凤凰“镍”磐振翅飞——中国地质科学院矿产综
添加日期:[2019-02-27 15:13]

  废石变成金,腐朽化神奇。当我国镍行业为镍矿资源紧缺而愁眉不展、对新疆难利用的低品位镍矿资源束手无策之时,一则轰动性新闻打破了这一困局。 “排名世界前列,曾为甘肃金川铜镍矿等1000多个矿区进行矿产综合利用研究的中国地质科学院矿产综合利用研究所,正在为苏叶克北镍矿进行选冶工艺研究。”7月18日,在乌鲁木齐举行的新纪元矿业有限公司上市庆典活动中,该公司董事局主席郑锦安十分自信的讲话,为人们描绘出了低品位镍矿资源综合开发利用的美好前景。

  背靠大树好乘凉。郑锦安之所以如此底气十足,关键是有中国地质科学院矿产综合利用研究所这个金字招牌及其国内一流的研发能力。实际上,2014年6月,新纪元矿业有限公司在加拿大多伦多证券交易所创业板成功上市后,在多交所特意为新纪元矿业举办的开盘庆典仪式上,郑锦安就抛出了中国地质科学院矿产综合利用研究所这个“撒手锏”,让国内外的专业人士对其镍矿的开发利用工作充满了信心。

  金杯银杯,不如矿山企业的口碑。对中国地质科学院矿产综合利用研究所来说,新疆苏叶克北镍矿的选冶工艺研究和突破,只不过是该所多年来在镍矿选冶工艺研究中的一个成功缩影。长年深耕于矿产资源综合利用领域的该所所长刘亚川颇有感触地说:“市场只相信实力。这些年我们的市场项目之所以多,关键就是我们的科研成果得到了矿山企业的认可。”

  镍是国民经济建设中不可缺少的重要的物质原料,广泛用于现代科技和工业领域。自1889年首次发现含镍铁合金的优良性能以来,陆续开发了3000多种镍合金。现在,镍的应用已涉及30多万项,主要用于耐热合金、磁性材料、电子及电气材料、触媒、储氢材料、形态记忆合金、镍镉电池、镍氢电池、铁镍蓄电池、高温陶瓷、玻璃等方面。作为一种战略金属资源,镍在航空航天、特种合金、电子材料、不锈钢等领域起着不可替代的重要作用。

  从2000年开始,随着我国不锈钢、镍氢电池、电镀产业的大幅扩展,镍变得供不应求,进口量大幅上升。特别是近年来在国家政策扶植下,我国不锈钢、镍氢电池等产业发展迅速,有力带动了镍消费量的增加,也刺激了镍矿砂进口的需求。

  然而,我国的镍矿资源虽然相对丰富,但与不断增长的巨大需求量相比,依然是杯水车薪。更主要的是,我国镍矿资源品位低、难选冶的特点在很大程度上制约了镍矿产业的发展。据了解,我国镍矿资源除了储量分布高度集中,仅甘肃金川铜镍矿已探明的镍储量就占全国总储量的68.5%之外,还有一个显著特点是铜镍矿石品位普遍不高,平均镍大于1%的硫化镍富矿石约占全国总保有储量的44.1%。

  “我国的镍矿以硫化镍矿为主,占全国总储量的86%,仅少量矿区镍品位较高(大于1%),大多数品位均在1%以下,这部分镍矿区多数未开采利用或小规模开采利用。目前,我国镍生产矿山利用的矿石以富矿石为主,以金川铜镍矿为例,入选矿石镍品位在1.3%~1.4%。”致力于镍矿研究开发多年的中国地质科学院矿产综合利用研究所研究员王昌良说。

  我国镍矿资源还有一个特点是单一组分的镍矿床较少,95%以上的镍矿床都是多元素复合矿床。据初步统计,我国铜镍矿床中共、伴生有用组分种类达30种以上,综合利用价值较高。金川铜镍矿除了镍金属储量大而集中外,还伴生铂族金属、金、钴等17余种有用元素,有价稀贵元素种类较多,是世界同类矿床中罕见的高品级硫化铜镍矿床。

  “我国镍矿品位普遍较低、共伴生组分多的特点,无疑增加了选冶的难度,致使国内相当一部分镍矿资源无法得到开发利用,新疆苏叶克北镍矿就是一个典型。”中国地质科学院矿产综合利用研究所主抓科研工作的副所长陈炳炎说。

  镍矿资源综合开发水平不高直接导致了我国镍矿资源对外依存度的不断攀升。2008年,我国电解镍年产量只有14.3万吨,其中金川10.5万吨、新疆镍业0.60万吨、吉恩镍业600432股吧)0.30万吨,而这些仅能满足国内总需求量的20%~30%左右。据海关统计,2007年我国进口镍矿砂1556万吨,价值24.1亿美元,比上年增长3.1倍。其中,自菲律宾进口镍矿砂797万吨,比上年增长1.4倍;自印度尼西亚进口628.7万吨,比上年增长38倍;两者合计占当年我国镍矿砂进口总量的91.6%。2009年,我国镍的实际消费量高达44.7万吨;2011年,镍矿总进口量为4805.6万吨,环比增加9.92%;2012年,镍矿进口量至少在6500万吨,或可能达到7000万吨以上。

  把镍行业发展的希望寄托在国外的镍矿资源上并非长久之计。虽然随着全球经济一体化的深入,坚持“两个市场,两种资源”已成为世界各国经济发展的必然趋势,但实际情况却并不乐观。近两年来,由于多种原因,菲律宾和印尼开始限制镍矿资源的出口。这直接导致了镍矿石的涨价,对中国的镍行业无疑是一个重创,也对中国如何加强难选冶镍矿的技术研究、提高其综合开发利用水平提出了更高的要求。

  “中国作为镍产业大国,发展却要看别人的脸色,命运掌握在别人手里,这对我国的镍行业发展是极其不利的。”陈炳炎颇感压力地说,“中国的镍矿主要集中在金川,选冶工艺比较成熟。新疆的镍矿资源虽然也比较丰富,但品位低,比较难选,这就要求我们科研单位加强技术创新能力,为难选冶的镍矿提供强大的技术支撑。”

  面对镍矿资源对外依存度不断攀升的严峻局面,近年来,我国政府和企业采取了一系列积极有益的措施来加大自有镍产业发展,但由于需求量急剧增加,镍的市场供应仍有很大的缺口。

  与此同时,我国镍矿资源的综合开发利用尚有很大空间,这不仅是镍矿资源综合开发利用的难题,也是有关科研机构多年来攻克的难关之一。刘亚川认为,随着我国铜镍矿富矿资源日渐减少,为保证镍生产的可持续发展,低品位矿的开发利用已迫在眉睫。由于低品位铜镍矿中易泥化、可浮性较好的含镁脉石(蛇纹石等)含量较高,致使精矿品位难以提高,冶炼成本增加,因此,研究如何提高低品位铜镍矿资源选矿精矿品位及回收率、降低镁含量,是关系到占全国镍矿总储量38.2%的低品位镍矿是否能经济有效利用的重大问题,同时,它将对镍矿资源的可持续开发利用及国家经济建设的发展起到十分重要的作用。

  事实上,排名世界前列,曾为甘肃金川铜镍矿等1000多个矿区进行矿产综合利用研究的中国地质科学院矿产综合利用研究所,多年来凭借雄厚的人才资源和技术优势,一直致力于镍矿综合利用技术攻关,形成了一批科研成果和创新经验,为镍矿综合回收利用,为矿山企业技术改造和新矿山建设提供了技术支撑。

  “作为国家公益性地调队伍,以国家紧缺矿种为方向、以解决国内矿产资源综合利用重大难题为目标进行科研攻关是义不容辞的责任。无论镍矿资源这块骨头有多难啃,只要国家需要,我们就要义无反顾地冲上去!”刘亚川时常这样要求。

  该所从上世纪七八十年代就开始进行镍等多金属矿综合利用技术研究,重点进行了矿石工艺矿物学和选冶技术攻关,先后为金川集团、里伍铜矿业、攀钢集团、重钢集团、龙蟒集团、中铝集团、宏达集团等各大企业提供了先进的技术支持,为矿山企业的生产工艺改进提供了指导,一大批矿山得到合理高效的开发,社会影响巨大。他们对四川丹巴杨柳坪低品位镍矿和甘肃金川低品位镍矿进行的铜镍分离新技术研究,通过采用浮选-浸出联合工艺,能最大限度地回收铜、镍,为西部地区低品位镍矿资源利用提供了合理的工艺技术。他们在金川铜镍矿的研究中,先后对不同矿区的矿石物质组成及镍渣等进行多次的工艺矿物研究,获得了宝贵的第一手资料,通过成果转化对金川公司现场生产起到了重要的指导作用,为选冶工艺的突破提供了科学依据。他们开发的酸浸渣利用工艺流程简单、经济合理、无废弃物,使金川红土镍矿得到了完全利用,既充分利用了资源又不污染环境,为红土镍矿的大量开发利用提供了一个新的途径。

  不仅如此,该所对镍的综合利用研究不但为矿山企业解决了实际困难,而且对我国难利用镍矿的综合开发利用,增加资源储量发挥了很大的作用。在金川硫化铜镍矿工艺矿物及工艺关系研究中,他们对不同类型矿石物质组成进行了全面系统的研究,查明了镍、铜、钴及贵金属铂、金银等有价元素的赋存状态、分布规律、重要矿物特征及矿物解离度等,为选冶工艺研究和改进提供了依据,项目获得国土资源部科技成果二等奖。他们针对四川丹巴低品位铜镍矿开发出的“铜镍混浮-混合精矿再磨-铜镍分离”选矿新工艺,工艺流程新颖,资源利用率高,推动了低品位铜镍矿选矿技术的进步。里伍铜业技术改造后,每年可多回收镍131.25吨、铜105吨。该项成果获得了四川省2012年科技进步二等奖。

  “2011年,我们在丹巴低品位铜镍矿进行了工业试验,效果十分显著,铜、镍资源回收利率分别比以前提高30%~40%和15%~20%,该矿十分满意。”王昌良说,“现在该矿正按照我们研究的工艺技术,建设一个日处理5000吨矿石量的选厂,效益将十分突出。”

  同时,该所还针对我国进口国外红土镍矿数量愈益增加的状况,对菲律宾红土镍矿物质组成及镍、铬、铁工艺性能进行了研究。研究人员采用重、磁联合法,对铬铁矿的富集分离效果较好,经过还原焙烧后破碎、磨矿、磁选,可得到低镍铁合金金矿,可回收镍金属99%、铁92%、钴97%。

  为了进一步提高镍矿资源的综合利用水平,该所还积极申报国家项目。2009年开始,该所先后成功申报了两个铜镍矿综合利用国家项目,计划在2015年再申报第三个国家项目。

  这一系列的科研攻关成果使该所在镍矿综合利用开发领域牢牢占领了国内领先的地位,为我国建设开发以金川铜镍矿为标志的大型资源基地,提供了可靠的技术支撑和战略性基础资料,使复杂难选冶低品位矿产从“难利用矿”变成了可利用矿。

  新疆是我国镍主要产区。新纪元矿业有限公司依托旗下子公司新疆托里县永坤矿业有限责任公司苏叶克北镍矿探矿权,于2014年6月2日在加拿大多伦多证券交易所创业板正式挂牌上市,成为2011年以来多交所主板及创业板首家批准上市的中国矿业公司。

  对于矿企来说,矿产资源是企业发展的基础。因此,资源储备是矿业上市公司投资价值的基础来源。为了查清苏叶克北镍矿石的矿物结构及嵌布关系,研究其可选性,作为新纪元矿业有限公司上市之路背后的科研技术团队,中国地质科学院矿产综合利用研究所对新疆托里县苏叶克北镍多金属矿区的钻探矿样进行了工艺矿物学及浮选试验研究。

  实际上,早在该所之前,永坤矿业公司就委托其他科研单位进行了选矿工艺研究,但效果并不理想。2011年初,他们千里迢迢找到了中国地质科学院矿产综合利用研究所,委托其对新疆托里县苏叶克北镍多金属矿区的钻探矿样进行选矿试验研究。

  该矿区矿产资源储量大,根据矿区初勘,矿石估算储量达到1.07亿吨,镍金属资源量为22.5万吨,伴生金属钴资源量达1.07万吨,如果能得到合理利用,对缓解我国镍资源紧缺状况、拉动新疆地方经济发展将起到不可低估的作用。

  “但该矿有价元素含量较低,有用镍矿物以细粒浸染状嵌布,要实现单体解离难度较大,加上脉石矿物以层状结构的蛇纹石为主,占矿石矿物总量的93.36%。”曾多次主导和参与镍矿科研项目的陈炳炎,对新疆的这一特殊镍矿选矿研究还是感到充满压力,“与金川的镍矿相比,该矿区矿石中镍钴矿物嵌布粒度细、含量低、分布分散,难以实现较理想的单体解离,加上矿石原、次生矿泥量很高,对浮选回收镍钴矿物的影响较大,要获得理想的选矿指标难度很大。”

  第一次进行试验时,首次接触该特殊类型矿种的项目负责人梁友伟及其团队按照常规的湿磨方式磨矿,因矿石中蛇纹石、滑石含量高、易泥化,矿浆中形成凝聚体牢牢吸附在磨矿介质表面,变成了糊状,影响磨矿效果,导致物料很难磨细,从而影响了效果。

  “第一次试验指标不满意,镍矿资源回收率只有30%。”梁友伟深感遗憾地说,尽管如此,永坤矿业公司还是看到了希望,他们又继续委托该所接着进行了第二次试验。

  只有先找准症结方能对症下药。梁友伟认为,新疆镍矿存在的主要问题不仅是有价元素含量很低,镍钴硫化物嵌布粒度很细而无法实现较好的单体解离,矿石中滑石、蛇纹石含量很高而加重泥化程度,还有磨矿过程中矿物异相自凝聚现象严重导致难以正常磨矿,以及矿浆粘稠度大、流动性差、无法正常分选等。

  解决矿泥的影响,提高磨矿效果,实现正常分选是试验的关键!该所科研人员突破传统思维,通过采取干式磨矿和离心脱泥两大有效措施,克服了矿石中脉石矿物的自凝聚现象,提高了磨矿细度,有效预先脱出了矿泥,改善了浮选环境,取得了良好的选矿试验指标。

  “由于该矿石中镍的嵌布粒度极细,需要细磨,而在细磨中会产生大量的矿泥,为了保证良好的浮选环境,在浮选前须进行预选脱泥。”梁友伟介绍,“采用离心脱泥方式有效脱出了矿石中的矿泥,脱出矿泥产率大、金属损失率低(矿泥中镍含量仅为0.051%),明显简化了后续浮选作业条件,为提高镍、钴选矿指标创造了有利条件。”

  药剂是浮选工艺的重中之重,该所通过多次研究,反复对比,最终确定了合理药剂。试验最终确定的选矿工艺流程为:采用干磨、预脱泥措施,有效降低矿石矿泥对浮选的影响;对脱泥后的物料采用二次粗选、一次扫选、二次精选流程,使用六偏磷酸钠、水玻璃、CMC、戊基黄药、2#油选矿药剂,使镍综合回收率达到51.31%、钴综合回收率达到51.06%;获得原矿含镍0.22%、含钴0.012%,镍精矿含镍9.51%、含钴0.47%的优良选矿指标,证实了苏叶克北镍矿通过技术手段是可以回收利用的,为目前已探明的苏叶克北镍储量提供了技术支撑。

  “该资源中镍钴含量较低,如果要开发利用该资源,就必须通过扩大规模来降低选矿成本。以日处理3000吨矿石,年处理100万吨矿石计,镍精矿年产值总计13337万元,经济效益十分可观。”梁友伟说。

  “这的确是一大创举!目前公布的新疆托里县苏叶克北镍矿详查资料显示,镍的边界品位为0.2%,而矿床平均品位为0.23%。以目前矿业市场价格来看,这压根不是矿,而是石头呀!蛇绿岩中只有豆荚状铬铁矿,其中的镍大多以硅酸镍形式存在,不具备形成硫化镍工业矿的条件。”业内人士对这一镍矿资源的质疑也随之被打破。

  而该成果带来的积极影响更为深远。“随着工业化的快速发展,我国对镍的强劲需求有增无减,市场需求较为巨大。对于当地政府和百姓而言,苏叶克北镍矿作为上市资产之一必将为他们的未来绘就出新的蓝图。”一位当地政府工作人员分析道,苏叶克北镍矿的稳定发展将为经济建设提供大量的能源和原材料,提供重要的财政收入来源,并解决大量社会劳动力就业,成为推动区域经济增长的强劲力量。

  这一成果的问世,也为中国地质科学院矿产综合利用研究所在新疆镍矿资源的研发领域提供了良好的发展机遇。“我们对新疆苏叶克北镍矿选冶技术的突破,为我们所在新疆树立了品牌。目前,当地又一家公司慕名找到我们,要求为其进行镍矿选冶试验研究。”刘亚川兴奋地说。