哈萨克斯坦Maksut铜镍矿开发与利用研究

2013-01-27刘瀛

中国矿业 2013年5期

刘瀛

（中铁资源集团有限公司，北京 100039）

Maksut铜镍矿位于哈萨克斯坦共和国东哈萨克斯坦谢米伊州阿巴耶夫地区，是一座已探明或控制的镍资源量达到大型，铜资源量达中型，伴生的钴和银矿均达到中型的多金属矿床。从找矿潜力看，铜资源量有望达到大型规模以上。Maksut铜镍矿矿石品位较低，但可综合利用矿种较多，铜、镍属于国内紧缺矿种。综合来看，该矿应该具有较高的经济价值。笔者赴现场进行了考察，提出合理的开发与利用方案供项目运作过程中参考和借鉴。

1 项目基本概况

Maksut铜镍矿区位于哈萨克斯坦共和国东部的东哈萨克斯坦谢米伊州阿巴耶夫地区，地理坐标：东经80°07′30″～80°11′00″，北纬49°33′30″～49°37′30″，面积31.3km2。谢米伊市向南到阿巴伊镇为120km柏油路，从阿巴伊镇到矿山为20km砂石路，交通方便。

矿区为干旱及半沙漠化草原，地形平坦，最高海拔为500m，相对高差10～20m。矿区内水系不发育，但湖泊较多，均为高含矿物质的盐湖。气候为急剧的大陆性气候，年、季、日温差变化较大。年降雨量为180～260mm。风力较大，一般为4～6m/s，方向多为NW及SW向。1～2月份最低温度为－42～－45℃；7月最高温度达＋35～＋43℃。区内人烟稀少，仅有少量的游牧人员。

该矿发现于20世纪30年代，普查工作完成于50～60年代，现仅完成了南矿段东部的局部详勘工作。目前仅进行小规模露天开采和堆浸试验工作。

2 地质概况

矿区出露的地层主要为中上石炭统（C2-3）沉积岩，由中细粒砂岩、粉砂岩或其薄层状类复里石互层所组成。部分低洼地带覆盖有第四系的沉积物。

矿区大地构造位置位于哈萨克斯坦－准格尔板块（Hz）斋桑－南蒙古兴安华力西期造山带（Hz3）的萨吾尔山DC纪岛弧（Hz3-1）北东缘的中部。成矿带属哈萨克斯坦成矿域（Ⅱ）东哈－巴尔喀什成矿区（Ⅱ1）扎马尔－萨吾尔成矿带（Ⅱ1-1）的北东缘的中部。

矿区处在板块的边缘上缝合带上，在由中上石炭统（C2-3）沉积岩组成的轴向近东西向的向斜构造的东转折端，基性－超基性岩浆岩发育，具有很好的成矿远景。

区内岩浆岩主要为华力西期的辉长岩类，呈岩墙、岩床、岩脉产出，北东向－北北东向展布，围岩为中上石炭统沉积岩。

3 矿床特征

Maksut成矿区可划分为北矿床和南矿床两部分。其中，南矿床勘查程度较高，在辉长岩类侵入体内接触带内形成铜镍矿石工业富集的浸染状磁黄铁矿－黄铜矿－镍黄铁矿矿化。围岩为下侏罗统沉积岩，无论在南辉长岩类侵入体还是在北辉长岩类侵入体中，在详查区内均发现有铜镍工业矿化。矿体富集于辉长岩类侵入体底部，在中央的厚度约120～150m。浸染状类型的矿化主要为磁黄铁矿－黄铜矿－镍黄铁矿矿化，矿石中的硫化物浸染体达15%～40%。在浸染状矿石中，常见致密的硫化物矿石厚度达10～30m，有时为50～80m，并且主要为黄铜矿和镍黄铁矿矿的矿囊和透镜体所组成。

矿化的辉长岩未经受任何蚀变、重结晶，金属的工业富集主要赋存于侵入体底部，往往形成浸染状矿石的“悬挂”矿体。硫化物浸染体的主要物质赋存于侵入体，但硫化物却沿着孔隙和裂隙渗透到块状岩石，并主要富集在含矿侵入体的下接触带南矿床包括6个铜镍工业矿体。

主矿体（1号矿体）：为最大的矿体，赋存于辉长岩类侵入体下部，厚度为18.8～24.1m。铜平均含量为0.35%～0.61%，镍平均含量为0.24%～0.61%。矿体中的有用组分在分布上具有某些规律，在矿体的中上部镍（达0.96%）铜（达0.77%～0.88%）含量较高，在最下部铜镍含量较低（低2～3倍，铜为0.44%～0.55%，镍为0.24%～0.3%）。

其他矿体：其他矿体的厚度为4.5～27.2m，并且以中部铜镍含量较高为特征。上部铜平均品位为0.3%～0.4%、镍为0.2%～0.9%，中部铜平均品位为0.6%～0.7%、镍为0.6%～0.7%，下部铜平均品位为0.3%～0.4%、镍为0.2%～0.3%。

矿石中还伴生有Co和Ag有益组分。例如，在主矿体和4号矿体中的钴含量较高，达0.022%。总体上看，钴平均含量为0.01%～0.016%。矿石中的银含量并不高，平均为2.5～8.6g/t，个别矿体内可达50g/t。

北Maksut岩体面积更大，普查钻孔发现了矿化现象，由于资金的原因，一直没有开展勘探工作，具有较大的找矿前景；有的地质专家认为南、北Maksut辉长岩体在深部是相连的，如此找矿前景将非常广阔。目前Maksut铜镍矿勘探工作的重点仍然是南Maksut东部。

4 储量及资源量

南Maksut矿区东部C2级（相当于333）以上储量：矿石量22579m3，6999.4万t；铜32.8万t（平均品位0.45%）；镍25万t（平均品位0.35%）；钴1.4 7万t（平均品位0.02%）；银411t（平均品位5.5g/t）。

P1级（相当于334）以上总资源储量：铜47万t，镍36万t，钴2万t，银610t。

5 资源开发与利用

5.1 矿山开采

Maksut铜镍矿为岩浆分异沉积形成，矿体富集于辉长岩类侵入体底部。岩体的东部边缘为矿体埋藏最浅的区域，剥离2～3m之后全部为氧化矿。矿方已对首采区（0～6＃线之间）进行了露天开采设计。按照1.7∶1的剥采比，可以采出矿石氧化矿100万t、硫化矿500万t。露天开采简单易行，成本较低。哈萨克斯坦人工成本略高于国内，而汽柴油价格低于国内约2元/L，二者基本可以相抵。预计露天开采成本约15～20元/m3，按照2.7～2.8t/m3的矿石体重估算，露天采矿的成本约20元/t。

露天开采结束后，将转入井下开采阶段，根据该矿矿体厚大的特点，可采用无底柱分段崩落法采矿，铲运机出矿；采用竖井开拓，预计井深600m，建设现代化的大型矿山，采选规模按照100万～150万t/a建设。按照国内的一般经验，吨矿投资200～300元。哈萨克斯坦的建设投资预计要比国内要高1.5倍，据此估算建设投资预计需要4亿～6亿元人民币。国内大型地下矿山的崩落法的开采直接成本一般在40～60元人民币左右，哈萨克斯坦的人工、材料成本要高于国内，预计采矿成本要达到60～80元/t。

5.2 选冶利用方案

Maksut铜镍矿原生铜含量较高，选矿实验研究报告推荐流程浮选后最终两种产品，铜精矿23.40%品位，回收率85.15%，镍精矿3.02%品位，回收率71.83%。若两种精矿混合得到混合精矿产品，铜品位3.65%，回收率93.22%，镍品位2.75%，回收率87.28%，含硫36.54%。

Maksut铜镍矿地理位置较为偏远，未来的矿产品无论销往哈萨克斯坦国家铜业公司还是销往国内运距都在1500km以上。直接销售铜、镍精矿将面临着极大的运费负担，况且镍精矿品位偏低，很难计价。从国内的考察情况看，金川公司不收购品位低于6%的镍矿，新疆有色集团新鑫矿业表示可以收购2.8%～3%品位的镍精矿，口岸到岸价折扣率为镍金属的50%～55%。为降低运费负担，应该考虑精矿冶炼方案。

用浮选后的精矿进行冶炼的方案有火法和湿法两种，如果用火法冶炼，考虑规模和投资的合理性，最适应的是密闭鼓风炉。最低经济规模需要做到10000t/a铜金属和8000t/a镍金属，该方案在哈国投资冶炼部分约需3亿元人民币左右。这个方案存在三个方面的问题，一是传统老炉子的工艺，加上入炉品位低，冶炼效率本身不高，成本较大。二是因为Maksu矿区比较偏辟，所需硅石、石灰石和焦炭等辅料不好解决。三是每年将产生约30万t的硫酸，氧化矿可以消耗一小部分，绝大部分必须考虑外销，而用硫酸的大户离矿区较远，这部分硫酸的销售问题很难解决。

如果用湿法冶炼，最可能的是精矿细菌浸出。铜精矿因为浸出率低，速度慢，只能直接销售。那就只能考虑镍精矿浸出，一是镍精矿细菌浸出工艺，最后很容易得到纯度很高的电解镍产品；二是因为碳酸盐类和赤铁矿物含量极少酸耗很低，加上细菌浸出本身产生的硫酸，基本不用消耗硫酸，其它辅料需求也很少；三是环保的压力小。

精矿的细菌浸出如果用搅拌浸出，综合回收率能到80%以上，镍的总回收率也能到80%以上。如果用堆浸，因为层析和渗透性的原因，效果不会很好。缺点在于搅拌浸出的速度依然很慢，实验室数据最常见的是浸出时间在20d，如果要上8000t金属的规模，将要建80个直径在10m以上的搅拌槽，防腐及保温设施的建设将是一笔很大的投资。

所以精矿的细菌浸出不是一个理想的方案，有待进一步在菌种培育和设施建设上突破。仅可以作为一个研究方向做实验及方案论证。

5.3 推荐不选矿－采用原矿细菌堆浸方案

优点一，Maksut矿的脉石和矿物成份酸溶性物质很少，所以酸耗基本不用考虑成本。当然调节pH值还需要一些石灰石或石灰或纯碱中和，但用量应该不会大。优点二，该矿的脉石韧性及硬度都比较好，破碎后碎石粉化不会严重，筑堆稳固，透气性好。优点三，镍矿物主要以镍黄铁矿和镍磁黄铁矿为主，原矿含硫较高，在5%～6%，这种矿最适合细菌浸出，一年浸出率能到80%，一年后继续浸出，浸出率还能上去。优点四，很容易得到阴极铜和电镍产品。优点五，投资省，成本低。湿法冶炼部分投资仅为火法投资的一半，吨铜生产成本主要为3000kWh，5kg萃取剂和其他少量辅料。按经验全成本折合成铜当量，吨铜成本在3000美元左右。

缺点一，解决电和水的问题，需要一笔比较大的投资。缺点二，生物堆浸湿法冶金工艺实验室成功的多，工业应用较少。不过，目前芬兰Talvivaara公司生物堆浸的工业应用非常成功。

Talvivaara是欧洲最大的镍硫化矿多金属矿山，建设为大型的生物堆浸湿法冶炼厂，该公司的生产成本极具竞争力，2010年镍成本为3.1美元/磅（46100元/t），2011年为2.0美元/磅（29800元/t）。Talvivaara矿石品位比 Maksut更低，气候条件比Maksut更寒冷。从理论上讲，Maksut铜镍矿比Talvivaara更加适宜生物堆浸试湿冶炼工艺，指标会更好，赢利能力会更强。