探索资源环境和谐发展之路

邓杰 邓善芝

资源的综合利用，主要是指在矿产资源开采过程中对共生、伴生矿进行综合开发与合理利用；对生产过程中产生的废渣、废水（液）、废气、余热余压等进行回收和合理利用；对社会生产和消费过程中产生的各种废物进行回收和再生利用。

资源综合利用的重要性

矿产资源综合利用不仅是解决矿产资源短缺的重要途径，而且是实现矿业经济可持续发展战略目标的现实选择，对有效利用和合理保护自然资源起着积极的推动作用。矿产资源综合利用是矿产开发的一项重要政策，也是合理开发、保护环境、维护生态平衡的一种有效手段。在矿产资源综合利用过程中，倡导低碳经济不仅有利于缓解我国经济发展的资源约束矛盾，调整优化结构和转变经济发展方式，而且对于减少污染排放、改善环境质量具有重要意义。

1.矿产资源低碳开发

就我国有色金属工业来说，每年排出废石上亿吨、尾砂7000多万吨，占用大量土地；数亿吨废水只有少部分复用或处理达标后排放。有色金属材料生产过程的许多材料含有一定量的有毒金属，如汞、镉、钍等，产生的废弃物已成为环境污染的重要因素之一。有色金属采选回收率仅为50%～60%；矿产资源综合利用率达70%的矿山仅占7%，综合利用率达50%的矿山不到15%，75%的综合型矿山企业综合利用率不到2%～5%；选矿回水利用率65%～70%；尾矿综合利用率为20%左右；冶炼的资源综合利用率为40%～60%，许多共、伴生矿没有综合回收；工业水重复利用率为72.8%；固体废物资源综合利用率为7%～8%；SO2的利用率约70%左右，致使每年排放大气中的SO2高达50余万吨。因此在有色金属工业的采、选、冶、加工过程中，对尾矿及“三废”进行综合利用显得格外迫切。

2.再生资源回收利用

除开展矿产资源的综合利用之外，发展再生资源回收利用也是非常重要。

发展再生资源回收行业，可以节省采矿、冶炼、电解等工艺环节，大量减少污染排放和能源消耗，也是降低资源对外依存度、推动我国生态文明建设的必由之路。业内预计，到2020年末，我国再生资源回收行业整体产业链产值将达3万亿元。

资源综合利用的途径

综合利用固体废物生产的产品包括：利用煤矸石、铝钒石、硼尾矿粉、锅炉炉渣、冶炼废渣、化工废渣及其他固体废弃物生产建材产品、电瓷产品、肥料、土壤改良剂、净水剂、作物栽培剂；利用制糖废渣、滤泥、废糖蜜、淀粉废渣、造纸污泥等生产造纸原料、建材产品、酒精、饲料、肥料、赖氨酸、柠檬酸、核甘酸、木糖，碳化硅、饲料酵母，及多种有机糖类。

综合利用废水（液）生产的产品包括：利用化工、纺织、造纸工业废水、制盐液（苦卤）及硼酸废液，生产银、盐、锌、纤维、碱、羊毛脂、多种无机盐类、粘合剂、酒精、香兰素、饲料酵母、肥料、制冷剂、阻燃剂、燃料等；利用酿酒、酒精、制糖、制药、味精、柠檬酸、酵母废液生产饲料、食用醋、酶制剂、肥料、沼气，以及利用糠醛废液生产的醋酸钠；利用石油加工、化工生产中的废硫酸、废碱液、废氨水以及蒸馏或精馏釜残液，生产硫磺、硫酸、硫铵、氟化铵、芒硝、硫化钠、环烷酸、肥料，以及酸、碱、盐等无机化工产品和烃、醇、酚有机酸等有机化工产品。

再生资源生产的产品包括：回收生产和消费过程中产生的各种废旧金属、废旧轮胎、废旧塑料、废纸、废玻璃、废旧家用电器、废旧电脑及其他废电子产品 ，从中提取金属（包括稀贵金属）非金属和生产的产品；利用废棉、废棉布、废棉纱、废毛、废丝、废麻、废化纤、废旧聚酯瓶和纺织厂、服装厂边角料，生产造纸原料、纤维纱及织物、无纺布、毡、粘合剂、再生聚酯产品；利用废轮胎等废橡胶、废塑料生产的胶粉、再生胶、轮胎、防水材料、橡胶密封圈、塑料制品、建材产品、装饰材料、保温隔热材料；利用杂骨、皮边角料、毛发等生产骨粉、骨油、骨胶、明胶、胶囊、磷酸钙及蛋白饲料、氨基酸、再生革、生物化学制品。

城市矿产垃圾：放错地方的资源

据测算，每回收利用1万吨再生资源，可节约自然资源4.12万吨，节约煤1.4万吨，减少6万吨～10万吨垃圾处理量；每利用1万吨废钢铁，可炼钢8500吨，节约铁矿石2万吨，节能0.4万吨标煤，少产生1.2万吨废渣，减少86%的空气污染。

在“城市矿产”回收体系当中，垃圾分类处理是废弃资源再生回收利用中重要的一个环节。通过分类投放、分类收集，把有用物资，如纸张、塑料、橡胶、玻璃、瓶罐、金属以及废旧家用电器等从垃圾中分离出来回收利用，既提高垃圾资源利用水平，又可减少垃圾处置量。按照一般城市特点，我们将城市可能产生的垃圾进行分类，主要分为：动物尸体、人畜粪便、可回收垃圾、餐厨垃圾、有害垃圾和其他垃圾。

垃圾分类处理大致分为三个步骤：湿垃圾（有机垃圾）在有机垃圾加工利用厂被加工成有机肥或有机复合肥，用于绿化或农业施肥；干垃圾（无机垃圾）在生活垃圾分拣中心被进一步细化分类为废纸张、废塑料、废玻璃、废金属等可回收利用成分，再由相应的再生利用厂进行再生利用；有害垃圾在有害垃圾分拣处置站分拣，可回收利用物送去回收利用，残渣进行焚烧或安全填埋处理。

对垃圾进行分类收集，有以下诸多优点:

一是减少占地。生活垃圾中有些物质不易降解，使土地受到严重侵蚀。垃圾分类，去掉能回收的、不易降解的物质，能减少垃圾数量达60％以上。

二是减少环境污染。废弃的电池中含有金属汞、镉等有毒的物质，会对人类产生严重的危害；土壤中的废塑料会导致农作物减产；抛弃的废塑料被动物误食，会导致动物死亡。

三是变废为宝。中国每年使用塑料快餐盒达40亿个，方便面碗5亿~7亿个，一次性筷子数十亿支，这些占生活垃圾的8％~15％。1吨废塑料可回炼600公斤柴油。回收1500吨废纸可生产1200吨纸。1吨易拉罐熔化后，能炼结成1吨很好的铝块，可减少开采20吨铝矿。生产垃圾中有30％~40％可以回收利用，应珍惜这个本小利大的资源。

石墨，缘何脱颖而出？

曾小波 徐明

2008年，英国曼彻斯特大学两位学者因发明石墨烯材料获得诺贝尔奖，在全球引发“石墨热”；欧盟宣布石墨烯入选“未来新兴旗舰技术项目”，并设立专项研发计划；日本将石墨作为重要战略性矿产资源进行储备；美国将石墨列为高新技术产业的关键矿物原料，实行立法保护。2015年10月，习近平总书记考察访问英国莫彻斯特大学石墨烯重点实验室；2015年10月，华为与曼彻斯特大学石墨烯研究所签订石墨烯合作战略协议；2016年，《全国矿产资源规划》将晶质石墨列为我国战略性非金属矿产资源。

石墨烯晶体结构模型

石墨到底是一种什么样的资源，为什么会在众多矿产资源中“脱颖而出”？在中国经济面临新常态、产业转型升级的关键时期，晶质石墨资源开发及高科技利用将会带来怎样的机遇与挑战？

一、晶质石墨是什么

石墨，别称“石涅、石黑、石螺、石黛、画眉石”，是C元素的结晶矿物之一，素有“黑金子”的美称，呈钢灰色、黑灰色，具半金属光泽，有滑感，易污手。

石墨分为天然石墨和人造石墨，天然石墨可分为晶质石墨和隐晶质石墨。晶质石墨特别是大鳞片晶质石墨是高端石墨产品的重要原料，工业价值较大。

中国石墨矿产分布及生产加工基地示意图

二、晶质石墨的战略地位

1.晶质石墨的性质

晶质石墨具有金属和非金属两种特性，同时是碳结晶矿物，具有优异的导电、导热、自润滑、耐高低温、高化学稳定性、密封、抗辐射及可塑性型强等特点，使其在光学、微电子、热力学等方面具有独特的优异性能。

2.晶质石墨的主要产品

耐火材料：鳞片石墨大量应用于冶金工业中的石墨坩埚和镁碳砖生产等。

高纯石墨：高纯石墨材料要求C≥99.9% ，用于核能、半导体等高新技术产业的材料，则要求C≥99.99 %。

铸造工业用石墨：用石墨作铸模涂料，增加铸件的光滑度，减少铸件的裂纹和孔隙。对石墨原料的要求一般粒度0.074mm，含碳70%～80％。

柔性石墨：具有较高的化学稳定性、耐高低温、耐腐蚀、耐辐射、导电、导热、安全无毒，且具有良好的柔韧性、自粘性和润滑性，广泛应用于石油、化工、冶金等领域。

胶体石墨：拉丝用石墨乳粒度小于10μm，含碳98%～99％；模锻用石墨乳呈鳞片状，含碳要求在80%～99％以上，粒度＋0.15μm。

锂离子电池负极材料：目前成熟应用的主要是碳石墨材料，是电子、新能源汽车等新兴产业的关键性材料。

各向同性石墨材料：是核能、半导体、电火花加工等高新技术产业发展急需的高端石墨产品，大量用于单晶硅、多晶硅等半导体材料的制造设备。

电气工业用石墨：利用石墨制作电极、电刷、碳棒、碳管、阳极板、石墨垫圈等。对石墨原料的要求为粒度43μm，含碳94%～97％。

石墨烯：是目前发现的最薄最轻、硬度最高、韧性最强、导热性和导电性最好的纳米材料，被誉为“21世纪的新材料之王”。

3.晶质石墨的战略地位

晶质石墨是多种工业必需的关键性原料：在航空航天方面，用于制造远程导弹或者航天火箭推进器的材料、宇宙航行设备的零部件等；在国防军工方面，用于制造新型潜艇的轴承，生产国防用高纯石墨、火药、石墨炸弹、隐形飞机和导弹的鼻锥等；在化工方面，用于制作热交换器、反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、泵等设备，用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业；在电子方面，用来作电极、电刷、碳棒、碳管、水银整流器的正极、石墨垫圈、电话零件、电视机显像管的涂层、电磁屏蔽的导电塑料等；在新能源汽车方面，可用于锂离子电池负极材料；在核能工业，高密度的高纯石墨和氟化石墨，用作核反应堆中子减速剂和防原子辐射的外壳；在光伏产业，石墨烯是一种较好的储氢材料，用于制作大比电容的超级电容，提高锂电池的充放电效率，石墨烯也是太阳能电池较好的备选材料。

晶质石墨将带动新能源、新材料等领域的技术革命。石墨烯将带来诸多工业革命性的技术进步，是未来科技竞争的核心。计算机及互联网领域的技术革命：石墨烯芯片的主频可达1000GHz，是普通晶硅电脑芯片的数百倍；通信领域的技术革命：石墨烯制成的天线以1000GHz的频率正常工作，远超目前常规的天线；新能源工业技术进步：石墨烯制成的超级电容器，充电时间只需1 毫秒，新能源汽车电池有望充电10分钟，连续开行1000公里；国防军工：石墨烯强度比钢强200倍，是现有测试材料中轻度最强的，这将带来武器工业的技术革命。

4.晶质石墨的需求

未来，传统领域石墨需求保持稳定，新兴产业石墨需求将快速增长，需求增长集中在晶质石墨。据中国地质调查局预测，2020年晶质石墨需求将达到95万吨，新兴产业需求占比将超过45%，其中，新能源和新能源汽车领域需求约23万吨，核电领域需求约14万吨，高端制造和电子信息等领域需求10万吨以上。预测到2030年，晶质石墨需求将达到135万吨，新兴产业需求占比将进一步提高。

三、晶质石墨产业发展机遇与挑战

1.我国石墨资源丰富，资源保障程度高。

据美国地质调查局（USGS）统计，2017年，全球石墨储量2.7亿吨，80%集中分布于土耳其、巴西和中国。矿石种类上，晶质石墨主要分布在中国、乌克兰、斯里兰卡、马达加斯加、巴西等国；隐晶质石墨矿床主要分布于土耳其、印度、韩国、墨西哥、奥地利、中国等地。多数国家只产出某一类型石墨，中国是少数几个石墨资源种类齐全的国家之一。

中国石墨资源丰富，总保有量长期位居世界前列，其中晶质石墨资源量约2.6 亿吨。晶质石墨以大、中型矿居多，占矿产地总数的70%，全国晶质石墨保有矿物储量约88%集中分布于大型矿中。目前，我国已形成六大石墨生产加工基地，产量占全国的80%以上，其中晶质石墨主要产地有黑龙江鸡西、黑龙江萝北、山东平度、内蒙古兴和等；隐晶质石墨主要产地有湖南郴州、吉林磐石等。

2.晶质石墨深加工技术相对落后，尚未成为资源强国。

长期以来，我国晶质石墨深加工技术相对落后，大量出口低附加值产品，高端深加工产品主要依赖进口，开发利用粗放。

石墨产品一般分为高纯石墨（固定碳含量>99.9%）、高碳石墨（94%~99%）、中碳石墨（80%~93%）和低碳石墨（50%~79%）四大类，国内企业主要生产低碳、中碳石墨产品，高碳和高纯石墨产品较少。球化石墨、柔性石墨和氟化石墨等深加工产品占比有限，深加工技术相对落后。出口的石墨产品80%为初加工产品，同类产品进出口价格相差悬殊，如球化石墨进口价格是出口价格的两倍以上。

石墨矿石中含有大量的杂质矿物，晶质石墨矿石的品位较低，一般为3%~15%，但可浮性很好。在选矿过程中，需采用多段磨矿多段选别，通过筛分或水力旋流器分级，及时将已解离的大鳞片石墨分离出来，避免受到反复磨损。

我国中小型采选企业数量多，生产规模小而散，技术设备落后，采富弃贫、采易弃难等现象突出，晶质石墨利用率仅为40%，资源浪费严重。

四、结语

晶质石墨不仅应用于耐火材料、电极电刷、铅笔、铸造、密封、润滑等传统工业领域，更是高端装备制造、新能源、新材料等战略性新兴产业及核电领域的关键资源，被誉为“21世纪支撑高新技术发展的战略资源”，素有“黑金”美誉。随着技术发展和应用领域的不断拓展，晶质石墨资源的战略地位越来越受到重视。

我国是世界石墨资源大国，第一大石墨生产国、出口国和消费国，但长期以来石墨加工技术落后，大量出口低附加值产品， 高端深加工产品主要依赖进口，资源优势未能转化为技术和经济优势。未来，随着我国石墨资源战略地位凸显，科学利用和保护天然石墨资源，开发深加工技术和发展高端产品，将成为石墨产业发展的必然趋势。

自然资源部中国地质调查局成都矿产综合利用研究所（以下简称成都矿产综合利用所）始建于1964年，有着50多年的光辉历史，有着功勋研究所的殊荣。成都矿产综合利用所长期坚持以稀土资源为核心，以“三稀”资源为重点，兼顾其他能源矿产资源，开展资源潜力、开发条件和环境承载力“三位一体”综合调查评价。

三稀资源（即稀土、稀有和稀散矿产资源）是该所的研究重点。该所拥有50余年的找矿-选矿-冶金-新材料方面的技术积累，特别是在稀土采选、冶炼、分离等领域开发了多项具有国际先进水平的技术，独有的采选工艺和先进的分离技术为稀土资源的开发利用奠定了坚实基础。

稀土——国之瑰宝

龚大兴 赖杨

稀土的概略介绍

稀土是镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，钪(Sc)和钇(Y)共17种元素的统称。

主要稀土元素

稀土的类型和分布

稀土元素可以分为轻稀土、重稀土两大类，主要是以稀土氧化物的形式存在。中国、巴西、俄罗斯、美国、澳大利亚等国稀土资源储量位居世界前列。

中国是世界稀土资源储量最大的国家，主要稀土矿有白云鄂博稀土矿、山东微山稀土矿、冕宁稀土矿等。中国是唯一能够提供全部17种稀土金属的国家，稀土储量曾一度占世界总储量的近80%，是名副其实的“稀土大国”。但是经过多年的无序开采，现在只剩42%(USGS，2017)。

稀土的广泛用途

稀土的用途

稀土是一种不可再生资源，虽然总体用量很少，但因为具有其他材料难以比拟的光电磁性能，被广泛应用于电子、新能源、环境保护等新兴领域。常用的稀土材料有稀土发光材料、抛光材料、永磁材料、储氢材料等，其中新材料领域对稀土的需求量达70%左右。

稀土在军事方面的应用更加广泛，其具有优良的光电磁等物理特性，能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料，其最显著的功能就是大幅度提高其他产品的质量和性能。比如，大幅度提高用于制造坦克、飞机、导弹的钢材、铝合金、镁合金、钛合金的战术性能。稀土同样是电子、激光、核工业、超导等诸多高科技的润滑剂。稀土科技一旦用于军事，必然带来军事科技的跃升。

以稀土元素为主体的三稀资源在新材料、新能源和信息技术等新兴产业方面具有不可替代的重大用途。未来几十年，世界主要国家将会为这些资源的持续安全供给进行不懈努力。

全球稀土储量占比

抓住核心优势，成都综合所蓄势待发

成都矿产综合利用所，作为自然资源部中国地质调查局重要的科技支撑单位，在新形势下，将继续坚持以稀土资源为核心，以“三稀”资源为重点，加快中国地质调查局稀土资源应用技术研发中心建设，创新稀土无尾化利用技术，构建我国西南典型稀土资源的“无尾化”利用技术体系。同步开展川西、黔西、滇东等资源远景区稀土、锂、“三稀”等战略性矿产资源“三位一体”综合调查评价，发现和评价一批可供进一步绿色勘查开发的“三稀”资源基地，支撑经济社会高质量发展，保障国家战略性矿产资源安全。

2018年-2019年，成都矿产综合利用所在乌蒙山扶贫开发区实施二级项目《贵州毕节-六盘水地区能源资源综合地质调查》（编号:DD20189507），在毕节威宁县哲觉镇一带新发现1处超大型、 2处大 型新类型沉积型稀土矿床，原矿中稀土氧化物（REO）品位最高可达1.6%，平均品位0.15%左右，初步预估资源量达 100万吨以上。该稀土赋存于以高岭石（83%以上）为主的粘土岩中，通过自主研发的 “预处理-选择性浸出”技术， 使 稀土综合回收率达90%以上。此次稀土矿找矿的突破，为我国打造又一个新的稀土勘查开发基地奠定了坚实基础。

成都综合所

稀土——“超级工业维生素”

曾小波 李超

稀土素有“工业维生素”的美誉，按资源类型大致可以分为轻稀土和重稀土两类，在国防等尖端领域所必需的重稀土元素更是被誉为“超级工业维生素”。离子型稀土矿便是“超级工业维生素”的主要来源。全球已知的重稀土储量几乎都集中在我国南方地区，特别是我国南方的离子型重稀土矿十分珍稀宝贵，是许多西方国家都想得到的稀土资源。离子型稀土主要分布在江西、广东、福建、湖南等南方省份，其中江西赣州更有“稀土王国”的美誉。

1.离子型稀土矿是什么

离子型稀土矿学名风化壳淋积型稀土矿，是由含稀土的花岗岩或火山岩经过多年风化形成的黏土矿物。

离子型稀土矿床于1969年在江西首次发现，随后在广东、福建、广西、湖南及云南等地相继发现。根据离子型稀土矿的成矿条件，国内学者曾预测越南、老挝等国也有离子型稀土矿，近些年确实有得到相关证实，在越南、老挝、泰国及美国均有发现。离子型稀土矿外观为松散的沙黏土，颜色有白色、灰色、红色、黄色等。

2.“超级工业维生素”的应用

稀土在冶金、军事、石油化工、玻璃陶瓷、农业和新材料等领域具有广泛应用，是国家关键的战略性资源。

冶金

铸铁中使用石墨球化剂、形核剂、有害元素控制剂来提高铸铁质量。

玻璃陶瓷

玻璃方面，主要用于着色剂、脱色剂、抛光剂等。陶瓷方面，主要用于减轻釉的碎裂性。

农业

生长、生理调节剂，可增强农作物的抗旱、抗涝能力。

军事

稀土具有优良的光电磁等物理特性，能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料，其最显著的功能就是提高武器的战术性能，也可作为核工业等高科技的润滑剂。

石油化工

目前，世界上90%的炼油裂化装置都使用含稀土的催化裂解剂。用稀土制成的分子筛催化剂，具有活性高、选择性好、抗重金属中毒能力强等优点。

新材料

在新材料领域，稀土功能材料主要应用在永磁材料、储氢材料、催化材料、发光材料。目前，永磁材料是稀土最大的消费领域，占稀土功能材料领域消费量的28%，发光材料7%。

离子型稀土矿成矿三大要素

 南方离子型稀土矿山

3.“超级工业维生素”的开采

“超级工业维生素”的主要来源是离子型稀土矿，根据离子型稀土矿的特点，我国科技工作者进行了长期的研究和实践，开发出采用电解质水溶液进行离子交换浸出稀土的方法。目前，离子型稀土矿开采主要采用原地浸矿工艺技术。原地浸矿不开挖矿体，将浸取剂溶液经浅井直接注入，浸取剂与粘土矿物中的稀土离子进行离子交换，交换下来的稀土离子随浸取液流入积液沟，经沉淀富集稀土，最后分离提纯制得稀土产品。

离子型稀土原地浸矿示意图

4.“超级工业维生素”面临的危机与前景

重稀土作为不可再生资源，由于资源流失严重，加上储量少、品位低等因素，离子型稀土可采储量面临即将枯竭的危险。此外，由于早期离子吸附型稀土矿监管力度不够，因此存在越界开采、非法开采、环境污染等问题。

近年来，国家相关部门加大了监管力度。2012年，我国稀土行业开始整合，原国土资源部于2012年9月13日发布了整合后的《稀土探矿权名单》和《稀土采矿权名单》。2015年1月，工信部在会议中提出将重点整合六家稀土企业，形成“1+5”格局（北方稀土、南方稀土、中铝集团、五矿集团、广东稀土和厦门钨业），组建成南北阵营两家大型稀土集团。六大稀土集团重组是我国政府保护国内稀土资源的重要举措之一。2017年，根据原国土资源部办公厅“关于印发《矿产资源开发利用水平调查评估试点工作办法》的通知”（国土资厅发[2017]33号）要求，成都矿产综合利用所负责江西省稀土矿产资源开发利用水平调查评估试点工作。2019年，成都矿产综合利用所与厦门钨业股份有限公司达成一致协议，计划将离子型稀土绿色安全开采示范项目落户厦门钨业控股公司龙岩市稀土开发有限公司，将从根本上保障国家战略资源的安全开采，有望改变目前离子型稀土矿大面积停产的状况，打造成为重稀土绿色高效开发的典范。通过国家政策的宏观调控及相关部门机构的积极配合，目前稀土行业“零、散、乱”的现状正逐步改变，行业逐步走向规范化运行。

今年4月22日是第49个世界地球日。世界地球日是宣传我国国土资源国情国策、提高公众节约集约利用资源意识、普及地球科学技术知识的重要平台。

习近平总书记指出，“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼，要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。没有全民科学素质普遍提高，就难以建立起宏大的高素质创新大军，难以实现科技成果快速转化。”

中国地质调查局成都综合所结合工作实际，围绕今年的世界地球日主题“珍惜自然资源 呵护美丽国土——讲好我们的地球故事”，策划开展一系列主题宣传活动。这些活动，充分利用地质科普特色优势，以丰富多彩的形式开展科普宣传，引导社会大众树立“绿水青山就是金山银山”和“人与自然和谐共生”的理念，向公众宣传地质工作新理念、新方法、新技术，引导全社会节约集约利用资源。

下面，我们摘选该所推出的贵金属-黄金、新能源应用、尾矿库安全与维护等科普知识，以飨读者。

贵金属的黄金世界 

巷道采矿

选矿、冶金专业是成都综合所的传统专业，主要从事矿产资源、化工产品、金属及合金材料、无机材料和“三废”治理及资源化等方面的开发利用技术研究，长期以来，承担了国家、部、省级多项重点研究课题和攻关项目，研究领域涉及黑色金属矿、有色金属矿、非金属矿、贵金属矿、稀土以及复杂多金属矿等不同矿种的开发与合理利用技术研究，获得多项国家、省部级科技成果奖。今年的“4·22”世界地球日，带来的是贵金属-黄金的科普介绍——

金矿重选生产线

大型露天采矿场

黄金是怎么炼成的 

金在地壳中的平均含量仅为1亿分之1.1，在1吨岩石中含有1～5克的金，就可以称之为“金矿石”而被开采。从如此低含量的矿石中提炼出金含量99%以上的产品，是极其困难的。

一般来说，一块黄金的炼成，主要包括以下流程：采矿、选矿、冶炼（粗炼）、精炼等程序。

采矿将含金矿石从其他岩石剥离、运输至加工场地。

选矿采用重选、浮选等工艺，将金矿石含量从1g/t~5g/t，提高到40g/t以上，抛弃90%以上的杂质。

冶炼采用预先处理、浸出、纯化富集等工序，通过物理、化学方法除去有害杂质，获得粗金产品。

精炼采用高温氯化、溶解沉淀、萃取还原和电解工艺等将粗炼后的产品提纯，使产品的金含量应达到99％~99.9％以上，得到黄金成品金出售。

金矿是如何形成的 

黄金，在成为贵金属之前，它首先是一块石头。今天，自然界的金矿分为原生金矿和砂金两大类。

金的年代久远，几乎可以追溯到地球形成初期。大约在26亿年前，地核中的金元素，慢慢到达地幔，再由火山喷发等形式来到地壳，这些最初的金矿源，在漫长的地质时代中活化、迁移、富集，形成原生金矿，又称之为“岩金”。

地表浅层的岩金，经过千万年的风化与剥蚀，岩石变为砂土，含金的砂土被流水搬运，在此过程中，金子因比重大而沉积下来，形成砂金。

黄金的主要用途 

金的用途广泛，作为一种贵金属，黄金是人类最早发现和开发利用的金属之一。

用作国际储备，这是由黄金的货币商品属性决定的。由于黄金的优良特性，历史上黄金充当货币的职能，如价值尺度、流通手段、储藏手段，支付手段和世界货币。

用作珠宝装饰。华丽的黄金饰品一直是人的社会地位和财富的象征。

黄金由于具有优良的物理化学性能，被大量运用于宇航、电子、电气工业中。宇宙飞船、人造卫星、火箭、导弹、飞机中的电器仪表。

黄金由于具有较高的化学稳定性、无生理毒性和高的延展性，除用于药物以外，金与合金还用于医用材料。

新能源应用前景广泛

对保障国家能源安全意义非凡

1980年联合国召开的“联合国新能源和可再生能源会议”对新能源的定义为：以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源，重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能（原子能）。

新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环等；此外，还有氢能、沼气、酒精、甲醇等，而已广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能 等能源，称为常规能源。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。

在我国可以形成产业的新能源主要包括水能（主要指小型水电站）、风能、生物质能、太阳能、地热能等，是可循环利用的清洁能源。新能源产业的发展既是整个能源供应系统的有效补充手段，也是环境治理和生态保护的重要措施，是满足人类社会可持续发展需要的最终能源选择。

一般地说，常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源，而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此，煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源，而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及氢能等作为新能源。随着技术的进步和可持续发展观念的树立，过去一直被视作垃圾的工业与生活有机废弃物被重新认识，作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用。因此，废弃物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式。

新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源，相对于常规能源而言，在不同的历史时期和科技水平情况下，新能源有不同的内容。当今社会，新能源通常指太阳能、风能、地热能、氢能等。

按类别可分为：太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能、海洋能、小水电、化工能（如醚基燃料）、核能等。

太阳能

核能

风能

生物质能

潮汐能

新能源具有六大特点：

一是资源丰富，普遍具备可再生特性，可供人类永续利用；比如，陆上估计可开发利用的风力资源为253GW, 而截止2003年只有0.57GW被开发利用，预计到2010年可以利用的达到4GW, 到2020年到20GW，而太阳能光伏并网和离网应用量预计到2020年可以从的0.03GW增加1至2个GW。

二是能量密度低，开发利用需要较大空间；

三是不含碳或含碳量很少，对环境影响小；

四是分布广，有利于小规模分散利用；

五是间断式供应，波动性大，对持续供能不利；

六是除水电外，可再生能源的开发利用成本较化石能源高。

新能源产业政策

新能源的环境意义和能源安全

能源需求的急剧增长打破了我国长期以来自给自足的能源供应格局。自1993年起我国成为石油净进口国，且石油进口量逐年增加，使得我国必须参与世界能源市场的竞争。由于我国化石能源尤其是石油和天然气生产量的相对不足，未来我国能源供给对国际市场的依赖程度将越来越高。

国际贸易存在着很多的不确定因素，国际能源价格有可能随着国际和平环境的改善而趋于稳定，但也有可能随着国际局势的动荡而波动。今后国际石油市场的不稳定以及油价波动都将严重影响我国的石油供给，对经济社会造成很大的冲击。大力发展可再生能源可相对减少我国能源需求中化石能源的比例和对进口能源的依赖程度，提高我国能源、经济安全。

此外，可再生能源与化石能源相比最直接的好处就是其环境污染少。

未来的几种新能源

波能：即海洋波浪能。这是一种取之不尽，用之不竭的无污染可再生能源。据推测，地球上海洋波浪蕴藏的电能高达9×104TW。在各国的新能源开发计划中，波能的利用已占有一席之地。尽管波能发电成本较高，需要进一步完善，但进展已表明了这种新能源潜在的商业价值。日本的一座海洋波能发电厂已运行8年，电厂的发电成本虽高于其它发电方式，但对于边远岛屿来说，可节省电力传输等投资费用。美、英、印度等国家已建成几十座波能发电站，且均运行良好。

微生物：世界上有不少国家盛产甘蔗、甜菜、木薯等，利用微生物发酵，可制成酒精，酒精具有燃烧完全、效率高、无污染等特点，用其稀释汽油可得到“乙醇汽油”，而且制作酒精的原料丰富，成本低廉。据报道，巴西已改装“乙醇汽油”或酒精为燃料的汽车达几十万辆，减轻了大气污染。此外，利用微生物可制取氢气，以开辟能源的新途径。

第四代核能源：正反物质的原子在相遇的瞬间湮灭，此时，会产生高当量的冲击波以及光辐射能。这种强大的光辐射能可转化为热能，如果能够控制正反物质的核反应强度，来作为人类的新型能源，那将是人类能源史上的一场伟大的能源革命。

新能源应用-新能源汽车

什么是新能源汽车？

1.串联式混合动力（增程式电动）：车内只有一套电力驱动系统，包括电机、控制电路、电池，电动机直接驱动车轮，发动机则用来于驱动发电机给电池进行充电。

2.并联式混合动力：车内有两套驱动系统，大多是在传统燃油车的基础上增加电动机、电池、电控而成，电动机与发动机共同驱动车轮。车内只有一台电机，驱动车轮的时候充当电动机，不驱动车轮给电池充电的时候充当发电机。

3.混联式混合动力：主要靠电机，发动机为辅助的，电动机和发动机都能单独驱动汽车。

新能源汽车优势

节能：新能源汽车使用太阳能、电能等能源，有效减少石油资源的消耗；

环保：新能源汽车能耗有效减少二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、含铅化合物、苯并芘及固体颗粒物等传统汽车尾气中的污染物的排放，减少环境污染。

健康：新能源汽车不会排放含铅化合物、苯并芘、固体颗粒物等对人体有害的物质。

电池技术的瓶颈：

一是锂电池价格贵。

二是电池性能。锂电一次过充过放就能永久降低性能，一次严重的过充过放就能报废。

三是电池组管理落后。

四是充电，锂电池支持快速充电，尤其是动力锂电池，但是没有快速电源，用普通的220V充电的话，电流大得惊人。高压对汽车本身和充电器都是一种考验。

电动车推动因素（DRIBING FACTORS FOR EV）1.能源战略安全； 2.有害物质排放PM2.5； 3.碳排放； 4.汽车产业发展

中国未来新能源发展的战略发展阶段：

第一阶段到2010年，实现部分新能源技术的商业化。

第二阶段到2020年，大批新能源技术达到商业化水平，新能源占一次能源总量的18%以上。

第三阶段是全面实现新能源的商业化，大规模替代化石能源，到2050年在能源消费总量中达到30%以上。

新能源作为中国加快培育和发展的战略性新兴产业之一，将为新能源大规模开发利用提供坚实的技术支撑和产业基础。

汽车新能源环境污染、能源紧张与汽车行业的发展紧密相联，国家大力推广混合动力汽车，汽车新能源战略开始进入加速实施阶段，开源节流齐头并进。

尾矿利用大有可为 

矿产资源是人类社会赖以生存和发展的物质基础。国内95%以上的一次性能源、80%以上的工业原料、70%以上的农业生产资料都来自矿产资源。但由于我国贫矿多，单一矿少、共伴生矿多，矿石组成复杂、难选冶矿多的特点，以及多数矿山选矿设备陈旧、老化现象普遍，管理水平和选矿回收率低，矿产资源得不到充分利用。

尾矿是选矿厂在特定经济技术条件下，将矿石磨细选取有用组分后所排放的固体废料，是矿业开发特别是金属矿开发造成环境污染的重要来源；同时，受选矿技术水平、生产设备的制约，也是矿业开发造成资源损失的常见途径。

尾矿资源是金属和非金属矿山废弃物中数量最大、综合利用价值最高的一种资源。将尾矿丢弃不仅需要占用大量土地，给周围的生态环境造成很大的伤害，而且要投入处理和维护费用。而进行尾矿资源的综合回收与利用，不仅可以充分利用矿产资源，扩大矿产资源利用范围，延长矿山服务年限，也是治理污染、保护生态的重要手段，还可以节省大量的土地和资金，解决就业问题，造福于人类社会，实现资源效益、经济效益、社会效益和环境效益的有效统一。所以，在全球矿产资源供应紧张的局势下开发利用好长期累积的大量尾矿是我国矿业可持续发展的必然选择。

尾矿中大多含有各种有色、黑色、稀贵、稀土和非金属矿物等，是宝贵的二次矿产资源，有待进一步开发、回收。例如，从铜尾矿中可选出铜、金、银、铁、硫、萤石、硅灰石、重晶石等多种有用成分；从锡尾矿中也能回收铅、锌、锑、银等金属元素。仅就从铁尾矿中回收精铁矿而言，全国铁尾矿品位平均 11%，最高达27%，如以回收品位达61%的铁精矿，产率2%～3%计算，每年从铁尾矿中就可增产（300～400）×104t铁精矿，相当于投资几十亿元建设的一个大型联合企业。

攀枝花市区全景

攀西地区优势矿产分布

攀西地区尾矿综合利用的大胆尝试

中国地质调查局成都综合所承担的地质调查二级项目“攀西地区多金属矿产资源集中开采区地质环境调查”，聚焦生态文明建设，针对攀西地区矿山地质环境问题，对矿产资源集中开采区矿山开发引起的矿山地质环境问题及危害进行调查，并探索矿山废弃物资源综合利用途径，旨在实现废弃物资源化、减量化和无害化。

攀西地区南部属于典型“岛状”南亚热带高原季风气候，干湿季分明，雨热同季，具有日照充足、气候温和、年温差小、日温差大、热量充沛的特点。由于海拔高、大气尘埃少、透明度大，该地区光照资源十分丰富。

攀西地区生物资源复杂多样，拥有多种类型的生态系统。其中特色植物资源有50多种，包括国内特有种4种（攀枝花苏铁、越西木香、凉山乌头、凉山虫草）。珍稀树种有香杉、云南大山茶花、黄杉、肉桂、米的杉、榨树、棺木、银杏等；珍稀动物有大熊猫、牛羚、小熊猫、豹、岩羊、大鲵等35种。

攀西地区是我国重要的矿产资源富集区，埋藏有多种矿床，已探明有大型钒钛磁铁矿、铜、铅、锌、锡、煤等54种矿产。在仅占全国国土面积0.3%的区域里，蕴藏着全国13%的铁、69%的钒、93%的钛和13%的水能。

攀西地区矿山开发共产生大大小小尾矿库147个，总占地面积1906.39公顷。尾矿的大量堆存易带来泥石流、滑坡、溃坝等地质灾害和环境污染。

减少尾矿库环境影响的措施首先是尾矿资源化节约集约利用，控增量、减存量，以期从源头上减轻地质灾害的发生。不能综合回收利用的尾矿库闭库后采用覆土碾压形成隔水层，种植本地草本植物，修建纵横向的截排水沟，截留上游余水经排水廊道排往下游，加强尾矿库下游重点流域水质监测的工程治理措施，尽量减少尾矿淋漓废水。

对于新建或老旧的含有害化学物质的尾矿库，必须按《防治尾矿污染环境管理规定》进行防渗漏处理，阻止尾矿水向地下渗透，避免造成库外水体污染等生态破坏及污染。

对于尾矿库尾水可采取澄清后直接返回或经过处理后返回选厂循环使用，以节约水资源，降低企业生产成本，同时避免尾矿库尾水因得不到回收利用排到库外而污染库外水源。

在中国地质调查局部署下，成都综合利用所组织实施了“攀西地区多金属矿产资源集中开采区地质环境调查”，针对攀西地区巨量堆存的尾矿，开展了尾矿可利用调查和综合利用技术攻关，成功研发了适宜攀西地区铜矿、钒钛磁铁矿和稀土矿等尾矿综合利用技术，为矿山地质环境保护与治理提供了新途径。

从拉拉铜矿矿集区尾矿中综合回收了铜精矿、铁精矿和云母精矿，利用部分二次尾矿成功开发出多功能硅肥产品，实现尾矿减量40%以上。从白马矿集区钒钛磁铁矿尾矿中获得硫钴精矿、铁精矿、钛精矿及长石精矿，实现尾矿减量20%左右。从大陆槽矿集区德昌稀土尾矿中综合回收了稀土精矿、萤石、锶钡混合精矿，实现尾矿减量15%以上。

攀西地区矿山规模化开采自上世纪60年代开始，尾矿的大量堆存带来了资源、环境、安全和土地等诸多问题。尾矿综合回收利用技术的突破，将实现资源化、减量化和无害化，对提高矿山节能减排水平，保护有限的矿产资源及土地资源，保护矿山地质环境具有重要的战略意义。

香杉

牛羚

我国尾矿利用与维护现存问题

一是综合利用意识淡薄，资源浪费现象严重。

由于人们大多对我国的资源情况缺乏正确的认识，矿山企业盲目开采，采富弃贫的现象十分普遍。许多矿山企业，尤其是中小型矿山企业，没有充分认识到尾矿综合利用对矿山企业特别是对亏损矿山企业、资源枯竭型矿山企业可持续发展的重要性,仍然采用“高开采、低利用、高排放”的粗放型发展模式,为了追求短期经济利益，人为地缩短了矿山寿命，导致矿产资源巨大浪费与破坏。另外，某些矿床过分关注主矿产品的价值，忽视其共(伴)生组分，缺乏综合利用的意识。

二是制度不健全，管理不规范。

倡导尾矿资源综合利用的理念已经提出了多年，但我国对资源综合利用的政策和立法，仍缺乏完善的管理体系和严格的强制性法律法规及政策措施。一方面，鼓励利用尾矿资源的政策未落到实处，国家投入较少，开发尾矿的成本较高，企业的经济效益低，导致矿山企业对资源综合利用的积极性不高；另一方面，现行有关法律、法规对矿山尾矿、废石等固体废料的管理与利用只有原则规定，没有制定强制性措施，缺乏有效的监管。

三是生产技术落后，资源利用率偏低。

我国对矿产资源的综合利用起步较晚，欧美等发达国家早在20世纪60年代就已重视矿产资源的研究开发，生产技术逐渐成熟，一般有色金属综合利用率达80％～90％，目前的趋势是开展“无废工艺”或“无尾工艺”。受矿石品位低、呈多组分、矿物嵌布粒度细、生产技术落后等因素制约，我国大多数矿山综合利用指数低，有色金属矿产资源利用率为60％，比发达国家低10％～15％，共伴生有色金属综合利用率仅为40％，比国外低20％；综合回收率低，目前矿产资源总回收率仅为30％，以采选回收率计，铁矿约为67％，有色金属矿为50％～60％，非金属矿只有20％~60％，造成大量的资源损失于尾矿中；矿产资源综合利用技术水平不高，综合利用产品档次低，市场销路有限，经济效益不理想。另外，由于我国矿业企业的准入门槛低，大量不具备开发资质的企业进入矿业开发领域，部分矿山选冶技术工艺落后，一些小企业的资源采收率低于50%。

四是资金投入不足。

从工艺技术、设备研究到生产经营管理与产品制取，矿山尾矿等固体废料的综合开发利用与治理都需要投入大量资金，但多数矿山目前的经济状况难以开展这项工作，尤其是许多老矿山累积的问题较多，经费问题更难以解决，而无论是公共财政的专项支持、国家财税杠杆的政策倾斜，还是社会资本的积极参与，都与现实需求相差甚远，而且目前尾矿综合利用项目的融资渠道非常狭窄，通过各种金融工具进行专项融资也十分有限，从而影响了这方面工作广泛深入地开展。

五是市场阻力问题。

产品的市场问题也是制约尾矿资源化利用的一个重要因素。有些资源，如钛、钒、钨、稀土等，因为市场需求有限或价格低，从尾矿中回收相应矿产也都受到影响。另一方面，则是人为因素造成的障碍，如由于地方保护主义，新产品无法与当地产品竞争，市场拓展很有限。

尾矿利用实验

尾矿成分鉴定

树立尾矿综合利用新观念

矿产资源主管部门和矿山企业应当基于长远的战略考虑，立足循环经济发展模式，把尾矿资源综合利用作为实现矿业可持续发展的必要措施来认识。同时注重科学规划，树立尾矿资源整体利用的新观念。针对我国全民矿情意识差、违规开采严重的情况，有关部门要大力加强我国的矿情及相关法律、政策宣传和教育，让全民了解我国的资源情况，加深对资源综合利用、环境保护的认识，增强全民合理利用矿产资源的自觉性。

完善尾矿综合利用的制度建设

由于尾矿利用是集环境、社会、经济效益于一体的长期性、公益性事业，因此政府部门应强化政策导向，强化管理，加大政策扶持力度，制定优惠经济政策，将尾矿利用纳入国家和行业发展规划中。参照国外相关政策、措施并结合我国实际情况，制定相应税收及经济资助等办法。如：国家将可持续发展、资源节约型项目列为国债投资重点；设立尾矿资源综合利用专项资金，对尾矿综合利用和开发所需资金贷款给予贴息、低息、延长还贷期、减免所得税和增值税等优惠政策；引导和支持矿山企业及科研部门对尾矿综合利用的投入。

同时，还应通过立法来促进尾矿资源的综合利用。1986年，我国颁发了《矿产资源法》，对矿产资源的合理开发和有效保护起到了积极的作用，但此项法规已不能完全适应新时期的要求。现阶段应研究可持续发展的法律、法规及《资源综合利用条例》、《资源综合利用专项规划》等，研究促进循环经济发展的政策和机制；尽快出台鼓励性和严格的强制性法律法规，使我国的综合利用工作纳入法制轨道，有效解决资源消耗高、综合利用率低、资源浪费和环境问题。

加强技术革新

尾矿矿物组分不同，其利用价值也就不同。应加强尾矿资源的工艺矿物学研究，尽可能开发高附加值产品。相关深度加工方法很多，如制造微晶玻璃、提纯，超微细粉碎，表面改性处理等。

搞好尾矿综合利用，矿业公司还应加大科技攻关力度，充分发挥矿山设计研究所的研究能力，并与有关科研院所一起，“产、学、研”结合，开展尾矿利用研究，重点解决尾矿中伴生有价元素的回收技术，开发高附加值产品、高技术含量尾矿产品等，以提高尾矿综合利用的经济性。

通过工程示范，推动尾矿利用发展

尾矿开发利用是一项大型系统工程，涉及的行业多、技术面广，应在全国逐渐展开矿山选厂堆存尾矿综合利用的研究(包括金属与非金属矿物分选回收、尾矿作复合矿物原料用于玻璃、陶瓷、建材及农业肥料)、尾矿作土壤改良剂及微量元素肥料的研究、尾矿制微晶玻璃等高附加值新产品的示范工程，积累实践经验。

引进市场机制

在市场经济条件下，应该让“排尾主体”与“利尾主体”分离，成立具有独立法人地位的尾矿利用公司，在矿山企业与尾矿利用公司间建立起市场供需关系，改变某些中小矿山企业资金、技术上的劣势。通过“排尾主体”与“利尾主体”的分离，达到“利尾主体”与“受益主体”的统一，同时推动尾矿资源市场机制的运作，从根本上解决矿山企业尾矿资源利用问题。由于尾矿回收利用行业涉及资源化、公益性和流通性行业属性，这个行业是不能完全市场化的，所以，在引入市场化体制时，还应发挥政府部门的相关作用。

随着科学技术的迅速发展，传统概念的矿山尾矿固体废料已从消极的环保治理转变为积极的资源化治理。多年的实践表明，将矿山尾矿作为复合矿物原料进行整体开发利用，正成为经济实用的新矿产资源来源。它不但可使原来资源枯竭或资源不足的矿山重新成为新资源基地，恢复和扩展生产，而且可以开辟新材料的科技领域，推动科技进步，同时也能解决环境污染、改善生态环境和整治国土，具有巨大的经济、社会和环境效益。目前，许多工业发达的国家已把矿业废料的开发利用作为矿山开发的新目标，把尾矿的综合利用及治理的程度作为衡量一个国家科技水平和经济发达程度的标志。因此，我们必须加速尾矿综合利用及治理的进程，树立长远的观念，把尾矿综合回收利用及治理作为保护有限的矿产资源、促进经济发展、保持矿业持续发展的必要措施。