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铁矿资源节约和高效利用新空间

2017-07-05 10:31:32   来源:绿色矿山微报

  矿产资源的全面节约和高效利用是矿山充分利用矿产资源、提高经济效益、实现可持续发展的必由之路,是实现绿色矿山建设的必要条件,更是节约资源、发展循环经济、建设生态文明的重要抓手。
  铁矿资源是我国重要的大宗矿产资源,是经济社会发展的基本原料和重要保障。我国铁矿资源分布广泛,矿石资源储量大,共伴生组分多、低品位矿多、复杂难利用矿多、废石尾矿产出高,随着采选冶的技术进步,全面节约和高效利用国内铁矿资源大有可为。
  一、铁矿石供需形势
  改革开放后,国民经济持续快速发展带动了我国钢铁产能规模持续扩张,形成了“钢铁产能过剩明显,铁矿石严重短缺,产业结构不尽合理”的局面。2015年,我国粗钢产能达12亿吨,产量8亿吨,表观消费量6.9亿吨,产能过剩超过5亿吨,供过于求情况比较严重。
  随着钢铁工业发展,国内铁矿石原矿产量大幅快速增长。从2010年起铁矿石原矿产量已超过10亿吨,且连续多年增幅超过1亿吨,2014年原矿产量甚至超过15亿吨。2015年,受投资和产能增速下降影响,产量有所减少,但铁矿石原矿产量仍高达13.8亿吨。
  尽管如此,我国铁矿石生产仍不能满足国内激增的钢铁产能需求,每年需要花费巨额资金进口国外铁矿砂。2011年,进口铁矿砂6.9亿吨,花费1125亿美元;2015年,全国进口铁矿砂高达9.5亿吨;受铁矿石价格下降影响,进口金额大幅下降,但仍花费576.2亿美元。
  当前,为了调整和优化产业结构,我国正大力推进供给侧改革。供给侧改革要求“去产能、去库存、去杠杆、降成本、补短板”,从生产领域加强优质供给,减少无效供给,其中钢铁行业是工作重点。2016年2月,国务院《关于钢铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》明确提出了钢铁化解产能的目标任务,从2016年开始,用5年时间再压减粗钢产能1-1.5亿吨。
  为此,国土资源部把“节约集约利用国土资源”作为核心任务加以切实推进落实,矿产资源全面节约和高效利用在管理制度措施、标准建设、倡导利用先进适用技术等方面取得了新进展。2016年4月,国土资源部发布《关于支持钢铁煤炭行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》,明确要求严格控制新增产能用地用矿;通过盘活土地资源、完善矿业权管理制度等支持钢铁煤炭行业退出、转产和兼并、重组。
  二、铁矿资源全面节约和高效利用的主要方式
  一般认为,铁矿资源的全面节约与高效利用是指对铁矿资源全面、充分和合理利用的过程。它包括:在矿山生产加工时,采取先进技术和生产工艺合理提高主矿种的开采回采率、选矿及冶炼回收率;在一定经济技术条件下,通过科学的采选冶工艺,最大限度地综合开发利用共伴生、低品位和难利用资源;综合回收或有效利用采选冶过程中产出的废弃物,包括废石(渣)、尾矿、废气(液)、废旧金属等。
  目前,我国铁矿资源节约和高效利用主要表现为如下方面:
  低品位矿、难选冶矿的综合利用。首先是不同类型铁矿资源的综合利用,如褐铁矿、镜铁矿、菱铁矿、低品位矿等资源利用;其次是开采过程中资源的回收,如开展对边坡挂帮矿、零星小矿体、保护矿柱和空场残留矿等铁矿资源回收。
  共伴生资源回收利用。采选过程中资源的回收,共伴生资源综合利用,对铁铜多金属矿、钒钛磁铁矿、铁稀土多金属矿、硼铁矿等进行综合回收利用。如多元素回收、提质降杂、尾矿再选等。
  采选过程中产生固体废弃物的综合利用,如对废石、围岩、尾矿等进行综合利用。
  冶炼废弃物的综合利用,如冶炼废渣和废钢的综合利用。
  三、铁矿资源节约与高效利用成效显著
  近年,铁矿行业全面贯彻节约优先战略,按照“综合勘查,综合评价,综合开采,综合利用”的方针,加强低品位铁矿资源、共(伴)生资源综合利用,矿山固体废弃物等方面利用,提高资源开采回采率、选矿回收率和综合利用率,减少资源浪费、矿山废弃物排放和固体废弃物堆存占地,促进铁矿转型升级和生态文明建设,节约和高效利用工作取得了不少成绩。
  我国铁矿资源贫矿多、共伴生组分多,为低品位矿和共伴生资源回收利用提供了基本条件;同时废石和尾矿的大量排放也使矿山固废规模化利用成为可能。特别是近年采选冶工艺装备和技术进步,推动了国内铁矿资源的节约和高效利用。
  1.矿山采选效率大幅提高
  大规模的铁矿资源开发使得我国主要矿山的开采品位逐渐降低,但受益于采选工艺技术和装备进步,“三率”指标稳定向好,采选效率大幅提高。采矿方面,露天矿山从业人员劳产率从2005年的130.4百吨/人年提高到2015年的298.4百吨/人年,增幅为129%;地下矿山从业人员劳产率从2005年的109.1十吨/人年提高到254.6十吨/人年,增幅为133%。选矿方面,从业人员劳产率从2005年的419.6十吨/人年提高到716.7十吨/人年,增幅为71%。
  2.低品位矿和难利用矿综合利用产业化应用取得了长足进展
  低品位矿俗称贫矿,是相对高品位的富矿而言。近年来,新设备、新材料、新药剂、新工艺不断涌现并得到应用,矿山企业通过开展低品位表外矿的技术研究,低品位矿得到有效回收利用,盘活了大批资源,提高了资源利用效率。
  马钢集团南山矿业有限责任公司高村采场原矿铁品位为20.37%、磁性铁品位15.79%,为极贫低品位铁矿石,通过超细碎作业采用高压辊磨机,辊压产品粗细分级、分别抛废后,可获铁品位35.62%、铁回收率79.53%、磁性铁回收率93.48%的粗精矿,入选铁品位在原有基础上提高了15.25个百分点,预先抛除开采过程中混入的围岩、脉石和品位极低的贫磁铁矿,使铁品位较低的极贫磁铁矿得以利用,实现了“多碎少磨、节能降耗”的选矿理念,解决了极贫磁铁矿加工成本高、尾矿量大的难题,是极贫铁矿石选矿技术的重大突破之一。
  露天开采结束后,残留的露天境界周围的矿量占开采总储量的5%~16%;地下金属矿山大多采用空场法开采,其矿柱比例为15%~60%不等。近年,为了提高资源的利用效率,许多矿山根据其残留矿体或矿柱的具体赋存情况,在确保安全的前体下,最大限度地对残留矿进行回收,以延长矿山服务年限,保持和稳定矿山生产。
  西石门铁矿经过20年的开采,40米中段以上残留了数量可观的残矿资源。为有效回收这部分资源,从20世纪90年代末开始进行残矿回收,截至2015年底,该矿残留矿回收总量达到1600万吨,特别是近几年,实际生产中残矿采矿量占总采矿量的比例超过了80%。
  据冶金矿山企业协会统计数据显示,近年来,通过低品位矿利用、难采残留矿回收、难选冶矿技术攻关,盘活铁矿资源100亿吨以上,其中低品位矿75亿吨、残留矿10亿吨、难选冶矿15亿吨。
  3.共伴生资源综合回收取得较好的经济效益
  目前,我国从开采的铁矿中综合回收利用的组分已多达27种以上,其中可选出单独精矿的有铁、铜、硫(钴)、锌、钒、钛、硼、稀土、重晶石、萤石和磷灰石等12种,呈分散状态在冶炼中回收的有Au、Ag、Co、Ni、Se、Te、Sc、Ge、Ga、Bi、Cd、Nb、Ta、La、Nb等15种元素。特别是钒钛磁铁矿、铁稀土多金属矿、硼铁矿等的综合回收利用技术取得新突破。近年来,通过攀枝花、白云鄂博两大矿产资源综合利用基地建设,回收了大量钒、钛、稀土等稀有金属,对推进全国矿产资源综合利用工作起到了很好的示范作用。河北承德等地矿山对矿石中富含的有益元素进行了综合回收利用,给企业带来巨大的经济效益。
  四、铁矿资源全面节约和高效利用潜力巨大
  虽然铁矿资源节约和高效利用成效显著,但随着生产技术的不断进步和生态文明建设理念的深入,铁矿资源的高效利用仍有很大潜力,突出体现在对大量废石和尾矿的综合利用、对大量积存废旧钢铁的循环利用、不断加强管理、探索形成提高资源利用效率和效益的长效机制等方面。
  1.矿山废石和尾矿综合利用大有作为
  矿山生产排放大量废石和尾矿,一般运到排土场和尾矿库堆存,占用大量土地、破坏植被、污染水源,存在很大安全隐患。一些小矿甚至乱排乱放,严重影响环境。
  通常,坑采矿(井下矿)每开采1吨矿石会产生2吨~3吨废石,露天矿每开采1吨矿石要剥离废石6吨~8吨。目前,全国铁矿山共有废石堆2857座,累计存放量约350亿吨。辽宁堆放量最多,约50亿吨,占全国总量的1/7,其次为河北、四川、安徽和内蒙古等省区。目前,废石利用多用作建筑材料,如首钢水厂铁矿每年剥离岩石量约2000万吨,采用新型高效节能干式磁选机CTDG1527预选抛废,预选粗精矿经阶段磨矿、阶段弱磁选选别后,可获铁品位65.37%、作业回收率77.88%的铁精矿,年产铁精矿粉近20万吨。据冶金矿山企业协会数据,2015年,全国铁矿就排放废石30亿吨,利用率19.8%。
  据《中国资源综合利用年度报告》数据显示,2007年~2015年间,铁尾矿排放总量超过60亿吨,铁尾矿排放占全国尾矿排放总量的51%。铁尾矿中含有多种元素,如攀枝花铁尾矿中V、Ti、Co、Ni、Se、Ga、S等元素,回收利用潜力巨大。
  进入21世纪以来,尾矿综合利用在整个矿冶产业链中显示出日益突出的重要性。一方面,我国是铁矿砂进口大国,进口比例一直居高不下,资源的短缺和国家在资源方面的战略安全问题愈加突出,尾矿的资源属性越来越受到重视。另一方面,尾矿堆存所带来的经济成本、环境成本和社会成本不断攀升,企业、政府和相关民众对尾矿综合利用的重视程度快速提高。随着采选技术进步和工艺装备发展,一些能够降低成本、提高效益和降低环境负荷的尾矿综合利用新技术、新理念和新方法不断出现。目前,我国铁矿尾矿再利用主要有四种途径:一是作为二次资源再选;二是用于制作高标号水泥基免烧砖等建材;三是用作矿山充填材料;四是用作土壤改良剂及微量元素肥料或利用铁尾矿复垦植被。其中,矿山空场充填是尾矿利用的主要方式,占尾矿利用总量的53%。
  2.废钢铁循环利用前景广阔
  钢铁性质相对稳定,作为二次资源,废钢的循环利用相比原矿资源,既节能又环保,可以有效促进铁矿石的节约和高效利用。统计数据显示,用废钢铁炼1吨钢比用铁矿石炼1吨钢,减少1.6吨碳排放、3吨固体废渣,可替代1.6吨铁精矿,可节约1吨原煤和1.7吨新水。
  目前,国内社会积存废旧钢铁约90亿吨,理论可供约10年的静态需求。《中国钢铁工业发展报告》数据显示,近年来,我国废钢利用量居全球首位,但利用率却不升反降。废钢资源、质量和价格三大因素是导致我国废钢利用率低的主要因素。近年,废钢利用量8000万吨~9000万吨,废钢利用率约10%~15%,低于全球利用率35%~40%的平均水平,更是远低于韩国利用率50%和美国利用率75%等利用水平较高的国家。
  加大国内废钢资源的利用率是废钢产业和钢铁行业转型升级的必要举措。国家层面优惠政策也在向废钢铁行业倾斜。2015年1月,商务部、发改委、国土资源部、住建部和供销合作总社印发《再生资源回收体系建设中长期规划(2015-2020年)》,鼓励国内外各类资本进入再生资源回收、分拣和加工环节,健全外国投资者并购安全审查管理。鼓励龙头企业以连锁经营、特许经营等现代组织方式整合中小企业和个体经营户。2015年6月,财政部和国家税务总局联合印发《资源综合利用产品和劳务增值税优惠目录》,在再生资源一项中列明对报废汽车、废旧农机具等工业边角料等产生和拆解出来的废钢铁,其从事的企业也可以享受30%的退税政策。2016年12月,中国废钢铁应用协会发布的《废钢铁产业“十三五”规划》,明确“十三五”期间将加快废钢铁产业规范化发展,提高废钢铁利用量;提高钢铁渣等含铁固废物的综合利用率;加快废钢铁、冶金渣加工设备研发创新国产化步伐,满足产业发展的需求。
  在当前大力促进节能减排和循环经济的形势下,大量使用废钢,提高入炉废钢比,降低铁钢比,提高废钢利用水平势在必行。
  3.强化管理为铁矿资源节约和高效利用提供了基础保障
  2016年12月,国土资源部发布了《关于推进矿产资源全面节约和高效利用的意见》,从加强勘查与开发管理、大力研发推广应用先进适用技术、发挥标准规范强制和引领作用、建立长效机制等方面提出了要求和发展方向,并要求各省(区、市)国土资源主管部门结合实际制定具体实施意见,确保落到实处。
  2016年12月,国土资源部、国家发改委、工业和信息化部、财政部、国家能源局五部委联合发布了《矿产资源开发利用水平调查评估制度工作方案》,要求2017年~2018年,制定试点办法,开展试点。2019年度,进一步完善明确调查指标,规范调查流程,合理划分职责,完善指标体系,科学合理评估,完善激励约束机制,制定出矿产资源开发利用水平调查评估办法,在全国实施。
  2012年~2016年,国土资源部先后分五批发布《矿产资源节约与综合利用先进适用技术推广目录》,共推广5批共272项先进适用技术,其中有关铁矿方面的采矿、选矿和综合利用先进适用技术50项。并先后发布了包括钒钛磁铁矿和铁矿在内的33个矿种开发利用“三率”最低指标要求,为铁矿等资源开发利用划定“红线”。这些措施,为我国铁矿石节约和高效利用提供了基础保障和广阔空间。
  五、下一步工作重点思考
  开展矿山开发利用水平调查,建立矿山开发利用与废弃物排放数据库和信息管理系统。建立矿山共伴生资源与固体废弃物数据库和信息管理系统,如矿床类型、共伴生资源、固体废物情况、所含矿物种类、化学成分、利用状况等,利用信息网络定期公布矿产资源综合利用相关数据,为今后研究、利用和监督提供信息服务。
  制定《铁矿资源综合利用规划》,引导行业开展综合利用。制定《铁矿资源综合利用规划》,挖掘铁矿及共伴生资源利用潜力,对具有工业价值的共伴生、低品位资源,统一规划、综合开采、综合利用;拓展矿山固体废弃物的综合利用领域,鼓励扩大固体废弃物替代用量,减少水泥灰岩、建材砂石等资源开采,重点开展尾矿再选、生产建筑材料、土壤改良剂及肥料,鼓励尾矿回填、井下充填及尾矿库复垦;提高矿山废水的循环利用效率,积极推进矿区整治和功能恢复;支持企业为提高资源利用效率而开展的技术改造和综合利用项目,继续推进资源综合利用重点矿区建设;严格综合利用准入管理,加强对资源综合利用的监督考核,有效引导企业开展资源综合利用,充分发挥铁矿开发中的资源、生态、经济和社会效益。
  完善铁矿资源综合利用标准体系,促进综合利用水平全面提升。加强铁矿资源综合利用标准的研究和制订,积极适应市场变化和社会经济发展需求,跟踪国内外先进标准,发挥企业在标准化工作中的作用,加大在共伴生资源综合评价、资源节约、综合利用和污染减排控制、绿色发展等方面的标准制修订力度,建立和完善铁矿资源综合利用标准体系,加大标准的宣传、贯彻和监督力度,提高标准实施的有效性,充分发挥标准对综合利用工作的有效支撑,促进铁矿资源综合利用水平全面提升。
  开展铁矿资源综合利用关键技术攻关,搭建先进适用技术推广平台。充分发挥矿山企业技术创新的主体作用,搭建“产学研用”平台,调动科研、院校、企业等各方面的力量和积极性,借助国家、行业、企业和社会创新资源,组织开展关键技术与装备等关键装备技术攻关,实施一批示范工程,带动一批技术含量高的铁矿资源综合利用项目。积极搭建跨行业、跨地区的先进适用技术交流推广平台,利用现代信息技术、互联网技术,开辟铁矿资源综合利用信息的交流渠道,及时了解国内外新技术进展情况,加强技术服务工作,加快科技成果转化,总结推广一批先进技术和经验,带动铁矿资源综合利用水平整体提升。
  加强行业自律和综合利用宣传,提高矿山企业综合利用的自觉性和责任感。紧紧围绕党的十八大关于生态文明建设的总体要求,以资源—经济—环境平衡发展为基点,确立强化铁矿资源合理开采、节约资源和综合回收、综合利用的指导思想,遵循3R(减量化、再利用和再循环)原则,坚持走循环、绿色、低碳的发展道路,实现“低开采、高利用、低排放”。要让全行业和广大职工都认识到综合利用对于节约资源、保护环境、提高矿山经济效益、促进经济增长方式的转变,实现循环经济和可持续发展的重要意义。鼓励引导同类矿种的中小型矿山企业与资源综合利用已取得成功的大、中型企业“联姻”,以解决综合利用的资金、技术难题。

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