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　　“我們研制的浮選藥劑，可使黔渝地區(qū)2億噸難利用鋁土礦得到經(jīng)濟(jì)合理的利用，而這一技術(shù)突破的背后，是我國(guó)數(shù)億噸中低品位鋁土礦的工業(yè)利用難題破解的曙光。”前不久，在位于成都的中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都礦產(chǎn)綜合利用研究所，所長(zhǎng)劉亞川欣喜地對(duì)記者講述了該所在攻克中低品位鋁土礦利用難關(guān)方面的“旅途”。
　　鋁土礦之憂
　　中國(guó)是世界最大的鋁生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，國(guó)內(nèi)鋁土礦一直供應(yīng)不足。
　　“當(dāng)前我國(guó)高質(zhì)量鋁土礦存量極少，如果全部采用國(guó)內(nèi)鋁土礦為原材料生產(chǎn)氧化鋁，現(xiàn)有探明可經(jīng)濟(jì)利用的鋁土礦儲(chǔ)量的靜態(tài)保障年限不到7年。鋁土礦資源的保障能力，已經(jīng)嚴(yán)重影響了我國(guó)氧化鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。”中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都礦產(chǎn)綜合利用研究所所長(zhǎng)劉亞川的描述，的確令人憂慮。
　　他告訴記者，不僅資源不足，可利用資源的質(zhì)量也在逐年下降。由于我國(guó)的鋁土礦資源具有高鋁高硅、鋁硅比低的特點(diǎn)，鋁硅比在5以下的礦石占資源總量的70%以上，經(jīng)過(guò)多年的消耗，我國(guó)鋁硅比在8以上高品位鋁土礦已瀕臨枯竭，眾多氧化鋁企業(yè)被迫采用中低品位鋁土礦。“中國(guó)氧化鋁工業(yè)不可避免地進(jìn)入低鋁硅比時(shí)代。”
　　如何解決低鋁硅比時(shí)代的資源供給？途徑有三：其一，大量依賴進(jìn)口；其二，加大國(guó)內(nèi)地質(zhì)找礦力度；其三，便是通過(guò)技術(shù)提高資源利用率，使更多難利用礦石得到應(yīng)用。
　　實(shí)際上，為了彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)鋁土礦資源的不足，我國(guó)每年都要從國(guó)外大量進(jìn)口鋁土礦，對(duì)外依存度常年超過(guò)50%。今年3月和4月，中國(guó)鋁土礦進(jìn)口量均超過(guò)400萬(wàn)噸，3月甚至高達(dá)444萬(wàn)噸，同比劇增144.07%。問(wèn)題是，我國(guó)進(jìn)口鋁土礦資源來(lái)源比較單一，主要為印度尼西亞、印度、馬來(lái)西亞、澳大利亞等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家，很容易受制于人。2014年1月印尼施行鋁土礦出口禁令后，我國(guó)鋁礦砂及精礦進(jìn)口量從2013年的7070萬(wàn)噸直落至2014年的3628萬(wàn)噸，便是為國(guó)家礦產(chǎn)資源安全敲響的警鐘。
　　為了立足國(guó)內(nèi)保障包括鋁土礦在內(nèi)的礦產(chǎn)資源的供給能力，前幾年我國(guó)實(shí)施了找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)。由于華北地臺(tái)、揚(yáng)子地臺(tái)、華南褶皺系及東南沿海4個(gè)成礦區(qū)都具有較好的鋁土礦成礦條件，特別是晉中—晉北、豫西—晉南、黔北—黔中3個(gè)成礦帶成礦條件較好，資源遠(yuǎn)景誘人，鋁土礦整裝勘查近年獲得一系列突出成果。“2014年底我國(guó)鋁土礦查明資源儲(chǔ)量已達(dá)42.3億噸，但鑒于中國(guó)鋁土礦大多數(shù)鋁硅比不高的資源稟賦，許多新增資源仍屬難利用資源。”
　　“利用好低鋁硅比鋁土礦是中國(guó)解決鋁土資源不足的重要方向。”劉亞川說(shuō)，“這也是為什么近幾年國(guó)家高度重視中低品位、難利用鋁土礦開(kāi)發(fā)和綜合利用技術(shù)的原因。”
　　作為國(guó)家公益性地調(diào)隊(duì)伍，成都綜合所近年來(lái)根據(jù)國(guó)家需求積極拓寬礦產(chǎn)資源綜合利用研究領(lǐng)域，把難利用鋁土礦作為主攻的五大礦種之一，著力加強(qiáng)中低品位鋁土礦開(kāi)發(fā)利用技術(shù)研究。2010年初，在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的支持下，成都綜合所第一個(gè)有關(guān)鋁土礦的項(xiàng)目《黔渝地區(qū)中低品位鋁土礦鐵礦可利用性評(píng)價(jià)》工作項(xiàng)目正式開(kāi)題。
　　千萬(wàn)次地問(wèn)
　　在一間不大的實(shí)驗(yàn)室中，記者見(jiàn)到了綜合所鋁土礦項(xiàng)目組的一位小伙子，他正熟練地把一些很不起眼的黃土放入一個(gè)鐵罐中，加水，在研磨機(jī)上滾動(dòng)研磨。這里既沒(méi)有一排排的試管，也沒(méi)有穿著白大褂的實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)形象，只有一摞摞大小不等的盆，和不少看上去已有些破舊的機(jī)器。
　　“我國(guó)鋁土礦石多數(shù)為一水硬鋁石型低鋁硅比的中品位礦石，因而提鋁降硅是鋁土礦選礦工作的重要目標(biāo)。我們的工作就是讓這些低品位鋁土礦更好地浮選脫硅，使其擺脫束之高閣的命運(yùn)。”小伙子名叫趙開(kāi)樂(lè)，是中南大學(xué)礦物加工專業(yè)的博士，是項(xiàng)目組的骨干之一。
　　他把研磨好的礦石連水一起倒入浮選機(jī)中，仔細(xì)地放入了一些藥劑。許多泡沫迅速涌起，趙開(kāi)樂(lè)趕緊把同泡沫一起浮起的礦物從槽口刮了出來(lái)。他解釋說(shuō)，這些藥劑能夠改變礦石表面的疏水性，將一水硬鋁石和高嶺土、伊利石等含硅礦物進(jìn)行徹底解離，再通過(guò)浮選將一水硬鋁石附著于泡沫浮出，這也是試驗(yàn)最重要的一步。后面的流程則是沉降、過(guò)濾、烘干、制樣、送化驗(yàn)，再根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果繼續(xù)新的試驗(yàn)。
　　這樣的試驗(yàn)過(guò)程，趙開(kāi)樂(lè)和同事已經(jīng)重復(fù)了上千次。盡管程序和手法沒(méi)有什么變化，但每一次，都不相同——他們不斷調(diào)整著浮選藥劑的成分或配比，而破解我國(guó)難選低品位鋁土礦應(yīng)用難題的“鑰匙”，也就在這每一次試驗(yàn)中藥劑微乎其微的變化上。
　　“浮選脫硅的關(guān)鍵就是藥劑的選擇和研發(fā)，即找到適合低品位鋁土礦、脫硅效果好、且經(jīng)濟(jì)可行的浮選藥劑。”趙開(kāi)樂(lè)說(shuō)。
　　趙開(kāi)樂(lè)用于試驗(yàn)的鋁土礦正是來(lái)自重慶，只不過(guò)，不是5年前《黔渝地區(qū)中低品位鋁土礦鐵礦可利用性評(píng)價(jià)》項(xiàng)目需要研究鋁硅比4.2~4.5的中品位鋁土礦，而是其延伸項(xiàng)目《滇渝地區(qū)中低品位鋁土礦及其伴生資源合理利用技術(shù)研究》中的目標(biāo)礦物——鋁硅比為3左右的低品位礦石，“我們以前還做過(guò)鋁硅比是1.9的，效果也很好。”
　　“我們項(xiàng)目組研制了一種高效的鋁土礦捕收劑EM505，對(duì)重慶各種鋁土礦具有較好的適應(yīng)性，解決了重慶鋁土礦利用的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。”隨即，趙開(kāi)樂(lè)列出了一組數(shù)據(jù)：對(duì)鋁硅比為5左右的鋁土礦，精礦鋁硅比大于10、三氧化二鋁選礦回收率80%～87%；對(duì)鋁硅比為4.5左右的鋁土礦，精礦鋁硅比大于9、三氧化二鋁選礦回收率大于75%；對(duì)鋁硅比為3左右的鋁土礦，精礦鋁硅比大于7、三氧化二鋁選礦回收率60%～73%；對(duì)鋁硅比為1.9的極低品位鋁土礦，精礦鋁硅比大于7、三氧化二鋁選礦回收率大于60%。
　　“就在不久前，他們的試驗(yàn)已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室選礦試驗(yàn)、選礦擴(kuò)大連續(xù)試驗(yàn)和化學(xué)預(yù)脫硅試驗(yàn)進(jìn)入到工業(yè)試驗(yàn)階段。這意味著，這項(xiàng)技術(shù)即將得到大規(guī)模的應(yīng)用。”劉亞川所長(zhǎng)高興地補(bǔ)充道。
　　“這是你們無(wú)數(shù)次試驗(yàn)換來(lái)的！”記者對(duì)趙開(kāi)樂(lè)豎起大拇指。
　　“也是日日夜夜的思考換來(lái)的。我們更多的時(shí)候是在想，試驗(yàn)只是用來(lái)驗(yàn)證、完善我們的科學(xué)思考，幫助我們從無(wú)限可能中尋找答案?？茖W(xué)就是追尋，是對(duì)未知千萬(wàn)次的問(wèn)。”趙開(kāi)樂(lè)說(shuō)。
　　曲折的迷宮
　　第二天，記者見(jiàn)到了項(xiàng)目組的負(fù)責(zé)人閆武，令人驚訝的是，這位被劉亞川所長(zhǎng)稱為“技術(shù)強(qiáng)將”、已在成都綜合所從事礦產(chǎn)資源綜合利用技術(shù)研發(fā)14年的“老同志”，竟然年輕得出乎意料——今年也只有38歲。辦公桌電腦旁照片里的可愛(ài)小男孩，是他剛剛4歲的兒子。
　　2006年~2010年，閆武作為難利用鮞狀赤鐵礦研究團(tuán)隊(duì)中的選礦課題負(fù)責(zé)人，帶領(lǐng)課題組研制出了高效脫硅陽(yáng)離子反浮選捕收劑和高效脫磷捕收劑，創(chuàng)新性的提出分步反浮選脫磷脫硅的“脫泥—反浮選脫磷—反浮選脫硅”流程，為我國(guó)數(shù)十億噸高磷鮞狀赤鐵礦經(jīng)濟(jì)、高效的利用提供了技術(shù)支撐。正是由于他在鮞狀赤鐵礦選礦試劑研制方面表現(xiàn)突出，2010年綜合所實(shí)施《黔渝地區(qū)中低品位鋁土礦鐵礦可利用性評(píng)價(jià)》項(xiàng)目時(shí)，被選派到新組建的鋁土礦項(xiàng)目組任負(fù)責(zé)人，擔(dān)負(fù)起為綜合所將業(yè)務(wù)拓展至低品位鋁土礦綜合利用等新領(lǐng)域的重任。
　　重慶鋁土礦屬于極難選礦石，是我國(guó)中低品位鋁土礦的代表，其礦床類型屬沉積型一水硬鋁石型鋁土礦，礦石以致密隱晶質(zhì)—膠狀結(jié)構(gòu)為主，組成礦物結(jié)晶差，粒度微細(xì)，而且礦物混雜嵌布，含硅雜質(zhì)礦物形態(tài)復(fù)雜，礦石性質(zhì)差。閆武與項(xiàng)目組成員研究分析后認(rèn)為，該地區(qū)的鋁土礦含硫含硅高，脫硅是最大的難點(diǎn)，浮選脫硅工藝流程與重選相比更高效，而浮選的核心是藥劑的研發(fā)。如果藥劑過(guò)關(guān)了，設(shè)備、工藝就可以簡(jiǎn)單些，利于成本下降。
　　“氧化礦有通性，而我在研制鮞狀赤鐵礦選礦試劑方面又積累了一些經(jīng)驗(yàn)，所以剛開(kāi)始信心十足，心情還算輕松。但我們努力了將近一年都沒(méi)什么進(jìn)展，加上逐漸了解到此前國(guó)內(nèi)已有多家知名單位對(duì)重慶地區(qū)中低品位鋁土礦進(jìn)行過(guò)選礦研究都鎩羽而歸，不是選礦精礦鋁硅比低、三氧化二鋁回收率不高、選礦脫硅的指標(biāo)結(jié)果不理想，就是成本過(guò)高、不適合推廣應(yīng)用，壓力才陡然大了起來(lái)。”回首那段艱難歲月，閆武語(yǔ)氣都變得沉重了不少，“正巧又趕上愛(ài)人懷孕生子，真是焦頭爛額。”
　　不過(guò)，再難，也得堅(jiān)持。
　　2011年冬天，閆武顧不上剛出生不久的孩子，天天扎在實(shí)驗(yàn)里，繼續(xù)從上百種藥劑、上萬(wàn)種配方中篩選合適的原料和組合，動(dòng)腦動(dòng)手，一次次復(fù)配，一次次試驗(yàn)。那會(huì)兒，睡著了都在想方案。愛(ài)人嗔怪他，“連晚上做夢(mèng)也在喊鋁土礦啊”。
　　“科研就像進(jìn)入曲折的迷宮，必然會(huì)有一條甚至幾條道路是通向真知的。”閆武琢磨，從工藝礦物學(xué)的角度看、從礦石的性質(zhì)分析，提高低品位鋁土礦的硅鋁比在理論上是完全可行的，現(xiàn)在達(dá)不到要求，肯定是沒(méi)找到正確的途徑。只要可能，就有機(jī)會(huì)。
　　終于，閆武與他的同伴推開(kāi)了通向成功的大門。他永遠(yuǎn)記得那一天的感受，“試驗(yàn)現(xiàn)象很好，化驗(yàn)結(jié)果也非常理想，但我發(fā)現(xiàn)我根本沒(méi)有想象中的驚喜，反而平靜地跑到實(shí)驗(yàn)室又重復(fù)了兩次試驗(yàn)。當(dāng)三次化驗(yàn)結(jié)果完全一致，我才相信我們真的試驗(yàn)成功了。如釋重負(fù)。后來(lái)，為了驗(yàn)證，我們又把樣品送到其他單位測(cè)試，效果還是一樣。”為了慶祝這來(lái)之不易的成果，常年加班的項(xiàng)目組特地放了兩天假。
　　無(wú)盡的追尋
　　“到現(xiàn)在，我每周也只休息一天。主要是孩子小，又特別黏我，我得拿出周末的一天盡量多陪陪他。”閆武有點(diǎn)不好意思地解釋，“不過(guò)，只要有新想法，無(wú)論什么時(shí)候都得趕來(lái)，不能讓靈感消失啊。我們這個(gè)團(tuán)隊(duì)特別團(tuán)結(jié)，一說(shuō)做試驗(yàn)，他們都會(huì)放下手中的事立即跑過(guò)來(lái)。”
　　2012年，閆武項(xiàng)目組在重慶難利用鋁土礦選礦脫硅技術(shù)研究方面取得重大進(jìn)展——研制了高效鋁土礦捕收劑，對(duì)高硫鋁土礦提出“浮選脫硫—脫水—浮選脫硅”工藝，初步解決了重慶地區(qū)中低品位鋁土礦浮選脫硅難題，并成功入選2012年中國(guó)地質(zhì)調(diào)查十大進(jìn)展。
　　幾乎沒(méi)有間隙，項(xiàng)目組又繼續(xù)擴(kuò)大科研工作，連續(xù)接手了多個(gè)任務(wù)。2012年9月，受中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司委托，實(shí)施了“滇渝地區(qū)中低品位鋁土礦及其伴生資源合理利用技術(shù)研究”項(xiàng)目，希望通過(guò)技術(shù)革新“救危難于水火”。
　　原來(lái)，由于重慶地區(qū)高硫中低品位鋁土礦礦石極為難選，中國(guó)鋁業(yè)重慶分公司只得采用高能耗的“選礦脫硫—串聯(lián)法”工藝生產(chǎn)氧化鋁，但問(wèn)題是不僅氧化鋁生產(chǎn)成本過(guò)高，而且選礦脫硫效果也始終不理想，導(dǎo)致公司自投產(chǎn)以來(lái)一直嚴(yán)重虧損，投資達(dá)70億元的工廠被迫停產(chǎn)。
　　工廠虧損、停產(chǎn)，不僅是經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，而且是社會(huì)問(wèn)題。這幾年，閆武項(xiàng)目組也心急如焚，可喜的是，通過(guò)對(duì)重慶大佛巖高硫中低品位鋁土礦進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、擴(kuò)大連續(xù)試驗(yàn)、工業(yè)試驗(yàn)，已經(jīng)取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)——得到的鋁精礦鋁硅比高、硫含量低，三氧化二鋁選礦回收率比其他相關(guān)研究提高了8～10個(gè)百分點(diǎn)，還可得到硫含量大于41%的硫精礦。項(xiàng)目組改進(jìn)了鋁土礦捕收劑EM505的配方，優(yōu)化選礦工藝，研制了高效浮選脫硫藥劑，在該礦選礦脫硫、浮選脫硅等方面取得突破。中鋁公司的權(quán)威專家認(rèn)為，這一研究成果是近十幾年來(lái)鋁土礦選礦的重大突破。如今，成都綜合所研究提出的改進(jìn)“選礦—拜耳法”工藝，已作為中國(guó)鋁業(yè)重慶分公司重要的技術(shù)改造方案。
　　云南文山地區(qū)也是鋁土礦的重要產(chǎn)地，但這里的鋁土礦高鐵、高鈦、高硅、低氧化鋁，如按現(xiàn)行技術(shù)方法對(duì)邊界品位以上鋁土礦進(jìn)行氧化鋁生產(chǎn)，該地區(qū)資源量只能支撐5年左右。為了走出資源困境，云鋁集團(tuán)找了很多科研單位，期望破解該地區(qū)難利用鋁土礦的應(yīng)用難題。
　　2013年至今，鋁土礦項(xiàng)目組根據(jù)文山地區(qū)鋁土礦的資源特色，對(duì)鋁土礦捕收劑配方進(jìn)行改進(jìn)，使之適合浮選高鐵高鈦的鋁土礦，采用新型的抑制劑，使鋁精礦中鐵、鈦無(wú)明顯的富集。試驗(yàn)結(jié)果與其他研究單位相比，鋁精礦鋁硅比相當(dāng)，三氧化二鋁回收率高1～2個(gè)百分點(diǎn)，鋁精礦中全鐵和二氧化鈦含量較低，為該礦選礦分離鐵、鈦、鋁，更好地綜合利用鐵鈦資源打下良好的基礎(chǔ)。
　　“成都綜合所通過(guò)完善工藝和藥劑使中低品位鋁土礦得以應(yīng)用的技術(shù)已經(jīng)比較成熟了，現(xiàn)在的重點(diǎn)是推廣。2017年以后，所里還將重點(diǎn)攻關(guān)其他地區(qū)難利用的高鐵鋁土礦。不僅是鋁土礦，只要是難選的金屬礦產(chǎn)，我們都會(huì)關(guān)注和研究。”劉亞川所長(zhǎng)對(duì)記者說(shuō)。
　　科技的一小步，往往是應(yīng)用領(lǐng)域的一大步。在礦產(chǎn)資源綜合利用領(lǐng)域，一個(gè)看起來(lái)很小的突破，都可能形成科技動(dòng)能，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境帶來(lái)巨大效益。
　　從小處來(lái)說(shuō)，當(dāng)前國(guó)際國(guó)內(nèi)礦業(yè)形勢(shì)不好，包括鋁土礦在內(nèi)的許多礦產(chǎn)資源銷路不暢、價(jià)格低迷，要拯救大批礦業(yè)企業(yè)就要著力于技術(shù)升級(jí)，通過(guò)降低成本來(lái)度過(guò)難關(guān)。從大處而言，人類對(duì)礦產(chǎn)資源的需求是持續(xù)的，礦產(chǎn)資源必然會(huì)越用越少，人類要解決這個(gè)難題，也唯有通過(guò)持續(xù)改進(jìn)技術(shù)、工藝，逐步提高對(duì)各類礦產(chǎn)資源的利用程度，高效利用已經(jīng)探明的和正在通過(guò)礦產(chǎn)勘查不斷“出產(chǎn)”的新資源。很顯然，人類發(fā)展對(duì)科技的需求是無(wú)限的，礦產(chǎn)資源綜合利用方面的探索之路永無(wú)止境。
　　正如閆武所說(shuō)：“綜合利用好現(xiàn)有礦產(chǎn)資源是現(xiàn)代礦業(yè)發(fā)展的應(yīng)有之義，我們的科技攻關(guān)沒(méi)有終點(diǎn)！”