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攻坚战略性矿产绿色高效开发

来源:地调局成都综合利用所 作者:袁波 邓冰 发布时间:2022-12-29
       随着我国能源资源结构优化,工业结构调整,产业升级加速,以稀土、钒钛、锂、铁、铜、镍、萤石、磷等战略性矿产资源为原材料基础的战略性新兴产业发展迅速,推 动了部分战略性矿产、大宗紧缺矿产需求激增。针对多数战略性矿产多以共伴生矿物形 式存在,含量低、结构复杂,难以实现绿色高效开发的难题,由中国地质调查局成都矿 产综合利用研究所(以下简称成都综合利用所)联合盛和资源控股股份有限公司、四川 省自然资源科学研究院向自然资源部申报建设战略性矿产综合利用工程技术创新中 (以下简称创新中心)。近期,该中心获批建设,将围绕加强战略性矿产资源保障和高质量开发,攻克矿产综合利用面临的共性关键技术难题。
                                                 多数战略性矿产资源面临高效清洁综合利用难题
       在稀土、钒钛、锂、铁、铜、镍、萤石、磷等战略性矿产资源开发利用方面,我国长期存在资源利用率不高、环境扰动大、能耗水平高等突出问题。“其主要原因在于与 传统大宗矿产相比,多数战略性矿产资源的赋存状况表现为:资源量”—元素地壳 丰度极低,”—独立成矿少,多以元素伴生成矿,”—元素的载体粒度通常非常 小。这些资源在矿物选冶过程中面临品位低、矿物成分多且复杂、分离难等诸多问题。 提高战略性矿产高效清洁综合利用水平,具有重要的意义。成都综合利用所教授级高 级工程师张俊辉介绍说。
       基于对战略性矿产资源综合利用长期大量的研究基础和成果积累,2021 12 月, 成都综合利用所等 3 家单位联合向自然资源部申报共建自然资源部战略性矿产综合利用工程技术创新中心。

我国明确提出,十四五期间要加强战略性矿产资源保障和高质量开发。而创新中心的建立,目的就是要围绕国家资源安全需求,面向世界科技前沿及经济主战场,瞄准矿产资源绿色开发利用的重大科学问题与技术难题,聚焦稀土、钒钛、锂、铁、铜、 镍、萤石、磷等战略性矿产,攻关以综合利用为主线的核心关键技术,推动技术工程化、 产业化及应用示范,提高关键核心技术创新能力,解决战略性矿产资源开发利用关键核心技术和工程化技术难题,带动资源产业集群发展,促进矿业高质量发展。

                                              多项矿产综合利用技术成果在企业得到转化应用

 近年来,在自然资源部和中国地质调查局、四川省科学技术厅的指导下,成都综合利用所联合共建单位形成了系列可转化应用与服务的技术成果,在支撑资源基地建设、 地方经济发展、企业技术升级、资源开发利用、自然资源管理服务等方面取得了显著成 效,推动了战略性矿产资源综合利用技术进步及战略性矿产资源安全保障。

我国钒钛资源综合回收率较低,钛综合回收率仅有 30%左右,钒综合回收率 45% 左右。铬、钴、镍、磷等伴生资源赋存规律不清楚及高效富集分离技术尚不成熟,是目前钒钛产业高质量发展的关键瓶颈。成都综合利用所研究员杨耀辉介绍,参与创新中心建设的钒钛资源综合利用技术创新团队通过持续对钒钛磁铁矿及共伴生资源综合利 用关键技术的攻关,开发出多梯度复合预选抛尾”“阶磨-阶选”“梯次磁选选铁技 术。这些技术有效解决了攀西地区矿山企业铁精矿生产过程中提质降杂、成本高的难题, 实现了低品位钒钛磁铁矿资源的高效利用,以及细粒钛铁矿高效回收技术的突破,使钛回收率由过去的 30%提升至 40%以上,二氧化钛回收率可提高 10%以上;针对中深部难选 橄辉岩型钒钛磁铁矿,研制出的浮电磁精选机和选择性解离-强化分选选矿新技术, 解决了企业开发此类资源难以获得合格精矿产品的重大难题。

我国岩矿型稀土资源综合利用率普遍低于 50%,稀土精矿矿物纯度长期低于 80%增加了冶金过程能耗和废弃物产量。创新中心稀土资源绿色高效利用技术研发团队立足 四川,放眼世界,对全球多种类型稀土矿石开展了研究,研发形成了浮团聚磁选 技术、氟碳铈精矿盐酸直接提铈技术、RF 系列稀土常温浮选药剂和碱土金属盐高效抑制 剂等。其中,浮团聚磁选技术和稀土萤石协同利用技术均属国内外首创,并取得了良好 的推广应用效果。稀土及共伴生萤石、锶钡等战略资源协同开发利用技术也即将在攀西 地区开展转化示范,有效提高稀土资源综合利用水平。

川西硬岩型锂矿开发面临极寒条件下锂辉石浮选效果不佳,伴生铍、铌、钽、锡等资源综合利用率低等关键问题。近 5 年来,在国家地质调查计划、科技部重点专项以及市场项目的支持下,参与创新中心建设的锂多金属矿绿色高效利用技术创新团队通过自 主创新,形成了一套完全自主知识产权的新型工艺、技术、低温浮选药剂等成套化解决 方案,经行业专家鉴定,获得的锂辉石低温浮选回收率指标较行业当前平均水平提高了 4-6%,成功解决了川西高寒地区锂资源低温选矿难题。依托伟晶岩型锂矿绿色开发利用 技术,金川业隆沟建成了年处理量 40.5 万吨的锂辉石矿选厂,同时孵化出四川众拓矿冶科技有限公司,累计销售药剂 2000 余吨,为川西高海拔生态脆弱区锂矿资源开发提 供重要技术保障,支撑了川西国家大型锂资源基地建设。

2019 年,全国尾矿综合利用率仅 32.5%,远低于全国大宗固废综合利用率 55%。研发全新的矿山固废利用与生态治理协同技术迫在眉睫。参与创新中心建设的资源开发与 生态环境保护协同创新团队通过环境、选矿、冶金、生物、岩土等多专业的协同创新, 研发形成了废弃物治理及资源化、矿山防渗控制、场地周边土壤修复以及风险监测预警 等矿山全过程控制技术体系,以及矿山周边土壤有机活化-生物矿化修复技术、矿山污 染源头阻断工程技术。

值得一提的是,获得国家发明专利的一种人为强化土壤自净作用修复重金属污染 土壤的方法,针对矿区周边重金属污染土地,采用周期短、成本低的有机活化-生物矿 化联合修复技术,可实现矿区重金属污染土壤的原位修复。2019 年,成都综合利用所以 该项专利技术使用权作价 170 万元,与重庆市沙坪坝区人民政府合作成立了西部(重庆) 地质科技创新研究院有限公司,深入开展地质生态环境技术转移及工程示范。

提高矿产资源利用率及保障程度是努力方向

今年 10 月,习近平总书记给山东省地矿局第六地质大队全体地质工作者的重要回信,为推进矿产资源勘查开发指明了方向,增强了实现找矿突破的信心和动力。自然资 源部党组明确要求,强化地质找矿科技支撑,推动战略性矿产勘查开采技术创新。创新 中心将以此为指导,持续激发科技创新活力,发挥技术优势,在新一轮找矿突破战略行 动中作出新贡献。

下一步,创新中心将聚焦稀土、钒钛、锂、铁、铜、镍、萤石、磷等战略性矿产, 基于矿石工艺矿物特性,研发多尺度下矿物高效富集工艺与技术,开展共伴生元素深度 分离,二次资源绿色循环利用,矿物材料精深加工技术创新,建立战略性矿产综合利用 的关键技术体系,推广示范沉积型稀土和离子吸附型稀土绿色开发利用技术、伟晶岩型 锂多金属矿和硬岩型(碳酸盐)稀土无尾化工程化关键技术,提高战略性矿产资源 利用率及保障程度。

据介绍,创新中心的科技创新将重点围绕 3 个方面展开。 一是加强高效分离与绿色提取技术研发与示范。创新中心将聚焦战略性矿产分选过程绿色高效开发关键技术难题,研发与推广矿物分选新工艺、新技术、新装备、新药剂。 重点转化应用与推广工艺矿物学流程诊断技术、绿色分选工艺、高效选矿药剂与先进分选设备。

二是在绿色冶炼与精深加工关键技术研发与示范方面,创新中心将聚焦战略性金属 矿物冶金绿色提取与分离关键技术难题及矿物材料、金属精深加工与应用,研发矿物转 化与冶炼提取新工艺,矿物材料精深加工新工艺、新技术,促进形成非常规战略资源高 值化、规模化利用技术体系,落地示范新材料、新产品加工生产线。

三是针对矿山固废高值化利用与生态治理协同利用技术方面的问题,创新中心将聚 焦战略性矿产开发利用源头治理及环境保护修复协同发展的技术需求,研发矿山固废处 置与资源化利用关键技术,最大限度提高主金属、共伴生金属和非金属成分的回收利用 水平,加强对废石、尾矿等固体废物分类处理,提升矿山固废整体利用水平;开展资源 开发利用技术与生态环境治理技术的交叉研究,形成矿山生态环境污染源头防控、矿山 生态环境修复技术,构建适合战略性矿产资源开发利用与生态环境保护修复的全链条协 同增效技术体系,促进资源的生态开发利用。

(摘自:中国自然资源报


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