——记中国科学院过程工程所陈运法团队“难选冶金矿高效绿色利用集成技术及产业化”

2018年4月1日环保税开征，按此标准，我国黄金行业每年需缴纳千亿元级别的环境税款，重压之下，如果企业还不重视对氰化渣等危险废物的处理、对技术进行革新，黄金行业将举步维艰！

《管子·地数》篇中曾说“上有丹砂，下有黄金”，这里的“丹砂”指的是硫化汞，早在春秋时期，古人在开采金矿时就已经知道金与硫伴生。正是因为黄金冶炼的难度极高，黄金冶炼的历史，也是科技创新的历史。

在黄金矿业发展史上，每一次技术突破都会带动行业发展的革命性大提速，从火法冶炼到湿法冶炼，黄金冶炼的成本不断降低，黄金的回收率不断提升。

我国是全球黄金生产大国和消费大国，但随着我国对黄金需求量的不断增加，黄金行业面临金矿资源日益复杂导致资源综合回收率低、黄金冶炼氰化渣污染环境难于规模化安全处置两大行业共性难题。

陈运法研究员介绍，我国已探明的黄金资源储量达1.21万吨，易选冶金矿只占很小一部分，绝大多数金矿资源杂质含量高、金含量低，每吨矿石中最多只能提出0.5—2克的黄金，即所谓的难选冶复杂矿。

目前，我国黄金企业多数利用选矿手段，将金矿原矿富集为金含量更高的金精矿。金精矿“直接氰化”和“焙烧-氰化”是我国黄金工业两大主流工艺。近年来环保要求日益严格，倒逼企业绿色创新，因此黄金行业的关注热点主要集中在难选冶金矿的高效绿色利用上，氰化渣的绿色处置和含碳、砷、锑金矿的高效利用成为行业面临的两大挑战。

1 破解环保困局 剧毒氰化渣也能绿色处理

1.1 剧毒氰化渣：寸草不生 飞鸟难行

氰化提金法对矿石的适应性强，且成本较低，是全世界冶炼黄金的主要方法。但在部分难冶选矿产区，由于经济发展水平不高且技术落后，一些被国家明令禁止的提金流程仍在使用，挖出来的原矿不经过选矿，堆起来后直接氰化，用喷淋的办法将氰化物洒下去，矿渣堆积如山，剧毒的氰化物逐渐释放，浓度越积越高，尾矿库周围甚至寸草不生，飞鸟难行。

在我国，基本60%以上的金矿都是难选冶矿，光是新疆、甘肃等地，探明的原矿储量加上未探明的，预计有5亿吨。如果都按照这种粗放的方式去处理，造成的水污染、土壤污染等后果简直无法想象，更何谈青山绿水、美丽中国。

1.2 难选冶矿：黄金难提取，危废一大堆

我国西部地区和“一带一路”沿线的中亚地区，金矿储量巨大，是保障我国黄金安全供给的特色黄金资源，也是我国各大黄金企业争抢的新兴金矿资源。但是这些金矿却伴生碳、砷、锑等不利于黄金冶炼的有害成分，如果采用传统焙烧-氰化法处理含碳、砷、锑的金矿，由于无法完全脱除碳、砷、锑等杂质，导致金回收率极低，企业盈利极为困难，还会产生巨量的焙烧氰化渣和含砷危险废物。

氰化渣是黄金冶炼大宗固废，多金属共生，金品位2—6 g/t，主要以包裹金的形式存在于硫化物、氧化物、硅酸盐等复杂矿物中，国内企业通常用来焙烧制酸，由于含硫、铁品位低，制酸经济性差，并产生无法利用的低品位硫酸烧渣，造成资源浪费和环境污染。

1.3 环保税重压，一定要把氰化渣处理掉

2016年6月14日，原环境保护部颁布《国家危险废物名录》（2016版），氰化渣被明确列入《名录》，自2016年8月1日起按照危险废物管理。同年12月25日，全国人大常委会审议通过《中华人民共和国环境保护税法》，规定自2018年4月1日起按照1000元/吨的标准对危险废物征收环境保护税。

陈运法研究员给记者推算，按此标准，我国黄金行业每年需缴纳千亿元级别的环境税款，重压之下，很可能导致几乎全部黄金矿山面临生存危机，如果企业还不重视对氰化渣等危险废物的处理、对技术进行革新，黄金行业甚至将举步维艰！

研究团队核心骨干叶树峰研究员对记者说：“早在2008年，我们就介入氰化渣处理领域。当时我们就想，一定要把氰化渣给处理掉，让矿渣脱氰，况且矿渣中还含有大量的硫和铁，都是国家重要资源，要充分利用起来。咱们是一个缺硫的国家，更是一个缺铁的国家，不仅铁矿不多，大部分还都是含量不高的贫矿，2017年我国的钢产量是8.57亿吨，单是进口的铁矿就超过了8亿吨，现在全球差不多50%以上的铁矿都卖给了中国”。

2 创收巨大效益 废渣中的硫、铁提取加工后都成了抢手货

2.1剧毒矿渣不毒了

针对氰化渣资源利用率低、污染严重的迫切需求，团队成员立刻开始着手分析矿物组成和现有利用方式，发现如果能大幅度提高硫含量，将会大大增加氰化渣的可利用性。

基于多年从事纳微结构材料的研究，开发出新型多功能复合药剂，不仅氰化物排放达标，还将硫含量只有20%—30%的氰化渣变成了硫含量48%以上的高品位硫精矿，这些高品位硫精矿经焙烧后得到了铁品位63%以上的铁精粉。进一步将铁精粉制成球团，首次将氯化冶金工艺成功用于铁精粉中金的提取。

破氰提铁高回收金，污染解决了，废渣中提取的这些硫和铁还让企业立刻见到了经济效益，当年就扭亏为盈。

2.2 “我说能做到，企业老总还不相信”

说到这里，叶树峰研究员指了指钱鹏副研究员，“钱鹏全程参与了氰化渣硫铁富集技术的开发，2010年跟一家企业合作时，我们介绍说可以把氰化渣中的氰破掉，铁提出来。因为从来没有人这样想过、这样做过，我们是第一个提出并做出来的，他们都不相信，企业老总怕我们唬他，把钱鹏留在厂里不让走，非要看怎么做的。钱鹏带着企业老总到我们实验室，现场做给他们看，分离出来的硫精矿往那儿一摆，这个时候企业老总不怀疑了，立马带着硫精矿回企业自己分析，结果出来仅仅一周后，就跟我们签订了100万元的技术开发合同。

当年我们就完成了技术研发、工艺包编制、工程设计，一做就做了20万吨，一次性顺利开车，企业当年就扭亏为盈。当年10月，我们邀请了国内知名黄金选矿、环境保护、贵金属冶炼的专家和企业家，在中科院和地方科技局的联合组织下，开了成果鉴定会，专家都一致认为我们的技术达到了‘国际领先水平’。一年后，企业将处理规模扩大到每年50万吨，现在已经是国内最大的氰化渣处理企业。截止到今年，我们团队已经将技术推广到5家大型黄金冶炼企业，这套技术已经成为氰化渣处理领域的通用技术，获得了专家和行业的认可。”

2.3 废渣变成“金矿”了

很多废弃物其实是放错了地方的资源。如果将尾矿中的铁提出来，做成硫酸铁能卖60多元/吨，提炼成铁精粉能卖到300多元/吨，再把铁精粉做成氧化球团，这种球团很容易进高炉，是钢铁产业特别受欢迎的原材料，能卖到800多元/吨！点“废”成“金”，原来的废渣变成了稀缺资源，为企业开启了巨大的增值空间，带来了非常可观的经济效益。

3 砷锑源头减量 解决旧问题且绝不带来新污染

3.1 无害化固定处理，驯服砷锑危险废物

除了氰化渣造成的环保压力，难选冶金矿中的砷、锑也是企业的老大难，不但直接影响黄金回收率，而且含砷、锑废渣本身就是危险废物。我国利用含砷锑金矿每冶炼出1吨黄金，就要产生成千上百吨的砷，那么多的砷如果不经过处理直接流入环境中，后果将不堪设想。

我国的砷含量丰富，但目前砷却基本没有大规模资源化的可能，也只有三氧化二砷（砒霜）能应用在农药、木材防腐、涂料工业、半导体工业等领域中被使用。如果将砷进行无害化处理变为砷酸铁——一种完全稳定无毒的化合物，就能解决难选冶金矿中砷的环境污染问题。

我国西部黄金冶炼企业所用金矿是中国特色潜力资源，在新疆，那里的难选冶金矿尤为典型，含泥量大、金属矿物含量少、含硫低，含砷、锑多。团队在新疆首次实现了国内黄金行业高效脱砷和碱浸除锑技术的工业化应用，将砷、锑进行了无害化处理，将黄金回收率从70%提高至90%，成果被鉴定为“国内首创”。

“新疆的煤、气、石油资源很丰富，像我们这种技术革新，如果只按经济效益来看，几千万甚至几个亿在新疆的一些超大型能源企业中根本不算什么，但是我们的技术属于国内首创，解决了困扰行业的难题，解决了环保问题，具有可复制性、可推广性，社会效益和环境效益非常大，因此获得了新疆自治区科技进步奖二等奖。”一位团队成员自豪地说。

3.2 解决一个问题，坚决不带来其他问题

一位团队成员认真说到：“我们的原则，也是我们的最大技术优势，就是解决一个问题时，坚决避免带来新的问题，破氰就是破氰，固砷就是固砷，坚决不带来其他污染，这也是我们在技术研发时的重要考虑因素”。

“氰化渣高效富集硫铁技术”“氯化冶金法处理含金高铁硫酸渣高效回收多金属技术”“含砷锑难选冶金精矿梯级利用技术”“含金物料非氰浸出提金技术”，这些点“废”成“金”术解决了困扰企业的金矿资源利用率低和氰化渣污染环境的问题，迅速在国内大型黄金企业和化工企业得到应用，给企业带来了巨大的经济效益。

研究成果先后获得获得2012年度中国黄金协会科学技术一等奖、第六届中国技术市场协会金桥奖优秀项目、2013年度新疆自治区科技进步奖二等奖、2016年度中国科学院科技促进发展奖、2017年中国产学研合作创新成果奖二等奖等一系列荣誉。

4 再造绿色流程 打造黄金行业全新产业链

4.1 绿色化解决存量，将存量变增量

建设现代化经济体系必须贯彻新发展理念，深化供给侧结构性改革是重要途径之一。当前的供给侧改革，如何主动解决存量是一个难题，难选冶金矿的创新技术，在一定程度上是绿色化解决存量，将存量变增量的重要手段。

在谈到我国黄金行业未来发展趋势时，陈运法研究员指出，未来我国黄金行业处理的原料一定是难选冶金矿，处理难度会越来越大。黄金行业在一定时期内，仍将面临安全供给和环境约束双重压力。应该将“存量绿色化、增量高端化”作为解决思路，如果说氰化渣的绿色处理和资源化利用是存量绿色化的体现，那么在科技部、中科院和过程工程所的支持下，团队当前正在开发的创新技术则是以实现增量高端化为目标。

4.2 大变革！用氰化物提金不再产生氰化渣

概括地说，硫化物是金的主要载体，现有从难选冶金矿富集到金精矿的过程，仍然没有最大限度地富集和利用硫化物，通过创新分离技术，将金精矿直接富集到含硫48%以上的金精矿，焙烧过程得到强化，硫资源被充分利用，氰化后配合二次除砷技术和氯化冶金技术，砷转变为一般固废，有价金属得到高效回收，铁资源转为球团或者高端铁红产品，最重要的是，用氰化物提金的黄金行业将不再产生氰化渣。这对黄金行业不啻为一次变革。

在2017年2月24日工信部发布的《关于推进黄金行业转型升级的指导意见》中，明确提出要建设黄金强国，加强科技攻关、促进两化融合，并将绿色矿山、清洁生产、提高资源能源利用效率作为基本原则。面向国家重大需求，中科院过程工程所陈运法研究员团队对难选冶金矿的高效、绿色利用，是对现有黄金生产体系的重大革新，是国家当前大力推动“科技成果的转移转化”的最好体现。

4.3 肩负使命，做变革性技术的开拓者

创新团队离不开创新环境。过程工程所立所之初，就是面向国家重大特色资源需求，解决国家急需的战略资源综合利用问题。60年来，一代代过程工程所人在探索世界科技前沿、解决国家重大需求、服务国民经济主战场的科技创新事业上，坚毅前行。过程工程所从领导班子，到管理部门，再到具体科研人员，特别是年轻的科研工作者，以科研创新、成果转化、服务社会为己任，为推动过程工业升级换代做出不懈努力。

党的十九大报告中提到“突出关键共性技术、前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术创新……”，在这样一个重要的历史机遇期，作为科研工作者、科学院人，面向国家重大需求，理应用颠覆性技术创新思路，做变革性技术的开拓者，担负起“国家战略科技力量”的历史使命。

敢于向困境难题挑战，对传统黄金生产体系进行彻底变革，创新后的黄金绿色冶炼技术，不仅得到了“金山银山”，更得到了绿水青山。也只有过程绿色，才能美丽中国。