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白云鄂博,“绿”在何方

2017-06-28 09:54:00    来源: 中国国土资源报    作者:王瑜

提要:白云鄂博是举世闻名的“稀土之乡”,拥有集稀土、铁、铌、氟和钪等元素于一体的超大型多金属共(伴)生矿床。当前,已经发展了数十年的白云鄂博矿区如何落实绿色发展方式,实现资源综合利用与绿色循环发展,拥有天更蓝、山更绿、水更清、空气更清新的亮丽“颜值”?这是当地政府和百姓的需求,也是6月10日参加白云鄂博矿绿色发展研讨会的院士专家们关注的话题。

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资源集约节约利用与生态环境保护修复“两轮”驱动,走美丽与发展双赢的路子

白云鄂博,蒙古语意为“富饶的神山”,历史上是当地蒙古族牧民的神山圣地。如今,它是举世闻名的“稀土之乡”,因矿产资源富集而享誉中外,并进入了“国家级独立工矿区”的行列。

白云鄂博矿资源储量大、共伴生元素多,矿区共发现有71种元素,170余种矿物。其中,铁矿查明储量14.68亿吨;与铁矿伴生稀土资源储量4350万吨,居世界第一位;铌资源储量660万吨,居世界第二位;萤石资源储量1.3亿吨,钪资源储量14万吨。可供综合利用的有用元素多达26种。

然而,白云鄂博矿具有“贫”“杂”“多”“细”的特点。“贫”——就铁而言,品位不高,平均品位30%左右,需要选矿处理的中贫矿占90%以上。“杂”——主东矿体矿物组成变化大,矿石类型杂。各矿物间嵌布关系复杂,互相包裹。“多”——元素组成、矿物组成多。可供综合利用的矿物有30余种,其中主要的有11种,有用矿物约占矿物总量的70%。“细”——结晶粒度细,其中铁矿物粒度0.01~0.2毫米,小于0.1毫米的占90%。

半个多世纪以来,白云鄂博矿的开发基本遵循了“以铁为主,综合利用”的开采方针。矿石按氧化矿、磁铁矿两个品种进行分采、分选;岩石按稀土白云岩、含铌混合岩、霓石岩和废石四个品种分采、分堆,对有用岩石进行有效保护,待技术成熟后进行综合利用。

白云鄂博资源利用以铁为主,开采和入选各类铁矿石,综合回收稀土资源。每年白云鄂博主东矿开采矿石量为1200万吨,除回收铁外,还从氧化矿中综合回收稀土资源。白云鄂博矿稀土总回收率约为10%,其余均随尾矿排入尾矿库。同时进入尾矿库的还有大量铌、氟、钪、钛、硫等元素,都在尾矿坝堆存、保护。

包钢经过几十年的生产实践,铁和稀土的开发利用工艺已相当成熟,运行稳定,形成了钢铁和稀土两大支柱产业。但白云鄂博矿中可利用的资源远远超过铁和稀土两种。一直以来,包钢都没有停止综合利用技术的攻关。特别是在“十一五”期间,包钢经过自主研发,开发出了“优先选稀土—混合浮选—泡沫选萤石—沉砂选硫—选铁—重选—选硫—选铁—选铌”的综合回收工艺,实现了铁、稀土、铌、萤石和钪等资源的综合回收。同时针对该流程产出的铌精矿开发了“铌精矿隧道窑选择性还原—中频炉脱磷脱铁—直流电弧炉冶炼铌钛合金”的新工艺流程,可实现铌精矿的进一步深加工。另外,针对综合利用流程产出的钪精矿,自主开发了从钪精矿中提取99.9%高纯氧化钪的工艺。这是白云鄂博矿在资源综合利用领域取得的重大技术成果。

经过“十二五”期间国家级矿产资源综合利用示范基地——内蒙古白云鄂博稀土、铁及铌矿资源综合利用示范基地的建设,建成了目前包钢宝山矿业公司投产的综合回收生产线,实现了白云鄂博矿铁、稀土、铌、萤石和钪等资源综合回收的产业化,该生产线将产出六种精矿产品。

468932_wangyu_1498528728898    白云鄂博矿区政府与中国生态文明研究与促进会、中国矿区环境治理与修复产业联盟、内蒙古科技大学等单位签署合作协议。

如今,白云鄂博矿资源综合利用的蓝图已经绘就:依托白云矿区丰富的矿产资源和尾矿资源,加强稀土矿、尾矿资源综合利用,加快矿产资源就地利用、加工转化和科研开发的力度,构建集研究、孵化和产业化于一体的产学研用链条,借助国内相关科研院所力量,打造白云鄂博矿资源综合利用循环工业园,建设中国稀土资源综合利用产业基地。打造花园式矿区,建设国家级绿色矿山,深入研究原料产品深加工及清洁冶选技术,充分发挥铌、钪、萤石等重要战略资源的价值,实现产品升级、产业升级,打造产城融合示范区。

事实上,党的十八大以来,白云鄂博矿区以“五大发展理念”为引领,积极推进经济转型升级,发展循环经济,打造绿色矿山,探索建立资源集约节约利用与生态环境保护修复“两轮”驱动良性循环、可持续发展的体制机制,把稀土资源优势全面转化为经济优势和发展优势,走出一条美丽与发展双赢的路子。

2015年,包钢公司宝山矿业分公司在白云鄂博建成,最大限度地实现铁、稀土、铌等元素的综合利用,实现有限资源的高效利用。同年,白云鄂博进入“国家独立工矿区”行列。白云鄂博坚持“矿业立区、产城融合、协同发展、生态优先”发展思路。2016年,白云鄂博矿多金属资源综合利用省部共建国家重点实验室启动建设。

2017年,白云鄂博矿资源综合利用循环经济工业园区获得包头市批准设立,白云鄂博矿区将加快资源就地加工转化步伐,进一步提高矿产资源综合利用率,围绕包钢的前端后续产业,发展下游产品,延伸产业链条,提高附加值,实现低碳、绿色、循环发展;利用矿山排土场、堆场闲置土地,采用清洁能源与生态恢复相结合方式,建设太阳能光伏发电场,促进区域经济的绿色发展。

绿色开采,最大限度实现资源综合利用,兼顾保护生态环境和二次资源高值化再利用

研讨会上,中国科学院院士沈保根有关稀土资源绿色高效利用的主旨演讲引起了与会者的关注。

沈保根指出,我国稀土资源开发利用中存在诸多问题。其一,稀土采选率低、矿产资源利用不合理。白云鄂博矿由于采富弃贫、采易弃难,资源回收率低。稀土、铌、钍等国家安全战略元素,主东矿每年开采1000万吨,稀土矿采选利用率约10%,钍、铌等几乎没有利用;西矿每年开采600万吨,但只选铁,稀土、铌没有利用。其二,尾矿尤其是放射性元素钍对生态环境的影响较大。其三,缺少对放射性元素钍资源的保护和利用。如白云鄂博矿放射性元素钍储量22.1万吨,占全国77.3%,包头尾矿“稀土湖”中约有7万吨放射性钍。使用这种放射性元素比使用铀燃料更清洁,如果建立钍基核电站,不仅能缓解能源危机,还有防止核扩散。其四,稀土资源使用极不平衡。特别是永磁材料消耗稀土量接近我国稀土总用量的一半。这种应用不平衡带来的发展不可持续性非常严重。其五,缺少对稀土尾矿及二次资源的开发利用研究。例如,在目前近2亿吨稀土尾矿中所含约1000万吨稀土、7万吨放射性钍,资源仍然十分丰富,但由于期缺少对稀土尾矿资源开发应用的研究,这些稀土资源没有得到有效利用。

针对这些问题,沈保根为白云鄂博矿提出了绿色无污染、少污染开发资源综合全利用的多条建议。一是稀土原矿的绿色开采与资源综合利用。目前白云鄂博矿是“稀土为主”的开采方针,沈保根建议 “绿色开采,综合利用”,并尽量减少对原矿的开采。采用“物理分选”绿色技术,尽可能减少污染,最大限度实现资源综合利用,尽量降低放射性元素钍的危害。沈保根介绍,如果稀土、铌、钍、铁、钪、萤石等70多种元素的资源能全部综合利用,年开采1000万吨矿石的产值将达5000亿元以上。二是加快稀土尾矿治理和二次资源再利用技术研发。从国家层面立项研究,加强调查分析稀土尾矿对生态环境的影响,提出稀土尾矿区生态环境保护与治理的有效方案;尽快开展尾矿二次资源绿色再利用技术研究,使用如超导分选技术等新技术,实现减少污染保护环境和二次资源高值化再利用的双赢局面。三是重视放射性元素钍资源的保护和利用。钍是国家能源安全的重要战略元素,钍元素是清洁的可裂变燃料并只能作为反应堆的核转换原料使用,对于我国清洁能源可持续利用具有重大意义。他建议从国家能源安全出发,对钍资源进行战略性原矿储备。四是加强高丰度稀土永磁材料研究。由于稀土一般都是共生,稀土的大量生产造成铈、镧等高丰度稀土的大量积压,稀土资源使用极不平衡。目前,节约、高效、均衡利用稀土资源已成为全球性的问题。如果高丰度的铈等元素能够被利用作为有用的永磁材料,就相当于稀土资源的利用又可以增加3到4倍。五是加快共伴生混合稀土功能材料开发。研究和促进高丰度铈、镧、钇等稀土元素资源的应用,才能使稀土产业科学持续发展。六是加强重稀土资源的保护、开发和利用。沈保根呼吁,鉴于重稀土元素在尖端科技应用中的不可替代性和关键作用,保护并利用好重稀土对我国国防军事和航空航天等事关国家安全的尖端科技具有极为重大的意义。因此,他建议在合理使用重稀土的同时,进行重稀土资源的国家储备。高度重视对我国独有的重稀土矿产资源的保护工作,在减少污染和保护生态环境的前提下,尽可能提高重稀土的开采回收率。七是大力推进玻璃陶瓷的研发和应用。加强稀土尾矿与其他矿产固废高值、绿色、资源化协同利用技术研究,发挥稀土二次资源的作用,在实现稀土二次资源高效高值化利用的同时实现对生态环境的保护。

“我们必须把白云鄂博所有的矿产资源,尤其是最主要的几种元素要综合地利用起来。综合利用才能做到绿色利用,要通过物理分选,而是不是化学或其他再次产生危害的方法,把它变成有价值的东西,要从根本上考虑绿色问题,这才是我们要努力发展的方向。”沈保根说。

关于矿产资源开发和综合利用,中国地质科学院郑州综合利用研究所所长冯安生介绍,我国矿产资源开发已进入了以提高矿产资源开发效率为核心的时代,从绿色勘查到绿色开发,再到绿色矿山和绿色矿业,构成了整个矿产资源领域的产业链条。关于如何提高白云鄂博矿的矿产资源利用地效率,他提出了3点建议:优化矿产资源开发,显著提升矿山效益;加强基础研究,尤其是4种主要元素的研究和再认识;资源开发与环境综合治理同步进行、同时部署,走绿色发展之路。

加大勘探力度,对白云鄂博矿进行再认识,加强技术创新与合作,绿色之路越走越宽阔

除了院士专家的主旨演讲,参会的相关部门和单位的代表也在随后的交流发言中从各自的领域为白云鄂博矿的绿色发展献计献策。

来自包钢集团的副总工程师杨占峰,在白云鄂博矿工作了27年,也是白云鄂博稀土资源综合利用研究与开发国家重点实验室主任。他说:“白云鄂博矿从发现到现在已经80多年了,开采已60多年。这么长时间以来,有一些资料、数据和信息还是应用过去的。随着科技飞速发展,人类对矿物的研究也有了很大进步。因此,我认为十分必要对白云鄂博进行再认识。例如我们现在一直沿用的一些储量数据还是来自1945年的勘查报告,因此目前无论是储量、品位,还是元素尤其是稀有元素的分布等,应该是时候从国家层面投入资金、技术等力量对白云鄂博矿进行再认识了。”

他的观点得到了很多代表的赞同。中国矿区环境治理与修复产业联盟理事长、中国矿业大学(北京)土地复垦与生态重建研究所所长胡振琪认为,白云鄂博矿的经济潜力还是很大的,其今后的发展应定位于经济与环境双赢的绿色发展。他提出三点建议:一是加大地质勘探,科学地资源探测与分析,尤其对多种元素的储量、深度、位置、范围的分析。其中,要着重注意不同元素的边界品位、战略品位等。二是加大技术研发、技术创新和科技合作。像白云鄂博这样的共伴生矿,更需要过硬的开采开发技术、综合利用技术、选矿技术。三是加强矿区生态修复,边采边修复,采复一体化,这样既节省成本又及时治理了环境和污染。其中污染治理以阻隔和稳定化治理为主,生态仿自然修复,景观构造与当地的地形地貌相吻合,既生态又美观。

北京科技大学李克庆教授也认为,搞清楚白云鄂博矿的资源情况非常关键。同时,如何对待赋存在尾矿坝的有用元素也很关键。在稀土产能过剩的情况下,要考虑是否封存部分资源。从原料角度来讲,要慎重对待尾矿中的放射性元素;从市场角度来讲,消化固废要慎重考虑。来自包钢矿研院的刘凤国院长非常赞同这一观点,他说加大对白云鄂博矿下一步的勘探投入十分必要,尤其要增加对重稀土的投入。

听了代表们的讨论,白云鄂博矿区政府如获至宝。副区长李忠表示,这些宝贵的意见和建议对矿区下一步产业发展,特别是产业链的延伸、矿产资源高效平衡利用、实现矿区的绿色可持续发展奠定了很好的基础。“未来,我们将加强科技创新,积极与中科院、中国矿业大学、内蒙古科技大学等的矿产资源综合利用权威机构合作。另外,我们将加强资源综合利用包括尾矿利用、延伸产业链条、提升科技含量、提高矿产资源附加值,最终达到地区经济增长的目的。”李忠介绍,目前白云鄂博矿区委、区政府在矿山绿色发展和稀土循环利用等方面也作了积极尝试,并取得了阶段性成果。未来,白云鄂博矿资源综合利用项目将以萤石、铌的深加工为突破口,延伸产业链,提高产品附加值。

会上,白云鄂博矿区政府和中国矿区环境治理与修复产业联盟签署了战略合作框架协议。双方将针对白云鄂博矿区的资源高效开发与利用等方面展开全面深入的合作,积极引入国内外先进技术、工艺及人才,通过政府财政资金与社会资本的融合发展,实现一、二、三产业的融合、转型升级发展。此外,矿区政府还与中国生态文明研究与促进会、内蒙古科技大学签订了合作协议。

政府有意识、企业有决心,相信白云鄂博矿将在与科研机构的密切合作和国家相关部门的关心重视下,绿色之路越走越宽阔。

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