當(dāng)我國鎳行業(yè)為鎳礦資源緊缺而愁眉不展、對新疆難利用的低品位鎳礦資源束手無策之時，一則轟動性新聞打破了這一困局。“排名世界前列，曾為甘肅金川銅鎳礦等1000多個礦區(qū)進行礦產(chǎn)綜合利用研究的中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，正在為蘇葉克北鎳礦進行選冶工藝研究。”近日，在烏魯木齊舉行的新紀(jì)元礦業(yè)有限公司上市慶典活動中，該公司董事局主席鄭錦安十分自信的講話，為人們描繪出了低品位鎳礦資源綜合開發(fā)利用的美好前景。
實際上，2014年6月，新紀(jì)元礦業(yè)有限公司在加拿大多倫多證券交易所創(chuàng)業(yè)板成功上市后，在多交所特意為新紀(jì)元礦業(yè)舉辦的開盤慶典儀式上，鄭錦安就拋出了中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所這個“撒手锏”，讓國內(nèi)外的專業(yè)人士對其鎳礦的開發(fā)利用工作充滿了信心。
“市場只相信實力。這些年我們的市場項目之所以多，關(guān)鍵就是我們的科研成果得到了礦山企業(yè)的認(rèn)可。”中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所所長劉亞川如是說。
鎳產(chǎn)業(yè)發(fā)展要看別人臉色
鎳是國民經(jīng)濟建設(shè)中不可缺少的重要的物質(zhì)原料，廣泛用于現(xiàn)代科技和工業(yè)領(lǐng)域。自1889年首次發(fā)現(xiàn)含鎳鐵合金的優(yōu)良性能以來，陸續(xù)開發(fā)了3000多種鎳合金?，F(xiàn)在，鎳的應(yīng)用已涉及30多萬項，主要用于耐熱合金、磁性材料、電子及電氣材料、觸媒、儲氫材料、形態(tài)記憶合金、鎳鎘電池、鎳氫電池、鐵鎳蓄電池、高溫陶瓷、玻璃等方面。作為一種戰(zhàn)略金屬資源，鎳在航空航天、特種合金、電子材料、不銹鋼等領(lǐng)域起著不可替代的重要作用。
從2000年開始，隨著我國不銹鋼、鎳氫電池、電鍍產(chǎn)業(yè)的大幅擴展，鎳變得供不應(yīng)求，進口量大幅上升。特別是近年來在國家政策扶植下，我國不銹鋼、鎳氫電池等產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，有力帶動了鎳消費量的增加，也刺激了鎳礦砂進口的需求。
然而，我國的鎳礦資源雖然相對豐富，但與不斷增長的巨大需求量相比，依然杯水車薪。更主要的是，我國鎳礦資源品位低、難選冶的特點在很大程度上制約了鎳礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。據(jù)了解，我國鎳礦資源除了儲量分布高度集中，僅甘肅金川銅鎳礦已探明的鎳儲量就占全國總儲量的68.5%之外，還有一個顯著特點是銅鎳礦石品位普遍不高，平均鎳大于1%的硫化鎳富礦石約占全國總保有儲量的44.1%。
“我國的鎳礦以硫化鎳礦為主，占全國總儲量的86%，僅少量礦區(qū)鎳品位較高(大于1%)，大多數(shù)品位均在1%以下，這部分鎳礦區(qū)多數(shù)未開采利用或小規(guī)模開采利用。目前，我國鎳生產(chǎn)礦山利用的礦石以富礦石為主，以金川銅鎳礦為例，入選礦石鎳品位在1.3%～1.4%。”該所研究員王昌良說。
我國鎳礦資源還有一個特點是單一組分的鎳礦床較少，95%以上的鎳礦床都是多元素復(fù)合礦床。據(jù)初步統(tǒng)計，我國銅鎳礦床中共、伴生有用組分種類達(dá)30種以上，綜合利用價值較高。金川銅鎳礦除了鎳金屬儲量大而集中外，還伴生鉑族金屬、金、鈷等17余種有用元素，有價稀貴元素種類較多，是世界同類礦床中罕見的高品級硫化銅鎳礦床。
“我國鎳礦品位普遍較低、共伴生組分多的特點，無疑增加了選冶的難度，致使國內(nèi)相當(dāng)一部分鎳礦資源無法得到開發(fā)利用，新疆蘇葉克北鎳礦就是一個典型。”中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所主抓科研工作的副所長陳炳炎說。
鎳礦資源綜合開發(fā)水平不高直接導(dǎo)致了我國鎳礦資源對外依存度的不斷攀升。2008年，我國電解鎳年產(chǎn)量只有14.3萬噸，其中金川10.5萬噸、新疆鎳業(yè)0.60萬噸、吉恩鎳業(yè)0.30萬噸，而這些僅能滿足國內(nèi)總需求量的20%～30%左右。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計，2007年我國進口鎳礦砂1556萬噸，價值24.1億美元，比上年增長3.1倍。其中，自菲律賓進口鎳礦砂797萬噸，比上年增長1.4倍；自印度尼西亞進口628.7萬噸，比上年增長38倍；兩者合計占當(dāng)年我國鎳礦砂進口總量的91.6%。2009年，我國鎳的實際消費量高達(dá)44.7萬噸；2011年，鎳礦總進口量為4805.6萬噸，環(huán)比增加9.92%；2012年，鎳礦進口量至少在6500萬噸，或可能達(dá)到7000萬噸以上。
把鎳行業(yè)發(fā)展的希望寄托在國外的鎳礦資源上并非長久之計。雖然隨著全球經(jīng)濟一體化的深入，堅持“兩個市場，兩種資源”已成為世界各國經(jīng)濟發(fā)展的必然趨勢，但實際情況卻并不樂觀。近兩年來，由于多種原因，菲律賓和印尼開始限制鎳礦資源的出口。這直接導(dǎo)致了鎳礦石的漲價，對中國的鎳行業(yè)無疑是一個重創(chuàng)，也對中國如何加強難選冶鎳礦的技術(shù)研究、提高其綜合開發(fā)利用水平提出了更高的要求。
“中國作為鎳產(chǎn)業(yè)大國，發(fā)展卻要看別人的臉色，命運掌握在別人手里，這對我國的鎳行業(yè)發(fā)展是極其不利的。”陳炳炎頗感壓力地說，“中國的鎳礦主要集中在金川，選冶工藝比較成熟。新疆的鎳礦資源雖然也比較豐富，但品位低，比較難選，這就要求我們科研單位加強技術(shù)創(chuàng)新能力，為難選冶的鎳礦提供強大的技術(shù)支撐。”
致力破解缺鎳魔咒
面對鎳礦資源對外依存度不斷攀升的嚴(yán)峻局面，近年來，我國政府和企業(yè)采取了一系列積極有益的措施來加大自有鎳產(chǎn)業(yè)發(fā)展，但由于需求量急劇增加，鎳的市場供應(yīng)仍有很大的缺口。
與此同時，我國鎳礦資源的綜合開發(fā)利用尚有很大空間，這不僅是鎳礦資源綜合開發(fā)利用的難題，也是有關(guān)科研機構(gòu)多年來攻克的難關(guān)之一。劉亞川認(rèn)為，隨著我國銅鎳礦富礦資源日漸減少，為保證鎳生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，低品位礦的開發(fā)利用已迫在眉睫。由于低品位銅鎳礦中易泥化、可浮性較好的含鎂脈石（蛇紋石等）含量較高，致使精礦品位難以提高，冶煉成本增加，因此，研究如何提高低品位銅鎳礦資源選礦精礦品位及回收率、降低鎂含量，是關(guān)系到占全國鎳礦總儲量38.2%的低品位鎳礦是否能經(jīng)濟有效利用的重大問題，同時，它將對鎳礦資源的可持續(xù)開發(fā)利用及國家經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展起到十分重要的作用。
事實上，排名世界前列、曾為甘肅金川銅鎳礦等1000多個礦區(qū)進行礦產(chǎn)綜合利用研究的中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，多年來憑借雄厚的人才資源和技術(shù)優(yōu)勢，一直致力于鎳礦綜合利用技術(shù)攻關(guān)，形成了一批科研成果和創(chuàng)新經(jīng)驗，為鎳礦綜合回收利用，為礦山企業(yè)技術(shù)改造和新礦山建設(shè)提供了技術(shù)支撐。
“作為國家公益性地調(diào)隊伍，以國家緊缺礦種為方向、以解決國內(nèi)礦產(chǎn)資源綜合利用重大難題為目標(biāo)進行科研攻關(guān)是義不容辭的責(zé)任。無論鎳礦資源這塊‘骨頭’有多難啃，只要國家需要，我們就要義無反顧地沖上去！”劉亞川時常這樣要求。
該所從上世紀(jì)七八十年代就開始進行鎳等多金屬礦綜合利用技術(shù)研究，重點進行了礦石工藝礦物學(xué)和選冶技術(shù)攻關(guān)，先后為金川集團、里伍銅礦業(yè)、攀鋼集團、重鋼集團、龍蟒集團、中鋁集團、宏達(dá)集團等各大企業(yè)提供了先進的技術(shù)支持，為礦山企業(yè)的生產(chǎn)工藝改進提供了指導(dǎo)，一大批礦山得到合理高效的開發(fā)，社會影響巨大。他們對四川丹巴楊柳坪低品位鎳礦和甘肅金川低品位鎳礦進行的銅鎳分離新技術(shù)研究，通過采用浮選-浸出聯(lián)合工藝，能最大限度地回收銅、鎳，為西部地區(qū)低品位鎳礦資源利用提供了合理的工藝技術(shù)。他們在金川銅鎳礦的研究中，先后對不同礦區(qū)的礦石物質(zhì)組成及鎳渣等進行多次的工藝礦物研究，獲得了寶貴的第一手資料，通過成果轉(zhuǎn)化對金川公司現(xiàn)場生產(chǎn)起到了重要的指導(dǎo)作用，為選冶工藝的突破提供了科學(xué)依據(jù)。他們開發(fā)的酸浸渣利用工藝流程簡單、經(jīng)濟合理、無廢棄物，使金川紅土鎳礦得到了完全利用，既充分利用了資源又不污染環(huán)境，為紅土鎳礦的大量開發(fā)利用提供了一個新的途徑。
不僅如此，該所對鎳的綜合利用研究不但為礦山企業(yè)解決了實際困難，而且對我國難利用鎳礦的綜合開發(fā)利用，增加資源儲量發(fā)揮了很大的作用。在金川硫化銅鎳礦工藝礦物及工藝關(guān)系研究中，他們對不同類型礦石物質(zhì)組成進行了全面系統(tǒng)的研究，查明了鎳、銅、鈷及貴金屬鉑、金銀等有價元素的賦存狀態(tài)、分布規(guī)律、重要礦物特征及礦物解離度等，為選冶工藝研究和改進提供了依據(jù)，項目獲得國土資源部科技成果二等獎。他們針對四川丹巴低品位銅鎳礦開發(fā)出的“銅鎳混浮-混合精礦再磨-銅鎳分離”選礦新工藝，工藝流程新穎，資源利用率高，推動了低品位銅鎳礦選礦技術(shù)的進步。里伍銅業(yè)技術(shù)改造后，每年可多回收鎳131.25噸、銅105噸。該項成果獲得了四川省2012年科技進步二等獎。
“2011年，我們在丹巴低品位銅鎳礦進行了工業(yè)試驗，效果十分顯著，銅、鎳資源回收利率分別比以前提高30%~40%和15%~20%，該礦十分滿意。”王昌良說，“現(xiàn)在該礦正按照我們研究的工藝技術(shù)，建設(shè)一個日處理5000噸礦石量的選廠，效益將十分突出。”
同時，該所還針對我國進口國外紅土鎳礦數(shù)量愈益增加的狀況，對菲律賓紅土鎳礦物質(zhì)組成及鎳、鉻、鐵工藝性能進行了研究。研究人員采用重、磁聯(lián)合法，對鉻鐵礦的富集分離效果較好，經(jīng)過還原焙燒后破碎、磨礦、磁選，可得到低鎳鐵合金金礦，可回收鎳金屬99%、鐵92%、鈷97%。
為了進一步提高鎳礦資源的綜合利用水平，該所還積極申報國家項目。2009年開始，該所先后成功申報了兩個銅鎳礦綜合利用國家項目，計劃在2015年再申報第三個國家項目。
這一系列的科研攻關(guān)成果使該所在鎳礦綜合利用開發(fā)領(lǐng)域牢牢占領(lǐng)了國內(nèi)領(lǐng)先的地位，為我國建設(shè)開發(fā)以金川銅鎳礦為標(biāo)志的大型資源基地，提供了可靠的技術(shù)支撐和戰(zhàn)略性基礎(chǔ)資料，使復(fù)雜難選冶低品位礦產(chǎn)從“難利用礦”變成了可利用礦。
點石成金圓礦企上市夢
新疆是我國鎳主要產(chǎn)區(qū)。該礦區(qū)礦產(chǎn)資源儲量大，根據(jù)礦區(qū)初勘，礦石估算儲量達(dá)到1.07億噸，鎳金屬資源量為22.5萬噸，伴生金屬鈷資源量達(dá)1.07萬噸，如果能得到合理利用，對緩解我國鎳資源緊缺狀況、拉動新疆地方經(jīng)濟發(fā)展將起到不可低估的作用。
“但該礦有價元素含量較低，有用鎳礦物以細(xì)粒浸染狀嵌布，要實現(xiàn)單體解離難度較大，加上脈石礦物以層狀結(jié)構(gòu)的蛇紋石為主，占礦石礦物總量的93.36%。”曾多次主導(dǎo)和參與鎳礦科研項目的陳炳炎，對新疆的這一特殊鎳礦選礦研究還是感到充滿壓力，“與金川的鎳礦相比，該礦區(qū)礦石中鎳鈷礦物嵌布粒度細(xì)、含量低、分布分散，難以實現(xiàn)較理想的單體解離，加上礦石原、次生礦泥量很高，對浮選回收鎳鈷礦物的影響較大，要獲得理想的選礦指標(biāo)難度很大。”
第一次進行試驗時，首次接觸該特殊類型礦種的項目負(fù)責(zé)人梁友偉及其團隊按照常規(guī)的濕磨方式磨礦，因礦石中蛇紋石、滑石含量高、易泥化，礦漿中形成凝聚體牢牢吸附在磨礦介質(zhì)表面，變成了糊狀，影響磨礦效果，導(dǎo)致物料很難磨細(xì)，從而影響了效果。
“第一次試驗指標(biāo)不滿意，鎳礦資源回收率只有30%。”梁友偉深感遺憾地說，盡管如此，永坤礦業(yè)公司還是看到了希望，他們又繼續(xù)委托該所接著進行了第二次試驗。
只有先找準(zhǔn)癥結(jié)方能對癥下藥。梁友偉認(rèn)為，新疆鎳礦存在的主要問題不僅是有價元素含量很低，鎳鈷硫化物嵌布粒度很細(xì)而無法實現(xiàn)較好的單體解離，礦石中滑石、蛇紋石含量很高而加重泥化程度，還有磨礦過程中礦物異相自凝聚現(xiàn)象嚴(yán)重導(dǎo)致難以正常磨礦，以及礦漿粘稠度大、流動性差、無法正常分選等。
解決礦泥的影響，提高磨礦效果，實現(xiàn)正常分選是試驗的關(guān)鍵！該所科研人員突破傳統(tǒng)思維，通過采取干式磨礦和離心脫泥兩大有效措施，克服了礦石中脈石礦物的自凝聚現(xiàn)象，提高了磨礦細(xì)度，有效預(yù)先脫出了礦泥，改善了浮選環(huán)境，取得了良好的選礦試驗指標(biāo)。
“由于該礦石中鎳的嵌布粒度極細(xì)，需要細(xì)磨，而在細(xì)磨中會產(chǎn)生大量的礦泥，為了保證良好的浮選環(huán)境，在浮選前須進行預(yù)選脫泥。”梁友偉介紹，“采用離心脫泥方式有效脫出了礦石中的礦泥，脫出礦泥產(chǎn)率大、金屬損失率低（礦泥中鎳含量僅為0.051%），明顯簡化了后續(xù)浮選作業(yè)條件，為提高鎳、鈷選礦指標(biāo)創(chuàng)造了有利條件。”
藥劑是浮選工藝的重中之重，該所通過多次研究，反復(fù)對比，最終確定了合理藥劑。試驗最終確定的選礦工藝流程為：采用干磨、預(yù)脫泥措施，有效降低礦石礦泥對浮選的影響；對脫泥后的物料采用二次粗選、一次掃選、二次精選流程，使用六偏磷酸鈉、水玻璃、CMC、戊基黃藥、2#油選礦藥劑，使鎳綜合回收率達(dá)到51.31%、鈷綜合回收率達(dá)到51.06%；獲得原礦含鎳0.22%、含鈷0.012%，鎳精礦含鎳9.51%、含鈷0.47%的優(yōu)良選礦指標(biāo)，證實了蘇葉克北鎳礦通過技術(shù)手段是可以回收利用的，為目前已探明的蘇葉克北鎳儲量提供了技術(shù)支撐。
“該資源中鎳鈷含量較低，如果要開發(fā)利用該資源，就必須通過擴大規(guī)模來降低選礦成本。以日處理3000噸礦石，年處理100萬噸礦石計，鎳精礦年產(chǎn)值總計13337萬元，經(jīng)濟效益十分可觀。”梁友偉說。
“這的確是一大創(chuàng)舉！目前公布的新疆托里縣蘇葉克北鎳礦詳查資料顯示，鎳的邊界品位為0.2%，而礦床平均品位為0.23%。以目前礦業(yè)市場價格來看，這壓根不是礦，而是石頭呀！蛇綠巖中只有豆莢狀鉻鐵礦，其中的鎳大多以硅酸鎳形式存在，不具備形成硫化鎳工業(yè)礦的條件。”業(yè)內(nèi)人士對這一鎳礦資源的質(zhì)疑也隨之被打破。
而該成果帶來的積極影響更為深遠(yuǎn)。“隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，我國對鎳的強勁需求有增無減，市場需求較為巨大。對于當(dāng)?shù)卣桶傩斩?，蘇葉克北鎳礦作為上市資產(chǎn)之一必將為他們的未來繪就出新的藍(lán)圖。”一位當(dāng)?shù)卣ぷ魅藛T分析道，蘇葉克北鎳礦的穩(wěn)定發(fā)展將為經(jīng)濟建設(shè)提供大量的能源和原材料，提供重要的財政收入來源，并解決大量社會勞動力就業(yè)，成為推動區(qū)域經(jīng)濟增長的強勁力量。
這一成果的問世，也為中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所在新疆鎳礦資源的研發(fā)領(lǐng)域提供了良好的發(fā)展機遇。“我們對新疆蘇葉克北鎳礦選冶技術(shù)的突破，為我們所在新疆樹立了品牌。目前，當(dāng)?shù)赜忠患夜灸矫业轿覀儯鬄槠溥M行鎳礦選冶試驗研究。”劉亞川興奮地說。（王瓊杰）