理论教育 资源更有价值:技术进步的推动力

资源更有价值:技术进步的推动力

时间:2023-05-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:矿与非矿本来是一个相对的问题,是一个动态的概念,是随着技术进步和市场价格变化而变化的。之所以称之为矿床,是因为在技术上开发是可行的,同时在经济上开发是有利可图的。无独有偶,在江苏有一个金红石矿床,有用矿物金红石的粒度达到毫米级,但它却包裹了很多微粒石榴石,在目前的选矿技术条件下不能提纯出合格的产品,因而也是呆矿,当前没有经济价值。微生物冶金技术将提高矿产资源两倍以上的利用率。

资源更有价值:技术进步的推动力

有没有经济价值是区别矿与非矿的重要指标。矿与非矿本来是一个相对的问题,是一个动态的概念,是随着技术进步和市场价格变化而变化的。其中技术进步起决定性的作用,一方面技术决定了矿物资源的用途,另一方面技术又决定了矿物资源的勘查、采矿、选矿和冶炼的程度以及满足工业用途的程度。

有经济价值的矿在地质学术语中是用“矿床”来描述的。矿床(矿产资源)是指在当前的技术经济条件下可以开采利用的自然地质体。换句通俗的话说,就是指有用物质的天然富集体,其质和量在现有经济和技术条件下能够为人类所利用,具有地质、技术、经济与环境4个属性。

矿床的地质属性,是指矿床形成的天然性,即矿床是地质作用形成的,与其他地质体没有本质的区别。矿床的环境属性,是指矿床的开发不能严重地危害人类的生存条件和生存质量。矿床的经济属性,就是矿产品能够用于交易并获利的性质。矿床的技术属性,就是在现有技术条件下能够开采并分离出来而为人类所利用的属性。矿床的技术属性依赖于经济属性。之所以称之为矿床,是因为在技术上开发是可行的,同时在经济上开发是有利可图的。

矿产的经济属性和技术属性是至关重要的。

人类居住地附近的砂、石、水和泥土,能够用于建筑和生产生活,因而就是矿产品。上海和北京附近的采石场、采砂场和取土场,比西藏、青海和新疆的某些煤矿还赚钱,就是因为前者距离市场近,而后者远。中东地区的水比油贵,也是这个道理。

因此,我们在考虑未来矿产品的可供性研究时,应该基于矿产品价格的长期变化趋势和矿床开采的可行性及开采成本,确定不同类型矿与非矿的界线。

在矿床评价中,对矿石的评价常常用品位来衡量其金属在矿石中的含量。品位越高,其利用价值越大。但实际情况远非如此。例如:在非洲的某些地方,铜矿的品位要达到3%才有开采利用价值,而在中国的江西,0.5%就足够了。也就是说江西品位0.5%的铜矿和非洲某些地方3%的铜矿价值是一样的。

金属矿床是否有价值,品位只是其中的一个参数,多高品位可以开采还要取决于交通、水和电力供应。除此之外,矿石的质量对矿石是否能得到利用起决定性作用。

在陕西的镇坪县勘探出了一个金红石矿床,品位达到7%,规模巨大,而国内同类矿床的品位一般在1.8%左右。但是这个矿床在目前是不能开采的呆矿,原因就是有用矿物金红石的粒度太细,大多数为微米级,不能用目前的重选或浮选技术提出来,用化学方法提取又不经济。

无独有偶,在江苏有一个金红石矿床,有用矿物金红石的粒度达到毫米级,但它却包裹了很多微粒石榴石,在目前的选矿技术条件下不能提纯出合格的产品,因而也是呆矿,当前没有经济价值。

我们在找矿的过程中,开始时往往只注重品位,以品位这一主要指标来确定是否投入勘查和评价的人力、物力。不过,评价出来的都有呆矿,几乎所有的矿种都有。

形成呆矿的原因多种多样,有的是品位太低,在当前市场价格条件下不能赚钱;有的是金属矿物太细,在当前选矿技术条件下没法提出来;有的是有用矿物间嵌布过于紧密和复杂而不能很好地分离;还有的矿床处在地下水极为丰富或矿体围岩极其破碎的环境,处理水或破碎围岩又不经济;最后一种情况是解决水、电、路的条件不经济。

除了市场价格我们无法驾驭外,其他情况形成的呆矿都可以通过科技创新使其具有价值。

追溯矿业历史,我们发现,对资源的利用就是一个不断改进和创新技术的历史。(www.daowen.com)

利用黏土生产陶器可以追溯到距今8 000多年前,在其后的岁月中不断创造,到唐代我们已经能制造出非常精美的瓷器了,可以说瓷器是中国古代繁荣的第一生产力。

金属的利用始于公元前21世纪的夏商周时期,那时候我们已经能生产涉及铜、锡和铅的青铜器。据1939年在河南安阳武宫山出土的商代司母戊大方鼎的成分分析,青铜器含铜84.77%、含锡11.64%、含铅2.79%。文献中没有发现那个时候有选矿工艺,但可以推测,古人是用3种矿石(肯定品位很高)不断调整配比,借助陶瓷工艺做成模具烧制而成。这就是如今的冶炼技术。按照可以入炉冶炼的条件,铜矿石的品位至少要在20%以上,铅矿石品位在50%以上。在那时候,低于这个品位是不能利用的。

铁矿石的利用大约在春秋战国时期,那时候已能使用炼铁炉生产生铁了,可以推断那时候铁矿石的品位至少在60%。

到了明代才有了磨矿的记载,开始出现重选和磁选工艺,矿石的利用品位可能有所降低。可以说中国的矿业受制于陶瓷工艺的影响,最多经过手选、重选或磁选,然后直接入炉冶炼,因而可以推断,清代以前,我们所能利用的金属铜、铅、锌、铁、锡、金、银等的开发利用的品位相当高。

发明于19世纪欧洲的浮选工艺,对矿业的推动作用是革命性的。一下把诸多金属的利用品位降低了一个数量级,铜的品位下降至5%左右。20世纪初,由于斑岩型铜矿的发现,低品位大吨位的巨型铜矿相继问世,传统的浮选工艺对这种品位在0.8%左右的氧化铜矿石没法处理。

正是由于需求推动了技术的进一步革命,矿业界发明了湿法冶金工艺,使得低于1%的氧化铜矿石得以利用。目前用湿法冶金方法利用铜矿石的最低品位降到了0.5%。

目前,有一项技术可望获得突破,那就是生物冶金技术。如果把工业革命前的金属利用称为第一次矿冶革命,那么工业革命后到目前为选冶技术革命,其核心是选矿技术的发明,可以预计21世纪应该是生物冶金技术革命。每一次技术革命就把工业利用的品位降低一个数量级。

生物冶金技术,又称生物浸出技术,通常是指矿石的细菌氧化或生物氧化,由自然界存在的微生物来进行。这些微生物被称作适温细菌,大约0.5~2.0微米长、0.5微米宽,只能在显微镜下看到,靠无机物生存,对生命无害。这些细菌靠黄铁矿、砷黄铁矿和其他金属硫化物如黄铜矿和铜铀云母为生。

适温细菌和其他“靠吃矿石为生”的细菌如何氧化酸性金属的机理目前还不得而知。化学和生物作用将酸性金属氧化变成可溶性的硫酸盐,不可溶解的贵金属留在残留物中,铁、砷和其他贱金属,如铜、镍和锌进入溶液。溶液可与残留物分离,在溶液中和之前,采取传统的加工方式,如溶剂萃取来回收贱金属,如铜。残留物中可能存在的贵金属经细菌氧化后,通过氰化物提取。

微生物冶金技术将提高矿产资源两倍以上的利用率。以铜为例,中国铜的保有储量为6 917万吨,传统的采选冶技术资源开发率只有28%左右,而利用微生物冶金技术开发率则接近100%,等于实际可利用铜将大幅增加。目前,世界上微生物冶金技术已在铜、金、铀的提取方面有所应用,预计这项技术可以覆盖所有的硫化物矿床的工业利用。

据估算,金属矿床每降低0.1%的利用品位,资源将增加10%。利用的品位越低,增加可利用的资源就越多。比如中国的铁矿石,如果按63%的品位确定储量,目前几乎没有;55%~63%的铁矿累计探明储量为11.74亿吨;如果品位降到30%,铁矿石资源储量为406亿吨;如果降到20%,铁矿石资源储量将达664亿吨。其他金属矿产也是如此。

选冶技术的突破,可以大大降低可利用的品位,扩大矿床规模,因而提高了资源的利用价值。

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