为矿产资源保护与综合利用护航

　　——中国地质调查局成都矿产综合利用研究所工作纪实

　　◎  袁波 杨耀辉 熊文良 龚大兴

　　自然资源部中国地质调查局成都矿产综合利用研究所（简称成都综合利用所）是自然资源部中国地质调查局直属正局级单位，主要承担矿产资源综合利用技术研发，基础性、公益性地质调查，战略性矿产调查评价，以稀土为重点的“三稀”矿产资源开发利用，矿山生态调查与修复任务，同时开展科技成果转化和产业化推广，并向社会提供公益性服务。

　　成都综合利用所的前身是1953年成立于北京的“地质部地矿司技术加工室”；1958年更名为“地质部矿物原料研究所第七室”；1964年经国家科委批准，正式成立“地质部矿产综合利用研究所”；1965年研究所“三线”内迁至四川省峨眉县，更名为“峨眉所”；1992年研究所从峨眉迁至成都，并保留峨眉工作点作为中试基地；2000年，经中央编办批准，更名为“中国地质科学院矿产综合利用研究所”；2005年，原国土资源部将成都综合利用所划归中国地质调查局直接管理。

　　目前，依托成都综合利用所运行的由自然资源部、中国地质调查局批准的科技平台有4个，包括：中国地质调查局金属矿物利用技术中心、国土资源部成都矿产资源利用评价中心、中国地质调查局金属矿产资源综合利用技术研究中心、中国地质调查局稀土资源应用技术创新中心。

　　该所自建所以来，曾先后对国内外1000多个矿区的矿产资源进行综合利用试验研究，对国内10余个矿集区开展综合地质调查评价，提交各类试验研究和调查评价报告2000余份，已有130余项科研成果获得国家、省部级奖励，50余项技术获得国家发明专利。其中，国家科技进步一等奖2项、二等奖1项；中国专利发明创造金奖1项；部级科技成果特等奖1项、一等奖11项、二等奖25项等等。同时，荣获原地质部功勋研究所、全国文明单位、全国模范地勘单位等多项荣誉。

　　成都综合利用所拥有一支涵盖地质找矿、资源综合利用、资源综合评价等专业，层次布局合理的专业人才队伍，具有固体矿产勘查、地质实验测试（岩矿鉴定、岩矿测试、选冶试验）甲级资质，以及水文地质调查、工程地质调查、环境地质调查等相应资质，并通过ISO9001质量管理体系认证。配置有1700余台（套）具有国际先进水平的科研试验装备和选冶中间试验装置，能承担从实验室试验到中间试验、半工业试验的各类科研任务。为我国建设以攀西钒钛磁铁矿、金川铜镍矿、白云鄂博稀土铌铁多金属矿三大共生矿为标志的大型资源基地的开发建设提供了可靠的技术支撑和战略性基础资料；成功使宜昌胶磷矿、广西下雷碳酸锰矿、内蒙古黄岗铁锡矿等复杂难选冶低品位新类型矿产从“难利用矿”变成“可利用矿”；通过改善矿产资源的可利用性和开拓新资源，为我国地质事业和矿产资源的保护和综合利用做出显著贡献。

　　矿产资源综合利用

　　矿产资源综合利用是成都综合利用所的传统优势学科，主要进行战略性矿产资源利用技术的研发与应用。负责自然资源部成都矿产资源利用评价中心、中国地质调查局金属矿产资源综合利用技术研究中心、自然资源部钒钛磁铁矿综合利用重点实验室的运行管理工作。

　　近年来，该所在矿产资源综合利用领域取得的重要研究成果有：

　　1.钒钛战略资源清洁高效利用产业化示范关键技术。创新开发出钒钛资源“梯度选矿”“阶磨阶选”“选择性解离-强化分选”“富钴提硫”新工艺及微细粒钛铁矿选钛新药剂的成套产业化新技术。

　　2.攀西超微细粒钛铁矿选矿回收利用成套化技术。针对-0.019mm左右的超微细粒级钛铁矿原料，采用选择性磁团聚-强化浮选新工艺和绿色浮选新药剂EM-A，完成连续稳定72小时生产的扩大试验，获得优异技术指标，为解决攀西地区尾矿中超微细粒级钛铁矿回收利用提供了一套成熟的产业化技术方案。

　　萤石短流程选矿技术支撑贵州氟钡新材料产业园建设

　　3.铁基伴生钴资源高效富集分离技术。开发出源头富钴提硫新工艺新药剂，获得钴含量大于0.8%的富钴精矿，实现了铁基伴生钴资源综合利用的历史性突破，丰富产品结构、提高企业生产标准，对伴生钴资源技术转移的产业化意义重大。

　　4.蚀变型难处理硫化铜镍矿石选矿提质降镁技术。针对富镁硫化铜镍矿提质降杂，研制了成套浮选药剂，建立了富镁铜镍矿全泥浮选降镁、铜镍分离及伴生稀有金属高效回收新技术原型和基础理论体系，大幅提高了该类资源的利用率，技术先进，经济社会环境效益显著。

　　5.共伴生型萤石资源高效利用新技术。开发出重晶石重选-方解石色选-萤石短流程优先浮选综合回收新工艺新药剂，获得符合高端精细氟化工原料要求的萤石精矿，技术成果先进，引领带动商业性开发，经济社会效益显著。

　　6.伟晶岩型锂铍多金属矿无尾化绿色开发利用新技术。创新锂铍矿物绿色高效捕收剂，建立了锂铍铌钽混浮-强磁、重选分离-无氟回收长石高效利用技术体系，实现资源减量化、无害化利用，技术先进合理，经济效益、社会效益、环境效益显著。

　　综合利用成果转化中试孵化基地

　　该所在矿产资源综合利用领域的技术成果转化主要包括以下几方面：

　　1.钒钛磁铁矿及其伴生资源综合利用技术成果服务于攀西地区、秦岭地区、承德地区、新疆哈密、巴楚地区、陕西地区等钒钛磁铁矿聚集区资源的开发利用，先后获得国家、省部级各类奖励10项，获首届发明创造专利金奖1项，获国家发明专利20余项，培养博士研究生4名，整体技术处于国际领先水平。

　　2.铜镍战略性硫化矿精准富集分离技术成果在四川丹巴、攀枝花以及甘肃金昌等大型铜镍矿山转化应用，先后获得国家、省部级各类奖励3项，获得国家发明专利10余项，发表学术论文20余篇，培养博士研究生1名，整体技术处于国内领先水平。

　　3.共伴生型萤石矿综合利用技术有效支撑了务川氟钡新材料产业园一期镇南30万吨/年和分水36万吨/年萤石重晶石项目建设投产，先后获得国家发明专利10余项，发表学术论文10余篇，培养博士研究生1名，整体技术处于国内领先水平。

　　“三稀”矿产资源开发利用

　　针对伟晶岩型锂矿资源，成都综合利用所创新多项标志性工程化利用技术及产品，解决了川西高寒、生态脆弱等特殊环境下伟晶岩型锂矿绿色开发利用的科学问题与技术难题，首次真正意义上将无尾化选别模式应用于锂多金属矿。

　　新技术及相应的技术产品（选矿药剂）已成功产业化应用。川西业隆沟年处理量40.5万吨的锂辉石矿选厂于2019年11月建成投产，平均给矿Li2O品位1.20%-1.30%，矿浆温度10℃-15℃，废水100%快速循环利用，获得Li2O品位5.5%左右，回收率75%左右的锂辉石精矿，同时实现了伴生矿物（铌铁矿、钽铁矿、锡石）的梯级回收。新技术支撑了川西大型锂资源核心保障区的建设，为“中国锂都”的快速崛起凝聚了磅礴力量。

　　锂辉石耐低温高效绿色浮选捕收剂

　　1.研制了EM-PN系列耐低温高效绿色浮选捕收剂。通过药剂分子设计与复配，研制出系列耐低温锂辉石环境友好型捕收剂，在川西等矿山企业推广应用，解决了川西高寒地区锂矿低温开发利用难题。

　　2.攻克了高寒地区伟晶岩型锂矿低温全泥强化浮选技术。基于川西伟晶岩型锂矿禀赋特征，针对开发利用特殊环境，提出锂铌钽锡铍等多组分低温全泥强化浮选和梯级分离技术，实现了10℃-15℃甚至更低条件下锂辉石以及伴生铌、钽、锡等有用矿物的高效回收利用。该工程化开发利用技术支撑了我国大型锂资源基地的建设布局。

　　技术发明专利授权

　　3.建立了选矿废水快速处理及循环利用技术。精矿压滤水和尾矿浓密水快速处理，在较短时间内（不到8小时）全部返回磨选系统，生产废水零排放，成功解决了锂辉石开发利用过程中选矿废水难以循环利用的生产技术难题，实现了技术和生态的深度融合。

　　4.研发了伟晶岩型锂矿尾矿资源化、高值化利用技术。突破思维定势，研发了新型高效小分子有机调整剂，实现了长石、石英的无氟分离回收，得到（K2O+Na2O）品位11%以上的高品质长石精矿和满足平板玻璃用的石英精矿，形成伟晶岩型锂矿“无尾化”利用技术，完善了伟晶岩型锂矿开发利用路径。

　　矿产资源综合调查评价

　　成都综合利用所矿产资源综合调查评价在大型能源资源基地战略性矿产综合调查评价、矿业城市地质环境调查等方面取得了长足发展与进步；在学科建设、团队培养、人才培养等方面也取得优异的成绩。

　　科考团队在格陵兰岛可凡湾矿区对面天然湖泊附近进行放射性测量工作

　　近年来，该所在地质找矿领域主要取得了以下几方面的重要成果：

　　1.贵州毕节地区新类型沉积型稀土找矿及成矿规律取得重大进展。初步建立了沉积型稀土成矿模式；圈定找矿靶区4处，新发现矿产地3处，根据最新论证的工业指标，选用边界品位0.18%估算，累计新增稀土氧化物（TREO）潜在资源量30余万吨，伴生有铌、钛、镓、钪等有价元素；黔西北地区预测稀土远景资源量在1000万吨以上，具有极大的开发利用价值，为我国建设新的稀土资源勘查开发基地奠定了坚实的基础。

　　2.川西马尔康-九龙稀有金属资源基地找矿取得重要进展。川西马尔康-九龙地区累计新发现280余条伟晶岩脉，圈定找矿靶区8处，新发现矿产3处。其中，斯则木足地区新发现锂辉石矿体6条，经初步地表工程控制及资源量估算，斯则木足地区锂矿3341资源量大于51.95万吨，可达超大型矿资源量规模；伴生铷矿3341资源量大于2000吨，可达大型矿资源量规模；色里-热足地区估算氧化锂远景资源量2.07万吨（伴生Rb2O 738.43吨）；九龙地区发现250余条伟（细）晶岩脉，估算氧化铍远景资源量5539吨，(Ta,Nb)2O5远景资源量222吨，圈定找矿靶区2处。

　　3.境外地质调查工作成效显著，有效服务中资企业境外投资。在格陵兰岛西南部完善了成岩-成矿模式，有效指导该区异霞正长岩型稀土资源潜力评价；在可凡湾矿区利用高精度遥感解译，结合实地验证，识别出方钠异霞正长伟晶岩脉9条，REO平均品位0.97%，估算资源35万吨以上，研发了光电色选-强磁联合工艺，实现异性石的有效富集，为中资企业资源利用提供资源与技术支撑；建立Garder省东部地区成矿模式和预测模型，结合遥感解译，圈定成矿远景区3处，估算REO氧化物远景资源1000万吨；完成《全球稀土资源跟踪对比及投资潜力评价》报告，建立了全球稀土资源投资价值评价模型，形成2份稀土建议报告，并获得部、局领导的批示。

　　工艺矿物学与流程考察

　　服务领域：选冶工艺矿物学及工艺流程考察。

　　服务内容：岩矿鉴定；物性测试；复杂难选矿石工艺矿物学；冶金工艺矿物学；选矿厂流程考察；元素赋存状态综合研究（尾矿、土壤、粉尘等）；单矿物分离和制片。

　　矿物自动分析系统：基于BSE-EDS的矿物自动分析系统，包括MLA系统和AMICS系统。

　　大型矿山矿物基因库：矿物基因数据库+选矿模拟+开发利用水平评估。

　　特色技术：矿山流程考察项目（MPIP精益服务项目），以六西格玛精益生产为指导方针，以现代工艺矿物分析系统（MLA和AMICS系统）为基础，针对选矿厂要定期和不定期对生产的状况、技术条件、技术指标、设备性能与工作状况、原料的性质、金属流失的去向以及有关的参数做局部及全部的流程调查，调整或改进生产流程，增加企业效益，提升管理水平，实现精益化生产。

　　数据保障：系统自带数据库、针对不同矿山的特色数据库。

　　软件系统：MLA和AMICS系统软件。

　　仪器设备：FEI公司MLA系统，德国蔡司公司AMICS系统。

　　近年来，成都综合利用所工艺矿物学研究团队首创“基于矿石矿物工艺特征的选矿厂流程考察技术（MPIP）”。通过微观测试手段追踪目的矿物在选矿流程中的分布与走向，查明损失原因和途径，发现工艺流程缺陷，为选矿厂流程优化和工艺改进提供理论依据。该技术在攀西多家选矿厂获得成功推广和应用，大幅提高了资源利用效率和企业经济效益。成功案例包括：①太和选钛厂流程考察（2009年）；②攀枝花密地选钛厂流程考察（2012年）；③金川三矿区低品位镍矿流程考察（2019年）；④金川二矿区低品位镍矿流程考察（2020年）。

　　分析测试

　　1.锑试金测定技术。该所开发了以锑试金为基础的系列火试金技术，形成了锍锑试金、铋锑试金等衍生方法，经灰吹后可定量保存全部六种铂族元素，成功解决了硫化铜镍矿、钒钛磁铁矿、黑色岩及铬铁矿中铂族元素的分析难题，丰富发展了传统锑试金技术。“我国铂族元素化学分析方法研究”获得“全国科学大会奖”。2016年，“铂族元素‘锍锑试金’测定技术”入选“中国地质调查局百项技术”。

　　2.基于复杂稀土矿的分析技术。该所研发了包括化学分析、物相分析和ICP-AES/MS等在内的配套稀土分析技术，采用稀土配分、多组分扣除、MSF谱线拟合等方法，消除基体和共存组分干扰，实现了碳酸盐型、碱性岩型、沉积型、吸附型、海滨砂型和深海软泥型等全球不同类型稀土矿中稀土元素分析全覆盖。

　　3.钒钛磁铁矿物相分析技术。对接工艺矿物学和选冶实验研究，研发钛磁铁矿、钛赤褐铁矿、钛铁矿、钛赤褐铁矿、榍石、金红石等钛矿物分离技术，结合现代分析仪器和传统化学分析方法，形成适用于辉长岩、橄辉岩等不同类型钒钛磁铁矿中铁、钛化学物相的分析方法。

　　4.XRF无标定量快速分析技术。在X射线荧光光谱内置无标定量程序的基础上，针对不同类型和不同含量的矿石样品和选冶流程样品，修正标准曲线，改善定量精度，建立铌钽精矿、碲铋矿石XRF无标定量测试主次量元素新方法，拓展了X射线荧光光谱应用范围，在处理复杂样品时可极大地提升分析速度。

　　5.“三稀”元素协同测定技术。针对锂矿产资源，进行了分析方法创新，建立了锂、铍、铌、钽、钨多元素不同数量级ICP-AES/MS和XRF协同测定技术，解决了铍、铌、钽、钨和铌钽精矿的分解和测定问题。

　　6.协同测定新技术。重点解决了贵金属、“三稀”资源和有机组分析中深层次测试技术问题。采用碱熔分解样品中的锡、硼元素，特殊技术消除干扰，建立了适用于岩石、土壤、水系沉积物中微量银、锡、硼的电感耦合等离子体质谱法配套测试技术。研究碳、氮、硫等元素新测试技术，建立了“土壤中碳、氮、硫量的测定燃烧-热导法”新方法，全氮的测定较传统凯氏蒸馏法效率更高、更绿色环保，已用于实际检测工作。

　　7.土壤修复技术。矿区重金属污染土壤的磁性靶向螯合物修复材料研究，成功制备了磁性吸附材料，过程直接在水溶液中进行，无需有机溶剂，环境影响小。材料能够在初始pH值近中性的水体中实现Pb2+、Cd2+的靶向吸附，吸附完成后可通过外加磁场快速分离，体现了较好的便捷性和实用性。

　　8.能源矿产高效综合利用技术。针对我国陆相富有机质页岩地层时代新、有机质类型多、演化程度低、脆性矿物含量低、黏土含量高和成岩性差等特点，研究高效催化剂，在中低温条件下实现稠油或干酪根催化裂化，降低黏度，增加流动性，提高开采率，助力油页岩的勘探开发。