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1、钨矿资源绿色开发的评价指标体系钨矿资源绿色开发的评价指标体系中文摘要中文摘要:本文通过对我钨矿业当前开采和利用现状存在的问题分析,基于循环经 济角度,构建了未来钨矿业可持续发展的 4 个绿色评价指标体系：固体废物零排 放量、综合回收率、研发高附加值的深加工产品量、再生资源回收利用量，指 出了钨矿业健康可持续发展的方向和应坚持的原则等问题。 关键词关键词 钨矿钨矿 循环经济循环经济 绿色评价指标体系绿色评价指标体系一、钨矿及钨矿业概况一、钨矿及钨矿业概况钨元素由瑞典化学家舍勒(C.W.Seheele)于 1781 年从当时称为重石的矿物(现称白钨矿)中发现的，并以瑞典文 tung(重)和 ste
2、n(石头)的复合词 tungsten 命名这种新元素。1783 年西班牙人德卢亚尔兄弟(F.deElhuyar)从黑钨矿中制得氧化钨，并用碳还原为钨粉。钨呈银白色，是熔点最高的金属，熔点高达 3400，居所有金属之首，沸点5555oC，比重比重(单晶钨)19.3，并具有高硬度、良好的高温强度和导电、传热性能，常温下化学性质稳定，耐腐蚀，不与盐酸或硫酸起作用。钨在冶金和金属材料领域中属高熔点稀有金属或称难熔稀有金属。钨及其合金是现代工业、国防及高新技术应用中的极为重要的功能材料之一，广泛应用于航天、原子能、船舶、汽车工业、电气工业、电子工业、化学工业等诸多领域。特别是含钨高温合金主要应用于燃气轮
3、机、火箭、导弹及核反应堆的部件，高比重钨基合金则用于反坦克和反潜艇的穿甲弹头。钨精矿用于生产金属钨、碳化钨、钨合金及化合物。1、钨矿原料特点、钨矿原料特点(1)钨的地球化学特性及其在地质作用中的行为钨是一种分布较广泛的元素，几乎遍见于各类岩石中，但含量较低。通过有关地质作用加以富集才能形成矿床作为商品矿石开采。钨在地壳中的平均含量为 1.3x10 币，在花岗岩中含量平均为 1.sxlo 一。钨在自然界主要呈六价阳离子，其离子半径为 0.68XIJ10 米。由于 w6+离子半径小，电价高，具有强极化能力，易形成络阴离子，因此钨主要以络阴离子形式w0 “一，与溶液中的 FeZ+、枷 2+、2+等阳
4、离子结合形成黑钨矿或白钨矿淀。黑钨矿结晶温度为 320240，白钨矿的结晶温度为 300200。在表生作用中，由于含钨矿物较定，常形成砂矿。但在酸性条件，含钨矿物可被分解，并以 W03 形式于地表水中，在一定条件下形成某钨的次生矿物。有时以矿物微粒或子形式被粘土或铁锰氧化物吸附而聚于页岩、泥质细砂岩及铁锰矿层。近年来在古老的变质岩系中发现层控钨矿床和钨的矿源层，说明在质作用过程中，钨也能发生某种程的富集。(2)钨矿石矿物组成钨的重要矿物均为钨酸盐。在成作用过程中能与【W042 一络阴离子合的阳离子仅有几个，主要有 Ca2+ 、fe2+，Mn2+、Pb2+，其次为 cu2+、zn2+、AI3+、
5、Fe3+、Y3+等，因而矿物种类有，目前在地壳中仅发现有 20 余种钨物和含钨矿物，即黑钨矿族:钨锰、钨铁矿、黑钨矿:白钨矿族:白矿(钙钨矿)、钼白钨矿、铜白钨:钨华类矿物:钨华、水钨华、高钨华、忆钨华、铜钨华、水钨铝:不常见的钨矿物:钨铅矿、斜钨矿、铝钨铅矿、钨锌矿、钨秘矿、钨烧绿石、钦忆针矿(含钨)、硫钨等。尽管己发现的钨矿物和含钨矿物20 余种，但其中具有开采经济价值只有黑钨矿和白钨矿。黑钨矿(Fe、G 枷)钓 4，含 WO376%;白钨矿 CaWO;，含 W 山 80.6%。(3)我国选冶钨矿物原料与国外不同国外长期以来开发的钨矿，主要是白钨矿，占总生产能力的 60%。而我国尽管白钨矿
6、己探明储量376 万吨，占全国钨矿总储量的 71%，但由于一些大型、超大型钨多金属矿床的矿石物质成分复杂，嵌布粒度细，选冶技术尚未彻底解决，因而现阶段开采仍以石英脉型黑钨矿为主，占全国采出矿量的 90%。2、矿石工业要求、矿石工业要求钨矿产工业要求(或称矿产工业要求)，包括矿床边界品位(W03%)、工业品位(wO3%)、可采厚度伽)和夹石剔除厚度(m)，对各类型矿床均有不同指标(表 3.12.1);典型矿床工业要求实例见表 3.12.2。钨矿床伴生有益组分通常有锡、铝、铭、铜、铅、锌、锑、金、银、钻、被、铿、妮、担、稀土、硫、磷、砷、压电水晶、熔炼水晶、萤石等。其中，硫、磷、砷、铝、钙、锰、铜
7、、锡、硅、铁、锑、锡、铅、锌等对钨的冶炼工艺和钨制品为有害杂质，对各类钨精矿产品所含的这些有害杂质，国家已制定行业标准，即 GB2825 一 81。因此，这些有害组分，要经过选冶技术途径富集综合回收，变害为益，变废为宝，综合利用。当钨矿床中伴生组分达到表 3.12.3 所列的含量应注意综合评价。据美国地质调查局 2003 年初公布资料(表 1), 世界已经探明钨的储量为 290 万 t 储量基础为 620 万 t 中国钨的储量为 180 万 t 储量基础为 420 万 t 分别占世界总储量的 621%和 678%,居世界第一位,其次为加拿大、俄罗斯和美国,中国钨的资源优势极为明显。钨在地球上分
8、布极不均匀,但中国的钨矿藏量极为丰富,已探明矿产地有 252 处,分布于 23 个省(区),总保有储量居世界第一位,产量也居世界首位,是传统出口的矿产品。就省(区)来看,以湖南(白钨矿为主)、江西(黑钨矿为主)为多,储量分别占全国总储量的 338%和207%。如何合理有效地进行开采、生产以取得最大的经济和社会效益是一个重要课题。2005 年全球钨资源储量年全球钨资源储量 国家储量/万吨比例/%储量基础/万 吨 中国18062420 美国14520 俄罗斯25942 加拿大26949 玻利维亚5.3210 朝鲜3.5 葡萄牙2.50.82.5 澳大利亚10.31.5 其他361270 世界总计2
9、90100620 数据来源为美国调查局 2006二、钨矿业开发存在的问题二、钨矿业开发存在的问题钨矿藏量在我国极为丰富,总保有储量居世界第一位,产量也居世界首位,是传统出口的矿产品，但经过多年开发，也暴露出以下多方面问题：1、钨资源面临短缺危机。自 20 世纪 80 年代后,我国钨矿地质勘探工作大规模削减。目前,一方面钨矿资源的可采量急剧减少,许多矿山面临资源枯竭;另一方面仍在过量开采且浪费严重。我国的白钨储量虽大,但工业品位低、选矿难度较大。据有关专家分析预测,按目前的开采量开采,约 20 年后,如果没有勘查到足够的资源,中国的钨资源优势将不复存在。2、随着品位较高的大、中型黑钨床开采殆尽,
10、黑钨精矿将主要来源于数量众多的地方小钨矿和集体所有的矿山(矿点),在现实状况下,将导致黑钨矿资源的利用率降低 1520 个百分点,如何提高这部分矿山的钨资源利用率以及相应存在的废石、废砂、废水造成的环境污染问题,需要引起高度重视。3、在即将面临必须适应黑钨精矿向白钨精矿原料的转换和黑钨精矿及白钨精矿原料同时兼顾的情况下,钨冶炼行业工艺流程及设备应作相应改造,同时也面临应对低品位、高杂质的钨精矿原料以及钨精矿价格提高的挑战。三、钨矿绿色开发指标评价体系建立三、钨矿绿色开发指标评价体系建立针对钨矿资源面临短缺危机、开发过程中低利用率和环境污染等问题，我们认为在钨矿发展中，应该采用循环经济方式，循环
11、经济是资源高效和循环利用、符合可持续发展理念的一种新的经济形态,其核心是 3R,即:减量化(Reduce)、资源再利用(Reuse)和再循环(Re-cycle), 构建和发展新型的钨产业链是保护钨资源和合理利用钨资源的重要课题。关键是按照以 3R 为核心的循环经济模式,重新构建与发展钨产业链 4 个评价指标体系,促进钨资源的高效利用,实现良性循环,以保护宝贵的钨资源。1、绿色开发，固体废物零排放量、尾矿环保设施量为指标评价之一钨矿是关系到国防安全和国家建设的重要战略资源，为国家保护性开采的矿种，在目前对战略资源各国空前重视形式下，除自然资源储备外，国家还要建立钨精矿的储备。建设生态钨业必须严格
12、控制开采总量，避免耗竭性开采与利用,不能只着眼眼前,要有战略考虑,要实施绿色生态开发，把矿区的资源与环境作为一个整体考虑，开发与环境协调，尽量控制废石产出量，创造条件使废石不出坑，做到固体废物零排放，尾矿综合回收利用，净化废水，复垦与恢复景观，保障矿区生态平衡和和谐发展。传统开发方式尾矿量巨大，每生产 1 吨钨精矿要排出废石和尾砂 120m3。有部分中型和大部分小型矿山没有建立环保设施，将尾矿随意倒入河沟，造成水土流失、生态破坏。在湖南、江西、广西有的矿场乱采滥挖，排放的废石、尾砂已威胁周边居民生命安全。设有尾矿坝的矿山，对尾矿坝的维护、管理、运行不仅耗费大量钱财，还污染土地、水质，破坏生态环
13、境。目前我国各地钨尾矿利用还很低，应充分重视研发尾矿综合利用与无尾矿排放的采选工艺。通常尾矿利用主要有两个途径，即作为再生资源回收利用和直接利用，矿山应依具体情况选择。例如，从尾矿分离出粗、中粒级物料，用以代替砂、石作建筑用骨料，对细粒矿料进行选矿，综合回收各种有价成分，对最后剩余部分进行固化处理制成各种建材、充填塌陷区的固化块，或用于土地复垦、恢复景观等方面。为缓解资源短缺，维持矿山的生存和发展，应该确保已有尾矿坝的安全和与环境协调、统一，使之成为待利用的“钨资源坝” 。2、绿色开发，提高资源利用效率， 综合回收率为评价指标之二我国钨矿不仅消耗过快，而且存在极大浪费，总有效利用率不到 40%
14、，采选综合回收率仅 43.5%。这是由于采富弃贫、采易弃难问题严重，钨矿资源利用水平很低，加上冶炼过程损失造成的。在管理上应实行严格的准入制和集团化等宏观控制措施，才能有效制止无序开采问题。在技术上，随着黑钨矿趋于枯竭，白钨矿的开采量将逐渐增加，而白钨选矿回收率较低，总回收率还会进一步降低。我国钨矿共伴生组分多达 70 余种。据抽样调查，14 座大型钨矿山对钼、铋、锡等有价元素都在不同程度上进行了回收，但各企业的资源综合利用水平高低不等，1999 年总体上综合利用产值占企业总产值约为 30%;而 27 座中小型钨矿山综合回收率低，这一数值仅为11.1%。此外，伴生钨在我国钨矿资源中占有一定比例
15、，如河南 90%以上的钨储量为栾川钼矿中伴生的白钨，在云南个旧锡矿、江西永平天排山铜矿也伴生白钨。今后回收白钨的潜力还相当巨大。3、绿色开发，研发高附加值的深加工产品量为评价指标之三当前，我国钨终端产品硬质合金等在总出口钨制品量所占比例已经上升，但是由于科技投入不足，研发工作相对落后，出口仍多为远低于国外高档产品价格的中、低档产品。为了改变这种状态，我国钨业正致力生产有自主创新知识产权的高附加值、高技术含量的硬质合金及其深加工产品，并形成千吨级大型硬质合金刀片、大异和超细硬质台金生产基地。在高新技术对钨材的挑战面前，我国钨材跟世界先进水平比仍然存在相当大的差距。有国内专家指出:“当今钨合金的研
16、发工作已由传统的高纯、超细、均匀变为纳米、复合设计和集成制造” 。在此形势下，我国要进一步延伸加工深度，研发综合性能优良、价格低廉的钨合金新材料和特种规格钨材，如特宽、特长的板材，特薄、特窄的箔材，特粗的棒材和各种特殊规格的管材和丝材等。现代钨的应用可大致分为金属制品和化学品两大方向。化学品，尤其是精细化学品，是发展钨深加工品和高效利用钨资源的一条重要途径。这已成为我国钨业界的共识。钨在化学领域的应用主要涉及催化剂、润滑剂、缓蚀剂、颜料、无机非金属新型功能材料等多个领域，近些年在这些方面的应用与研究不断有新的进展，其中以含钨工业催化剂最为突出。含钨催化剂在工业上广泛用于石油炼制、石油化学品及多种化工制品的生产，尤其在清洁汽油、清洁柴油、多种绿色化工产品的生产上，都表现出了优异的催化性能，因而被誉为绿色化学领域的明星催化剂。加强其研发力度，已经成为发展我国钨深加工化学品的一个重要方向。然而，由于我国钨业在传统上不涉及化工与石油化工生产领域，所以至今对催化剂等化学品的生产，只提供原料，不参与研发。为了提高钨在化学品上的应用，专家们已一再呼吁我国钨
