鈣芒硝礦資源高值高效綜合利用的思考

張?jiān)普?張春太 何軍

四川省洪雅青衣江元明粉有限公司，中國(guó)·四川 成都 620360

1 引言

中國(guó)芒硝（十水硫酸鈉）資源儲(chǔ)量居世界首位，探明儲(chǔ)量超過(guò)世界其他各國(guó)的總和，即便如此，考慮到自然資源的不可再生性，如何高值、高效利用好資源，是資源擁有者和開(kāi)發(fā)利用者應(yīng)思考的問(wèn)題和踐行的準(zhǔn)則。

2 鈣芒硝礦資源及開(kāi)采利用現(xiàn)狀

2.1 鈣芒硝礦資源現(xiàn)狀

中國(guó)的芒硝資源（不包括副產(chǎn)芒硝）十分豐富，基本分為鹽湖芒硝和鈣芒硝兩類，鹽湖芒硝主要集中于中國(guó)青、蒙、新等省區(qū)，鈣芒硝主要集中于中國(guó)川、湘、滇、鄂等省區(qū)。目前，鹽湖硝資源只有除個(gè)別區(qū)域因自然環(huán)境等因素未開(kāi)采或開(kāi)采較少。鈣芒硝礦是一種由Na2SO4和CaSO4組成的復(fù)合鹽礦，其分布廣泛、儲(chǔ)量豐富，在川、湘二省分布較多，尤以四川儲(chǔ)量最大。中國(guó)已探明的鈣芒硝礦資源儲(chǔ)量達(dá)510多億噸中，四川地區(qū)保有儲(chǔ)量153.2億噸。其綜合品位：Na2SO4在36%左右；CaSO4在38%左右；其余為SiO2、CaCO3、Al2O3等。四川地區(qū)的鈣芒硝資源較多分布于新津、眉山、名山等地。其中，眉山市擁有已探明儲(chǔ)量89.3億噸，居中國(guó)四川乃至全國(guó)一地查明儲(chǔ)量之最。

2.2 鈣芒硝礦開(kāi)采方式的發(fā)展歷程

20世紀(jì)70年代及以前中國(guó)鈣芒硝礦開(kāi)采基本采用鉆孔采鹵，抽采淺層的次生芒硝鹵水。到了70年代中后期，特別是改革開(kāi)放后，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，元明粉需求市場(chǎng)持續(xù)擴(kuò)張，新技術(shù)、新工藝、新裝備應(yīng)用在元明粉生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的精硝（元明粉）生產(chǎn)。為滿足持續(xù)增長(zhǎng)的元明粉生產(chǎn)需要，四川部分鈣芒硝礦企業(yè)開(kāi)始采用房柱法①開(kāi)采更深層的鈣芒硝礦資源。但因房柱法開(kāi)采投資成本大、生產(chǎn)成本高，還有礦石總量約三分之二的芒硝石膏尾渣需要專用場(chǎng)地堆放，個(gè)別企業(yè)便開(kāi)始探索硐室水溶法②開(kāi)采鈣芒硝礦資源。經(jīng)測(cè)算，硐室水溶法較房柱法節(jié)約投資成本15%左右，節(jié)約采礦制鹵生產(chǎn)成本45%左右。因此，四川的芒硝企業(yè)相繼推廣硐室水溶法，并沿襲使用至今。

2.3 鈣芒硝礦資源利用現(xiàn)狀

目前，中國(guó)鈣芒硝礦均采用硐室水溶法采鹵，將多個(gè)溶池串聯(lián)循環(huán)浸取，鹵水濃度控制在250~260g/L，再抽取泵送至地面生產(chǎn)元明粉。生產(chǎn)裝置采用多效外加熱強(qiáng)制循環(huán)真空蒸發(fā)逆流轉(zhuǎn)料工藝，該工藝優(yōu)勢(shì)在于采用了真空系統(tǒng)，蒸汽和冷凝水經(jīng)串聯(lián)多次利用，提高了熱效率，降低了能耗，目前在全國(guó)元明粉生產(chǎn)中廣泛使用。

近年來(lái)，隨著能源價(jià)格的不斷上漲，國(guó)家環(huán)保政策的持續(xù)完善以及綠色低碳發(fā)展要求的提出，以四川省洪雅青衣江元明粉有限公司為代表的行業(yè)龍頭企業(yè)開(kāi)始探索新的元明粉生產(chǎn)工藝，通過(guò)在元明粉生產(chǎn)中引入水蒸氣壓縮機(jī)，采用MVR蒸發(fā)結(jié)晶工藝生產(chǎn)元明粉，并取得成功。目前，企業(yè)已建成運(yùn)行兩套MVR元明粉生產(chǎn)線，一套為新建的兩效MVR蒸發(fā)結(jié)晶元明粉生產(chǎn)線，另一套為改五效真空蒸發(fā)為MVR蒸發(fā)結(jié)晶的元明粉生產(chǎn)線。根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，MVR蒸發(fā)工藝綜合能耗較五效真空蒸發(fā)低37.5%，在流程簡(jiǎn)潔、系統(tǒng)科學(xué)、節(jié)能減排等方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。

中國(guó)鈣芒硝礦資源利用率普遍偏低，大多僅就其中的Na2SO4部分溶浸生產(chǎn)元明粉，鈣芒硝礦中的CaSO4和其他礦物常被廢棄，造成了自然資源浪費(fèi)。根據(jù)現(xiàn)有鈣芒硝礦企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前100萬(wàn)噸鈣芒硝礦石僅能產(chǎn)生約2億元產(chǎn)值，尚未全面發(fā)揮出資源應(yīng)有的價(jià)值。

3 鈣芒硝礦資源高值高效綜合利用的思考

3.1 鈣芒硝礦資源高值高效綜合利用的機(jī)遇

“十四五”時(shí)期是中國(guó)開(kāi)啟全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家新征程的關(guān)鍵期，資源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要要素配置，開(kāi)展資源綜合利用，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。黨的十九大明確提出要加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型；在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)期間，中國(guó)還提出二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。由此可見(jiàn)，在鈣芒硝行業(yè)推進(jìn)鈣芒硝礦資源高值高效綜合利用正當(dāng)時(shí)。

3.2 資源高值高效綜合利用的原則

要實(shí)現(xiàn)資源的高值高效綜合利用，應(yīng)堅(jiān)持依法依規(guī)，科學(xué)有序，綜合施策；堅(jiān)持政府引導(dǎo)與市場(chǎng)主導(dǎo)相結(jié)合，充分發(fā)揮市場(chǎng)主體的活力；堅(jiān)持對(duì)自然資源規(guī)模化、高值化、高效化綜合利用，探索可循環(huán)模式。

3.3 鈣芒硝礦資源高值高效綜合利用方向的思考

從鈣芒硝礦資源組成成分看，要高值高效利用鈣芒硝礦資源應(yīng)基于硫酸鈉（Na2SO4）和硫酸鈣（CaSO4）的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行研究，研究如何使二者變成更多的產(chǎn)品，由此形成相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)鈣芒硝礦資源價(jià)值最大化。

3.3.1 硫酸鈉的用途

鈣芒硝礦中的硫酸鈉除加工生產(chǎn)為元明粉外，還可作為原料生產(chǎn)小蘇打、純堿、硫酸銨、硅酸鈉（水玻璃）、硫化堿、氟硅酸鈉等多種化工產(chǎn)品。根據(jù)現(xiàn)有研究和實(shí)踐表明，以硫酸鈉為原料生產(chǎn)小蘇打（或純堿）聯(lián)產(chǎn)硫酸銨較為適宜，目前已有副產(chǎn)元明粉實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化生產(chǎn)。

3.3.2 硫酸鈣（石膏）的用途

芒硝石膏是鈣芒硝礦石經(jīng)溶浸硫酸鈉后剩余的殘?jiān)１环Q之為“芒硝石膏”，其硫酸鈣含量在60%左右，因其含有的成分均為制造水泥的有用成分，可將芒硝石膏銷售給水泥廠，作為水泥緩凝劑添加進(jìn)水泥生產(chǎn)中。目前，中國(guó)水泥年使用量已超24億噸，水泥緩凝劑需求市場(chǎng)巨大。若對(duì)芒硝石膏進(jìn)行深加工，還可生產(chǎn)無(wú)水石膏水泥、石膏膠凝材料、建筑石膏粉、石膏砌塊、石膏隔墻條板、石膏基自流平砂漿等多個(gè)產(chǎn)品。可見(jiàn)，做好芒硝石膏的開(kāi)發(fā)利用，對(duì)提高鈣芒硝礦資源綜合利用率和加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)均有重要意義。

3.4 強(qiáng)化鈣芒硝礦的開(kāi)采方式

要將鈣芒硝礦資源高值高效綜合化利用，其開(kāi)采方式繼續(xù)沿襲硐室水溶法已不適宜，應(yīng)采用房柱法將鈣芒硝礦石全部運(yùn)至地面，盡可能提高鈣芒硝礦資源的利用率。近年來(lái)，由于科技進(jìn)步，礦業(yè)機(jī)械裝備得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，數(shù)字化、信息化在礦業(yè)生產(chǎn)中開(kāi)始應(yīng)用。鈣芒硝礦的開(kāi)采也應(yīng)向機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化轉(zhuǎn)型。通過(guò)機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化轉(zhuǎn)型，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高作業(yè)效率。同時(shí)，巷道掘進(jìn)、采區(qū)生產(chǎn)、礦石運(yùn)輸通過(guò)使用機(jī)械化，不再使用雷管、炸藥，還可提高生產(chǎn)過(guò)程的本質(zhì)安全水平。

4 鈣芒硝礦資源高值高效綜合利用的保障措施

4.1 進(jìn)一步提升政策支持力度

公共部門應(yīng)著眼稅收減免、獎(jiǎng)勵(lì)補(bǔ)貼等多角度，因地制宜出臺(tái)支持性政策鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)企業(yè)在資源高值高效綜合利用方面進(jìn)行模式創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新，并推動(dòng)資源轉(zhuǎn)化為更豐富的產(chǎn)品延伸產(chǎn)業(yè)鏈，扶持培養(yǎng)一批資源高值高效綜合利用的示范引領(lǐng)企業(yè)。

4.2 進(jìn)一步增強(qiáng)執(zhí)法監(jiān)督力度

應(yīng)強(qiáng)化行政執(zhí)法監(jiān)管，發(fā)揮好生態(tài)環(huán)保、自然資源、市場(chǎng)監(jiān)管等部門的職能，加強(qiáng)源頭治理，嚴(yán)格把控關(guān)鍵環(huán)節(jié)，鼓勵(lì)高值高效綜合利用資源行為，嚴(yán)懲粗制濫用、擾亂市場(chǎng)和資源浪費(fèi)。

4.3 進(jìn)一步加強(qiáng)媒體宣傳引導(dǎo)

結(jié)合中央、省、市在安全綠色生產(chǎn)的有關(guān)要求，采用多形式、多途徑地開(kāi)展宣傳活動(dòng)，將技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)的典型案例，在更廣的范圍進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)推介，營(yíng)造節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的良好氛圍，提高全民意識(shí)。

5 結(jié)語(yǔ)

資源高值高效綜合利用，事關(guān)國(guó)家“加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型”，是中國(guó)實(shí)施經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。加強(qiáng)鈣芒硝礦資源高值高效綜合利用，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)法律及政策保障，堅(jiān)持政府引導(dǎo)與市場(chǎng)主導(dǎo)相結(jié)合，激發(fā)科研機(jī)構(gòu)和鈣芒硝生產(chǎn)企業(yè)等市場(chǎng)主體的活力，促進(jìn)鈣芒硝礦資源高值高效綜合利用創(chuàng)新發(fā)展。

注釋

①房柱法，即房柱采礦法，是指將階段或盤區(qū)劃分成若干個(gè)礦房與礦柱的一種采礦方法。

②水溶法，就是利用鹽類礦物溶于水的原理，通過(guò)鉆孔將一定壓力和溫度的水注入礦層，溶解礦層中的有用成分后，將溶液抽出地表，進(jìn)行加工處理的特殊采礦方法。