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中国研发生物冶金 高效低成本 助生态文

   2012-12-30 中国节能网2650
核心提示: 现代中国经过百年特别是最近二十年的建设,在物质条件方面已经具备了一定的现代风範,但是整个社会也为此付出了沉重的代价,特别是在资源与环境方面。














 
现代中国经过百年特别是最近二十年的建设,在物质条件方面已经具备了一定的现代风範,但是整个社会也为此付出了沉重的代价,特别是在资源与环境方面。内 地资源方面,无论是作为基本材料的金属(包括有色金属与钢铁),还是作为基础能源的石油煤炭均消耗巨大,经过多年的开採,许多矿种易採的富矿大多已消耗殆 尽(事实上,中国虽然「地很大」,但是「物並不博」。多数矿种的富矿、易採矿少,而难採难选的複杂矿多,如铜矿、铝土矿、铁矿、金矿均如此。许多资源还需 要大部分依赖进口,例如石油、铜、铁、铝土矿等等),並且因此带来巨大的环境问题。为了应对这一严峻的现实,中共十八大将生态文明建设摆在了总体布局的高 度。

本报记者就此专访国信證券有色金属行业首席分析师彭波,她表示,随易採易选资源的不断消耗,中国应该採用相关新技術替代传统技術。彭波认为,生物冶炼具有环保、高效、成本低等诸多优点,可以成为生态文明建设的助推器。事实上,中国已於90年代开始生物堆浸试验。

“我们一定要更加自觉地珍爱自然,更加积极地保护生态,努力走向社会主义生态文明新时代。”中共十八大报告中这一充满激情和期待的号召,引起人民大会堂内代表们雷鸣般的掌声。

相比五年前中共的十七大报告直接提到「环境」或「生态」字眼的地方达28处,今年十八大报告中大幅增长至45处,同时,值得关注的是,「十八大」已将生态文明建设,与经济建设、政治建设、文化建设、社会建设並列,摆在了总体布局的高度。

中共将生态文明建设提到空前的高度,同时意味中国经济可持续发展面临资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势。国信證券有色金属行业首席分 析师、获选为内地2011年度新财富排名有色金属行业第一名的彭波,接受本报记者採访时表示,内地由於多年来无规劃的开採矿产资源,形成了许多资源枯竭型 城市,大量的尾矿坝也犹如生态定时炸弹般分布在各个矿山。

彭波表示,随易採易选资源的不断消耗,同时,整个社会对环境改善的迫切願望在不断增强,如果仍然沿用传统技術,不但经济成本高昂,环境代价也将十分巨大。为此,许多相关新技術也就应运而生,在冶金方面,近年逐渐成熟的新技術就是生物冶金。
 

所谓生物冶金,就是利用某些微生物或其代谢产物对某些矿物的化学作用,从矿石中将有价元素选择性浸出並提取的新技術。生物冶金技術属无需选矿与火法炼製的清洁、短流程技術,是矿冶工程和生物工程交叉结合的新技術。

彭波介绍称,地球上各类生物中,除病毒外均能在不同程度上从自然界中提取与富集金属。如东欧地区的一种金龟子就能富集黄金,一些鱼类能从水中吸收並富集 重金属;生长在富含金地区的木贼中的含金量高达60克/吨;中药黄能富集铂、钯、金;葱有富集银的能力,是矿物指示剂植物。

上述仅仅是人们关注到的自然现象,目前尚缺乏系统的研究,当然更谈不上在工业上用作提取金属的手段。从冶金的角度来看,真正有意义的並获得了工业应用的是微生物,主要是细菌。

国外很多国家已经有在工业上利用细菌提取金属的成功案例。

1958年,美国用细菌在铜矿中浸出了金属铜,之後陆续有20多个国家的学者开展了微生物冶金工业的应用研究。

1966年,加拿大细菌浸出铀的研究和工业应用获得成功,使得应用微生物技術在低品位金属矿、难浸金矿、尾矿处理等方面的应用呈现较好的前景。

1986年,南非金科公司的Fairview金矿建立起世界上第一个细菌氧化提金厂,实现了难浸金矿细菌氧化预处理法在世界上的首次商用。

1980年代後,对难浸出矿石进行细菌预氧化的工业实践大大推进了微生物技術在冶金中的应用。已经实现了铜矿、铀矿、金矿等一系列矿种的微生物浸出生产。南非、加拿大、美国、智利等先後有工厂投入生产应用。

彭波介绍称,中国在1970年代初,在湖南一铀矿进行了处理量为700吨贫铀矿石的细菌堆浸扩大试验。之後核工业部门在江西进行半工业细菌堆浸试验,回收铀1,142公斤。

1997年5月,德兴铜矿採用细菌堆浸技術处理含铜0.09%~0.25%的尾矿,建成了生产能力2000吨/年的湿法铜厂。

1998年,紫金矿业开始300吨级铜生物堆浸试验,之後建成千吨级,2005年建成万吨级铜生物堆浸厂。

2002年,金川有色集团开始对难选镍矿生物堆浸进行了工业试验。

2006年,雲南墨江建成镍生物堆浸试验厂。

从1980年代开始,内地在有色金属行业研究中的翘楚──中南大学对生物冶金进行系统性的研究,並且参与了国内大多数的试验专案,目前该校已经成为全球生物冶金研究领域的领先者,形成了国际上有名的「长沙学派」。

980年代以後,随对生物冶金过程研究的不断深入、矿物资源品位的不断下降、金属生产成本的不断提高、以及人们对环境保护的日益重视,生物冶金工艺的优点逐步显现出来。

彭波表示,採用生物冶金技術,可以比较经济地从低品位矿石或尾矿中回收用其他方法不能回收的铜、金、铀等许多稀缺资源。整个生产过程中耗能低,既不产生尾矿、也不产生废气、不污染环境,生产成本低。

彭波认为,对中国更重要的是生物冶金技術将大大提高矿产资源的利用率。以铜为例,中国铜资源的保有储量约7,000万吨,用传统的採选冶技術开发,资源 利用率将不到30%,而利用生物冶金技術则理论上可接近100%(实际将达80%以上),相当於实际可利用铜资源将增加近3,500万吨以上,这对中国具 有重大战略意义。

「以福建紫金山铜矿为例,该矿是一个含砷低品位大型铜矿床,现已探明铜储量253万吨。若採用传统的浮选—─火法炼铜工艺,则只可比较经济的提取50万 吨,这将造成约200万吨即80%的铜资源浪费。为了充分利用资源,2005年紫金矿业建成年产1万吨铜的生物冶金厂,避免了宝贵资源的浪费。」彭波说。

紫金山铜矿利用生物提铜技術,铜浸出率达到80%,高於传统的採选冶工艺,而矿石入选品位逐年降低(意味资源利用率提高),到目前就已降至0.3%左右 (传统工艺只能处理0.8%以上),吨矿处理成本不到50元,相当於每吨铜生产成本低於16,500元(传统工艺每吨铜生产成本在30,000元以上)。

在环境保护方面,与传统的浮选──闪速炼铜工艺相比,紫金山铜矿的生物冶金技術使电耗降低55%,二氧化碳排放量减少63%,二氧化硫排放量减少65%,节水80%。

目前世界生物冶金产铜的比例约为25%,美国微生物湿法冶金产铜的比例为30%,最大生产规模达到30万吨/年。彭波称,中国微生物冶金铜的比例低於 2%,生产规模每年只有1万多吨,发展空间巨大。铜陵、大冶、德兴、金川等许多开採多年並接近中晚年的铜资源基地将在该技術的推广应用中得到再生。

除了已经工业化应用於铜、铀、金开採外,生物冶金还极有可能在镍、钴、锡、铅、锌等有色金属矿山开发中得到应用。

此外,研究发现微生物对稀土矿的浸出、对磷矿溶磷、锰矿溶磷、铁矿脱磷、铝土矿脱矽也可起到积极的作用,这已成为学者们研究的热点课题。

彭波表示,随经济的不断增长,儘管资源消耗也将不断增加,但在不久的将来,生物冶金技術的广泛应用将可满足人们对金属资源不断增长的需求,与此同时,环境却可得到很好的保护,为实现生态文明建设做出贡献。
 
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