金屬礦產(chǎn)資源綜合利用技術(shù)集
一、 項目背景
礦產(chǎn)資源是人類社會得以發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，自世界各國先后進入工業(yè)化發(fā)展階段以來，礦產(chǎn)資源的消耗快速增長。礦業(yè)全球化進一步發(fā)展，使礦產(chǎn)資源在全球范圍內(nèi)再分配，發(fā)達國家對世界礦業(yè)和礦產(chǎn)資源的控制程度占絕對優(yōu)勢。同時，隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，礦產(chǎn)資源消費需求更是迅猛增張，我國已成為世界礦產(chǎn)品消費大國。
金屬礦產(chǎn)資源綜合利用是以金屬礦產(chǎn)資源所在地為活動場所，以其“利用”為目標，以“綜合”為靈魂的基本原則而進行的。堅持走綜合利用的道路是由我國資源需求量大，儲備少，消耗大的資源形勢和我國大礦少、共生礦多，部分礦種嚴重不足，分布不均的礦產(chǎn)資源特點決定的。尤其是在許多資源型地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用中存在著許多深層次問題，長期形成的粗放型增長方式和結(jié)構(gòu)性矛盾尚未根本改變，因資源粗放開發(fā)，低效利用，導(dǎo)致礦產(chǎn)資源供應(yīng)的瓶頸約束和生態(tài)環(huán)境的嚴重破壞。如何適應(yīng)建設(shè)資源節(jié)約型社會的要求，破解資源開發(fā)利用的“困局”，探索資源型地區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的內(nèi)在規(guī)律性，保障礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)，是實現(xiàn)礦產(chǎn)資源可持續(xù)開發(fā)利用的迫切需要。
二、 “中北國技”項目優(yōu)勢
中北國技（北京）科技有限公司是中國科學(xué)院北京分院的下屬企業(yè)，逐步形成了以節(jié)能環(huán)保、生物醫(yī)藥、新材料領(lǐng)域為核心，以各類資源的高效化、集約化、無害化利用為主線的技術(shù)轉(zhuǎn)移和服務(wù)方向。該系列技術(shù)是節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的重點推廣對象，項目均以科技攻關(guān)為主要動力對各種金屬礦產(chǎn)資源進行綜合利用，該系列技術(shù)是解決資源短缺問題的重要途徑，是實現(xiàn)礦業(yè)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標的現(xiàn)實選擇。
公司通過整合科技資源，對項目技術(shù)進行集成優(yōu)化，已成功幫助嵩縣縣委、縣政府，中國黃金、山東黃金下屬駐地企業(yè)開展有害資源無害化綜合利用項目、促成招金集團開展氰化尾渣高效利用項目等，還大力促成綠陵集團攜手中科院科研院所共同開展低值資源無害化綜合利用項目，以及梅河口復(fù)雜難選鐵礦石高效利用項目均達到國家環(huán)保要求，經(jīng)濟效益突出，環(huán)境效益良好。公司該系列項目科技資源豐富，院所技術(shù)團隊實力強大，在項目的實施開展過程中“個性化”、“具體化”判斷分析，技術(shù)自有化，生產(chǎn)工藝領(lǐng)先突出。
三、 難選貧礦“資源化”
目前，我國金屬礦產(chǎn)資源總回收率30%左右，共伴生資源利用率只有20%左右，占查明資源儲量20％的難采、難選冶礦尚未有效利用。因此，低品位、極低品位資源利用已成為必然趨勢，資源開發(fā)利用技術(shù)起點低、裝備落后的現(xiàn)狀亟待解奐。
在復(fù)雜難選鐵礦石中，菱鐵礦、褐鐵礦、鮞狀赤鐵礦及復(fù)合鐵礦石占據(jù)著重要地位，該選礦技術(shù)難題的解決顯得尤為重要與迫切。“TRC焙燒-磁選-反浮選”工藝、低品位硫鐵礦資源化高效利用等系列技術(shù)正是基于上述幾類難選鐵礦石礦物特征研究、相關(guān)科研及生產(chǎn)實踐基礎(chǔ)，根據(jù)其“貧、細、雜及鐵含量不穩(wěn)定”等具體特點，成功開發(fā)的復(fù)雜難選鐵礦石選礦新工藝，從而達到資源利用率高（鐵回收率75~90%）、產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)（含鐵58~65%）、磁化速度快、能耗低、單位成本低等優(yōu)勢。其中梅河口復(fù)雜難選鐵礦石高效利用項目正是通過本公司運作，整合技術(shù)方、投資方、管理團隊共同組織經(jīng)營的經(jīng)典案例。
四、 伴生組分“有價化”
我國金屬礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的總體概況：（1）金屬礦產(chǎn)儲量的最終開采利用率低。根據(jù)統(tǒng)計，我國3498個金屬礦山的金屬礦產(chǎn)資源總回收率比發(fā)達國家要低15%~25%，僅有色金屬礦山，每年因其開采利用率低就損失有色金屬近21×104t；（2）金屬礦產(chǎn)資源綜合利用率低。我國金屬礦產(chǎn)資源遺棄的伴生組分或金屬礦物的價值高于金屬主礦的幾倍。
該系列選礦及處理技術(shù)具有廣譜適應(yīng)性，在實際生產(chǎn)過程中，可根據(jù)礦石具體性質(zhì)及對技術(shù)經(jīng)濟指標的要求對工藝技術(shù)進行靈活選擇。例如選鐵尾礦有價組分梯級回收技術(shù)即將鐵礦石中的伴生含硫礦物組分回收，硫回收率90%以上，鐵回收率75~90%。氰化尾渣的處理技術(shù)可將無害化的渣中金經(jīng)過兩次富集，金品位提高到2g/t以上。而通過對低品位紅土鎳礦的綜合利用工藝設(shè)計，提出伴生的有價金屬鎳、鈷、鉻、鋁的綜合回收率分別達到93%、90%、95%和70%以上，經(jīng)濟效益顯著，資源利用充分化、有價化、高值化。
五、 尾渣分離“無害化”
礦產(chǎn)資源被高強度開采必然造成對周圍環(huán)境的負面影響和破壞，選礦和冶煉等礦山開發(fā)活動引起的環(huán)境污染和生態(tài)破壞已成為一個全球性的環(huán)境問題，越來越受到人們的普遍重視。加之高額利潤驅(qū)動下，礦業(yè)開采大多布局不合理，設(shè)備簡陋陳舊，尾渣尾礦的肆意堆棄，不但使寶貴的資源遭到嚴重浪費，更是造成了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)破壞和環(huán)境污染，嚴重制約我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。
該系列的氰化尾渣活化脫氰和硫鐵金梯級分離技術(shù)突破多項關(guān)鍵技術(shù)，針對含有大量硫鐵金資源的氰化尾渣粒度細、高氰污染、氰根離子嚴重抑制硫鐵可選性的問題，從減量化角度出發(fā)，建立氰化尾渣高值化和無害化處理的系統(tǒng)集成工藝。實現(xiàn)了氰化尾渣中硫鐵金梯級分離提取，為氰化尾渣源頭減排、高值化、無害化利用提供了解決方案，實現(xiàn)對氰化尾渣這一高污染廢棄物的高值化和無害化利用，低硫尾渣中的CN-含量達標，無毒無害，可作為建材原料或者回填礦井；富集過程回水全部利用，屬于無害化技術(shù)。解決困擾我國黃金行業(yè)多年的氰化尾渣利用難度大、產(chǎn)品附加值低的行業(yè)共性難題。
六、 全組分清潔“無尾化”
節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為我國七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之首，作為可持續(xù)發(fā)展的保證，已成為我國基本國策。在礦產(chǎn)資源分級提取、綜合利用的過程中，如何保證能耗低、無污染、高利用率成為各礦產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)攻關(guān)難題。例如，紅土鎳礦傳統(tǒng)冶煉技術(shù)資源利用率低，主有價金屬（如鉻、鐵）未充分利用，成為主要污染排放物。現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)存在不足之處：火法技術(shù)僅提取鎳鐵，能耗高，污染重，資源利用率不足50%；濕法技術(shù)僅提取鎳鈷，浸出率不足80%，資源利用率不到10%。
該系列的紅土鎳礦全組分綜合利用清潔生產(chǎn)新技術(shù)，實現(xiàn)反應(yīng)介質(zhì)堿、酸再生循環(huán)利用率大于90%的結(jié)果，從而使得生產(chǎn)工藝過程清潔“無尾化”。該項目正是通過采用堿-酸雙循環(huán)法集成新技術(shù)高效-清潔轉(zhuǎn)化紅土鎳礦，實現(xiàn)了礦中鉻/鋁/鎳/鈷高效清潔分級提取、廢渣提純產(chǎn)品化、介質(zhì)循環(huán)利用等。提出有價金屬組分鎳、鈷、鉻、鋁的綜合回收率分別達到93%、90%、95%和70%以上，鐵在浸出渣中的固定率大于95%，鐵精粉品位大于60%，實現(xiàn)反應(yīng)介質(zhì)再生循環(huán)利用、資源高值化。
七、 處理礦種“多樣化”
據(jù)國家發(fā)改委對我國2l世紀初期45種重要金屬和非金屬礦產(chǎn)資源可供儲量的保障程度測算，在現(xiàn)有已探明的45種主要礦產(chǎn)資源中，到2020年后，除稀土等有限資源保障程度為100％外，其余礦產(chǎn)資源均大幅度下降，有19種礦產(chǎn)資源將出現(xiàn)不同程度的短缺，其中11種為國民經(jīng)濟支柱性礦產(chǎn)資源，特別是石油、鐵、鋁、硫、磷等重要礦產(chǎn)資源缺口將持續(xù)擴大。在如此嚴峻的形勢下，合理開發(fā)利用多種礦產(chǎn)資源將對我國的工業(yè)化建設(shè)起著關(guān)鍵性的作用。
該系列項目的專家技術(shù)團隊具有多年科研積累及生產(chǎn)經(jīng)驗，針對不同種礦產(chǎn)資源可制定“個性化”處理方案，包括低品位多金屬復(fù)雜礦生物浸?。ㄈ珂嚨V、銅礦、金礦和鋅礦），硫化鎳礦、紅土鎳礦、硫化鋅礦或鐵閃鋅礦、氧化鋅礦、銅礦、難浸金礦、鉛銀礦、鉛鋅礦、輝鉬礦、銻礦、鎂礦、錳礦甚至釩礦等等都能得到既環(huán)保又高值的綜合回收利用。例如，粘土（石煤）型釩礦綜合利用技術(shù)釩的回收率大于75%；礦渣可制成環(huán)保型建材，有機廢水處理后達到國家一級排放標準，可循環(huán)利用；全流程無高溫，無煙氣排放，無污染型渣排放；釩礦中的鐵、鋁、硅、釩元素均得到綜合利用。該項目已在陜西、河南等地建立示范工程。
八、 冶金技術(shù)“綜合化”
各式選礦工藝的選用及其對應(yīng)設(shè)備（包括藥劑的選用， 以及配套的相關(guān)設(shè)施）的采用；冶金工藝的選擇，是采用火法冶金、濕法冶金還是采用生物冶金，或是相互結(jié)合的復(fù)合法；冶金產(chǎn)品也往往以市場的供需狀況而定，可以是單金屬或相關(guān)合金（可以是金屬錠，也可以是粉末等其他形態(tài)的產(chǎn)品），以上等等方面都需要對應(yīng)的配套設(shè)施、工藝技術(shù)的綜合化應(yīng)用才能達到各自的目的。
例如，浮選工藝需要添加對應(yīng)的選礦藥劑及其設(shè)施的應(yīng)用；生物冶金技術(shù)將傳統(tǒng)高溫冶煉工藝改進為無氧下生物催化的常溫反應(yīng)，需要異化金屬還原菌在固體礦物表面的電子傳遞大幅度降低能耗，且無二氧化碳、二氧化硫排放；利用濕法冶金領(lǐng)域中獨特的氧壓浸出技術(shù)，浸出劑為氨，通過蒸餾回收，處理砷硫化物包裹造成的難處理金礦，在清潔環(huán)保的條件下大幅度提高金回收率，同時回收礦物中的砷。
九、 相關(guān)政策支持
隨著我國工業(yè)化的快速推進，礦產(chǎn)品供需缺口逐漸加大，經(jīng)濟社會發(fā)展的資源成本大幅增加，因此需要適時進行礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略政策的調(diào)整：切實轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式；加強技術(shù)創(chuàng)新，增加礦產(chǎn)品供給能力；重視礦產(chǎn)資源配置的國際化戰(zhàn)略；加強礦業(yè)權(quán)管理與礦業(yè)組織管理；重視建立健全礦產(chǎn)資源節(jié)約和集約利用新機制。當(dāng)代新技術(shù)礦產(chǎn)將給中國礦業(yè)帶來新的發(fā)展機遇，我國適時進行礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略政策的調(diào)整，以保障國家的資源安全、工業(yè)化的順利進行和現(xiàn)代化目標的實現(xiàn)。
國土資源部表示提高礦產(chǎn)資源綜合利用水平，一方面要讓一礦變多礦，小礦變大礦，貧礦變富礦，提高資源保障能力；另一方面，變廢為寶，減少廢渣排放，建設(shè)“綠色礦山”，保護自然環(huán)境。此外，在找礦突破戰(zhàn)略行動中，還要探索建立數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)三位一體的資源管理模式。
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