（攝影：牛亞偉）

作為中國在南太平洋地區(qū)最大的投資項(xiàng)目和巴布亞新幾內(nèi)亞最大的集采選冶一體的世界級礦業(yè)項(xiàng)目，中冶瑞木鎳鈷礦項(xiàng)目自2012年投產(chǎn)以來，不斷實(shí)現(xiàn)采礦工藝的變革與創(chuàng)新，成功解決了項(xiàng)目初期投產(chǎn)不達(dá)產(chǎn)、高成本與資源品位下降等多重挑戰(zhàn)。通過“水力采礦”“水采-機(jī)采聯(lián)合作業(yè)”及“移動式采礦”等一系列漸進(jìn)式創(chuàng)新，中冶瑞木鎳鈷礦項(xiàng)目在巴布亞新幾內(nèi)亞復(fù)雜的熱帶雨林環(huán)境中，成功開發(fā)了世界級低品位紅土鎳鈷礦，實(shí)現(xiàn)了達(dá)產(chǎn)超產(chǎn)與可持續(xù)發(fā)展，為全球礦業(yè)資源開發(fā)提供了可復(fù)制的中國技術(shù)方案。

水采工藝破解投產(chǎn)不達(dá)產(chǎn)難題

中冶瑞木鎳鈷礦項(xiàng)目投產(chǎn)初期，面臨嚴(yán)峻的生產(chǎn)困境。作為世界首個(gè)成功應(yīng)用高壓酸浸工藝處理低品位紅土礦的項(xiàng)目，其絕大多數(shù)設(shè)備為自主設(shè)計(jì)的非標(biāo)設(shè)備，沒有成熟經(jīng)驗(yàn)可供借鑒。實(shí)際運(yùn)行中，因圓筒洗礦機(jī)振動格篩面積過大、進(jìn)料口之間距離太近等設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致設(shè)備損壞嚴(yán)重、維修量激增，投產(chǎn)后無法達(dá)產(chǎn)。而熱帶雨林高強(qiáng)度降雨更使紅土礦在開采過程中滲入過多水分，頻繁造成洗礦系統(tǒng)淤塞，每年雨季每月約有10天處于停產(chǎn)狀態(tài)，產(chǎn)能長期僅能達(dá)到設(shè)計(jì)值90%左右。為徹底解決項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)難題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)向作為輔助工藝的水采技術(shù)。水采在20世紀(jì)五六十年代廣泛應(yīng)用于煤礦、鉀鹽、鈉鹽等非金屬礦的開采，但由于環(huán)保問題已經(jīng)基本停用。盡管初期赴外考察專家實(shí)驗(yàn)效果不理想，但團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持不懈地改進(jìn)創(chuàng)新，于2016年決定將水采從輔助工藝提升為主工藝進(jìn)行采礦造漿，同年水采即貢獻(xiàn)了30%的產(chǎn)能。水采工藝具有造漿速度快、前期投資少、人工與維修成本低、建設(shè)周期短等顯著優(yōu)點(diǎn)。水采工藝實(shí)施后，2017年中冶瑞木鎳鈷礦項(xiàng)目全面實(shí)現(xiàn)達(dá)產(chǎn)，并連續(xù)多年超產(chǎn)，最高月份產(chǎn)量達(dá)設(shè)計(jì)產(chǎn)能的108%。

縱觀世界各地的紅土礦項(xiàng)目，投產(chǎn)不達(dá)產(chǎn)始終是難以解決的問題。20世紀(jì)60年代，古巴建成的紅土礦項(xiàng)目在卡斯特羅革命后持續(xù)停產(chǎn)。此后，一家加拿大公司對其進(jìn)行投資改造，直到2000年才達(dá)到歷史產(chǎn)能，但仍未達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)能。90年代末，澳大利亞建成了三個(gè)紅土礦項(xiàng)目，由于技術(shù)原因都未達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)能，最高僅達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)能的75%。與中冶瑞木鎳鈷礦項(xiàng)目同期投產(chǎn)、由國外知名工程公司設(shè)計(jì)的新喀里多尼亞Goro項(xiàng)目以及馬達(dá)加斯加Ambatovy項(xiàng)目至今產(chǎn)量僅能達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)能的70%-80%。中冶瑞木鎳鈷礦純水采開采紅土礦為世界首例，突破了紅土礦產(chǎn)能上限，不僅為采礦工藝，也為造漿工藝帶來革命性的變化。

水采-機(jī)采聯(lián)合作業(yè)模式保障可持續(xù)發(fā)展

隨著開采持續(xù)，高品位礦石資源減少，礦石品位下降、礦體變薄、含礫石率增加，導(dǎo)致處理難度和成本攀升。瑞木紅土鎳礦屬于低品位資源，投產(chǎn)前五年首采區(qū)域?yàn)槠焚|(zhì)較高的KBK礦區(qū)，礦石平均品位為鎳1.09%。自第六年開始，礦石品位逐年降低，后15年礦石鎳平均品位僅為0.91%，維持原設(shè)計(jì)產(chǎn)量所需單位成本將逐步升高。同時(shí)，開采面積擴(kuò)大使運(yùn)輸距離增加，遠(yuǎn)超采礦業(yè)“3公里最經(jīng)濟(jì)”臨界點(diǎn)，引發(fā)了設(shè)備、油耗、維修及人工成本的“多米諾骨牌”式增長。礦山的采礦造漿能力急劇下降，原有工藝在2023年已經(jīng)難以滿足冶煉廠產(chǎn)能需求，項(xiàng)目生存面臨挑戰(zhàn)。

為應(yīng)對資源劣化與成本危機(jī)，項(xiàng)目在2023年推出“水采+機(jī)采聯(lián)合作業(yè)”模式。其核心是在采礦點(diǎn)附近建立水采點(diǎn)，用鉸卡將礦石短距離運(yùn)輸至水采點(diǎn)，再用高壓水炮沖洗造漿。這一模式大幅縮短運(yùn)輸距離，將采礦成本從可變成本轉(zhuǎn)化為可控的固定成本。一個(gè)聯(lián)合作業(yè)點(diǎn)的投資僅為計(jì)劃新建洗礦系統(tǒng)的5%左右。2023年5月，礦山正式開始聯(lián)合作業(yè)的工業(yè)化應(yīng)用試驗(yàn)，同年10月聯(lián)合作業(yè)成為主工藝，到目前為止，聯(lián)合作業(yè)產(chǎn)量占到礦山總產(chǎn)量的80%，完全滿足了冶煉廠需求。聯(lián)合作業(yè)實(shí)施后，鉸卡使用量減少約30%，維修人員減少40%，礦石損失率也從機(jī)采的4%-5%降低到3%左右。這不僅解決了項(xiàng)目的生存問題，更因其理論上可使采礦范圍、造漿能力和產(chǎn)能隨管道運(yùn)輸能力無限延伸，為項(xiàng)目的長期可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，被視為對世界采礦工藝的顛覆性創(chuàng)新。

系統(tǒng)性技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動全面增效與綠色發(fā)展

除了采礦工藝的核心突破，項(xiàng)目在節(jié)能降耗、環(huán)境保護(hù)及全流程技術(shù)方面也進(jìn)行了系統(tǒng)性創(chuàng)新。

——變頻式攪拌槳降低能耗

在礦漿攪拌系統(tǒng)能耗優(yōu)化上，項(xiàng)目將原有礦漿儲存罐攪拌槳驅(qū)動系統(tǒng)從原有硬啟動、固定頻率運(yùn)行模式升級為變頻運(yùn)行模式，采用空間電壓矢量控制、轉(zhuǎn)矩自動提升等技術(shù)的變頻器，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)速的平滑與精確調(diào)節(jié)。改造后，攪拌槳轉(zhuǎn)速可根據(jù)罐內(nèi)實(shí)際礦漿量自動調(diào)節(jié)，直接降低了攪拌作業(yè)的電耗。同時(shí)，變頻軟啟動和軟停止功能減少了設(shè)備啟停時(shí)的電流沖擊與機(jī)械應(yīng)力，顯著延長了軸承、聯(lián)軸器等關(guān)鍵部件使用壽命，降低了設(shè)備消耗與維修保養(yǎng)費(fèi)用。

——調(diào)優(yōu)工藝參數(shù)科技降本

在濃密機(jī)工藝優(yōu)化與絮凝劑高效利用上，項(xiàng)目通過調(diào)整礦漿預(yù)稀釋濃度，實(shí)現(xiàn)了流程精細(xì)化控制。為提升鎳鈷金屬產(chǎn)量，需要將礦漿濃度從設(shè)計(jì)值18.3%提高至22%左右，濃度提升將導(dǎo)致絮凝劑用量大幅增加，從每噸礦漿60克增至約80克，進(jìn)而推高生產(chǎn)成本。通過持續(xù)攻關(guān)與實(shí)驗(yàn)，礦山技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)了更優(yōu)的工藝參數(shù)：在濃密機(jī)中加裝稀釋泵，將礦漿預(yù)稀釋濃度從8%優(yōu)化至4.5%。工藝優(yōu)化后，不僅達(dá)到22%的目標(biāo)礦漿濃度，同時(shí)絮凝劑消耗成功降至每噸礦漿72克。

——更短距離礦漿管道節(jié)能降耗

在礦漿輸送系統(tǒng)改造上，項(xiàng)目通過縮短并優(yōu)化礦漿輸送管道大幅節(jié)約能耗。通過優(yōu)化調(diào)整設(shè)計(jì)方案，對管道布局重新設(shè)計(jì)，將管道總長度由2.3公里縮短至1.7公里、彎頭由22個(gè)減少至4個(gè)，從根本上簡化了管路結(jié)構(gòu)，降低了輸送阻力和磨損風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

——回水系統(tǒng)貫徹綠色發(fā)展理念

在環(huán)境保護(hù)與資源循環(huán)方面，項(xiàng)目踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，通過建設(shè)高效的回水系統(tǒng)，借鑒都江堰水利工程原理，實(shí)現(xiàn)了洗礦廢水的分級自流與全部回收利用，最終于2022年10月實(shí)現(xiàn)了廢水零排放，恢復(fù)了下游河流生態(tài)。水源地取水系統(tǒng)同樣應(yīng)用了都江堰的分流原理，在保障供水的同時(shí)，使年取水量從140萬立方米降至90多萬立方米，大幅降低了水電消耗與運(yùn)行成本。

——全流程技術(shù)創(chuàng)新填補(bǔ)空白

在全流程技術(shù)層面，項(xiàng)目形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的低品位紅土鎳鈷礦資源高效開發(fā)綜合利用技術(shù)。在選礦環(huán)節(jié)，創(chuàng)新采用“圓筒洗礦機(jī)＋槽式擦洗機(jī)”工藝去除雜質(zhì)并回收礦石，并運(yùn)用“水力旋流器分級＋螺旋溜槽粗選＋搖床精選＋磁選”工藝高效選鉻，產(chǎn)出副產(chǎn)品鉻鐵礦精礦。在冶煉環(huán)節(jié)，項(xiàng)目是全球首個(gè)成功應(yīng)用高壓酸浸工藝從低品位紅土礦提取鎳鈷金屬的項(xiàng)目，采用三級預(yù)熱+高壓釜+三級閃蒸技術(shù)，蒸汽循環(huán)利用率高（>75%），鎳鈷浸出率高（Ni≥95.5%、Co≥95%）。

移動式采礦與持續(xù)創(chuàng)新

——移動式采礦實(shí)現(xiàn)采洗結(jié)合

在取得水采與聯(lián)合作業(yè)的成功后，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)并未止步。在對現(xiàn)有工藝仍存在靈活性不足、礦漿顆粒雜質(zhì)多等缺點(diǎn)進(jìn)行分析后，提出“移動式采礦”的下一代解決方案，將傳統(tǒng)洗礦系統(tǒng)用的圓筒洗礦機(jī)、槽式擦洗機(jī)、皮帶等設(shè)備再次應(yīng)用到移動采礦設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)“采洗結(jié)合”，以克服地形限制并提升礦漿質(zhì)量。目前該理念已基本成熟，正與國內(nèi)廠家聯(lián)合設(shè)計(jì)，有望進(jìn)一步改變世界采礦業(yè)的格局。

——?jiǎng)?chuàng)新工藝激發(fā)強(qiáng)大動能

中冶瑞木鎳鈷礦項(xiàng)目在巴布亞新幾內(nèi)亞復(fù)雜環(huán)境下的成功運(yùn)營，是以持續(xù)科技創(chuàng)新驅(qū)動產(chǎn)業(yè)升級的典范。項(xiàng)目通過持續(xù)的工藝創(chuàng)新，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和社會效益。

經(jīng)濟(jì)效益顯著，利潤貢獻(xiàn)突出

自2017年達(dá)產(chǎn)后，項(xiàng)目利潤持續(xù)多年在中國五礦子企業(yè)中名列前茅，多年來保持較好利潤水平，真正起到了“壓艙石、穩(wěn)定器、動力源”的作用。

技術(shù)引領(lǐng)行業(yè)，提供中國方案

項(xiàng)目形成了一套具有自主知識產(chǎn)權(quán)的低品位紅土鎳鈷礦資源高效開發(fā)綜合利用技術(shù)。其成功實(shí)踐，打破了全球紅土礦項(xiàng)目普遍“投產(chǎn)不達(dá)產(chǎn)”的魔咒，與同期由國外知名公司設(shè)計(jì)的馬達(dá)加斯加、新喀里多尼亞等項(xiàng)目長期產(chǎn)能不足形成鮮明對比，為世界提供了可復(fù)制的中國技術(shù)、中國設(shè)備和中國解決方案。

保障資源安全，支撐國家戰(zhàn)略

鎳鈷是新能源、航空航天等戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵材料。中冶瑞木鎳鈷礦項(xiàng)目的成功運(yùn)營，保障了國家鎳鈷資源供應(yīng)鏈的安全，并通過與中國新能源企業(yè)合作生產(chǎn)三元前驅(qū)體，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)，為國家產(chǎn)業(yè)升級作出了貢獻(xiàn)。

踐行綠色理念，實(shí)現(xiàn)和諧發(fā)展

項(xiàng)目注重環(huán)保與資源循環(huán)。借鑒都江堰水利原理，通過回水系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)了廢水零排放，修復(fù)了當(dāng)?shù)睾恿魃鷳B(tài)。在工藝上，采用高壓酸浸等濕法冶煉技術(shù)，與同規(guī)?；鸱üに囅啾?，每年可節(jié)能超50萬噸標(biāo)煤，減排二氧化碳155萬噸。

培養(yǎng)創(chuàng)新文化，積累核心人才

面對從“零技術(shù)、零設(shè)備、零經(jīng)驗(yàn)”起步的困境，項(xiàng)目通過不斷攻堅(jiān)，營造了濃厚的創(chuàng)新氛圍，激發(fā)了員工的創(chuàng)新活力，在工藝、工具、設(shè)備維修等方面涌現(xiàn)大量成果，為企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展儲備了關(guān)鍵技術(shù)和人才。

作者 宋樹濤瑞木鎳鈷管理（中冶）有限公司辦公室副主任

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