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中冶瑞木鎳鈷礦項目作為中國在南太平洋地區(qū)最大的投資項目，以及巴布亞新幾內(nèi)亞最大的集采選冶一體化世界級礦業(yè)項目，自2012年投產(chǎn)以來，持續(xù)推動采礦工藝變革與創(chuàng)新，成功應(yīng)對了投產(chǎn)初期不達(dá)產(chǎn)、成本高企與資源品位下降等多重挑戰(zhàn)。通過“水力采礦”“水采—機采聯(lián)合作業(yè)”及“移動式采礦”等一系列漸進(jìn)式創(chuàng)新，該項目在巴布亞新幾內(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

中冶瑞木鎳鈷礦項目投產(chǎn)初期，面臨嚴(yán)峻生產(chǎn)困境。作為全球首個成功應(yīng)用高壓酸浸工藝處理低品位紅土礦的項目，該項目多數(shù)設(shè)備為自主設(shè)計的非標(biāo)設(shè)備，無成熟經(jīng)驗可循。實際運行中，因圓筒洗礦機振動格篩面積過大、進(jìn)料口間距過近等設(shè)計缺陷，導(dǎo)致設(shè)備損壞嚴(yán)重、維修量激增，產(chǎn)能長期僅能達(dá)到設(shè)計值的90%左右。加之熱帶雨林高強度降雨使礦石含水過多，頻繁造成洗礦系統(tǒng)淤塞，每年雨季月均停產(chǎn)約10天。

為徹底解決達(dá)產(chǎn)難題，項目團(tuán)隊將目光投向曾作為輔助工藝的水力采礦技術(shù)。該技術(shù)雖在20世紀(jì)五六十年代應(yīng)用于煤礦、鉀鹽等開采，后因環(huán)保問題幾近停用，且初期外部實驗效果不佳，但團(tuán)隊堅持改進(jìn)創(chuàng)新。2016年，水力采礦工藝被提升為主工藝進(jìn)行采礦造漿，當(dāng)年即貢獻(xiàn)30%的產(chǎn)能。該工藝具有造漿快、投資少、人工與維修成本低、建設(shè)周期短等優(yōu)點。水力采礦工藝實施后，項目于2017年全面達(dá)產(chǎn)，并連續(xù)多年超產(chǎn)，最高月產(chǎn)量達(dá)設(shè)計產(chǎn)能的108%。

縱觀世界各地的紅土礦項目，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)計產(chǎn)能。20世紀(jì)90年代末，澳大利亞建成了3個紅土礦項目，由于技術(shù)原因都未達(dá)到設(shè)計產(chǎn)能，最高僅達(dá)到設(shè)計產(chǎn)能的75%。與中冶瑞木鎳鈷礦項目同期投產(chǎn)、由國外知名工程公司設(shè)計的新喀里多尼亞Goro項目以及馬達(dá)加斯加Ambatovy項目至今產(chǎn)量僅能達(dá)到設(shè)計產(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。

水采機采

聯(lián)合作業(yè)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5年首采區(qū)域為品質(zhì)較高的KBK礦區(qū)，礦石平均品位為鎳1.09%。自第6年開始，礦石品位逐年降低，后續(xù)15年礦石鎳平均品位僅為0.91%，維持原設(shè)計產(chǎn)量所需單位成本將逐步升高。同時，開采范圍擴(kuò)大使運輸距離遠(yuǎn)超“3公里最經(jīng)濟(jì)”臨界點，引發(fā)設(shè)備、油耗、維修及人工成本連鎖增長。至2023年，原有工藝已難以滿足冶煉需求，項目生存面臨挑戰(zhàn)。

為應(yīng)對資源劣化與成本危機，該項目于2023年推出“水采+機采聯(lián)合作業(yè)”模式。核心目標(biāo)是在采礦點附近設(shè)立水采點，用鉸卡將礦石短駁至水采點，再用高壓水炮沖洗造漿。該模式大幅縮短了運輸距離，將采礦成本從可變成本轉(zhuǎn)化為可控固定成本，單個作業(yè)點投資僅為計劃新建洗礦系統(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，同年10月聯(lián)合作業(yè)成為主工藝，截至目前，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%，礦石損失率也從機采的4%~5%降低到3%左右。不僅解決了項目的生存問題，更因其理論上可使采礦范圍、造漿能力和產(chǎn)能隨管道運輸能力無限延伸，為項目的長期可持續(xù)發(fā)展奠定了堅實基礎(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，該項目在節(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，該項目將原有礦漿儲存罐攪拌槳驅(qū)動系統(tǒng)從原有硬啟動、固定頻率運行模式升級為變頻運行模式，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，實現(xiàn)對電機轉(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，變頻軟啟動和軟停止功能減少了設(shè)備啟停時的電流沖擊與機械應(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)費用。

調(diào)優(yōu)工藝參數(shù)科技降本。在濃密機工藝優(yōu)化與絮凝劑高效利用上，該項目通過調(diào)整礦漿預(yù)稀釋濃度，實現(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)與實驗，礦山技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)將預(yù)稀釋濃度從8%優(yōu)化至4.5%，即可在達(dá)到22%目標(biāo)濃度的同時，將絮凝劑消耗控制在每噸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，該項目通過縮短并優(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)計方案，對管道布局重新設(shè)計，將管道總長度由2.3公里縮短至1.7公里、彎頭由22個減少至4個，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)險點。

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，該項目踐行“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)，借鑒四川成都都江堰水利工程原理，實現(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，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行成本。

全流程技術(shù)創(chuàng)新填補空白。在全流程技術(shù)層面，該項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＋槽式擦洗機”工藝去除雜質(zhì)并回收礦石，并運用“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)，作為全球首個成功應(yīng)用高壓酸浸工藝處理低品位紅土礦的項目，采用三級預(yù)熱+高壓釜+三級閃蒸技術(shù)，蒸汽循環(huán)利用率超過75%，鎳鈷浸出率分別不低于95.5%和95%。

移動式采礦與持續(xù)創(chuàng)新

在取得水采與聯(lián)合作業(yè)成功后，該項目團(tuán)隊提出“移動式采礦”下一代解決方案，將傳統(tǒng)洗礦設(shè)備集成于移動平臺，實現(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，有望進(jìn)一步改變世界采礦格局。

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

自2017年達(dá)產(chǎn)后，該項目利潤持續(xù)多年在中國五礦子企業(yè)中名列前茅，發(fā)揮了“壓艙石、穩(wěn)定器、動力源”的作用，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)。該項目的成功實踐，打破了全球紅土鎳鈷礦項目“投產(chǎn)不達(dá)產(chǎn)”的魔咒，為世界提供了可復(fù)制的中國技術(shù)、設(shè)備和解決方案。

作為新能源、航空航天等戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵材料，鎳鈷資源的安全保障至關(guān)重要。該項目成功運營保障了國家鎳鈷資源供應(yīng)鏈安全，并通過與國內(nèi)新能源企業(yè)合作生產(chǎn)三元前驅(qū)體，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)。同時，該項目始終踐行綠色理念，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。

面對從“零技術(shù)、零設(shè)備、零經(jīng)驗”起步的困境，該項目通過不斷攻堅，營造了濃厚創(chuàng)新氛圍，激發(fā)了員工創(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)長遠(yuǎn)發(fā)展儲備了關(guān)鍵技術(shù)與人才。