地下溶浸采矿技术与我国铜矿山的可持续发展_吉兆宁

地下溶浸采矿技术与我国铜矿山的可持续发展吉兆宁1,黄光柱2(1.北京矿冶研究总院,北京100044;2.贵州宏福实业开发有限总公司,贵州福泉550501) 摘　要:论述地下溶浸技术对铜矿山可持续发展的作用。

地下溶浸采矿技术为我国铜矿山可持续发展提供了有力的技术保障。

地下溶浸采矿技术增加有用矿物探明储量的利用率,使贫矿,残留矿石和矿柱,难采矿体,盲矿,边缘矿石等成为可开发利用的潜在资源,延长矿山的服务年限。

地下溶浸采矿技术不破坏矿区的植被和生态环境,投资少,成本低。

关键词:溶浸;采矿;可持续发展中图分类号:TD853.37;TD862.1;TD982　文献标识码:A 文章编号:1001-0211(2002)04-0099-04收稿日期:2002-01-04作者简介:吉兆宁(1968-),男,甘肃宁县人,高级工程师 自从1987年世界环境与发展委员会(WCED )的著名报告《我们共同的未来》发表后,可持续发展的理论已被国际社会所公认。

特别是1992年里约热内卢环境与发展大会(UNCED )召开后,协调好社会、经济、资源环境的关系,走可持续发展的道路,已成为全球本世纪所追求的目标。

我国政府积极响应这一号召,制定出了中国的二十一世纪议程,在国内外引起了极大的反响,许多部门积极行动,进行社会可持续发展,资源可持续利用的科技攻关,铜矿资源可持续开发利用是其中的重要研究内容。

对于铜矿山,矿石资源消耗速度过快、采矿作业条件良好的矿床日益减少、采矿成本剧增、采矿作业与保护自然环境的尖锐矛盾等是急需解决的问题。

随着社会的发展与进步、物质生活水平的提高,对于矿产资源的需求不断提高,采矿的任务就越来越重。

对于铜矿所面临的一系列急切而又现实的问题,需要决策者和采矿从业人员,更新观念,重新认识和思考,寻求符合现代发展趋势,能够解决目前所面临问题的方法。

我国铜矿资源中易于采选加工的富矿日益减少,采矿难度越来越大,出矿品位越来越低,传统的采选冶工艺的成本大幅度上升,急需为一些难采与难加工的矿石研究新的采矿及选冶工艺技术,地下溶浸就是其中最为典型的技术。

1　我国铜矿山可持续发展存在的问题目前,我国铜矿山面对可持续发展的要求,存在许多问题,但较为突出的有以下几个方面。

1.1　对可持续发展的重要性认识不足建国以来,我国采矿业的发展取得了举世瞩目的成就。

采掘作业量仅次于俄罗斯和美国,为世界第三大矿业国,从业人员2000多万人,各类矿山遍布全国2000多个县。

但是,由于我国是发展中国家,矿业技术和装备同发达国家相比还有一定的距离。

特别是地方和个体矿山,缺少可持续发展的意识,为追求眼前的既得利益,乱采滥挖现象严重,环境保护观念淡薄,既严重地浪费了国家矿产资源,又对环境造成了极大的破坏。

就整个矿业界而言,还没有形成可持续发展的共识,铜矿山也存在着同样的问题。

缺乏对可持续发展重要性的认识,是铜矿山走可持续发展道路的最大障碍。

1.2　铜矿山矿产资源后备储量不足随着国民经济持续快速发展,矿产资源的消耗强度与经济规模同步增大,新探明的矿产储量不足以弥补每年消耗的储量,矿产资源后备储量严重不足。

据预测,在对国家建设起支撑作用的45种矿产中,目前已有10多种矿产探明储量不能满足国家建设的需要,铜矿资源便是其中之一。

在已有的铜矿山企业中,随着新技术、新设备、新工艺的使用,矿山的采掘强度加大,资源的消耗速度加快,采矿和资源储备的矛盾加剧。

建国初期投产的一批铜矿基地,随着矿石资源的枯竭,有的矿山已经面临关闭,有些已接近矿山生产的尾声,再过几年也面临关闭。

许多铜矿企业的经济效益不佳,铜矿山矿产资源后备储量不足的问题已经显现。

1.3　矿产资源有效利用率低铜矿资源采后不能再生,必须合理开采,充分利用。

改革、开放以来,我国大多数国营铜矿山的工艺技术、装备水平都有了不同程度的提高,对矿产资源第54卷　第4期2002年11月 有　色　金　属NONFERROUS M ETALS Vol .54,No .4 November 2002的利用和保护普遍受到重视。

但是乡镇和个体矿山技术装备水平普遍较差,资源环境保护意识淡薄,法制观念不强,因而在从事矿业活动中浪费资源、破坏环境的问题严重,存在着采富弃贫,乱采滥挖现象,矿产回收率极低。

据统计,我国的铜矿产资源利用率仅为50%左右,有的矿山低至40%。

1.4　铜矿石质量差,开采成本高我国铜矿山的矿石资源质量普遍较差。

矿体规模小,矿石品位低,开采条件复杂,开采技术难度较大,矿山企业经济效益低,企业经营状况困难,铜矿山全行业发展压力较大。

1.5　对自然环境的破坏较为严重采矿活动对自然环境的破坏直接又明显。

除直接破坏地表地貌、侵占土地外,采矿还改变地下水的循环状况,破坏地表水和地下水动态平衡,同时采矿生产中排放的有毒有害气体、废液、废石等对周围原有生态系统也造成一定程度的破坏。

所有这些,都直接破坏人类赖以生存的自然环境的良性功能,威胁着人类的生存和发展。

新技术是铜矿山走可持续发展道路的最根本的保证,要实现铜矿山可持续发展,必须依靠科学技术。

而地下溶浸采矿技术正是符合这一要求的新技术,该技术已在我国试验成功,进入工业化生产阶段,必将对我国铜矿山的可持续发展作出重要贡献。

2　地下溶浸现状及技术特点2.1　溶浸采矿的现状世界上发达国家如美国、俄罗斯、法国、加拿大和澳大利亚、南非等国家在溶浸技术研究上处于领先水平。

美国矿山局从1970年代初就开始研究溶浸技术,进行过地下破碎浸出,浅部矿床原地浸出,深部矿床原地浸出试验研究。

到目前为止,有20多家铜矿山在进行溶浸的工业试验或工业生产。

美国铜金属年产量的70%～75%来自溶浸采矿,智利为20%左右。

经过20多年的发展,溶浸技术在美国已日臻成熟,是能充分利用资源、生产成本低、环境效益好的先进采矿方法。

2.2　地下溶浸采矿的特点地下溶浸技术是多学科交叉的综合技术,是地质、采矿、水文、化学、生物化学、提取冶金、环境工程等多方面知识的有机结合,是矿石破碎技术、溶浸布液与收集技术、生物工程技术、矿石溶浸技术、金属提取技术及经济评价方法等的集成[1]。

地下溶浸分为原地浸出和就地浸出两种。

原地浸出是在不对矿石进行破碎的情况下,通过钻孔直接向矿体注液,然后从浸出点抽取浸出液。

这种情况下,岩体应该有足够的孔隙和渗透能力,矿物与溶液能够充分接触,因而没有必要破碎矿石。

随着矿物及脉石的溶解,还会产生更多的孔隙。

但这种方式要求上部和底部的围岩不透水,适用的范围较窄。

就地浸出是预先对矿体进行处理,使矿体松动,改善溶液的渗透性,然后布置注液和抽液系统,通过注液和抽液循环进行金属的提取,这种方式适用的范围比原地浸出广。

对矿体进行松动的方法一般是从表面钻孔以水压破碎矿石;从地表钻孔利用地下硐室进行爆破;从原有的地下坑道钻孔或重新掘进地下坑道钻孔,然后利用水压或爆破破碎矿石。

在老矿山残留矿石中浸出时,由于以前采矿时都会有一些爆破带来的岩体松动,旧采矿区会有一些较大塌陷和断裂,溶液可直接送到塌陷区的表面或注入到矿物所在的位置,同时还可利用地下开采的废石堆坝收集含铜浸出液。

经过各国矿业部门近百年的试验、研究及应用,至今溶浸采矿已成为一种被人们公认的从难采、难选以及一些废弃的矿产资源中回收有价金属的既经济有效又安全可靠的采矿技术。

与常规采矿方法相比,地下溶浸采矿技术具有如下几大优点。

(1)不需要将矿石采出地表,因而没有废石和尾矿,不破坏矿区的植被和生态环境,可最大限度地保护环境。

(2)可大幅度地节省采矿工程以及矿石和废石的运输费用,投资少,成本低。

(3)能够开采用常规采矿技术不能开采和用常规采矿技术没有经济效益的矿产资源,提高矿产资源的利用率。

(4)改善劳动条件,确保安全生产。

2.3　我国地下溶浸采矿技术现状总体而言,我国的铜矿资源贫乏,矿石质量较差,研究和利用地下溶浸采矿技术,对于开发我国的铜矿资源有着极其重要的意义。

溶浸技术在我国的铜矿山主要是应用于地表堆浸提铜,“九五”期间,国家对铜矿山的地下溶浸技术进行了科技攻关,并获重大突破,地下溶浸采矿技术得到发展和应用。

国家“九五”重点科技攻关项目“难采难选低品位铜矿地下溶浸试验”的研究成功,以及在此期间所完成的原国家有色金属工业局的重点项目“武山铜矿地下溶浸技术试验研究”,标志着我国铜矿山的地下溶浸技术进入了工业应用阶段,同时也表明我国在这一100有　色　金　属 第54卷领域的技术水平达到国际先进水平。

中条山地下溶浸系统,当年投产,当年达产,取得了良好的技术经济指标,其中浸出液的含铜浓度最高达5.78g /L ,平均2.189g /L ,超过了萃取车间的设计浓度0.8g /L 的指标要求。

铜浸出率77.87%,萃取回收率99.5%,电积回收率99.5%。

生产成本为8754.31元/t 铜,仅为传统方法的一半左右。

同时,该技术使铜矿峪矿原来已被废弃的约1200万t 氧化铜矿石(铜金属量约5.83万t )得以重新利用,总体经济效益达7亿元。

武山铜矿地下原地钻孔浸出技术取得了良好的技术经济指标,其中:铜浸出率68%,浸出液含铜量2.5g /L ,萃取回收率95%,电积回收率98%,综合回收率41.15%,电解铜成本9990.40元/t [2]。

3　地下溶浸采矿技术对铜矿山可持续发展的作用3.1　开发铜矿石资源,延长铜矿山服务年限采用地下溶浸采矿代替传统的地下采矿,可减少矿石的损失和贫化率,大幅度增加有用矿物探明储量的利用率。

地下溶浸采矿的应用,不仅使金属矿石探明储量的利用率提高数倍,而且使曾经被认为商业价值不大,不宜用常规采矿法开采的贫矿资源,残留矿石和矿柱,难采矿体,盲矿,边缘矿石等成为可开发利用的潜在资源,延长矿山的服务年限。

我国铜矿资源中保有数千万吨氧化矿,用常规选矿方法回收率低,难以利用。

采用地下溶浸方法,这些氧化矿将从呆矿变为开采经济价值好的矿石。

利用溶浸采矿技术回收这些资源,可以给社会带来巨大的财富[3]。

3.2　提高经济效益,改善铜矿山的经营状况采用地下溶浸采矿技术,在矿床开采深度不断加深的情况下,投资和生产费用大为降低。

目前采用地下溶浸技术生产的电解铜吨成本约为8800～10000元/t 铜,具有极强的的竞争力,为我国铜矿山的发展注入了新的活力。

3.3　保护矿山环境,改变传统采矿业的形象地下溶浸采矿技术,为我国铜矿山走可持续发展道路提供了有力的技术保证。

地下溶浸技术具有良好的环境价值,整个溶浸工艺不破坏地表植被,无废水排入地表水体,不产生尾矿、废石等固体废弃物,属于中华人民共和国国务院第253号令《建设项目环境保护管理条例》总则中第四款的清洁生产工艺项目。

此技术圆满地解决了采矿作业与环境保护之间的矛盾,改变了采矿作业破坏和污染环境的形象,是名副其实的绿色采矿技术。