讓礦產(chǎn)“一”變“多”、“ 貧”變“富”的“魔術(shù)師”

孟寒

“聚焦國家重大戰(zhàn)略需求，轉(zhuǎn)變科研工作定位，緊緊圍繞國家緊缺礦種和戰(zhàn)略性資源以及生態(tài)文明建設(shè)，開展礦產(chǎn)資源綜合利用節(jié)約集約重大關(guān)鍵技術(shù)持續(xù)攻關(guān)和科技創(chuàng)新，提升礦山環(huán)境調(diào)查和礦山地質(zhì)環(huán)境評價(jià)的能力和水平?！敝袊刭|(zhì)科學(xué)院成都礦產(chǎn)綜合利用研究所（下稱“成都綜合所”）所長劉亞川，在參加今年1月份在北京召開的全國地質(zhì)調(diào)查工作會議時(shí)接受記者專訪時(shí)說。

作為所長的劉亞川博士，是礦物工程研究員，原地礦部百名跨世紀(jì)科技人才首批入選者，第六批四川省學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人，第一批國土資源科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)培育計(jì)劃負(fù)責(zé)人，在我國礦產(chǎn)資源綜合利用領(lǐng)域享有較高的知名度。他先后主持或參與完成科研項(xiàng)目21項(xiàng)，獲國土資源部科技成果二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，地礦部科技成果三等獎(jiǎng)2項(xiàng)。

在劉亞川的帶領(lǐng)下，成都綜合所開拓創(chuàng)新，積極作為，重點(diǎn)配合國家地質(zhì)找礦，開展礦產(chǎn)資源可利用性評價(jià)，研究礦產(chǎn)綜合利用新技術(shù)、新方法、新工藝，取得了令人矚目的成就。尤其“十一五”以來，成都綜合所已承擔(dān)各類科研項(xiàng)目228項(xiàng)，申報(bào)和獲得國家專利18項(xiàng)，取得了一大批創(chuàng)新成果。其中，“鄂西寧鄉(xiāng)式鐵礦利用工藝技術(shù)研究”“中低品位鋁土礦選礦技術(shù)”成果分別入選中國地質(zhì)調(diào)查局2010年度、2012年度“地質(zhì)調(diào)查十大進(jìn)展”。

以其下屬的礦業(yè)工程研究中心為例，該中心在金屬復(fù)雜共生礦分離、貧礦的加工利用技術(shù)方面的成就，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了礦產(chǎn)資源的“一”變“多”、“貧”變“富”，可謂礦業(yè)“魔術(shù)師”。

“一”變“多”

我國獨(dú)特的地質(zhì)環(huán)境導(dǎo)致形成了大量的多金屬復(fù)雜共生礦。如，我國60%以上的鉛鋅礦是鉛鋅銀或銀鉛鋅礦；單一鉬礦僅占14%，以鉬為主的多金屬共生礦占64%，與銅、鎢、錫等共伴生的鉬占22%；鉑族元素和鈷主要來自伴生礦。如何對這些共生礦進(jìn)行合理利用一直是困擾礦業(yè)從業(yè)者的難題。

成都綜合所將解決多金屬復(fù)雜共生礦的分離問題作為重點(diǎn)研究課題，形成了一些技術(shù)優(yōu)勢。如“鉛鋅鉬銀鎢錫及多金屬復(fù)雜共生礦分離技術(shù)”已為幾座礦山成功解決了難題。其中，在金屬化球團(tuán)還原焙燒過程中揮發(fā)分離回收錫技術(shù)，采用此項(xiàng)技術(shù)解決了鐵錫礦的鐵、錫分離問題，并應(yīng)用于內(nèi)蒙古黃崗鐵錫礦。該礦是一個(gè)大型矽卡巖型鐵錫礦床，礦石中除鐵外，伴生的錫、砷、鋅和鎢已達(dá)到或接近工業(yè)品位，應(yīng)考慮綜合回收利用。此外，氯鹽浸出、濕法分離銅鉛鋅技術(shù)解決了四川白玉呷村銅鉛鋅多金屬礦的利用問題。采用硫酸化焙燒—稀酸浸出—濕法分離銀鉛鋅技術(shù)解決了四川夏塞銀多金屬共生礦的利用問題，可分別獲得銀、鉛、鋅等不同產(chǎn)品?！般U鋅鉬銀鎢錫及多金屬復(fù)雜共生礦分離技術(shù)”的成功研發(fā)與應(yīng)用，為我國同類項(xiàng)目的開發(fā)提供了寶貴的借鑒，此項(xiàng)成果獲“地礦部科技成果二等獎(jiǎng)”。

滇東南錫礦帶是成都綜合所近幾年選取攻克的研究對象。這里探明的錫多金屬資源礦石成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，各礦物間互相緊密鑲嵌，精礦互含較高。礦石中各金屬礦物主要以硫化物形式存在，伴有部分氧化、次生礦物，硫含量較高。受多金屬分離技術(shù)的限制，很難在分選出單一金屬的合格精礦的同時(shí)，又保證較高的回收率。

成都綜合所知難而上，勇于創(chuàng)新，他們分別對研究區(qū)內(nèi)三種類型礦石原生黃銅礦錫石型礦石（含錫銅礦石）、原生黃銅礦閃鋅礦錫石型礦石（錫銅鋅礦石）、次生銅鉛鋅錫石型礦石（表層半氧化錫銅鉛鋅礦石）進(jìn)行了仔細(xì)的工藝礦物學(xué)研究。通過大量的選礦試驗(yàn)研究，摸索出具有流程結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)易于實(shí)施、操作易于控制等特點(diǎn)的“優(yōu)先—浮選—重選”工藝技術(shù)方案，充分回收了銅、鉛、鋅、錫、硫五種主金屬礦物，所獲各種產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)優(yōu)異，伴生銀得到了有效富集，礦石中其他伴生組分也得到了綜合回收。該成果處于同類礦石綜合利用的領(lǐng)先水平，經(jīng)中國地質(zhì)調(diào)查局組織審查后，項(xiàng)目成果被評定為“優(yōu)秀”。

該研究成果為此類錫多金屬礦產(chǎn)資源綜合利用提供了技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的選礦工藝技術(shù)，可大幅提高國內(nèi)大量復(fù)雜、難選錫多金屬礦產(chǎn)資源的綜合利用程度。根據(jù)擴(kuò)大試驗(yàn)所取得的選礦技術(shù)指標(biāo)計(jì)算，經(jīng)濟(jì)效益顯著，可作為復(fù)雜共伴生礦資源高效利用技術(shù)在同類礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用中推廣應(yīng)用。

“窮”變“富”

錳是一種重要的金屬。錳及其化合物被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。其中，鋼鐵工業(yè)用錳量占90%～95%，主要作為煉鐵和煉鋼過程中的脫氧劑和脫硫劑，以及用來制造合金。在錳合金產(chǎn)品中，錳是個(gè)神奇的存在：如果在鋼中加入2.5%～3.5%的錳，所制得的低錳鋼簡直脆得像普通玻璃一樣，一敲就碎。然而，如果加入13%以上的錳，制成高錳鋼，那么產(chǎn)品就變得既堅(jiān)硬又富有韌性。其余5%～10%的錳用于其他工業(yè)領(lǐng)域，如化學(xué)工業(yè)（制造各種含錳鹽類）等。此外，錳還是正常機(jī)體必需的微量元素之一，它構(gòu)成體內(nèi)若干種有重要生理作用的酶?？傊?，錳在國民經(jīng)濟(jì)中及人民的生活中具有十分重要的地位。

就是這個(gè)珍貴而神奇的錳在我國卻是短缺資源，保有儲量約6億噸左右。錳礦以中小型礦居多，分布在21個(gè)省市自治區(qū)，其中主要集中在廣西和湖南兩地。在礦石質(zhì)量上，貧礦（氧化錳礦含錳大于30%、碳酸錳礦含錳大于25%）多，碳酸錳礦多，雜質(zhì)含量高，礦物嵌布粒度微細(xì)，采用常規(guī)選冶工藝無法加工利用。通過多年研究，成都綜合所提出的一些新的工藝技術(shù)在貧錳礦的提煉利用方面十分有效。如，應(yīng)用“集合體選礦新技術(shù)”可以在粗粒狀態(tài)下利用強(qiáng)磁拋尾，并分選成不同品級的碳酸錳礦物集合體，再輔以浮選精選，不僅可獲得較高的回收率，且形成適應(yīng)不同用途的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)?！案呒冸娊忮i”生產(chǎn)新技術(shù)解決了常規(guī)方法不能生產(chǎn)高純電解錳的問題，可生產(chǎn)出純度達(dá)99.9%以上的電解金屬錳。電子工業(yè)、冶金工業(yè)和航空航天工業(yè)都需要電解金屬錳。電解金屬錳由于它的高純度、低雜質(zhì)特點(diǎn)，現(xiàn)已成功而廣泛地應(yīng)用于鋼鐵冶煉、有色冶金、電子技術(shù)、化學(xué)工業(yè)、環(huán)境保護(hù)、食品衛(wèi)生、電焊條業(yè)、航天工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。因此，成都綜合所的這一技術(shù)必定為我國的建設(shè)事業(yè)做出重要貢獻(xiàn)。

成都綜合所在金礦選冶技術(shù)方面的研究也取得了卓越的成就。我國金礦資源主要以巖金、砂金、伴生金為主。巖金礦、砂金礦普遍品位低，伴生金占有重要位置。在金礦開發(fā)利用上，低品位金礦、與硫化物共生的伴生金、原生金和浸染金的選冶回收比較困難，特別含砷、含碳金礦是典型的難選冶金礦。成都綜合所先后對黔西南、青海、新疆、甘肅、四川等地的數(shù)十個(gè)不同類型的金礦進(jìn)行了充分研究，所開發(fā)的“低品位氧化金礦的堆浸技術(shù)”“固硫固砷工藝技術(shù)”“微波預(yù)處理技術(shù)”已在全國廣泛推廣應(yīng)用。其中，“低品位氧化金礦的堆浸技術(shù)”曾在新疆薩爾布拉克成功地進(jìn)行了我國首次10萬噸堆浸提金工業(yè)試驗(yàn)，多次獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、省部級二等獎(jiǎng)。

社會在發(fā)展，中國在騰飛。礦業(yè)“魔術(shù)師”成都綜合所一直在路上，在不停的探索中。目前，其正在進(jìn)行中的項(xiàng)目中，“硫態(tài)化磁化還原焙燒裝置”“浸礦細(xì)菌放大培養(yǎng)反應(yīng)器技術(shù)”兩項(xiàng)已獲得國家專利。