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我國鋁土礦貧礦資源的開發(fā)利用條件及方向

2011-01-22 01:22梁漢軒鹿愛莉李翠平李仲學(xué)
中國礦業(yè) 2011年7期
關(guān)鍵詞:鋁土礦選礦氧化鋁

梁漢軒,鹿愛莉,李翠平,李仲學(xué)

(1.北京科技大學(xué)金屬礦高效開采與安全教育部重點實驗室,北京 100083;2.中國國土資源經(jīng)濟研究院,北京 101149)

我國正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段,對鋁資源的需求日益增加。國內(nèi)鋁土礦資源中,富礦有限、貧礦比重較大,再生鋁產(chǎn)業(yè)正處于起步階段[1],鋁資源供給及鋁工業(yè)發(fā)展面臨著資源條件的制約??茖W(xué)開發(fā)和有效利用鋁土礦貧礦資源,對于保證我國社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,具有重要的意義。

1 鋁土礦貧礦資源及其開發(fā)利用現(xiàn)狀

1.1 資源狀況及主要問題

鋁土礦貧礦的界定,主要依據(jù)我國鋁土礦資源現(xiàn)狀和現(xiàn)有采、選、冶技術(shù)水平及經(jīng)濟因素,一般將鋁硅比(A/S)小于7的鋁土礦資源視為貧礦,鋁硅比更高的視為富礦。值得重視的是,貧礦資源是一個相對的、動態(tài)的概念。礦產(chǎn)資源的可利用程度與貧礦資源的利用能力,隨著礦產(chǎn)資源及替代資源的開發(fā)利用技術(shù)與經(jīng)濟條件的發(fā)展而變化。

我國鋁土礦貧礦資源比重較大。截至2008年底,鋁土礦保有資源儲量30.56億t,其中鋁硅比3≤A/S<7的貧礦保有資源儲量為13.18億t,約占43%。此外,鋁土礦品級不明的保有資源儲量8.54億t,約占27%。我國鋁土礦資源主要賦存于山西、河南、貴州、廣西、重慶等地區(qū),且貧礦中,約96%的保有資源儲量分布于以上五個地區(qū)(表1)。

表1 我國鋁土礦貧礦儲量分布(截至2008年底貧礦保有資源儲量(千t))

鋁土礦貧礦資源中,經(jīng)濟可采的儲量較少。在我國鋁土礦貧礦資源中,基礎(chǔ)儲量2.13億t,約占貧礦資源總保有資源儲量的16%,其中儲量1.59億t,約占貧礦資源總保有資源儲量的12%。截至2008年底,廣西、重慶兩地區(qū)的鋁土礦貧礦資源中,尚未發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟可采的儲量,重慶貧礦資源中僅有極少量的基礎(chǔ)儲量。

由此可以看出,我國鋁土礦資源的主要問題是地質(zhì)勘查程度較低,貧礦資源中經(jīng)濟可采的儲量較少,資源保障程度低。

1.2 開發(fā)利用現(xiàn)狀及主要問題

近年來,隨著我國工業(yè)化及城鎮(zhèn)化進程的加速,對鋁土礦資源的需求與日俱增,鋁工業(yè)迅速擴張,特別是氧化鋁及高品位鋁土礦需求(如耐火材料需求)迅速增加[2],導(dǎo)致了采富棄貧現(xiàn)象的普遍出現(xiàn),在河南、山西、貴州等鋁土礦資源豐富的地區(qū)表現(xiàn)尤為明顯,一些鋁土礦貧礦資源被當(dāng)成廢棄物棄置,造成了鋁土礦資源的浪費和富礦資源的過度消耗。從行業(yè)角度看,投入氧化鋁生產(chǎn)的鋁土礦石品位逐步下降[3],對國外資源的依賴程度趨于增加,鋁工業(yè)發(fā)展及供給形勢嚴(yán)峻。

相應(yīng)地,為了應(yīng)對資源約束問題,我國鋁土礦貧礦開發(fā)利用技術(shù)得到了長足發(fā)展。譬如,中低品位鋁土礦選礦脫硅技術(shù)的研發(fā)[4],為科學(xué)開發(fā)和有效利用我國鋁土礦貧礦資源奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。隨著氧化鋁價格的持續(xù)走高和高品位鋁土礦資源的耗竭,中等品位(A/S為5~7)的鋁土礦在“十一五”期間已經(jīng)得到大量的開發(fā)及利用。配礦技術(shù)及工藝方法的研發(fā),使得低品位鋁土礦石通過高低品位搭配的方式得到了利用,提高了資源利用效率。但是,中等品位資源利用的能耗較高,尾礦及赤泥的排放量較大,環(huán)境擾動及損害范圍較大,且品位更低的鋁土礦開發(fā)利用經(jīng)濟效益不佳。

綜合地看,我國鋁土礦貧礦資源的開發(fā)利用效率仍然較低。在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟條件下,貧礦資源開發(fā)利用的能耗高、環(huán)境影響大、社會及經(jīng)濟效益差。

2 鋁土礦貧礦資源開發(fā)利用條件

我國鋁土礦貧礦資源的主要技術(shù)特性可以概括如下:

1)資源分布集中

山西、河南、貴州、廣西、重慶等地區(qū)的貧礦保有資源儲量約12.69億t,約占全國的96%,另有14個地區(qū)的鋁土礦貧礦保有資源儲量合計約占全國的4%。

2)礦石品質(zhì)差,加工難度大

我國鋁土礦貧礦以一水硬鋁石型鋁土礦為主,Al2O3不小于54%,具有高鋁、高硅、低鋁硅比的特點,加工難度較大。還有少量的混合型礦石和其他類型礦石。

3)礦石氧化鋁含量高

我國一水硬鋁石型鋁土礦的氧化鋁含量高,一般不低于54%,而國外三水鋁石型鋁土礦氧化鋁含量一般為42%~58%,平均而言,我國鋁土礦含氧化鋁量比國外高15%左右。據(jù)統(tǒng)計,我國生產(chǎn)1t鋁需一水硬沉積型鋁石礦石311~410t ,而國外三水鋁石型礦石則需412~500t。

4)共伴生礦產(chǎn)多

我國鋁土礦礦床多為古風(fēng)化殼型,上覆巖層常伴有工業(yè)煤層和優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r。在含礦巖系中,通常與半軟質(zhì)黏土、硬質(zhì)黏土、鐵礦和硫鐵礦等共生。鋁土礦礦石中,還常常伴生有鎵、鈧、鈦、鈮、釩、鋰和稀土元素等多種元素[5]。

從鋁土礦的選冶加工角度看,我國的鋁土礦貧礦具有如下主要工藝特征:①礦石較難溶,需高溫高壓溶出。貧礦礦物組成以一水硬鋁石和伊利石為主,屬難溶礦物,需要用流程較長的聯(lián)合法或燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁。②礦石中 SiO2含量較高,但可選性較好。我國一水硬鋁石型鋁土礦含硅較高,鋁硅比較低,但可選性較好[6]。譬如A/S為5左右的原礦,經(jīng)選礦處理后,精礦A/S可提高到8以上,精礦產(chǎn)率和氧化鋁回收率均可達80%左右。

鋁土礦貧礦資源的開發(fā)利用程度,不僅受制于技術(shù)條件,而且受經(jīng)濟社會條件的影響,包括鋁土礦及鋁產(chǎn)品的市場供求與價格、鋁土礦資源地的經(jīng)濟水平及工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施、能源供應(yīng)及節(jié)能政策、生態(tài)環(huán)境保護政策等因素的影響。

我國的鋁土礦資源相對短缺。2008年,我國鋁土礦經(jīng)濟可采儲量為5.29億t,基礎(chǔ)儲量7.35億t,后備資源不足,鋁土礦資源保證程度差,鋁土礦資源需求量進口多、對外依存度高。預(yù)計未來,隨著國內(nèi)鋁資源需求量的增加,對外依存度仍會處于較高水平,大量進口必然導(dǎo)致全球價格維持在較高水平。有數(shù)據(jù)表明,近年來,進口鋁土礦價格一直處于30%左右的上漲水平,將會對我國社會經(jīng)濟的發(fā)展與穩(wěn)定產(chǎn)生負(fù)面影響。我國鋁土礦資源較為豐富的山西、河南等地區(qū),工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施等方面的條件較為優(yōu)越,當(dāng)市場及技術(shù)條件發(fā)生有利變化時,這些地區(qū)在利用貧礦資源方面具有較大的潛力。

3 鋁土礦貧礦開發(fā)利用方向

我國鋁土礦貧礦資源的開發(fā)利用方向,可以概括為以下幾個主要方面:

1)鋁土礦資源潛力評價和綜合勘查方向

我國鋁土礦貧礦資源所占比例較大,地質(zhì)勘察程度偏低,經(jīng)濟可采儲量較少,因此,需要研究鋁土礦資源的潛力評價和綜合勘查技術(shù),積極提升鋁土礦資源的地質(zhì)勘察技術(shù)、規(guī)劃與管理水平。

2)鋁土礦開采技術(shù)的研究及實踐方向

隨著我國淺表、易采鋁土礦資源的迅速消耗及露天礦開采深度的不斷加大,原有的露天礦大多數(shù)會逐步轉(zhuǎn)入地下開采或露天-地下聯(lián)合開采,新建礦山也將越來越多地采用地下開采技術(shù)。因此,應(yīng)該針對鋁土礦開采由淺部向深部轉(zhuǎn)移的需求和開采技術(shù)及裝備進步及經(jīng)濟條件的變化,加強對鋁土礦地下開采或露天-地下聯(lián)合開采工藝技術(shù)的研究及實踐探索。

3)選礦脫硅技術(shù)研發(fā)方向

繼續(xù)完善選礦和拜耳法技術(shù)聯(lián)合的研究,加強適合鋁土礦浮選的捕收劑、分散劑、抑制劑等藥劑的研發(fā),包括合理的藥劑制度。深入研究反浮選選礦工藝、藥劑和設(shè)備,盡快推進反浮選技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。微生物選礦具有良好的發(fā)展前景,應(yīng)加強在性能優(yōu)良的微生物菌種篩選和菌種浸礦脫硅工藝等方面的研究。同時,針對鋁土礦石性質(zhì)與選礦脫硅的關(guān)系研究,將有助于評價鋁土礦可選性和選擇鋁土礦選礦脫硅方法。

4)氧化鋁生產(chǎn)工藝方向

拜耳燒結(jié)串聯(lián)法是氧化鋁生產(chǎn)工藝變革的重要方向,應(yīng)逐步形成串聯(lián)法的氧化鋁生產(chǎn)工藝體系,并加強其技術(shù)經(jīng)濟效果研究。深入研究選礦藥劑對選礦拜耳法過程的影響規(guī)律、拜耳法系統(tǒng)中有機物的積累及其對沉降分離和種子分解的影響、積累藥劑對硅平衡濃度和硅析出規(guī)律的影響。進一步研發(fā)燒結(jié)法工藝的節(jié)能新技術(shù)與設(shè)備,促進燒結(jié)法工藝節(jié)能減排。運用現(xiàn)代計算機技術(shù),優(yōu)化拜耳法主要工藝過程及參數(shù)的設(shè)計,進一步提高氧化鋁生產(chǎn)的工藝技術(shù)水平。

4 對策及建議

面對我國社會經(jīng)濟發(fā)展對鋁土礦資源的大量需求和我國國內(nèi)鋁土礦資源開發(fā)利用的現(xiàn)狀及條件,包括諸如地質(zhì)勘察及資源保障程度差、經(jīng)濟可采儲量少、貧礦資源多、開發(fā)利用能耗高、環(huán)境影響大、社會及經(jīng)濟效益低等問題,可以從技術(shù)、經(jīng)濟、政策等方面著眼,采取綜合對策及措施,具體包括:

1)加強鋁土礦資源潛力評價和綜合勘查,包括支持河南、貴州、廣西、山西等地區(qū)的一些(宏觀)遠(yuǎn)景區(qū)的鋁土礦找礦工作和資源危機、中深部及外圍有較大找礦潛力的國有大中型企業(yè)等(微觀)礦區(qū)的鋁土礦找礦工作,借以有效地增加經(jīng)濟可采儲量,提高資源保障程度,緩解資源需求大、富礦儲量少、資源品質(zhì)差等壓力。

2)深化產(chǎn)學(xué)研合作與貧礦資源開發(fā)利用技術(shù)研發(fā),包括鼓勵地下開采或露天-地下聯(lián)合開采工藝技術(shù)研發(fā),鋁土礦選礦脫硅工藝及選礦藥劑研發(fā),反浮選選礦工藝、藥劑和設(shè)備研發(fā),微生物菌種篩選和菌種浸礦脫硅工藝研發(fā),串聯(lián)法氧化鋁生產(chǎn)工藝研發(fā)、富礦(強化)燒結(jié)法的完善等。

3)改善投融資環(huán)境,包括貧礦資源開發(fā)利用的財政貼息、投資補助、減免稅收等優(yōu)惠政策手段和貧礦資源的投資基金、債券投資、股權(quán)投資等市場激勵機制。

4)拓展鋁業(yè)企業(yè)的國際化運營,鼓勵及支持我國大型鋁業(yè)企業(yè)通過國外股權(quán)投資、企業(yè)兼并收購、國際項目投資、先進技術(shù)裝備引進、國外資源合作開發(fā)等多種途徑及方式,有效地實施“兩種資源、兩個市場”的資源戰(zhàn)略,拓展我國鋁業(yè)企業(yè)的國際化運營及資源開發(fā)利用空間,減輕對國內(nèi)貧礦資源的依賴。

5)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,研發(fā)和采用3R技術(shù)、裝備、工藝及流程,降低生產(chǎn)加工過程能耗及材耗,提高資源及燃料的效率,減少廢棄物的排放,消除或減輕生態(tài)環(huán)境的污染及損害,促進鋁工業(yè)產(chǎn)區(qū)乃至我國社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

6)實施示范工程,包括鋁土礦資源潛力評價技術(shù)、鋁土礦資源綜合勘查技術(shù)、一水型鋁土礦低成本選冶加工技術(shù)、鋁土礦資源綜合與循環(huán)再生利用技術(shù)、鋁企業(yè)國際化運營機制與戰(zhàn)略研究等方面的示范工程項目及科學(xué)研究項目,推進國內(nèi)鋁土礦資源的節(jié)約、綜合和循環(huán)利用,改善國內(nèi)鋁資源的經(jīng)濟效率,提升我國鋁企業(yè)的集中度及國際市場競爭力,拓展我國的國外鋁資源配置及開發(fā)利用空間,進而有效地促進我國社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)論

隨著我國工業(yè)化及城鎮(zhèn)化進程的加速,鋁資源需求持續(xù)增長。但是,我國國內(nèi)鋁土礦資源開發(fā)利用的現(xiàn)狀及條件,難以滿足社會經(jīng)濟發(fā)展的需求,仍然存在諸如地質(zhì)勘察及資源保障程度差、經(jīng)濟可采儲量少、貧礦資源多、開發(fā)利用能耗高、環(huán)境影響大、社會及經(jīng)濟效益低等問題,迫切需要從技術(shù)、經(jīng)濟、政策等方面采取綜合對策及措施,包括加強鋁土礦資源潛力評價和綜合勘查、深化產(chǎn)學(xué)研合作與貧礦資源開發(fā)利用技術(shù)研發(fā)、改善貧礦資源投融資環(huán)境、拓展鋁企業(yè)的國際化運營、發(fā)展鋁資源循環(huán)經(jīng)濟、實施鋁資源開發(fā)利用示范工程等。

[1] 張倫和. 我國再生鋁產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展對策[J]. 輕金屬, 2009(6): 3-6.

[2] 李昊. 中國鋁土礦資源產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究[D]. 中國地質(zhì)大學(xué)(北京), 2010.

[3] 姜躍華. 氧化鋁生產(chǎn)新工藝、新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用[J]. 輕金屬, 2007(2): 11-13.

[4] 馮其明, 盧毅屏, 等. 鋁土礦的選礦實踐[J]. 金屬礦山, 2008(10): 1-4.

[5] 鹿愛莉, 賈雅慧. 我國鋁土礦的綜合利用研究[J]. 礦產(chǎn)保護與利用, 2010(1): 49-51.

[6] 張安朝, 徐靖, 等. 鋁土礦資源選礦技術(shù)分析[J]. 河南冶金, 2009, 17(4): 20-21.

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