPUBLIC20101215YUANKUANG.SPC KV:40 UA
10、: 250 1000 UM-SPOT TC: 17.0USECSNa2O0.400.61MgO0.491.15Al2O311.4810.62SiO235.7756.14P2O50.070.04K2O0.520.52CaO0.050.08TiO20.760.90Cr2O30.020.01MnO0.090.12Fe2O350.1229.59CuO0.090.10ZnO0.050.06Ga2O30.000.00As2O30.040.02Rb2O0.020.01SrO0.000.00Y2O30.000.00ZrO20.020.01典型取样大宝山尾矿的铁与重金属含量Na2O0.981.98MgO0.33
11、1.03Al2O37.288.93SiO211.6124.19P2O50.070.07K2O0.140.18CaO0.210.47TiO20.791.24Cr2O30.020.02MnO0.130.24Fe2O378.0761.20CuO0.130.20ZnO0.090.14Ga2O30.000.00As2O30.060.04Rb2O0.040.03SrO0.000.01Y2O30.000.00ZrO20.020.02SPECTRUM FILENAME : C:USER-IHEPFENGSONGLINZJDQ-YANCI *ING*IANG.SPC KV:40 UA: 250 1000 UM-
12、SPOT TC: 17.0USECS 超导磁选别离出的精铁矿，含铁量超过55%，选出率超过90%Na2O0.570.72MgO0.781.50Al2O314.1610.78SiO255.5471.77P2O50.090.05K2O0.790.65CaO0.170.23TiO21.341.30Cr2O30.010.01MnO0.050.06Fe2O326.3012.79CuO0.050.05ZnO0.050.05Ga2O30.000.00As2O30.040.01Rb2O0.010.00SrO0.000.00Y2O30.000.00ZrO20.030.02超导磁选后的尾矿，含铁量已经很低SPEC
13、TRUM FILENAME : C:USER-IHEPPUBLIC20101215FEICI*ING*IANG.SPC KV:40 UA: 250 1000 UM-SPOT TC: 17.0USECS超导强磁场磁选机原理图超导强磁场磁选机初步设计图把中国科学院高能物理所在大科学装置研发过程中开发的国际先进水平的超导强磁场技术用于我国南方特别是*地区的赤铁贫矿尾矿磁选既可以开采出国家急需的珍贵铁矿资源，也减轻了环境压力。当然，赤铁贫矿尾矿磁选工程涉及国家矿业资源，工业化中试也需要比拟大资金支持。 三 电子垃圾的涡流磁选与资源化处理1我国渐成世界电子垃圾集中地，严重影响环境去年全球生产家电用品约十
14、八亿台， 其中中国的产量占77%。与此同时，世界超过80%的废弃电器电子产品返运中国。随着兴旺国家对废弃电子产品处理的立法越来越严格，废弃电子垃圾进入中国的趋势更加严重。把电子垃圾出口国外特别是开展中国家是兴旺国家处理废弃电子产品最经济的手段。 *是世界电子垃圾最重要的终端地之一。例如，*市贵屿镇被称为全世界最大的电子垃圾拆解基地，是电子废物的终点站。在贵屿的28个村中，有21个村、80以上的家庭直接参与电子垃圾相关的工作。他们组成了数百个家庭电子垃圾拆解作坊，吸纳了来自全国各地数以万计的打工者来到这里。相关数据说明，这些工人每年分解的电子垃圾可以到达150万吨。 曾经遍地绿色的贵屿大地到处充满废弃电子垃圾拆解电子废弃物在给居民带来丰厚利润的同时，由于工艺陈旧，又缺乏相应的环境保护措施，对环境也导致了严重的污染。中央电视台曾深入贵屿调查，发现电子垃圾拆解依然以家庭作坊为主。由于地方政府对电子垃圾拆解的打击力度加大，从前在街头工作
