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以科技创新为主体 以材料装备为两翼
时间:2017/9/25 14:29:51  来源:本站原创  点击:1188

 

  中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所(以下简称“郑州所”)主要承担矿产开发利用水平调查评估,大型矿产资源基地资源环境综合地质调查,金属、非金属、“三稀”等矿产资源可利用性调查评价,矿山和重要城市生态地质环境调查评价等任务。同时,开展矿产综合利用循环利用基础研究和技术创新示范,绿色矿业绿色矿山标准体系研究及绿色选冶绿色评价和标准物质研制。其职能定位是通过承担保护与合理利用土地资源、矿产资源等自然资源等国土资源调查任务,有效支撑政府职能,把自身建设成地质调查事业矿产资源节约集约与综合利用的创新主体、矿产开发利用水平的调查评估主体、生态地质调查的业务主体、新材料资源的评价主体。

  郑州所确定的未来发展目标是:通过5年努力,发展成为国内一流的矿产资源节约集约与综合利用专业调查评价研究所。通过10~15年努力,发展成为以科技创新为主体,以材料和装备为两翼,资质涵盖资源、环境、综合利用和工程咨询的综合性专业研究所,矿产资源节约集约与综合利用调查评价达到国际领先水平,矿山生态地质环境调查与评价、新材料资源调查与评价、矿产开发利用水平调查评估达到国内领先水平。

  实施调查工程,夯实矿政根基

  郑州所大力推进“矿产资源节约与综合利用调查工程”项目的实施,取得丰硕成果:

  有效支撑矿产资源开发利用管理。在矿产资源利用调查评价基础上,编制起草《矿产资源开发利用水平调查评估试点工作办法》,已由国土资源部办公厅印发(国土资厅发[2017]33号),将为矿产资源开发利用水平调查评估试点工作提供支撑。

  矿产资源综合利用技术创新支撑赣南扶贫攻坚。采用特效促分剂使赣南铅锌矿铅回收率提高15个点至92.56%;采用超导磁选使赣南高岭土含铁降至0.52%,白度提至92.3;采用柱式浮选,可从赣南萤石尾矿中获得品位88.53%、回收率73.24%萤石精矿。其中铅锌分选技术已在相关矿山企业进行示范,支撑了当地矿业经济发展,为扶贫攻坚提供了技术支撑。

  编制技术要求,指导矿产资源基地综合地质调查。在试点项目工作基础上,经多次讨论和专家研讨修改,《矿产资源基地综合地质调查技术要求(试用稿)》通过中国地质调查局专题会,拟进一步修改完善后提供试点示范单位试用。

  矿产资源基地综合地质调查成果明显。初步圈出11个(铜铅锌镍银锡等矿种)找矿远景区和10个(铜镍锂等矿种)靶区;梳理出技术经济和环境影响评价要素指标,绘制了资源基地技术经济要素图和环境分级图。

  攻克关键技术,支撑国家战略

  郑州所磁场筛选法技术及其应用提高了我国铁矿综合利用水平,降低了钢铁工业能耗,支撑绿色矿业发展。

  该技术依据磁场筛选法原理利用特设的低弱磁场将矿浆内的磁性矿物颗粒磁化成链状体,进而增大磁铁矿与脉石连生体颗粒的沉降速度差、尺寸差,同时利用安装在磁场中的“专用筛”有效地将脉石及连生体分离,使解离的磁铁矿及早进入精矿,因此解决了传统弱磁选机易夹杂脉石,更难分离开连生体的缺陷,从而实现了磁铁矿的高效分选。采用磁筛工艺技术可普遍替代原磁选机的二、三段精选及磁力脱水槽作业,具有提质降耗、简化流程的多重效果。可使铁精矿品位普遍提高2~10个百分点或铁精矿品位不降低前提下生产能力提高5%~8%。目前,该技术设备已在国内外20多家大中型铁矿山应用近70台设备,中型选厂采用该技术设备新增产值近千万元,大型选厂新增产值及节能降耗近亿元,具备良好的推广应用前景。磁场筛选法技术设备能很好解决目前国内铁矿企业生产面临的铁精矿质量差、精选作业耗水量大、生产成本高等一系列问题,为我国复杂铁矿资源的可持续开发利用提供有力的技术支撑,实现我国铁矿资源利用的最大化,铁精矿质量最优化。该技术成果已在河南、河北、湖北、云南、山西、江苏、新疆等省区22家铁矿厂成功获得工业应用。大量生产实践证实:采用磁筛工艺技术平均提高铁精矿品位2-5个百分点,选厂生产能力提高9%-50%。按提高铁精矿品位2个百分点、生产能力提高10%计算,企业每生产1吨铁精矿带来的直接增效为30元,目前应用的企业年产铁精矿600万吨,每年直接产生经济效益为1.8亿元。该设备在2010年度被列入当前国家鼓励发展的环保产业设备(产品)目录,2011年度入选国家重点新产品计划,“磁场筛选法及其设备”获2014年度国土资源科技进步一等奖。

  郑州所解决我国在分子筛产业开发和机载制氧等领域的技术难题,推动我国航空航天生命保障系统的技术进步。

  该所研制的新一代航空分子筛制备技术突破欧美等国对我国在该技术领域的封锁,填补国内空白,为我国机载分子筛氧源的高效化、轻量化和小型化提供技术支撑。该成果进行产业转化,与中国航天中心等单位合作,开发高效成套机载连续供氧装置,有望装备我国作战飞机及其他载人航天器。航空用高效制氧分子筛关键技术解决我国在分子筛产业开发和机载制氧等领域的技术难题,推动我国航空航天生命保障系统的技术升级。低硅分子筛原粉合成技术及锂离子交换技术在山东青州顺鑫达新材料有限公司得到应用。无粘结剂分子筛技术在郑州富龙新材料科技有限公司研制航天用5A分子筛发(TC-5A)过程中得到应用。航天用5A分子筛获得国家重点新产品计划(2013GR334001),是未来空间站环控生保系统的核心材料,该产品在原理样机上经过450天连续运转,产品主要性能满足空间站要求,具备航天应用品质。

  该所通过技术攻关实现冶炼渣、废液中稀散金属铼综合利用,提高战略金属铼的利用水平,资源化、减量化利用固废资源,支撑绿色矿业发展。铼在自然界中没有独立的矿床,主要分布在斑岩型铜钼矿床的辉钼矿和黄铜矿中。在辉钼矿和铜矿火法冶炼的过程中升华,进入到制酸车间的废酸中。由于铼含量低、成分复杂,国内一直没有较为成熟的技术对淋洗液中低浓度铼进行综合回收,导致国内大部分的铼资源白白流失。该技术采用弱碱性阴离子交换树脂直接从淋洗液(硫酸+亚硫酸体系)吸附铼,负载树脂只需采用低浓度氨水既可以达到很好的解吸附效果。一项工艺既保证了铼的回收率,同时避免了将含有氨氮的蒸发母液再次与淋洗液混合后,再次进入吸附的传统工艺导致的吸附后液氨氮超标、处理难度大的难题,实现了工艺的高效性、环保性。这套铼回收工艺,流程简单、运行成本低,仅需要低浓度氨水、石灰等低价值原材料,经济效益好;采用该工艺,钼精矿焙烧淋洗液中铼吸附率>97%,总收率大于95%,经过两次蒸发结晶,可以制备出纯度>99.9%的高铼酸铵产品,技术指标先进。该项技术的成功研发和推广,彻底改变低浓度含铼废酸中铼无法经济、高效综合回收的现状。目前,该项技术已经在洛钼集团金属材料公司、金堆城钼业集团硫酸厂、中国黄金集团中原黄金冶炼厂有限责任公司进行了工业化实施,生产运行指标好,每年为我国增产3-4t高铼酸铵产品,创造3500万元~4500万元的经济效益。

  依靠科技创新,取得多项第一

  郑州所依靠科技创新攻克钼钨氧化矿混合浮选、高压浸出和含金钼精矿高效氰化浸金技术3项关键技术。建成国内第一条高氧化率的钼钨金复杂多金属矿选、冶生产线。

  滑石型钼矿选矿这一国内外选矿界重大的难题被该所攻克,磁选分流滑石、粗细分级入选、高效钼浮选、铁精选成套技术不仅盘活了我国共伴生难选钼矿资源,而且将为我国黑色、有色金属选矿提供强有力的技术支撑,具有广阔的应用前景。

  其研发的共伴生难选钼矿资源选矿关键技术,攻克了难利用钼矿综合利用关键技术并研发了先进装备,解决了钼回收率低、伴生元素综合利用率低的技术难题,盘活扩大了河南栾川地区70万吨金属钼资源和4000多万吨铁矿资源,盘活了长期的湖南衡阳北栏钼矿、河南汝阳东沟钼矿等矿山近200万吨钼金属储量。

  其研发的速溶硫酸钾能迅速溶解于水中,且易被农作物吸收,填补了国内空白。更为关键的是,它可以应用于喷灌、滴灌等设施农业,实现水肥一体化,实现节水50%以上,节肥30%,粮食作物增产20%,经济作物每亩节本增收高达600元,可为农业部《到2020年化肥使用量零增长行动方案》提供服务。专家认为“开发的速溶硫酸钾产品综合指标优于进口优质产品”。

  该所在国内率先采用“水浸-碳化-热解”工艺从盐湖中提取纯度≥99%的国标一级品碳酸锂产品,锂的总回收率达98%。

  近年来,该所先后评价了武钢矿业公司铁矿、福建紫金山金矿、新疆阿舍勒铜矿、青海德尔尼铜硫钴矿、福建南平铌钽矿、河南南阳蓝晶石矿、新疆库尔勒红柱石矿、新疆哈巴河铜矿、辽宁翁泉沟含铀铁硼矿、西藏羊八井硅华矿、西藏扎布耶盐湖、山西袁家村铁矿、黑龙江多宝山铜钼矿、河南省滑石型钼矿、嵩县金矿等一大批大中型难利用矿产,释放了数十亿吨资源量,其中有些已成为我国新兴的重要矿业基地。

  该所还针对资源循环利用和评价进行了大量的试验研究。开展的福建南坪钽铌尾矿中云母及长石回收、江苏东海金红石选矿尾矿利用、河南灵宝金尾矿利用、河南信阳上天梯珍珠岩利用、韶关铅锌冶练渣镓、锗、铌、钽综合回收等研究工作,为矿产资源综合利用提供了完整的技术经济评价支撑,为改善生态环境和经济社会可持续发展做出了重要贡献。开展的蓝晶石族矿物的选矿试验研究,成功开发出具有我国特色的蓝晶石碱法浮选工艺技术,为河南、新疆、黑龙江、河北、陕西、江苏等省这类矿床的评价、应用做出了贡献;开展的非金属矿表面改性技术研究利用氢氧化镁改性生产低烟无卤阻燃剂,为阴燃塑料提供了新型矿物功能填料;研发的复杂蓝晶石矿资源综合利用技术实现了甘肃某大型蓝晶石矿属复杂多非金属矿伴生矿床“一矿”变“多矿”;研发的钾长石矿高效利用技术建成了规模100吨/日南召矿产资源综合利用野外试验基地,为我国钾长石资源高效开发利用提供可靠的技术支撑;研发的光电拣选技术成功解决了方解石、钾长石等几种非金属矿的分选提纯技术难题。

  开展三率调查,提供基础支撑

  该所通过调查全国煤、石油、天然气、铁、锰、铜、铅、锌、铝、镍、钨、锡、锑、钼、稀土、金、磷、硫铁矿、钾盐、石墨、高铝粘土、萤石等22个矿种19432座矿山(油气田),并实地核查5073座矿山,查明了我国煤炭、石油、天然气、铁矿等22个矿种矿产资源“三率”现状,绘制了矿山分布图,建成了全国22种重要矿产矿山数据库,包含矿山储量、“三率”、尾矿废石和废水、矿山经济、矿山能耗、采选技术等方面的大数据;在深入研究的基础上,提出了适合我国国情的“三率”指标体系,发布了煤炭、石油、天然气、铁、锰、铬、钒钛磁铁矿、铜、铅、锌、铝、钨、钼、金、稀土、磷、硫、钾、石墨、萤石、高岭土和石棉等22种重要矿产资源开发“三率”最低指标要求。开展矿产资源节约集约利用技术指标计算方法、矿山固废利用率定额确定方法及标准研究。开展矿山开发利用大数据建设,初步形成绿色矿业发展评价标准,基本建立主要矿种“三率”指标体系。

  我国矿产“三率”现状的查明,为矿产资源开发管理、宏观矿业政策制定、矿产资源发展规划制定提供了基础支撑;“三率”最低指标要求的发布,促进了矿山企业节约与综合利用矿产资源。“三率”调查评价工作成果得到了陈毓川院士、于润仓院士、古德生院士的一致好评。行业标准《矿产资源综合利用技术指标及其计算方法》DZ/T 0272-2015已由国土资源部公布实施,为矿产资源开发利用科学评价、工业设计、生产实践和矿产资源管理提供了统一的计算方法。

  加强人才建设,打造一流团队

  目前,郑州所已建成国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心、国土资源部郑州矿产资源利用评价中心、国土资源部矿产资源综合利用野外试验基地、国土资源部多金属矿评价与综合利用重点实验室、全国国土资源标准化委员会矿产资源节约集约利用分技术委员会(秘书处)、河南省黄金资源综合利用重点实验室。获得国家CMA计量认证、ISO9001:2000质量管理体系认证、国家实验室认可:CNAS-Cl2006 (等效ISO//IEC17025:2005),具有固体矿产勘查、岩矿鉴定、岩矿测试、选冶试验等地质实验测试甲级资质、区域地质调查乙级资质。

  在工艺矿物学、黄金资源综合利用评价、非金属矿材料利用评价、多金属矿综合利用评价、盐卤资源高效利用评价等领域拥有一批国内一流的专业队伍。同时建设了大型矿产资源基地综合调查团队、矿山环境地质调查团队、矿产资源开发利用水平调查、尾矿调查评价团队,多金属矿综合利用评价队伍入选部国土资源科技创新团队。团队中,国务院政府特殊津贴享受者1人,863计划主题专家1人,中央国家机关会计领军人才1人,国家级矿产督察员15人,全国野外科技工作先进个人1人。河南省优秀专家3人,河南省优秀学术技术带头人1人。国土资源部优秀青年科技人才1人,第一批国土资源杰出青年科技人才培养计划3人,第一批国土资源科技创新团队1个。中国地质调查局首批优秀地质人才1人,中国地质调查局青年地质英才培养计划3人。郑州市科技创新创业骨干人才1人。

  在学术方面,郑州所已取得科研成果690余项,获省部级以上奖励的科技成果55项,其中国家科技进步奖3项,部级特等奖1项、一等奖1项、二等奖7项。近五年来(2013-2017年)获得各类奖项10项,其中国土资源部一等奖1项、二等奖1项,地调局二等奖4项,河南省科技厅一等奖1项、二等奖1项,黄金协会一等奖1项,中国专利优秀奖1项;发表论文261篇、获得专利68项。

 

 

 

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