矿产资源综合利用论文

我国共伴生矿综合回收率在40%以上的矿山企业不足40%，引导和促进矿山企业开展矿产资源综合利用，空间很大。经过几十年的发展，我国形成了鞍本、大冶、攀枝花、包头等大型铁矿基地，金川铜镍及贵金属矿、大厂锡、锑、铟多金属矿和湖南柿竹园等有色金属矿产资源基地，以及白云鄂博、攀枝花、金川三大共生矿床的综合利用示范基地。其共同特点是：资源总量大，综合利用价值高，技术要求高，对推动行业技术进步和带动地方经济发展的作用显著。专栏1-14 高铝富镓煤资源综合利用潜力评价高铝粉煤灰中的铝含量普遍高于35%，氧化硅的含量约为48%，还含有许多有价元素，如铁、钛、钒、镓、锗、铟等，是一种极具开发价值的丰富资源。神华准格尔矿集区大力发展综合利用先进技术，形成“一步酸溶法”综合利用技术，从粉煤灰中提取氧化铝，并同时回收制取金属镓和硅等矿物，既节约了采矿成本，发展循环经济和节约经济，又减少了对自然生态环境的破坏，取得了明显的资源效益、经济效益、环境效益和社会效益。资源效益——准格尔矿区通过绿色矿山建设，露天煤矿的回采率由核定的96%提高到99%，选煤厂回收率提高4%，煤炭利用方面每年盘活煤炭资源480万吨。充分利用低热值劣煤资源，可提高选煤回收率近5个百分点，混合燃料热值约为3400大卡，相当于增加标准煤近1500万吨/年。经济效益——2015—2034年评价期内，高铝富镓煤综合利用项目总利润是总投资的3倍，净现值也达到较大的规模，除此之外其他各项经济指标均处于良好水平状态。环境效益——示范基地建成后每年消耗约2500万吨煤及煤矸石，电厂燃烧每年将产生36万吨S O2，经脱硫处理，年排放量不到3万吨；其余产业S O2排放量很少，总共不到1万吨/年，能够达到控制指标。全部循环产业项目均采用先进节水和循环使用措施，实现污水、废水零排放。社会效益——2011—2015年规划期内，神华集团有限责任公司将投资超过400亿元用于示范基地建设，规划期末建成项目可提供超过3000人的就业机会。到远景期末(2020年)，投资将超过1400亿元，示范基地规划项目全部建成投产，年产值超过1700亿元，提供超过23000人的就业岗位。共伴生资源丰富，潜在价值可观我国矿产资源的特点之一是共伴生矿多。目前，国内已开发利用的141种矿产中，有87种是共伴生矿，占总数的7%。全国有色金属矿区中，有85%以上是多元素共伴生矿产。我国银储量的90%，金储量的20%，铂族金属储量的73%是以共伴生矿的形式产出的。有色金属矿床是贵金属矿的重要来源。因此，综合利用好共伴生资源不但能提高资源利用效率和效益，而且能够减少共伴生资源废弃物排放，从而保护环境。专栏1-15 共伴生矿综合利用实例攀枝花钒钛磁铁矿 运用自创的氧化钒清洁生产技术（钙法焙烧），解决了长期困扰我国的钒钛磁铁矿提钒的难题，同时实现钒废水和废渣全部利用，使得铁矿中共伴生的钒、钛资源得到有效回收利用。金川铜镍多金属矿 通过实施铜冶炼废渣选矿等重大项目，采用全湿法工艺对铜、锌、铅、铋、铟进行综合回收和砷的无害化处理，使金川公司综合利用的共伴生元素种类由原来的16种增加到18种。湖南柿竹园多金属矿 重点开展“崩落法”矿柱回采工艺、全尾胶结充填、高梯度强磁选钨技术的推广应用，在提高开发利用效率的同时，实现了对伴生萤石、钼、铋、钨矿资源的高效利用。矿产资源潜在价值是指某种探明的可利用资源按其某初级矿产品价格折算的价值，不考虑矿产资源的采选损失、开采要素的成本，从宏观上反映一个国家（或地区）某种矿产资源经济价值。某一矿种的潜在价值测算公式如下：SVi=Ri×Pi×Gi×ζi（i=1,2,3,…,n） （1-1）式中：S Vi——第i种矿产资源潜在价值，单位为亿元；Ri——第i种矿产资源的资源储量，可以按照“基础储量+各级别的资源量×各级别资源量的可信度系数”进行测算，可信度系数取值按照预查、普查、详查、勘探不同程度取值5～8；Pi——第i种矿产品的价格；Gi——第i种矿产的品位调整系数，可以按照矿产资源储量平均品位/矿产品品位进行测算；ζi——第i种矿产的储量单位（不同矿产通常使用不同重量单位）换算系数，吨的换算系数是00000001，千吨的换算系数是00001，万吨的换算系数是0001，亿吨的换算系数是1；n——矿种数。矿产资源的提取价值是考虑在一定经济技术条件下，查明资源储量经过采选后所产生的初级矿产品市场销售价值，能够比较客观地反映矿产资源在当时技术条件下的价值。矿产资源的提取价值不考虑矿山投资建设和开采成本。矿产资源的提取价值可以由下列方法进行测算：EVi=Qi×Pi×Si×Hi×εi（i=1,2,3,…,n） （1-2）式中：E Vi——第i种矿产资源提取价值；Qi——第i种矿产资源的资源储量，可以按“基础储量+各级别的资源量×各级别资源量的可信度系数”进行计算；Pi——第i种矿产品的价格；Si——第i 种矿产资源的利用系数（利用资源储量/ 资源储量）；Hi——第i种矿产资源的采矿回收率；εi——第i 种矿产资源的选矿回收率；n ——矿种数。专栏1-16 铝土矿共伴生矿潜在价值估算根据式（1-1）计算全国铝土矿资源的潜在价值。在当前资源及市场条件下，测算全国铝土矿区铝土矿资源的潜在价值为52亿元。铝土矿区共伴生矿产资源的潜在价值为镓52亿元，耐火粘土31亿元，煤炭16亿元，铁70亿元，硫铁矿00亿元，钛50亿元，共伴生矿产资源潜在价值总计54亿元。全国铝土矿区的铝土矿及共伴生矿产总潜在价值专栏1-17 铝土矿共伴生矿提取价值估算根据式（1-2）测算全国铝土矿区资源的提取价值为铝土矿19亿元，镓95亿元，耐火粘土61亿元，煤炭27亿元，铁矿21亿元，硫铁矿30亿元。共伴生矿产资源提取价值总计41亿元。我国铝土矿区铝土矿及共伴生矿产提取价值铝土矿主矿产及共伴生资源潜在价值的测算未考虑实际开发利用率，高于铝土矿开发利用的实际经济价值。而提取价值考虑了开发利用率，但不同矿区资源的开发利用水平差别较大，技术及社会经济条件各异，因此，铝土矿主矿产及共伴生资源提取价值与其实际经济价值也存在差异。测算采用初级矿产品价格，而随着产业链的延长，产品加工程度及技术含量提升，铝土矿及其共伴生资源的提取价值亦会提高。所以，提高铝土矿及其共伴生资源开发利用的技术水平是提升提取价值的核心因素。低品位矿产利用取得巨大突破对低品位矿没有统一的划分标准，是相对于高品位的富矿而言的。低品位矿的界定包括技术条件和经济条件。技术上，低品位矿石指因矿石品位低，现行采选冶技术还不能利用的资源；经济上，低品位矿石指因矿石品位低，开发利用经济效益差的资源。一般的，我们把工业品位以下、边界品位以上的矿石统称为低品位矿（有些可利用的低品位矿的品位甚至在边界品位以下）（图1-69）。图1-69 圈定矿体指标及品位变化情况贫矿多、难选矿多是我国矿产资源的又一特点。低品位矿和难选冶矿的利用对于减少矿山废弃物排放和新的矿山开采，从而降低矿业对环境的影响至关重要。如我国铁矿资源中低品位矿数量巨大，开展低品位铁矿开发利用工艺及装备的研究，将低品位、极低品位资源转化为工业可利用资源，对于应对铁矿石供需矛盾突出的局面十分必要。目前，我国一些低品位资源利用技术达到国际先进水平，独立研发了油田稠油开采技术、超低品位铁矿开发利用技术、低品位铜矿利用技术和中低品位磷矿开发利用技术等一批具有重大影响的科技成果。专栏1-18 低品位矿的综合利用实例鞍山钢铁集团公司充分利用具有自主知识产权的选矿工艺技术，对以往被当作岩石排弃的品位在15%～20%之间的极贫矿进行回收利用，每年回收利用量多达140万吨。同时在排岩系统中回收磁铁矿资源，对大孤山铁矿、弓长岭露天矿等排岩场建设了节约型的破碎—岩石干选工艺系统，实现了从岩石中在线回收矿石量达200万吨/年以上。冀东铁矿在低品位铁矿、氧化矿和超贫钒钛磁铁矿的综合利用方面，取得突破性进展。盘活难选贫赤铁矿、残存低品位铁矿石资源量1亿吨，为低品位铁矿回收利用提供经验和依据，也为解决全国铁矿山的尾矿堆存物回收利用问题提供技术帮助和示范。此外，通过预先筛分系统和浮选尾矿再磨再选工艺，使尾矿品位下降了44%，精矿品位提高了5%，对全国同类型矿床的选矿具有很大的推广价值和示范意义。紫金矿业集团股份有限公司的紫山金矿紧跟市场变化，适时调整品位指标，边际品位从原来的1克/吨降低到2克/吨，使得该矿储量从1994年的45吨变成2010年的312吨，仅2001年就产黄金17吨，延长了矿山服务年限。此外，萝卜岭铜钼矿采用综合品位圈定矿体，实现了“小矿变大矿”，使得铜金属量增加15倍，达到122万吨；钼增加5倍，达到了7万吨；特别是它矿体变大、变厚，达到地表，便于采矿，成本大大降低，增加了企业的经济效益和社会效益。尾矿等矿山废弃物综合利用潜力巨大矿产资源规模化开发使得近年尾矿排放量与日俱增。截至2011年年底，我国尾矿累计堆存量为120亿吨。2007—2011年，年产出量在10亿吨以上（表1-5）。表1-5 2007—2011年我国主要尾矿产生情况 单位：亿吨资料来源：《中国资源综合利用年度报告（2012年）》。尾矿利用呈逐年增长趋势。2011年我国尾矿产量达81亿吨，同比增长5%；利用量为69亿吨，同比增长1%，有17%的尾矿得到利用，利用增幅高于堆存增幅近10个百分点，说明综合利用在消化当年尾矿增量的同时，还在消化减少存量。2012年尾矿产量估计将达16亿吨，尾矿综合利用率约为18%，有望实现《金属尾矿综合利用专项规划（2010—2015年）》提出的到2015年全国尾矿综合利用率达到20%的目标（图1-70）。图1-70 2010—2011年尾矿综合利用情况资料来源：《中国资源综合利用年度报告（2012）》。尾矿利用继续提高的潜力巨大。2011年，全国利用尾矿总量为69亿吨，同比增长1%；综合利用率为17%，同比提高3%。尾矿的用途主要有下列形式：尾矿再选回收有用矿物，用作充填材料，用于生产建筑，用作土壤改良剂及微量元素肥料，进行土壤复垦和生态恢复。矿山空场充填是尾矿利用的重要方式，约占尾矿利用总量的53%，其中金矿山、铜矿山及其他有色和稀贵金属矿山、铁矿山是尾矿充填利用的主力军，分别占尾矿利用总量的0%、6%和4%（图1-71）。未来尾矿利用将继续呈增长态势，主要原因一是随着胶结充填采矿技术的推广，产量增长需要充填材料增加；二是新建尾矿库征地越来越困难，成本越来越高。图1-71 我国尾矿综合利用方式及占比情况资料来源：《中国资源综合利用年度报告（2012）》。专栏1-19 矿山废弃物的综合利用实例甘肃窑街示范基地综合利用煤炭、油页岩、煤层气等多种共伴生资源，在我国首次采用低浓度瓦斯与油页岩炼化尾气发电，有效解决了原来无法开采的煤层气资源利用问题。实现油页岩综合利用能力达到100万吨/年，生产页岩油10万吨/年，相当于新建一座中型页岩油生产基地；利用劣质煤、矸石和瓦斯发电，每年减少固体废弃物排放320万吨，利用瓦斯2000万立方米，相当于我国三大天然气主产区之一的四川盆地1/1000的年产天然气量，发电装机容量220万千瓦；以矿区长期堆存的煤矸石、粉煤灰、烧变岩为原料，生产水泥和免烧墙等建材产品，为当地和周边地区提供了新型建筑材料，在我国西部地区具有重要的推广意义。安徽铜陵对尾矿库中的尾砂采用磁选、浮选和化学浸出等技术进行再选别，综合回收铜、硫、金、银等有价金属，选别后的尾砂进行井下空区和露天采坑充填，以及尾砂制砖，在实现尾砂零排放的同时，杜绝矿山开采造成的安全隐患，减少生态环境破坏。再生金属循环利用具有广阔前景再生金属的回收利用，可大大减少矿产资源的开发强度。发达国家工业化进入中后期，通过对废旧金属回收利用大幅减少对原矿资源的依赖。对我国来说，按照金属制品25～30年的使用寿命，经过30多年经济持续快速发展，已经或正在积存大量的废旧产品，尤其是物理化学性质比较稳定、可回收利用的再生金属资源，为我国再生金属资源利用提供了雄厚的物质基础，有望减少对新增矿产资源的消耗(图1-72，图1-73)。图1-72 2006—2012年我国废钢利用情况资料来源：废钢协会。图1-73 2006—2012年我国再生有色金属产量资料来源：有色金属工业协会。我国再生金属累积量巨大。自从有统计数据以来，截至2012年年底，我国铝的社会积蓄量约7亿吨（表1-6），加之铝的理化性能稳定，损失量很低，国内铝循环利用潜力巨大。随着循环铝比例的提高，未来可以弥补铝资源短缺局面，并可大大降低铝消费所带来的环境和能源压力。表1-6 我国自有统计数据以来积蓄到社会上的各种形式的铝量资料来源：《中国有色金属协会统计年鉴》，《全国主要矿产品产供销综合统计与价格通报（2001—2013）》。