哈薩克斯坦Maksut銅鎳礦開發(fā)與利用研究

劉 瀛

（中鐵資源集團(tuán)有限公司，北京 100039）

Maksut銅鎳礦位于哈薩克斯坦共和國(guó)東哈薩克斯坦謝米伊州阿巴耶夫地區(qū)，是一座已探明或控制的鎳資源量達(dá)到大型，銅資源量達(dá)中型，伴生的鈷和銀礦均達(dá)到中型的多金屬礦床。從找礦潛力看，銅資源量有望達(dá)到大型規(guī)模以上。Maksut銅鎳礦礦石品位較低，但可綜合利用礦種較多，銅、鎳屬于國(guó)內(nèi)緊缺礦種。綜合來(lái)看，該礦應(yīng)該具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。筆者赴現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了考察，提出合理的開發(fā)與利用方案供項(xiàng)目運(yùn)作過(guò)程中參考和借鑒。

1 項(xiàng)目基本概況

Maksut銅鎳礦區(qū)位于哈薩克斯坦共和國(guó)東部的東哈薩克斯坦謝米伊州阿巴耶夫地區(qū)，地理坐標(biāo)：東經(jīng)80°07′30″～80°11′00″，北緯49°33′30″～49°37′30″，面積31.3km2。謝米伊市向南到阿巴伊鎮(zhèn)為120km柏油路，從阿巴伊鎮(zhèn)到礦山為20km砂石路，交通方便。

礦區(qū)為干旱及半沙漠化草原，地形平坦，最高海拔為500m，相對(duì)高差10～20m。礦區(qū)內(nèi)水系不發(fā)育，但湖泊較多，均為高含礦物質(zhì)的鹽湖。氣候?yàn)榧眲〉拇箨懶詺夂?，年、季、日溫差變化較大。年降雨量為180～260mm。風(fēng)力較大，一般為4～6m/s，方向多為NW及SW向。1～2月份最低溫度為－42～－45℃；7月最高溫度達(dá)＋35～＋43℃。區(qū)內(nèi)人煙稀少，僅有少量的游牧人員。

該礦發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)30年代，普查工作完成于50～60年代，現(xiàn)僅完成了南礦段東部的局部詳勘工作。目前僅進(jìn)行小規(guī)模露天開采和堆浸試驗(yàn)工作。

2 地質(zhì)概況

礦區(qū)出露的地層主要為中上石炭統(tǒng)（C2-3）沉積巖，由中細(xì)粒砂巖、粉砂巖或其薄層狀類復(fù)里石互層所組成。部分低洼地帶覆蓋有第四系的沉積物。

礦區(qū)大地構(gòu)造位置位于哈薩克斯坦－準(zhǔn)格爾板塊（Hz）齋桑－南蒙古興安華力西期造山帶（Hz3）的薩吾爾山DC紀(jì)島?。℉z3-1）北東緣的中部。成礦帶屬哈薩克斯坦成礦域（Ⅱ）東哈－巴爾喀什成礦區(qū)（Ⅱ1）扎馬爾－薩吾爾成礦帶（Ⅱ1-1）的北東緣的中部。

礦區(qū)處在板塊的邊緣上縫合帶上，在由中上石炭統(tǒng)（C2-3）沉積巖組成的軸向近東西向的向斜構(gòu)造的東轉(zhuǎn)折端，基性－超基性巖漿巖發(fā)育，具有很好的成礦遠(yuǎn)景。

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為華力西期的輝長(zhǎng)巖類，呈巖墻、巖床、巖脈產(chǎn)出，北東向－北北東向展布，圍巖為中上石炭統(tǒng)沉積巖。

3 礦床特征

Maksut成礦區(qū)可劃分為北礦床和南礦床兩部分。其中，南礦床勘查程度較高，在輝長(zhǎng)巖類侵入體內(nèi)接觸帶內(nèi)形成銅鎳礦石工業(yè)富集的浸染狀磁黃鐵礦－黃銅礦－鎳黃鐵礦礦化。圍巖為下侏羅統(tǒng)沉積巖，無(wú)論在南輝長(zhǎng)巖類侵入體還是在北輝長(zhǎng)巖類侵入體中，在詳查區(qū)內(nèi)均發(fā)現(xiàn)有銅鎳工業(yè)礦化。礦體富集于輝長(zhǎng)巖類侵入體底部，在中央的厚度約120～150m。浸染狀類型的礦化主要為磁黃鐵礦－黃銅礦－鎳黃鐵礦礦化，礦石中的硫化物浸染體達(dá)15%～40%。在浸染狀礦石中，常見致密的硫化物礦石厚度達(dá)10～30m，有時(shí)為50～80m，并且主要為黃銅礦和鎳黃鐵礦礦的礦囊和透鏡體所組成。

礦化的輝長(zhǎng)巖未經(jīng)受任何蝕變、重結(jié)晶，金屬的工業(yè)富集主要賦存于侵入體底部，往往形成浸染狀礦石的“懸掛”礦體。硫化物浸染體的主要物質(zhì)賦存于侵入體，但硫化物卻沿著孔隙和裂隙滲透到塊狀巖石，并主要富集在含礦侵入體的下接觸帶南礦床包括6個(gè)銅鎳工業(yè)礦體。

主礦體（1號(hào)礦體）：為最大的礦體，賦存于輝長(zhǎng)巖類侵入體下部，厚度為18.8～24.1m。銅平均含量為0.35%～0.61%，鎳平均含量為0.24%～0.61%。礦體中的有用組分在分布上具有某些規(guī)律，在礦體的中上部鎳（達(dá)0.96%）銅（達(dá)0.77%～0.88%）含量較高，在最下部銅鎳含量較低（低2～3倍，銅為0.44%～0.55%，鎳為0.24%～0.3%）。

其他礦體：其他礦體的厚度為4.5～27.2m，并且以中部銅鎳含量較高為特征。上部銅平均品位為0.3%～0.4%、鎳為0.2%～0.9%，中部銅平均品位為0.6%～0.7%、鎳為0.6%～0.7%，下部銅平均品位為0.3%～0.4%、鎳為0.2%～0.3%。

礦石中還伴生有Co和Ag有益組分。例如，在主礦體和4號(hào)礦體中的鈷含量較高，達(dá)0.022%?？傮w上看，鈷平均含量為0.01%～0.016%。礦石中的銀含量并不高，平均為2.5～8.6g/t，個(gè)別礦體內(nèi)可達(dá)50g/t。

北Maksut巖體面積更大，普查鉆孔發(fā)現(xiàn)了礦化現(xiàn)象，由于資金的原因，一直沒有開展勘探工作，具有較大的找礦前景；有的地質(zhì)專家認(rèn)為南、北Maksut輝長(zhǎng)巖體在深部是相連的，如此找礦前景將非常廣闊。目前Maksut銅鎳礦勘探工作的重點(diǎn)仍然是南Maksut東部。

4 儲(chǔ)量及資源量

南Maksut礦區(qū)東部C2級(jí)（相當(dāng)于333）以上儲(chǔ)量：礦石量22579m3，6999.4萬(wàn)t；銅32.8萬(wàn)t（平均品位0.45%）；鎳25萬(wàn)t（平均品位0.35%）；鈷1.4 7萬(wàn)t（平均品位0.02%）；銀411t（平均品位5.5g/t）。

P1級(jí)（相當(dāng)于334）以上總資源儲(chǔ)量：銅47萬(wàn)t，鎳36萬(wàn)t，鈷2萬(wàn)t，銀610t。

5 資源開發(fā)與利用

5.1 礦山開采

Maksut銅鎳礦為巖漿分異沉積形成，礦體富集于輝長(zhǎng)巖類侵入體底部。巖體的東部邊緣為礦體埋藏最淺的區(qū)域，剝離2～3m之后全部為氧化礦。礦方已對(duì)首采區(qū)（0～6＃線之間）進(jìn)行了露天開采設(shè)計(jì)。按照1.7∶1的剝采比，可以采出礦石氧化礦100萬(wàn)t、硫化礦500萬(wàn)t。露天開采簡(jiǎn)單易行，成本較低。哈薩克斯坦人工成本略高于國(guó)內(nèi)，而汽柴油價(jià)格低于國(guó)內(nèi)約2元/L，二者基本可以相抵。預(yù)計(jì)露天開采成本約15～20元/m3，按照2.7～2.8t/m3的礦石體重估算，露天采礦的成本約20元/t。

露天開采結(jié)束后，將轉(zhuǎn)入井下開采階段，根據(jù)該礦礦體厚大的特點(diǎn)，可采用無(wú)底柱分段崩落法采礦，鏟運(yùn)機(jī)出礦；采用豎井開拓，預(yù)計(jì)井深600m，建設(shè)現(xiàn)代化的大型礦山，采選規(guī)模按照100萬(wàn)～150萬(wàn)t/a建設(shè)。按照國(guó)內(nèi)的一般經(jīng)驗(yàn)，噸礦投資200～300元。哈薩克斯坦的建設(shè)投資預(yù)計(jì)要比國(guó)內(nèi)要高1.5倍，據(jù)此估算建設(shè)投資預(yù)計(jì)需要4億～6億元人民幣。國(guó)內(nèi)大型地下礦山的崩落法的開采直接成本一般在40～60元人民幣左右，哈薩克斯坦的人工、材料成本要高于國(guó)內(nèi)，預(yù)計(jì)采礦成本要達(dá)到60～80元/t。

5.2 選冶利用方案

Maksut銅鎳礦原生銅含量較高，選礦實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告推薦流程浮選后最終兩種產(chǎn)品，銅精礦23.40%品位，回收率85.15%，鎳精礦3.02%品位，回收率71.83%。若兩種精礦混合得到混合精礦產(chǎn)品，銅品位3.65%，回收率93.22%，鎳品位2.75%，回收率87.28%，含硫36.54%。

Maksut銅鎳礦地理位置較為偏遠(yuǎn)，未來(lái)的礦產(chǎn)品無(wú)論銷往哈薩克斯坦國(guó)家銅業(yè)公司還是銷往國(guó)內(nèi)運(yùn)距都在1500km以上。直接銷售銅、鎳精礦將面臨著極大的運(yùn)費(fèi)負(fù)擔(dān)，況且鎳精礦品位偏低，很難計(jì)價(jià)。從國(guó)內(nèi)的考察情況看，金川公司不收購(gòu)品位低于6%的鎳礦，新疆有色集團(tuán)新鑫礦業(yè)表示可以收購(gòu)2.8%～3%品位的鎳精礦，口岸到岸價(jià)折扣率為鎳金屬的50%～55%。為降低運(yùn)費(fèi)負(fù)擔(dān)，應(yīng)該考慮精礦冶煉方案。

用浮選后的精礦進(jìn)行冶煉的方案有火法和濕法兩種，如果用火法冶煉，考慮規(guī)模和投資的合理性，最適應(yīng)的是密閉鼓風(fēng)爐。最低經(jīng)濟(jì)規(guī)模需要做到10000t/a銅金屬和8000t/a鎳金屬，該方案在哈國(guó)投資冶煉部分約需3億元人民幣左右。這個(gè)方案存在三個(gè)方面的問題，一是傳統(tǒng)老爐子的工藝，加上入爐品位低，冶煉效率本身不高，成本較大。二是因?yàn)镸aksu礦區(qū)比較偏辟，所需硅石、石灰石和焦炭等輔料不好解決。三是每年將產(chǎn)生約30萬(wàn)t的硫酸，氧化礦可以消耗一小部分，絕大部分必須考慮外銷，而用硫酸的大戶離礦區(qū)較遠(yuǎn)，這部分硫酸的銷售問題很難解決。

如果用濕法冶煉，最可能的是精礦細(xì)菌浸出。銅精礦因?yàn)榻雎实?，速度慢，只能直接銷售。那就只能考慮鎳精礦浸出，一是鎳精礦細(xì)菌浸出工藝，最后很容易得到純度很高的電解鎳產(chǎn)品；二是因?yàn)樘妓猁}類和赤鐵礦物含量極少酸耗很低，加上細(xì)菌浸出本身產(chǎn)生的硫酸，基本不用消耗硫酸，其它輔料需求也很少；三是環(huán)保的壓力小。

精礦的細(xì)菌浸出如果用攪拌浸出，綜合回收率能到80%以上，鎳的總回收率也能到80%以上。如果用堆浸，因?yàn)閷游龊蜐B透性的原因，效果不會(huì)很好。缺點(diǎn)在于攪拌浸出的速度依然很慢，實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)最常見的是浸出時(shí)間在20d，如果要上8000t金屬的規(guī)模，將要建80個(gè)直徑在10m以上的攪拌槽，防腐及保溫設(shè)施的建設(shè)將是一筆很大的投資。

所以精礦的細(xì)菌浸出不是一個(gè)理想的方案，有待進(jìn)一步在菌種培育和設(shè)施建設(shè)上突破。僅可以作為一個(gè)研究方向做實(shí)驗(yàn)及方案論證。

5.3 推薦不選礦－采用原礦細(xì)菌堆浸方案

優(yōu)點(diǎn)一，Maksut礦的脈石和礦物成份酸溶性物質(zhì)很少，所以酸耗基本不用考慮成本。當(dāng)然調(diào)節(jié)pH值還需要一些石灰石或石灰或純堿中和，但用量應(yīng)該不會(huì)大。優(yōu)點(diǎn)二，該礦的脈石韌性及硬度都比較好，破碎后碎石粉化不會(huì)嚴(yán)重，筑堆穩(wěn)固，透氣性好。優(yōu)點(diǎn)三，鎳礦物主要以鎳黃鐵礦和鎳磁黃鐵礦為主，原礦含硫較高，在5%～6%，這種礦最適合細(xì)菌浸出，一年浸出率能到80%，一年后繼續(xù)浸出，浸出率還能上去。優(yōu)點(diǎn)四，很容易得到陰極銅和電鎳產(chǎn)品。優(yōu)點(diǎn)五，投資省，成本低。濕法冶煉部分投資僅為火法投資的一半，噸銅生產(chǎn)成本主要為3000kWh，5kg萃取劑和其他少量輔料。按經(jīng)驗(yàn)全成本折合成銅當(dāng)量，噸銅成本在3000美元左右。

缺點(diǎn)一，解決電和水的問題，需要一筆比較大的投資。缺點(diǎn)二，生物堆浸濕法冶金工藝實(shí)驗(yàn)室成功的多，工業(yè)應(yīng)用較少。不過(guò)，目前芬蘭Talvivaara公司生物堆浸的工業(yè)應(yīng)用非常成功。

Talvivaara是歐洲最大的鎳硫化礦多金屬礦山，建設(shè)為大型的生物堆浸濕法冶煉廠，該公司的生產(chǎn)成本極具競(jìng)爭(zhēng)力，2010年鎳成本為3.1美元/磅（46100元/t），2011年為2.0美元/磅（29800元/t）。Talvivaara礦石品位比 Maksut更低，氣候條件比Maksut更寒冷。從理論上講，Maksut銅鎳礦比Talvivaara更加適宜生物堆浸試濕冶煉工藝，指標(biāo)會(huì)更好，贏利能力會(huì)更強(qiáng)。

6 結(jié)束語(yǔ)

Maksut銅鎳礦礦石品位較低，但是可綜合利用礦物多。選用較低成本的、合理的采礦方法，采用建設(shè)投資少、生產(chǎn)成本低的生物堆浸濕法冶煉方案直接生產(chǎn)電解銅、電解鎳、電解鈷，可以解決因礦山位置偏遠(yuǎn)而面臨的運(yùn)費(fèi)負(fù)擔(dān)，從而取得較好的投資效益。