以創(chuàng)新打造現(xiàn)代化礦山
——院士談發(fā)展綠色礦山的新技術(shù)和新模式

礦山綠色發(fā)展是我國建設(shè)生態(tài)文明總體戰(zhàn)略的迫切要求，是行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必要前提，是科技創(chuàng)新的重要動力，也是應(yīng)對國際競爭的必由之路。

6月26日至27日，促進全國有色金屬礦山綠色發(fā)展大會暨2014年（十二屆）中國有色金屬礦業(yè)高層論壇在湖南郴州召開。這次會議邀請了中國有色金屬工業(yè)協(xié)會專家委員會副主任、中國工程院院士孫傳堯和中國有色金屬工業(yè)協(xié)會專家委員會委員、中南大學(xué)教授、中國工程院院士古德生，兩位院士在會上著重分析了有色金屬礦業(yè)發(fā)展面臨的新形勢、新機遇，就開發(fā)與礦物資源可選性相和諧的精細工藝技術(shù)、區(qū)域礦山創(chuàng)建與集約化開采技術(shù)等問題進行了深入探討，對于指導(dǎo)有色礦山綠色發(fā)展具有深遠的意義。

孫傳堯院士

開發(fā)選礦精細新工藝

目前，我國礦產(chǎn)資源總體上儲量大，種類繁多，已發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)有171種，已探明儲量的礦產(chǎn)有158種。已探明的礦產(chǎn)資源總量約占世界的12%，居世界第三位。我國稀土、鎢、鉛、鋅、銻、鉬、鎂在世界各國的儲量中名列前茅，其中稀土、鎢、銻和錫仍是世界上的名牌礦種，占有重要地位，鉬的儲量也較大。

但與世界礦產(chǎn)資源大國和礦業(yè)強國相比，我國的金屬礦產(chǎn)資源還存在著諸多不利因素：少量稀有金屬礦產(chǎn)資源豐富，但大宗礦產(chǎn)資源儲量不足；礦產(chǎn)資源分布不均，新探明的資源大都在開發(fā)條件惡劣的邊遠地區(qū)；貧礦多、富礦少；單一礦種少，礦物共、伴生關(guān)系復(fù)雜，有用礦物嵌布粒度細；中小型礦床多，難以建設(shè)大型和超大型采選企業(yè)；后備礦床不足，但資源潛力大。

經(jīng)濟快速增長的中國對資源的需求量顯著增加。與美英等完成工業(yè)化的國家相比，中國走的是一條新型工業(yè)化道路，其特點是科技含量高，資源消耗少，環(huán)境污染少，經(jīng)濟效益高。但是，由于工業(yè)化周期大大縮短，城鎮(zhèn)化進程快，人口多，對礦產(chǎn)資源的消費強度仍然會很高。目前，我國鐵、銅、鋁、鉛、鋅、鉻、錳等礦產(chǎn)品自產(chǎn)量不足，需要大量進口。這加劇了全球原料供應(yīng)緊張，價格上揚，對中國的鋼鐵及有色金屬工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴重威脅。

由于低品位、難處理共生礦石量的增加和對礦產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，進而對礦產(chǎn)資源的高效開發(fā)和綜合利用技術(shù)以及裝備水平的要求也就越來越高。如何保護與綜合開發(fā)利用本國的礦產(chǎn)資源并實施全球化的資源戰(zhàn)略是當今面臨的重要課題。

對此，孫傳堯院士指出，要重視礦石物性和工藝礦物學(xué)的研究。“細節(jié)決定勝負”，礦物加工技術(shù)發(fā)展到今天，已不再是從前粗獷式的分選。實際上，很多工藝技術(shù)的突破，正是由于對目的礦物和非目的礦物進行精細研究之后，在工程上采取了也許是并非困難的技術(shù)措施而實現(xiàn)的。

孫傳堯著重介紹了開發(fā)與礦物資源可選性相和諧的精細工藝技術(shù)。他指出，開發(fā)與礦物資源可選性相和諧的精細工藝技術(shù)是強調(diào)人與自然的和諧，人與礦物資源的和諧，人們開發(fā)的礦物加工工藝流程、技術(shù)裝備與礦物可選性之間的和諧。

和諧的精細工藝技術(shù)具有：合理的磨礦分級流程；尊重礦物的物性，不與礦物斗氣，不搞重壓重拉，學(xué)會與礦物和平共處，制定的工藝流程在穩(wěn)定的工藝過程中，能平和高效地將礦物分離；根據(jù)礦物可選性的差異，將礦物顆粒（礦漿）分流分速處理，可衍生出若干個流程結(jié)構(gòu)；早收（粗收）、早丟（粗丟）；在復(fù)雜的浮選流程中，適當形成開路環(huán)境，必要時產(chǎn)出開口產(chǎn)品拋尾，減少循環(huán)干擾；流程的繁簡必須適應(yīng)于礦石的高效分選，不可主觀臆斷；聯(lián)合流程的應(yīng)用等諸多特點。

針對典型的精細工藝技術(shù)，孫傳堯介紹了“鎢、鉍、鉬復(fù)雜多金屬礦選礦新技術(shù)——柿竹園法”，其核心技術(shù)為主干全浮流程，等可浮分離鉬鉍硫化礦物，螯合捕收劑混合浮選黑、白鎢礦，鎢粗精礦加溫精選，合理回收鎢細泥，綜合回收螢石。

“柿竹園法”之后鎢選礦技術(shù)也有新的進步。如：“黑白鎢礦分流分速異步選礦新工藝”是基于黑鎢礦和白鎢礦磁性、可浮性和浮選動力學(xué)特性差異，提出分流分速異步選礦分離黑鎢礦和白鎢礦。兩種新工藝提高了黑白鎢回收率，為后續(xù)螢石和錫石回收創(chuàng)造了條件，是與“柿竹園法”核心技術(shù)黑白鎢同步混選—浮重分離工藝不同的又一技術(shù)進步?！安妒談娀傥健龎A選擇性解吸脫藥直接精選新技術(shù)”是在白鎢粗精礦精選前先添加捕收劑，強化鎢礦物對捕收劑再吸附；后添加三堿調(diào)整劑，強化對非目的礦物選擇性解吸、脫藥和抑制。不稀釋、不脫泥、不脫藥直接浮選，簡化流程，高效回收白鎢礦?！版u細泥旋流器濃縮—常溫浮選—離心機精選短流程新工藝”取代原“常溫浮選—加溫精選—弱磁選—強磁選—搖床重選復(fù)雜工藝”，不但流程簡化了，還大幅度提高了鎢細泥回收率?！邦愘|(zhì)同象富鉬變種白鎢礦浮選新技術(shù)”是針對鉬鎢類質(zhì)同象白鎢礦難選，資源未能開發(fā)利用的難題，采用TA-3特效捕收劑，使該類資源浮選成功并實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，將呆礦成為可利用資源。

此外，還有“云南會澤富鍺硫化—氧化鉛鋅混合礦的選礦新工藝”“凡口鉛鋅礦選廠的選礦工藝”“處理氧化銅礦（混合礦）的新技術(shù)”“車河選廠錫石硫化礦的選礦工藝”“欒川鉬礦鉬浮選尾礦回收白鎢工藝”等。

如何提高選礦廠經(jīng)濟效益，增加企業(yè)競爭能力是業(yè)內(nèi)關(guān)心的問題。孫傳堯也提出了自己的思考：一是選礦廠應(yīng)以提高經(jīng)濟效益，保護和綜合利用礦產(chǎn)資以及保護生態(tài)環(huán)境并重。在技術(shù)經(jīng)濟條件允許的情況下，對礦產(chǎn)資源要“吃干榨凈”；二是新建礦山項目必須認真做好可行性研究，而不是可批性研究；三是兼顧市場、資源綜合利用和工藝技術(shù)，合理設(shè)計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，處理好主金屬和伴生金屬的關(guān)系；四是采用節(jié)能工藝技術(shù)和裝備；五是采用大型節(jié)能選別設(shè)備；六是加強成本控制，包括材料、藥劑消耗和人工成本等；七是選用高效、安全、可靠的設(shè)備，提高設(shè)備完好率和運轉(zhuǎn)率，目前進口設(shè)備和國產(chǎn)設(shè)備各有優(yōu)勢；八是加強技術(shù)管理，提高生產(chǎn)指標；九是尾礦輸送和尾礦庫管理中的安全與環(huán)保，涉及尾礦庫放礦、堆壩、監(jiān)測以及復(fù)墾等；十是尾礦的資源化、減量化、再利用，實現(xiàn)無尾礦、零排放的目標；十一是盡可能采用自動控制技術(shù)和裝備；十二是安全生產(chǎn)第一，以人為本。

孫傳堯指出，一方面中國礦產(chǎn)資源人均占有量低，稟賦差，增加了礦產(chǎn)資源加工和綜合利用的難度。另一方面，也為促進礦物加工技術(shù)進步提供了機遇。他強調(diào)，應(yīng)加強地質(zhì)勘探和利用海外資源。此外，節(jié)約資源，保護環(huán)境，合理開發(fā)利用礦產(chǎn)資源是可持續(xù)發(fā)展的重要因素。應(yīng)重視礦石物性研究，開發(fā)與礦物資源可選性相和諧的精細工藝技術(shù)是今后礦業(yè)界的重要課題。礦物加工產(chǎn)業(yè)應(yīng)注重以下幾個方面：加強礦產(chǎn)資源的高效開發(fā)和綜合利用，要“吃干榨凈”，加強選礦廠自動化及檢測儀表的開發(fā)研究；選礦過程的生態(tài)保護、新藥劑的開發(fā)；節(jié)能減排；高效大型選礦設(shè)備的開發(fā)和應(yīng)用。要加強低碳流程工業(yè)中選冶新工藝和新設(shè)備的研究，在引進消化的基礎(chǔ)上應(yīng)自主開發(fā)。注重節(jié)能減排，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟。當前由于我國人口眾多，工業(yè)化和城市化的進程加快，礦產(chǎn)資源的勘探、開發(fā)和利用前景仍然看好。礦業(yè)工作者要為我國從礦業(yè)大國轉(zhuǎn)變?yōu)榈V業(yè)強國而努力。

云南錫業(yè)集團公司多金屬選廠

古德生院士

創(chuàng)建有色礦山新模式

礦業(yè)是國家經(jīng)濟價值鏈中處于最上游的產(chǎn)業(yè)，是國家經(jīng)濟的基礎(chǔ)。我國金屬礦產(chǎn)資源最大特點是大礦床少，中小礦多，傳統(tǒng)的小礦開采模式機械化水平低、生產(chǎn)管理粗放、礦業(yè)秩序混亂，生態(tài)破壞嚴重，礦業(yè)發(fā)展不可持續(xù)。如何破解這一嚴重制約礦業(yè)發(fā)展的問題？古德生院士介紹了云南錫業(yè)集團有限公司（以下簡稱“云錫公司”）在創(chuàng)新驅(qū)動、轉(zhuǎn)型發(fā)展中，創(chuàng)建“區(qū)域礦山”，實現(xiàn)擴能增效，轉(zhuǎn)型升級的事例。

針對云錫個舊礦區(qū)的實際情況，古德生指出，小礦開采模式，注定沒有現(xiàn)代化的未來；小礦開發(fā)模式已經(jīng)走到了盡頭，必須另辟新路；小礦開采出現(xiàn)資源危機，勢在必行。正式在這個背景下，云錫公司提出創(chuàng)建“區(qū)域礦山”新模式。

何謂“區(qū)域礦山”？古德生解釋說，在礦集區(qū)內(nèi)，為了規(guī)?；_發(fā)利用區(qū)內(nèi)賦存的多、小、散礦體，進行資源整合，全區(qū)統(tǒng)一規(guī)劃，根據(jù)簡約區(qū)內(nèi)礦山、選廠與生產(chǎn)輔助系統(tǒng)數(shù)目合理確定礦山建設(shè)規(guī)模的基礎(chǔ)上，進行全區(qū)的開拓、運輸、通風(fēng)及生產(chǎn)輔助系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，由此建設(shè)的集約化的現(xiàn)代礦山，稱為“區(qū)域礦山”?！皡^(qū)域礦山”是針對我國大量中、小礦床稟賦條件而提出的實現(xiàn)礦山集約化、規(guī)?；_采的建礦新模式。

據(jù)悉，云錫集團首創(chuàng)以整合資源、統(tǒng)一規(guī)劃、產(chǎn)能優(yōu)化配置、中小礦群集約開發(fā)為核心的“區(qū)域礦山”建礦模式。即在云錫個舊礦區(qū)，重新統(tǒng)一規(guī)劃，創(chuàng)建了以5座集約化礦山、3座現(xiàn)代化選廠和3大生產(chǎn)輔助系統(tǒng)為主體的“區(qū)域礦山”，區(qū)內(nèi)傳統(tǒng)小礦開采模式得到了根本性改變。云錫“區(qū)域礦山”建礦模式新概念的提出，始于2005年，當時，由云錫集團與中南大學(xué)、昆明理工大學(xué)展開合作，并同時啟動了“區(qū)域礦山創(chuàng)建與集約化開采技術(shù)”這一研究項目。經(jīng)過7年艱苦攻關(guān)，最終于2011年完成了“區(qū)域礦山”的創(chuàng)建。該成果獲云南省科技進步一等獎，并入圍今年“中國工業(yè)大獎”評選。

“區(qū)域礦山”是礦山現(xiàn)代化的新起點，構(gòu)建“區(qū)域礦山”是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合，依靠科學(xué)技術(shù)的支撐。古德生從“區(qū)域礦山”的開拓運輸系統(tǒng)、礦區(qū)集約化生產(chǎn)輔助系統(tǒng)、變革緩傾斜礦體采礦方法等方面著重介紹了一系列技術(shù)方法，并指出了推進產(chǎn)業(yè)升級的三大舉措——創(chuàng)新采礦方法、更新采掘設(shè)備、建設(shè)數(shù)字礦山。

古德生指出，采礦方法決定采礦效率，反映礦山技術(shù)水平。我們要與時俱進，關(guān)注采礦方法創(chuàng)新和發(fā)展。我國礦山設(shè)備制造相對落后，致使我國礦山裝備技術(shù)大多數(shù)處于上世紀60年代水平，少數(shù)大型國營礦山處于上世紀90年代水平。這是金屬礦業(yè)相對落后的根本原因。采礦工藝變革思路的提出，推動采礦新裝備的誕生；而新裝備的出現(xiàn)，推動著采礦工藝的發(fā)展。先進的采礦裝備，是構(gòu)成先進采礦方法及工藝的先決條件。從淺孔鑿巖設(shè)備到中、深孔鑿巖設(shè)備的出現(xiàn)，從電耙出礦到無軌鏟運設(shè)備的誕生，推動了金屬礦業(yè)的整個發(fā)展進程。采礦新裝備與采礦工藝的結(jié)合，必然推進采礦效率和礦山產(chǎn)能的提高。設(shè)備創(chuàng)新對采礦技術(shù)整體水平的提高，具有決定性意義。古院士表示，我們要充分利用技術(shù)后發(fā)優(yōu)勢，大力更新采掘設(shè)備，這是最重要、最有效的提升采礦技術(shù)水平的途徑。此外，他還對建設(shè)數(shù)字礦山，加速推進礦業(yè)信息化做了論述。

“區(qū)域礦山”的創(chuàng)建，為云錫公司成為世界錫業(yè)排名第一做出了重要貢獻，為我國廣大礦區(qū)實現(xiàn)資源整合后，如何走向礦業(yè)現(xiàn)代化，做出了示范。這種建礦新模式，為破解我國“多、小、散”礦群有效開發(fā)的難題，為礦業(yè)集群轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式、走出了一條可持續(xù)發(fā)展的道路。

古德生強調(diào)，建設(shè)“區(qū)域礦山”，實現(xiàn)廣大“多、小、散”礦群的集約化開發(fā)，是金屬礦業(yè)走向現(xiàn)代化的新起點，它符合國情，極具推廣意義。

礦山綠色發(fā)展應(yīng)該遵循科技進步、改進生產(chǎn)工藝、不斷提高資源利用水平和環(huán)境保護水平的理念，而不僅僅體現(xiàn)在環(huán)境保護水平的提高方面。這是我國建設(shè)生態(tài)文明總體戰(zhàn)略的迫切要求，是行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必要前提，是科技創(chuàng)新的重要動力，也是應(yīng)對國際競爭的必然選擇。