浅析中国万吨级铜矿山生产现状

发布时间:2019年10月09日

来源:南储商务网

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      中国对铜的需求主要来自于电力、建筑、家用电器和交通运输等领域。伴随着中国工业化进程的加快和城镇化的推进,铜等有色金属矿产均不能满足工业发展的需要,铜产品的对外依存度不断增高,饱受国外垄断公司的制约。好在铜的性能决定了它可以百分百进行回收。再生铜可替代原生铜的供给,减缓供需矛盾,再生铜产量约占精炼铜产量的40%左右,让铜资源得到充分的循环利用。

  多年的探索和实践表明,大力发展再生铜产业,是中国缓解资源瓶颈制约、实现永续利用的有效途径;是推进节能环保、转变经济增长方式的重要措施;是促进产业结构调整和经济协调发展的必然要求。

  中国继续深入发展再生铜产业十分可行和必要。去年以来,中国的再生铜产业不断进步:产业结构优化调整步伐持续推进,技术和装备水平不断提高,新技术形态应用更加广泛,再生铜企业的集聚效应逐渐显现。放眼未来,再生资源将成为铜供应的主力军。

  中国作为第一大铜生产国、消费国,铜精矿含铜需求量已经逐步增至498.9万吨(2015年),占全球当年需求量的33.1%;但是中国铜资源却相对匮乏,铜资源储量仅有3000万吨,仅占全球的4.2%,2015年铜精矿含铜产量155.8万吨,占全球产量的10.2%,仅占国内总需求量的31.2%,对外依存度非常高。

  受资源禀赋的限制,中国铜矿具有分布较为分散、品位低、采选难度大等特点,并且小型化居多,中大型矿山较少。全国共有铜矿区2,159处,分布在国内30个省区(截止2014年底,国土资源部矿产资源储量司统计)。按照2016年的统计数据,中国铜精矿含铜产量超过1万吨的铜矿仅有18个。本文将主要分析这些铜精矿含铜年产量超过1万吨的铜矿山(万吨级铜矿山)的生产经营现状、面临的主要问题,并提出一些针对性的建议。

【一、中国万吨级铜矿山生产经营情况】

  【1.1分布及构成情况】

  中国18家万吨级铜矿山从地理分布上看,主要集中在西北(新疆、西藏、青海、内蒙古巴彦淖尔)、华东(江西、安徽、福建)、东北(黑龙江、内蒙古呼伦贝尔)、西南地区(川滇),分别拥有6个、5个、3个、3个万吨级以上铜矿山。

  中国万吨级铜矿山主要集中在大型金属集团旗下,其中江铜占3个(德兴、城门山、武山),紫金矿业集团4个(紫金山、多宝山、阿舍勒、德尔尼),中国黄金集团3个(乌奴格吐山、湖北三鑫、甲玛),云铜集团拥有2个(大红山、拉拉),铜陵有色(冬瓜山)、金川集团(龙首山)、西部矿业(霍各乞)各一个,还有一家民营独资的陆玖铜矿。金川集团仅有的龙首山铜镍矿和中国黄金集团的湖北三鑫金铜矿均为伴生铜矿,产量媲美主体铜矿山,同样归为万吨级铜矿山序列。

  【1.2资源情况】

  目前中国万吨级以上18个铜矿山出矿品位较低,平均出矿品位0.75%,最高品位2.3%,最低的仅有0.36%。超过1%的仅有3个矿山,其余的15个矿山品位均在1.0%以下,其中8个矿山不及世界铜矿山出矿品位0.6%-0.8%的平均值。铜金属资源量3163万吨,占全国查明铜资源量的32.6%,最高达600万吨,最低的21万吨铜资源量服务年限仅剩5年。铜资源状况将是储量较少铜矿山可持续发展的关键。

  面对铜资源的现状,多宝山铜矿、拉拉铜矿等一些露采矿山将面对矿脉的变化向坑采转变;坑采的矿山将继续加深作业范围,大红山、冬瓜山等采矿深度已经达到-1000M以上。2016年大红山铜矿新探明西矿段资源矿石储量5463.38万吨,铜金属量34.91万吨,出矿平均品位0.64%,实现延长服务年限24年。各大铜矿山都在不断的克服资源下降在更深处加大资源量的填补,保证矿山服务年限。

  【1.3生产现状】

  由于中国铜矿产资源匮乏导致万吨级铜矿山采选成本较国外要高(中国万吨级铜矿山完全成本平均在33000-35000元/吨),并且社会责任大、历史包袱较重。中国万吨级铜矿山多数为隶属各大有色金属集团(自有冶炼厂),随着铜精矿含铜需求量逐步增加,面对自给率下降的局面,万吨级铜矿山目前均处于满负荷生产状态。

  大规模化的开采模式,不但加强了资源综合利用,确保了铜产量的增加,并且有效的控制了低品位矿带来的成本增高的影响,尽可能大的保证矿山效益。中国18家在产万吨级铜矿山按照产量统计,2015年铜精矿含铜量共计61.51万吨,仅占全国总产量的39.5%。其中,铜精矿含铜量年产5万吨以上的企业占3个,江西铜业的德兴铜矿稳居第一,其次为中国黄金集团乌奴格吐山铜钼矿,金川集团的龙首山铜镍矿铜作为伴生资源跻身前三甲,三家产量占2015年全国的18.2%。其余15家矿山产量总计占全国21.3%。

  【1.4主要技术指标】

  铜矿山生产技术指标是铜矿企业开发利用矿产资源效果、企业效益体现的主要指标。中国18个万吨级矿山最低回采率只有76.4%,最高98.89%。其中不足90%的矿山5个,大部分矿山回采率均达到95%以上,基本保证了矿山对资源的充分利用。贫化率方面差距较大,低的矿山不到1%,高的矿山在15%左右,贫化率较高矿山导致采出矿石的质量受损,增加了矿石处理成本,影响企业经济效益。乌奴格吐山铜钼矿、城门山铜矿、武山铜矿等除采矿设计方法不同导致的差异外,在采矿技术指标上均体现了较高的技术工艺。

  回收率方面,选矿平均回收率88%,由于原矿入选品高低、以及工艺技术差异化,导致选矿回收率差距较大,回收率最高的企业可达到95%,低的矿山仅为83.8%,目前大红山、铜矿峪、陆玖等矿山选矿回收率均达到90%以上。无论在选矿药剂的使用还是在设备的控制方面,是铜矿山企业争取效益最大化重要环节,云铜集团大红山铜矿、中条山集团铜矿峪矿在原矿入选品位相对较低的情况下,选矿回收率较其他矿山优势比较明显,原矿入选品位占优势但回收率较低矿山也在积极的调整选矿工艺。

  中国万吨级铜矿山通过精细化管理的方法,有效的控制了吨矿物耗能耗,提高产品附加值。不仅对水、电能耗控制严格,磨球、炸药、柴油、石灰、选矿药剂等多种物耗同样控制严格,物耗能耗在通过精细化管理得到的有效控制直接节约了吨矿成本。其中,铜矿峪矿通过对选矿厂能耗大户旋回破碎及皮带运输系统班次运行时间的控制,将电单耗由原来的2.25kwh/t降为现在的2.19kwh/t,另外,通过精抓细管和掘进施工单位的对标运行,实现前10个月掘进超挖系数达到1.16,比去年降低了0.06,减少掘进超挖量6035立方,掘进火药单耗比去年降低0.29千克/立方,真正实现降本增效的实际效果;大部分坑采矿山对于水循环利用方面比较突出,利用循环水及地下涌水(控制地下涌水前提下)做到很低的水单耗;另外物耗在工艺改进、管理控制精细化等方面得到了有效控制。

  多金属矿中伴生金属综合回收在企业产值中占比较大。多金属铜矿山通过精细化管理,通过对选矿药剂的高效应用,对精矿的进一步分选并尽可能实现低成本的有效回收。同样是中条山集团主力矿山铜矿峪矿,在黄金入矿品位极低的情况下,实现年产黄金上百公斤,并有对铜冶炼渣继续回选的设备工艺;乌奴格吐山铜矿将副产品钼精矿的回收率由30%提高至70%,这些举措均实现了价值产品资源的回收利用,提高企业效益。

  【1.5工艺和装备】

  露天开采较坑采具有明显效率高、成本低的优势,但自然崩落法是唯一能和露天开采相媲美的地下开采方法,同样具有露天开采优势(生产速度快,运营成本低、人工效率高)。中国万吨级铜矿山多数采用复杂的地下坑采,适合露天开采的矿床相对较少,其中,5个露天开采矿山,3个露天+地下开采矿山,10个地下开采矿山(1个自然崩落法)。其中,中条山集团铜矿峪矿就是中国目前仅有的一个采用自然崩落法的矿山,生产规模达到700万吨/年,规模大、效率高、成本低(运营成本约是空场、充填法1/6-1/3,生产速度约是2-5倍),在不断的生产摸索中为中国在自然崩落法上积累了宝贵的经验,另外坑采中采用充填法采矿的企业成本较高,尤其是运距长较为偏远的铜矿山,企业采用空场法采矿的虽然相对方法较为简单,但是和自然崩落法同样存在贫化、损失率较高的情况;目前中国万吨级铜矿山在选矿工艺中,全部采用浮选工艺,只是在磨矿及选矿分级方面各家针对自身的资源不同做出有针对性的工艺处理。

  设备装配上,中国万吨级大型铜矿山大规模的生产作业,部分实现了设备大型化、自动化、智能化,有效的提高了生产效率、合理节约物耗、提高了铜矿山在的经济效益,但目前老矿山设备建设落后新矿山较为明显。

  露采矿山中,大规模矿山的开采设备明显较大、效率高,15万铜金属产量规模的德兴铜矿拥有的200吨矿车,35方电铲较8万吨规模乌奴格吐山铜钼矿的100吨矿车,10方电铲更加大型化,再小的矿山则多以15-35吨矿车,4-6方电铲为主,坑采作业中铲运及凿岩等国际先进设备已经被中国万吨级铜矿山很好的吸纳并得到了广泛应用,主动改变了坑下作业环境,提高作业效率,部分大型矿山电铲及模块化凿岩设备已经完全取代了落后的柴油机设备。

  选矿作业以设备装配上较为突出奴格吐山铜钼矿为例,采用目前国内同类矿山装备中规格最大的11m*5.4m半自磨机,使得选矿作业效率、节能降耗指标大幅提高,实现低品位铜资源的高效开发利用,对比老矿山设备优势明显,在原矿入选品位落后个别老矿山3倍以上的劣势下,工艺设备差距使得选矿回收率领先约4%;对于处理能力大,生产效率高的浮选柱应用方面,由于产品不太稳定的原因,致使拥有浮选柱的企业设备利用率不够充分。

  拥有自动智能化系统建设的万吨级铜矿山,通过流程自动化、智能化建设,不断的优化了岗位配置,稳定了工艺流程,新疆阿舍勒铜矿、铜矿峪矿等一批矿山,通过排水无人值守系统对水泵的自动控制实现减员增效,通过通风自动控制系统按需通风,实现降本降耗,选矿作业中通过智能化控制系统对故障自动诊断、分析完成对浮选回收率的提升。

【二、中国万吨级铜矿山面临的主要问题】

  【2.1 资源储备不足影响矿山服务年限】

  中国万吨级铜矿山随着开采年限增长,资源将出现下降,开采深度的继续增加、开采范围的继续扩大,矿山的产量、效益及服务年限(最低的矿山服务年限仅有5年)将迎来新的挑战。

  【2.2 工艺不足、装备相对落后影响矿山经济效益】

  矿山生产中作业指标直接影响到资源的综合利用效益。首先,回采率偏低、贫化率偏高,矿石回收量相对偏低,导致成本升高,在对成本进行控制的过程中势必会造成资源损失。其次,设备落后不仅造成生产效率低、物耗高、产能限制,并且影响选矿回收率,对矿山的经济效益影响非常大。

  【2.3 铜价在成本区间波动影响生产稳定性】

  中国万吨级铜矿山生产完全成本平均在33000-35000元/吨,新建矿山、品位低矿山及负担较重的老矿山完全成本较高约在38000元左右,较为稳定的老矿山及品位较好的矿山成本相对较低,约在31000元左右,顾金属价格波动会一定程度上影响中国铜矿山的生产稳定性。

  当金属价格下跌甚至接触及矿山成本线时,小型铜矿由于成本较高,开采价值相对小的情况下,将易形成铜资源搁置,但大型铜矿山不具备小型的灵活性,且责任重大,当部分矿山出现亏损,在降本无果的前提下,将会出现被动减产情况;当价格处于成本线上方高于成本,明显盈利将促进生产积极性,还会出现对铜矿资源进行选择性开采,保证效益最大化。

  【2.4 矿山环境保护责任重、压力大】

  中国万吨级铜矿山环保责任重大、压力大。尾矿的环保问题一直存在,其较大的占地面积,尾矿随大风形成的扬尘易造成的空气污染问题,管理不当易造成泄露、滑坡等环境破坏问题;另外矿区采矿每天会产生数万吨废石,这些含有重金属元素的废石废渣长期堆放,其中重金属元素将随着降雨四处漫流的危险性增高,可能给周围环境造成污染。

【三、中国万吨级铜矿山在建(扩产)情况】

  中国在建(扩产)万吨级铜矿山7个,涉及新增铜精矿含铜量35.5万吨,将在2017-2018年得到一定的产能释放。

  云铜集团下属云南迪庆有色金属有限责任公司的普朗铜矿建成后将成为中国继中条山集团铜矿峪矿后的第一大采用自然崩落法的矿山,年采矿量达1250万吨,新增铜精矿含铜5万吨/年,二期生产规模将达到1875万吨/年。(一期1250万吨/年采选工程环评报告2013年3月份被国家环保部受理,2014年3月11日,该项目获得国家环保部的批复,2014年6月开工建设);

  采用露天开采工艺的西藏巨龙铜业驱龙铜矿超过1000万吨的资源量也将成为中国第一大铜矿床,将新增铜精矿含铜12万吨/年(驱龙铜矿项目的环评报告2012年12月份被国家环保部受理,2013年12月4日,环保部批准了该项目);
西藏天圆矿业的雄村铜矿初步设计的采选规模为1200万吨/年,新增铜精矿含铜约6万吨/年。(环评于2007年通过,计划2016年1月试车,但由于尾矿库原因,该项目的投产时间可能将推迟至2018年);

  扩建的万吨级铜矿山中,中国黄金集团的甲玛铜矿二期扩建预计铜精矿含铜总产量将达到7.2万吨产量,紫金矿业集团的多宝山铜矿二期扩产和紫金山铜矿扩产完成后将分别达到8万吨/年、5万吨/年的铜精矿含铜产量,将总计贡献11万吨铜精矿含铜产量,均将进入产量5万吨以上的铜矿山名单。

  新增产能中的大型铜矿山均地处高海拔环境下,生产条件较为恶略,建成投产后,将使得中国万吨级铜矿山增加至22个,并且铜精矿含铜产量5万吨以上的大型铜矿山将增加至9个(包括扩建项目)。扩建项目主要集中在紫金矿业集团,涉及新增铜精矿含铜量8万吨/年。

【四、总结和建议】

  中国万吨级铜矿山随着开采年限增长,资源量减少、开采深度增加、产能限制等方面的问题,正在向降本增效、探矿找矿、提高技术指标等方面提高,确保产量、效益双达标,并处于向更深部全面推进阶段,生产中面对诸多问题的挑战,正在高度关注市场变化、吸取高新采选技术的基础上,向数字智能化、高效率低成本化、低污染化方向发展,实现矿山在有限的服务期内保质保量保效益。通过分析中国万吨级铜矿山的生产经营现状、面临的主要问题,提出的一些针对性建议:

  【4.1 再找再探铜资源,加强铜资源储备】

  中国万吨级铜矿山面对资源逐渐减少的现状,应保持忧患意识,再找再探铜资源,实行边采边找、攻关采矿创新的办法面对资源及深度上对矿山产量及效益的影响,尽可能大的掌握资源可持续性填补。尤其是自有冶炼厂的矿山开发新地区铜资源,加强铜资源储备。在宏观战略上,走出去推进境外铜资源基地建设,占据国际竞争的有利地位,拓展新的发展空间。

  【4.2 精细化管理降本增效、提质保量,设备升级改造】

  目前针对中国万吨级铜矿山资源综合利用率不足,生产工艺、装备落后导致的生产指标相对不高,应引进先进生产工艺,吸取高科技创新技术,提高精细化管理程度。

  中国万吨级铜矿山在低、残、尾矿综合利用中还存在很大的发展空间(中国在湿法炼铜方面仅占全球约0.067%)。针对中国主要以硫化矿为主的特点引进使用生物湿法冶金炼铜,对低、残、尾矿综合回收价值产品,有效的减少了价值金属流失,保证资源价值产品效益最大化。

  大规模的生产作业中,针对于矿山采矿的实际问题,加强开采方法改进,不断拓展各生产环节管理,降低采矿、运输等环节中废石的混入及矿石的损失。选矿作业中通过精细化管理提高回收率(包括分段监控磨矿浓度、细度;浮选浓度、PH值控制;药剂添加误差控制;尾矿浓度控制等方面)。

  设备的相对落后,将导致生产效率低,能耗高,通过不断升级改造,积极改善设备作业能力,实现提效降耗的硬件支撑。持续的精细化管理工作,也是提高整体工艺水平,实现人为环节降本增效的关键,如云铜集团对自有矿山实行按日、周、月经济技术指标控制、上报、统一分析,形成上下统一管理制度,创新精细化管理实现降本增效目的。

  【4.3 资源整合,增加副产品效益】

  中国万吨级铜矿山应积极整合周边小型铜资源,以增加区域内供应量稳定;有副产品支撑的铜矿山尽量提高伴生金属产品的产出冲抵主要金属铜的价格影响,高度关注市场变化,以应对金属价格波动对矿山生产稳定性造成的影响。乌奴格吐山铜矿在2016年铜价处于低位徘徊时,为了更好的保量保效益,改进选矿工艺将副产品钼精矿的回收率由30%提高至70%,这一举措为公司保证了更好的效益点。

  【4.4 综合开发治理,环保效益双实现】

  尾矿的综合开发治理,可以从多层次进行考虑,首先面临持续生产导致的尾矿库扩容问题应提前做好选址扩容准备,建立坚固、防渗能力强的尾矿库以防尾矿流失对环境的影响;其次通过不同的方式处理尾矿面临的环保问题:

  (1)通过开发尾矿库闭路循环用水,提高水循环利用率;

  (2)对尾矿中含有较少的价值产品进行分析回收,如采用磁选对尾矿中磁铁矿、硫铁矿、选矿铁质进行回收,利用黄药和松醇油,可以从含硫尾矿中回收硫精矿;

  (3)对于没有回收价值的尾矿可采取膏体充填或者如乌奴格吐山采用“SABC”碎磨工艺(粗碎-半自磨-球磨-顽石破碎)实现的膏体排放达到环境保护的同时减少占地面积,降低了维护成本;

  (4)尾矿库的复垦造田,种植效益植物(一些矿山尝试种植粮食作物及经济作物),同时实现保护环境,一举两得。废石废渣应及时处理,防止出现重金属元素污染周边环境的现象出现,做好对其有针对性的复垦工作。如德兴铜矿开展矿山生态恢复重建科研工作中根据不同山体情况栽种不同植物,采取乔木灌木相结合的方法:先种草,待草枯萎化作养分,再种上灌木改善土壤酸碱度,最后种上乔木,以避免废石废渣堆放可能造成的周边环境污染问题。目前德兴铜矿矿山已经完成复垦废弃地超过400公顷,80%以上可复垦废弃地都实行了生态恢复。