让矿产“一”变“多”、“ 贫”变“富”的“魔术师”

孟寒

“聚焦国家重大战略需求，转变科研工作定位，紧紧围绕国家紧缺矿种和战略性资源以及生态文明建设，开展矿产资源综合利用节约集约重大关键技术持续攻关和科技创新，提升矿山环境调查和矿山地质环境评价的能力和水平。”中国地质科学院成都矿产综合利用研究所（下称“成都综合所”）所长刘亚川，在参加今年1月份在北京召开的全国地质调查工作会议时接受记者专访时说。

作为所长的刘亚川博士，是矿物工程研究员，原地矿部百名跨世纪科技人才首批入选者，第六批四川省学术和技术带头人，第一批国土资源科技创新团队培育计划负责人，在我国矿产资源综合利用领域享有较高的知名度。他先后主持或参与完成科研项目21项，获国土资源部科技成果二等奖1项，地矿部科技成果三等奖2项。

在刘亚川的带领下，成都综合所开拓创新，积极作为，重点配合国家地质找矿，开展矿产资源可利用性评价，研究矿产综合利用新技术、新方法、新工艺，取得了令人瞩目的成就。尤其“十一五”以来，成都综合所已承担各类科研项目228项，申报和获得国家专利18项，取得了一大批创新成果。其中，“鄂西宁乡式铁矿利用工艺技术研究”“中低品位铝土矿选矿技术”成果分别入选中国地质调查局2010年度、2012年度“地质调查十大进展”。

以其下属的矿业工程研究中心为例，该中心在金属复杂共生矿分离、贫矿的加工利用技术方面的成就，在一定程度上实现了矿产资源的“一”变“多”、“贫”变“富”，可谓矿业“魔术师”。

“一”变“多”

我国独特的地质环境导致形成了大量的多金属复杂共生矿。如，我国60%以上的铅锌矿是铅锌银或银铅锌矿；单一钼矿仅占14%，以钼为主的多金属共生矿占64%，与铜、钨、锡等共伴生的钼占22%；铂族元素和钴主要来自伴生矿。如何对这些共生矿进行合理利用一直是困扰矿业从业者的难题。

成都综合所将解决多金属复杂共生矿的分离问题作为重点研究课题，形成了一些技术优势。如“铅锌钼银钨锡及多金属复杂共生矿分离技术”已为几座矿山成功解决了难题。其中，在金属化球团还原焙烧过程中挥发分离回收锡技术，采用此项技术解决了铁锡矿的铁、锡分离问题，并应用于内蒙古黄岗铁锡矿。该矿是一个大型矽卡岩型铁锡矿床，矿石中除铁外，伴生的锡、砷、锌和钨已达到或接近工业品位，应考虑综合回收利用。此外，氯盐浸出、湿法分离铜铅锌技术解决了四川白玉呷村铜铅锌多金属矿的利用问题。采用硫酸化焙烧—稀酸浸出—湿法分离银铅锌技术解决了四川夏塞银多金属共生矿的利用问题，可分别获得银、铅、锌等不同产品。“铅锌钼银钨锡及多金属复杂共生矿分离技术”的成功研发与应用，为我国同类项目的开发提供了宝贵的借鉴，此项成果获“地矿部科技成果二等奖”。

滇东南锡矿带是成都综合所近几年选取攻克的研究对象。这里探明的锡多金属资源矿石成分和结构构造复杂，各矿物间互相紧密镶嵌，精矿互含较高。矿石中各金属矿物主要以硫化物形式存在，伴有部分氧化、次生矿物，硫含量较高。受多金属分离技术的限制，很难在分选出单一金属的合格精矿的同时，又保证较高的回收率。

成都综合所知难而上，勇于创新，他们分别对研究区内三种类型矿石原生黄铜矿锡石型矿石（含锡铜矿石）、原生黄铜矿闪锌矿锡石型矿石（锡铜锌矿石）、次生铜铅锌锡石型矿石（表层半氧化锡铜铅锌矿石）进行了仔细的工艺矿物学研究。通过大量的选矿试验研究，摸索出具有流程结构简单、生产易于实施、操作易于控制等特点的“优先—浮选—重选”工艺技术方案，充分回收了铜、铅、锌、锡、硫五种主金属矿物，所获各种产品的技术指标优异，伴生银得到了有效富集，矿石中其他伴生组分也得到了综合回收。该成果处于同类矿石综合利用的领先水平，经中国地质调查局组织审查后，项目成果被评定为“优秀”。

该研究成果为此类锡多金属矿产资源综合利用提供了技术可行、经济合理的选矿工艺技术，可大幅提高国内大量复杂、难选锡多金属矿产资源的综合利用程度。根据扩大试验所取得的选矿技术指标计算，经济效益显著，可作为复杂共伴生矿资源高效利用技术在同类矿产资源的开发利用中推广应用。

“穷”变“富”

锰是一种重要的金属。锰及其化合物被广泛应用于现代工业的各个领域。其中，钢铁工业用锰量占90%～95%，主要作为炼铁和炼钢过程中的脱氧剂和脱硫剂，以及用来制造合金。在锰合金产品中，锰是个神奇的存在：如果在钢中加入2.5%～3.5%的锰，所制得的低锰钢简直脆得像普通玻璃一样，一敲就碎。然而，如果加入13%以上的锰，制成高锰钢，那么产品就变得既坚硬又富有韧性。其余5%～10%的锰用于其他工业领域，如化学工业（制造各种含锰盐类）等。此外，锰还是正常机体必需的微量元素之一，它构成体内若干种有重要生理作用的酶。总之，锰在国民经济中及人民的生活中具有十分重要的地位。

就是这个珍贵而神奇的锰在我国却是短缺资源，保有储量约6亿吨左右。锰矿以中小型矿居多，分布在21个省市自治区，其中主要集中在广西和湖南两地。在矿石质量上，贫矿（氧化锰矿含锰大于30%、碳酸锰矿含锰大于25%）多，碳酸锰矿多，杂质含量高，矿物嵌布粒度微细，采用常规选冶工艺无法加工利用。通过多年研究，成都综合所提出的一些新的工艺技术在贫锰矿的提炼利用方面十分有效。如，应用“集合体选矿新技术”可以在粗粒状态下利用强磁抛尾，并分选成不同品级的碳酸锰矿物集合体，再辅以浮选精选，不仅可获得较高的回收率，且形成适应不同用途的产品结构。“高纯电解锰”生产新技术解决了常规方法不能生产高纯电解锰的问题，可生产出纯度达99.9%以上的电解金属锰。电子工业、冶金工业和航空航天工业都需要电解金属锰。电解金属锰由于它的高纯度、低杂质特点，现已成功而广泛地应用于钢铁冶炼、有色冶金、电子技术、化学工业、环境保护、食品卫生、电焊条业、航天工业等各个领域。因此，成都综合所的这一技术必定为我国的建设事业做出重要贡献。

成都综合所在金矿选冶技术方面的研究也取得了卓越的成就。我国金矿资源主要以岩金、砂金、伴生金为主。岩金矿、砂金矿普遍品位低，伴生金占有重要位置。在金矿开发利用上，低品位金矿、与硫化物共生的伴生金、原生金和浸染金的选冶回收比较困难，特别含砷、含碳金矿是典型的难选冶金矿。成都综合所先后对黔西南、青海、新疆、甘肃、四川等地的数十个不同类型的金矿进行了充分研究，所开发的“低品位氧化金矿的堆浸技术”“固硫固砷工艺技术”“微波预处理技术”已在全国广泛推广应用。其中，“低品位氧化金矿的堆浸技术”曾在新疆萨尔布拉克成功地进行了我国首次10万吨堆浸提金工业试验，多次获国家科技进步二等奖、省部级二等奖。

社会在发展，中国在腾飞。矿业“魔术师”成都综合所一直在路上，在不停的探索中。目前，其正在进行中的项目中，“硫态化磁化还原焙烧装置”“浸矿细菌放大培养反应器技术”两项已获得国家专利。