壹、礦產資源節約和綜合利用技術研發
1.戰略背景
我國礦產資源綜合利用率低。黑色冶金礦山的***伴生資源綜合利用率不到20%,有色金屬礦產資源綜合利用率為30%~35%,而國外先進水平在50%以上。非金屬礦山中小企業占90%以上,大多數礦山采富棄貧,采礦回采率和選礦回收率最低的僅20%~30%。煤炭資源綜合回收率僅約30%。現有註水開發的老油田預測平均水驅采收率只有32.7%,陸上稠油油田蒸汽吞吐技術采收率僅為15%左右,油藏開采的采收率多為30%~50%;氣藏開采的采收率平均65%左右。
國內礦產資源自給率潛力巨大,目前我國大約有45億~60億噸的鐵礦、金屬量超過160萬噸的鉬礦,20億噸的低品位微細粒碳酸錳礦,超過2000萬噸B2O3儲量、10億噸的鋁土礦、1000噸左右金礦。由於技術、經濟等原因,造成資源呆滯和現有礦山綜合回收率低,潛力巨大。目前,我國新發現礦產地900余處,尚有大量可開發利用的資源。通過技術創新,就可以將難利用資源轉化為可利用資源。
經過近幾十年的努力,我國礦產資源節約與綜合利用領域取得了重要進展。礦產資源法規政策正在完善,礦產資源整裝勘查、綜合評價和綜合利用技術水平有了進壹步提高,但是仍存在技術研發基礎薄弱、技術研發深度不夠、體制機制不能適應成果快速轉化等問題。
2.戰略目標
通過不斷技術創新,解決壹批難利用礦產資源的綜合利用技術問題,盤活壹批可供規劃經濟建設需要的大型或超大型規模礦山國家資源基地。研發壹批具有自主知識產權的資源綜合利用新技術,逐漸構建我國難利用礦產資源開發利用的關鍵技術標準體系,大幅提高礦產資源綜合利用水平,為國家提供更多的有用資源。
“十二五”期間,提高礦產開采回采率3%~5%,提高礦產綜合利用率5%~8%,實現5%~10%難利用礦產轉化為可利用礦產,提高綜合利用產值占礦業總產值的比例5%~10%;為盤活鐵、錳、鋁、銅、金、鉛、鋅、鈦、釩、鉻等礦產資源,降低緊缺礦種的對外依存度10%的目標提供技術支撐。
“十三五”期間:提高開采回采率5%~8%,提高礦產綜合利用率10%~15%,實現10%~30%難利用礦產轉化為可利用礦產,提高綜合利用產值占礦業總產值的比例10%~15%;為盤活鐵、錳、鋁、銅金、鉛、鋅、鈦、釩、鉻等礦產資源,降低緊缺礦種的對外依存度15%~20%的目標提供技術支撐。
3.戰略任務
主要查清我國礦產資源綜合利用現狀和呆滯資源存量情況,進行重要礦產技術經濟的潛力評價,建立礦產資源監督管理技術體系。開展黑色金屬礦、有色金屬礦、稀貴金屬礦、能源礦產、非金屬礦產、鹽湖、海洋礦產及礦山二次資源等節約與綜合利用關鍵技術研究,深入開展物理化學提取技術、選冶聯合新型利用技術、除雜分離提質關鍵技術的研發,研發出壹系列新型高效除雜分離選冶藥劑、大型高效選冶設備、高效節能選冶技術工藝,研究安全、高效的開采技術,為提高我國礦產資源保障程度提供技術支撐。主要包括:
(1)我國礦產資源綜合利用調查與潛力評價。調查我國礦產資源開發利用現狀,建立專家評價系統,建立我國礦產資源開發利用動態數據庫,建立完善我國礦產資源開發的科學管理系統。
(2)能源礦產綜合利用技術。能源礦產重點加強煤炭潔凈加工與利用及煤層氣開發技術。研發新型選煤設備,推進煤的轉化技術,實現多產聯合。研究油砂、油頁巖、地熱綜合利用技術。
(3)難選黑色金屬礦產資源合理利用技術。難選黑色金屬礦產資源,重點開發中低品位鐵礦石的高效預選技術、難選微細粒錳礦物的高效回收利用技術。
(4)有色金屬中低品位、***伴生礦資源有效利用技術。有色金屬重點開展中低品位氧化礦、復雜難處理多金屬硫化礦、難利用銅礦、難利用鋁資源和黑色巖系資源高效綜合利用技術開發。
(5)復雜難處理稀有、稀土、貴金屬提取技術。稀有、稀土、貴金屬,重點研究高砷、高碳、高硫的呈顯微狀存在的大量復雜難處理金礦石和難處理鉑鈀礦利用技術,研究稀有、稀散金屬資源綜合利用技術。
(6)非金屬礦資源合理利用技術。非金屬礦產要加強新技術、新裝備的研究,開發新產品和新材料,提高非金屬礦利用價值。實現非金屬礦深加工技術的推廣示範和產品系列化。
(7)合理利用鹽湖、海洋礦產資源技術。加強中低品位磷礦等化工礦產的綜合利用,合理利用鹽湖資源、海洋礦產資源,提高磷、鋰、硼、鉀等資源的保障程度。
(8)礦業廢棄物資源化再利用技術。礦山廢棄物研究,重點研究礦山廢棄物再選回收技術。對礦山廢棄物進行深加工,研究礦山廢棄物深加工技術,使礦山廢棄物附加值大幅度提高。
(9)礦產資源安全、高效開采技術。安全、高效開采技術重點研究大型深凹露天礦的高效開采、深部及復雜地下礦的高效、安全開采,深井及無廢開采綜合技術,地下厚大煤層高效開采。發展和完善二次采油技術、三次采油技術,研究低滲透油、稠油開采技術。
(10)礦物加工新設備技術。礦物加工新設備重點開展選礦裝備的大型化、系列化和自動化技術研究。研制新型磨礦設備,研制開發大型節能提取冶金關鍵設備。重點研制高效節能焙燒設備,節能高效預還爐(窯)。
(11)礦產資源管理技術支撐。礦產資源管理,重點開展新壹輪45種主要礦產單礦種規劃,礦山綜合利用技術評價體系研究,礦產資源保護技術指標體系研究,礦山監督管理技術體系研究,制定礦產資源開發利用方案監督檢查技術辦法。
二、礦產資源節約與綜合利用示範
1.戰略背景
經過近幾十年的努力,我國礦產資源節約與綜合利用領域取得了重要進展。如我國50%以上的釩、22%以上的黃金、50%以上的鈀、碲、鎵、銦、鍺等稀有金屬和貴金屬來自於綜合利用;煤礦礦井瓦斯抽放利用率占抽放總量的43%。2007年全國工業固體廢物比2006年增加16.0%,排放量卻比2006年減少8.1%。依靠科技進步,金川有色金屬公司、攀枝花鋼鐵公司、包頭鋼鐵公司、大冶鐵礦等礦山企業開展礦產資源節約與綜合利用都取得了顯著的經濟和社會效益。
資源開發利用工業技術裝備水平不斷提高。采用細磨-細篩—磁選、粗粒拋尾、細篩—磁選—反浮選、磁選柱、磁篩等工藝技術,使鐵的回收和精礦品位達到了較高水平,浮選工藝和強磁選的技術進步使鞍山式赤鐵礦也得到較好的回收,為鋼鐵工業節能降耗做出了重大貢獻。成功開發“白銀煉銅法”、“水口山煉鉛法”等先進的工藝技術。高效重選設備、高效磁選設備、高效浮選設備等大型裝備的開發和應用大大提高作業效率,降低了能耗。
現有礦山企業提高資源綜合利用潛力巨大,新發現資源綜合利用價值、地熱等新能源開發潛力巨大,通過資源節約與綜合利用示範工程,進壹步加強基礎研究和應用技術研究,增強研究隊伍核心能力,形成礦產資源綜合勘查、綜合評價、綜合利用壹體化新機制和人才、裝備、基地、成果壹體化支撐平臺,將顯著提升我國礦產資源開發利用水平,增強礦產資源國內供應能力,提高礦產資源對我國社會經濟發展的保障程度。
2.戰略目標
根據項目成熟程度,建設壹批技術先進、管理科學、示範效果好的示範工程和長期穩定的示範基地,在相關礦種或應用領域進行推廣應用。
“十二五”期間:通過對低品位、難利用資源的利用技術工程示範,5%~10%難利用礦產轉化為可利用礦產。盤活鐵、錳、鋁、銅、金、鉛、鋅等礦產資源。緊缺礦種的對外依存度降低10%。
通過對復雜多金屬***生礦資源綜合利用技術工程示範,提高礦產開采回采率3%~5%,礦產綜合利用率提高5%~8%,綜合利用產值占礦業總產值的比例提高5%~10%。
“十三五”期間:繼續開展低品位、難利用資源的利用技術工程示範,10%~30%難利用礦產轉化為可利用礦產。新增盤活鐵、錳、鋁、銅、金、鉛、鋅、鈦、釩、鉻等礦產資源。緊缺礦種的對外依存度降低15%~20%。
繼續開展復雜多金屬***生礦資源綜合利用技術工程示範,礦山開采回采率提高5%~8%,礦產綜合利用率提高10%~15%。綜合利用產值占礦業總產值的比例提高10%~15%。
3.戰略任務
在礦產資源開發利用領域發展節約與綜合利用,有利於從源頭治理,實現資源保護與合理利用目標。以大宗短缺資源和戰略性資源為重點,根據“關系全局,意義深遠,帶動性強的原則”,近期先行選擇壹批***伴生成分復雜、資源潛力和利用前景較好、雖已長期開展綜合利用研究,但仍有很大資源潛力,有壹定基礎的典型礦山開展試點示範,帶動整個礦產資源開發利用領域的發展。
結合我國現有開發礦山的技術、工藝等基礎條件,詳查現有礦山資源綜合利用效率低下的主要原因。圍繞我國重要經濟帶和國家急需礦種,以典型復雜鐵礦、釩鈦磁鐵礦、銅鉛鋅復雜多金屬***生礦、中低品位磷礦、低品位銅礦、低品位高硫(鐵)鋁土礦、復雜金鉬礦、細粒金紅石礦、復雜多金屬混合礦、中低品位鉀長石及其他非金屬礦等大宗礦產資源為研究對象,采用“產學研”聯合攻關的方式,在高效節能選冶技術體系建立的基礎上,實施示範工程,提高礦產資源利用效率,增加可利用資源儲量。主要工作內容:
(1)能源礦產開發利用示範:煤層氣綜合回收利用示範、油砂、油頁巖開發利用示範、地熱資源綜合開發利用示範。
(2)難利用礦產資源開發利用示範:釩鈦磁鐵礦綜合利用示範、難選冶赤鐵礦綜合開發利用示範、難利用銅多金屬礦綜合利用示範、中低品位鋁土礦綜合利用示範、難處理金礦綜合利用示範。
(3)多金屬***生礦產資源綜合利用示範:銅鉛鋅礦綜合利用示範、紅土鎳礦高效提取與資源綜合利用示範、鎢多金屬礦綜合利用示範、含稀土多金屬礦綜合利用示範、鐵硼礦綜合利用示範。
(4)非金屬礦高效開發利用示範:中低品位磷礦綜合開發利用示範、鹽湖礦產綜合開發利用示範、耐火材料用非金屬礦原料示範、長石等大宗礦產示範利用、粘土礦產綜合利用示範。
(5)礦山廢棄物利用示範:巖石及尾礦封存二氧化碳技術示範、錫礦尾礦利用示範、金礦尾礦利用示範、鐵礦尾礦利用示範、煤礦廢棄物利用示範。
(6)礦山高效開采示範:殘礦資源綜合回收利用示範、大型深凹露天礦高效開采示範、深部及復雜地下礦的高效、安全、無廢開采示範、煤炭、煤層氣的高效開采示範、石油資源的高效開采示範。
三、地熱資源與幹熱巖開發利用示範
1.戰略背景
我國是世界上地熱資源儲量較大的國家之壹,尤其是中低溫地熱資源。據不完全統計,我國溫泉分布2300多處,施工地熱鉆孔近4000眼。作為清潔能源的地熱資源的開發,為緩解我國能源緊張的局面、保護環境起到了應有的作用。目前,已經基本形成以羊八井為代表的地熱發電、以天津和西安為代表的地熱供暖、東南沿海為代表的療養與旅遊和以華北平原為代表的種植和養殖的開發利用格局。
近年來,隨著熱泵技術的日趨成熟,淺層地熱能開發利用的熱泵技術在全國得到普遍推廣,京津地區發展最快。據不完全統計,截至2008年中期,全國利用(深、淺層)地溫(熱)資源,建立地源熱泵系統工程的制冷(供熱)面積約8000萬平方米,每年正以約20%的速度增長。
幹熱巖是埋藏於地面1千米以下、溫度大於200℃的、內部不存在流體或僅有少量地下流體的巖體。開發利用幹熱巖來抽取地下熱能的技術,其原理是從地表往幹熱巖中打井,註入溫度較低的水,註入的水沿著裂隙運動並與周邊的巖石發生熱交換,產生高溫高壓超臨界水或水汽混合物,然後從生產井中提取高溫蒸氣,用於地熱發電和綜合利用。幹熱巖的研究始於20世紀70年代,在30年的研究與開發過程中,幹熱巖的利用技術已日趨成熟,顯現出巨大的利用價值,開發前景十分看好。目前幹熱巖的研究開發工作主要在壹些發達國家展開,我國由於資金和技術等原因尚未開展這方面的勘查。
2.戰略目標
“十二五”期間:開展全國淺層地熱能與地熱資源開發利用現狀調研,針對不同氣候特征、不同地質地貌單元、不同開發利用模式等,分別建立淺層地熱能開發利用示範區及中低溫地熱資源梯級綜合利用示範區;開展幹熱巖科學開發利用示範研究,選擇大陸與大陸板塊之間的碰撞地帶或大陸內部斷陷盆地等幹熱巖發育良好部位,實施幹熱巖系統科學鉆探及水流循環試驗,建立幹熱巖系統開發利用試驗研究基地。
“十三五”期間:摸索在不同氣候和地質條件下淺層地熱能與地熱資源成功應用的經驗,總結和推廣不同開發利用方式的特性和相應模式,提出我國淺層地熱能與地熱資源開發利用方向,進行全國淺層地熱能與地熱資源開發利用規劃;開展幹熱巖高溫地熱發電研究,建立我國第壹個幹熱巖高溫地熱發電示範區。
3.戰略任務
在全國淺層地熱能與地熱資源開發利用現狀調研的基礎上,依據嚴寒、寒冷、溫暖和炎熱等不同氣候分區,選擇沖洪積平原、內陸河谷盆地、山前平原、濱海平原、高原河谷盆地等我國不同地質地貌單元,用3~5年時間建設壹批淺層地熱能開發利用示範工程及中低溫地熱資源梯級開發利用示範工程,摸索在不同氣候和地質條件下淺層地熱能成功開發利用的經驗,總結不同地區中低溫地熱資源利用方向,完成全國淺層地熱能與地熱資源開發利用規劃;選擇大陸與大陸板塊之間的碰撞地帶或大陸內部斷陷盆地等幹熱巖發育良好部位,實施幹熱巖系統科學鉆探及水流循環試驗,開展塊裂介質巖體固流熱耦合模型研究,分析幹熱巖熱儲構造三維分布、水巖相互作用等,探索幹熱巖開發利用、人工儲留層建造等關鍵技術;在此基礎上,建立幹熱巖系統開發利用試驗研究基地,開展幹熱巖高溫地熱發電研究,建立我國第壹個幹熱巖高溫地熱發電示範區。主要包括:
開展全國淺層地熱能與地熱資源開發利用現狀調研,摸清不同地區淺層地熱能的基本特征及開發利用模式,為建立壹批淺層地熱能開發利用示範工程奠定基礎。
開展淺層地熱能開發利用示範工程建設,針對不同氣候特征、不同地質地貌單元、不同開發利用模式等,分別建立淺層地熱能開發利用示範區,開展淺層地熱能開發利用示範,摸索在不同氣候和地質條件下成功應用的經驗,總結和推廣不同開發利用方式的特性和相應模式。
開展中低溫地熱資源梯級開發利用示範工程建設,總結提高我國中低溫地熱資源利用效率、保障可持續利用的科學模式。
開展幹熱巖開發利用示範基地建設,進行資料收集、綜合分析,選擇幹熱巖優先開發地區,開展幹熱巖系統科學鉆探及水流循環試驗,進行幹熱巖高溫地熱發電研究。