剛果（金）銅-鈷礦業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
來源：絲路印象
2024-07-19 17:34:00
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剛果民主共和國簡稱剛果(金),自然資源豐富,素有“世界原料倉庫”“中非寶石”之稱,其礦產(chǎn)資源、森林資源、水資源的儲量均位居世界前列.在礦產(chǎn)資源方面,剛果(金)金屬礦物資源極為豐富,且開發(fā)力度較大,是其財政收入的主要來源.其境內(nèi)西南部的銅礦帶長寬分別約300公里和30公里,其中銅、鈷礦石的平均品位分別為2%~4%和<1%.相關文獻表明[2],剛果(金)資源情況如表1所示,其中銅金屬儲量7500萬噸,是世界上銅儲量較多的國家之一,自2012年以來年產(chǎn)銅超過60萬噸,且逐年攀升；鈷金屬儲量470萬噸,約占世界總儲量的36.15%,是世界上最大的鈷生產(chǎn)國.
剛果(金)礦產(chǎn)開發(fā)最早始于20世紀初.自21世紀以來,剛果(金)政府通過制定一系列礦業(yè)政策、鼓勵其他國家進行投資,國際礦產(chǎn)資源開發(fā)實體陸續(xù)布局當?shù)?主要集中在銅礦帶上的盧本巴希-利卡西-克魯維奇三座礦業(yè)城市周邊.其中外資企業(yè)以嘉能可和歐亞資源為主,中資企業(yè)以洛陽鉬業(yè)、中鐵資源、紫金礦業(yè)、中國有色、北方礦業(yè)和五礦資源等為主.據(jù)剛果金中礦協(xié)統(tǒng)計,中資礦業(yè)企業(yè)在剛果(金)的總投資已超過250億美元.在剛果(金)的銅-鈷礦開發(fā)是這些中資礦業(yè)企業(yè)經(jīng)營業(yè)務中的重要部分.同時,中資企業(yè)在剛果(金)的礦業(yè)投資在其外資引入中也占有舉足輕重的地位.
銅和鈷在工業(yè)應用中都扮演著重要角色,其中銅在電氣、機械制造、建筑工業(yè)、國防工業(yè)等領域被廣泛應用,而鈷在新能源材料領域應用較多.在自然界中,鈷通常伴生于銅礦物中,該伴生特征在剛果(金)的銅-鈷礦中尤為明顯.相關地質研究表明,剛果(金)銅礦帶的銅鈷礦床主要賦存于新元古代的Roan群(距今約880~730Ma)下部,該巖群以交替的碳酸鹽巖和碎屑巖為特征[3,4].之后的成巖期,開始發(fā)生銅-鈷硫化礦的礦化作用.銅-鈷的礦化作用沉淀約發(fā)生于800Ma的裂谷發(fā)育過程中[6],該階段形成的富鈷礦物包括：硫銅鈷礦(CuCo2S4)、塊硫鎳鈷礦((Ni,Co)3S4)和硫鈷礦(Co2+Co23+S4).銅鈷氧化礦是上新世(3.4±0.8Ma)風化/氧化的結果.從水鈷礦和硫銅鈷礦中的鈷含量來看,這一過程對表生礦石的鈷富集有重要作用.剛果(金)的銅礦資源具有較好的開發(fā)前景,鈷資源儲量也極為豐富,它們是剛果(金)的戰(zhàn)略金屬.
2.1 銅資源賦存及開發(fā)概況
雖然目前剛果(金)探明的銅資源儲量在世界范圍并不驚人,但其國土面積巨大,且大部分地區(qū)勘探程度還很低,所以未來的增儲潛力巨大.另外,剛果(金)擁有諸多超高品位的銅鈷特大型礦山,具有埋藏極淺、開發(fā)成本較低等特點.因此吸引世界各國的礦業(yè)巨頭前來投資開發(fā).尤其是近年來,從剛果(金)盧本巴希市到科盧韋齊市的銅鈷帶上,眾多中資企業(yè)投資建廠,采用不同的選冶工藝生產(chǎn)陰極銅、銅精礦和粗銅等產(chǎn)品.全球和剛果(金)的銅年產(chǎn)量數(shù)據(jù)如圖2所示.數(shù)據(jù)表明近年來(2010年-2020年),剛果(金)銅年產(chǎn)量持續(xù)升高,在全球地位不斷攀升.
近年來,全球新能源材料領域蓬勃發(fā)展,鈷金屬受到市場高度關注.目前,陸地鈷礦資源主要集中在剛果(金)和贊比亞的沉積型層狀銅鈷礦中,澳大利亞、古巴、菲律賓和馬達加斯加等國的紅土型鎳鈷礦床,以及澳大利亞、加拿大和俄羅斯等國的巖漿型鎳-銅硫化物礦床中,然而目前只有剛果(金)、澳大利亞等少數(shù)幾個國家擁有的鈷礦資源具備經(jīng)濟價值.剛果(金)是全球鈷礦資源量最多的國家,也是鈷產(chǎn)品產(chǎn)量最高的國家,所以受到國內(nèi)眾多礦業(yè)公司的投資,紛紛布局上游鈷資源開發(fā)產(chǎn)業(yè),投資建廠生產(chǎn)鈷精礦(氫氧化鈷).2020年,全球鈷礦儲量約710萬噸,剛果(金)占一半以上.全球和剛果(金)的鈷年產(chǎn)量數(shù)據(jù)如圖3所示.數(shù)據(jù)表明,2020年全球鈷產(chǎn)量約14萬噸,僅剛果(金)鈷就近10萬噸,占比達到70%以上.
3.剛果(金)主要銅-鈷礦企業(yè)情況
全面掌握剛果(金)境內(nèi)礦業(yè)企業(yè)的投資及發(fā)展狀況,將有利于了解剛果(金)礦業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、預測其未來發(fā)展趨勢,對于激勵工藝瓶頸突破、解決目前非洲中南部發(fā)展問題有重大意義.本章節(jié)將盡可能詳細地對該信息進行闡述.表2展示了剛果(金)主要企業(yè)銅鈷資源及生產(chǎn)狀況.
3.1 在剛果(金)投資的中國企業(yè)情況
3.1.1 鐵資源集團有限公司
中鐵資源集團在剛果(金)投資了華剛礦業(yè)、MKM礦業(yè)和綠紗礦業(yè)三家礦業(yè)公司.
3.1.2 紫金礦業(yè)集團股份有限公司
紫金礦業(yè)目前在剛果(金)投資的礦企主要為穆索諾伊和卡莫阿銅礦.
紫金礦業(yè)分別于2014年11月和2016年8月,收購華友鈷業(yè)持有的該項目51%和21%股份,成為穆索諾伊公司最大股東.穆索諾伊擁有剛果(金)礦業(yè)部頒發(fā)的兩個礦權證,礦權面積3.36平方公里,擁有銅資源量108萬噸,平均品位4.17%.該項目分兩期進行,一期采選冶項目于2015年6月動工建設,2017年全面投產(chǎn),總投資2.5億美元,設計年產(chǎn)銅金屬量5萬噸.二期銅鈷回收項目于2018年3月動工建設,2019年4月全面投產(chǎn),總投資2.6億美元,設計年產(chǎn)銅金屬量5萬噸、鈷金屬量3000噸.2019年時,穆索諾伊生產(chǎn)銅8萬噸、鈷500噸.
3.1.3 洛陽欒川鉬業(yè)集團股份有限公司
2016年11月,洛陽鉬業(yè)以26.5億美元收購了美國自由港所持有的TFM的母公司TFHL的70%股權,從而間接持有TFM56%權益.2019年1月,洛陽鉬業(yè)通過其合作伙伴BHR間接獲得TFM24%股權.目前,洛陽鉬業(yè)持有TFM80%的權益.
TFM礦區(qū)礦區(qū)面積超過1500平方公里,總資源量8.25億噸,其中銅金屬2471萬噸、鈷金屬247萬噸,為全球范圍內(nèi)儲量最大、品位最高的銅鈷礦之一,也是剛果(金)國內(nèi)最大的外商投資項目,已于2009年建成投產(chǎn).2020年,TFM生產(chǎn)陰極銅17.8萬噸、鈷1.54萬噸.2021年7月16日TFM銅鈷礦10K擴產(chǎn)增效項目進入試生產(chǎn)階段,10K項目投資3億美元,設計產(chǎn)能年處理礦石量330萬噸,年產(chǎn)陰極銅8.85萬噸,年產(chǎn)氫氧化鈷7280噸.擴產(chǎn)后年產(chǎn)銅金屬18.73~22.89萬噸、鈷金屬1.65~2.01萬噸.
2020年12月13日,洛陽鉬業(yè)與自由港達成了股份購買協(xié)議,以5.5億美元總價收購后者在剛果(金)Kisanfu銅鈷礦中95%的間接權益.2021年4月10日,寧德時代間接控股公司寧波邦普時代全資子公司香港邦普時代新能源有限公司以總對價1.375億美元獲得KFM25%的股權,從而間接持有Kisanfu23.75%的權益.Kisanfu位于剛果(金)盧阿拉巴省,是世界上最大、最高品位未開發(fā)的銅鈷礦項目之一,礦石資源量達3.65億噸,銅品位為1.72%,含銅金屬量約628萬噸；鈷品位為0.85%,含鈷金屬量約310萬噸.當前勘探深度以下還有成礦能力,有望成為洛陽鉬業(yè)投資組合中另一具有持久生命力的世界級礦產(chǎn).目前,項目已經(jīng)開始初步設計和基建剝離工作.
3.1.4 中國有色礦業(yè)集團有限公司
中色礦業(yè)香港控股公司注冊資本金4800萬美元,主營業(yè)務為濕法煉銅及其相關的工程建設、采礦安裝業(yè)務.其在剛果(金)投資了兩家子公司,分別為中色華鑫馬本德礦業(yè)和 中華鑫濕法冶煉廠.2019年,中色礦業(yè)香港控股公司產(chǎn)銅5.6萬噸,均為收購礦石的冶煉項目.
中色華鑫馬本德冶煉廠設計年產(chǎn)陰極銅2萬噸,已經(jīng)完成年產(chǎn)4.5萬噸陰極銅的擴產(chǎn)改建,主要處理氧化銅礦.
中色華鑫利卡西冶煉廠設計年產(chǎn)陰極銅1萬噸、硫酸4萬噸以及部分氫氧化鈷產(chǎn)品.經(jīng)過改擴建,實際可達到年產(chǎn)陰極銅2萬噸主要處理氧化銅鈷礦.
迪茲瓦礦業(yè)由中國有色礦業(yè)集團與剛果(金)國家礦業(yè)公司按51:49的比例合資成立.該項目資源包括主礦床和東礦床兩個礦床,一期開發(fā)主礦體,總投資8.8億美元,采用露天開采和濕法冶煉工藝生產(chǎn)陰極銅和氫氧化鈷；設計年處理原礦450萬噸,年產(chǎn)陰極銅8萬噸、氫氧化鈷含鈷8000噸,已于2020年1月建成投產(chǎn).東礦床作為延長礦山服務年限或擴大生產(chǎn)規(guī)模的備用資源[15-17].目前,迪茲瓦礦業(yè)正在規(guī)劃二期擴建工程,計劃新增銅產(chǎn)能10萬噸/年.
中色剛波夫礦業(yè)于2020年1月啟動建設,預計總投資2.5億美元,計劃兩年內(nèi)建設年產(chǎn)礦石量100萬噸的露天礦山和年處理礦石100萬噸的濕法冶煉廠,設計年產(chǎn)陰極銅3萬噸粗制氫氧化鈷含鈷1000噸.二期深部礦體井下硫化礦項目預計2025年投產(chǎn),新增產(chǎn)能銅2萬噸/年、鈷1000噸/年.屆時,剛波夫礦業(yè)將年產(chǎn)銅5萬噸、鈷2000噸.
五礦集團旗下MMG集團的世界級礦山Kinsevere,在2020年生產(chǎn)銅7.1萬噸[18].目前,Kinsevere銅礦正在進行二期硫化礦焙燒工程,計劃2022年建成投產(chǎn),銅產(chǎn)能將達到10萬噸/年.
金川集團在剛果(金)運營如瓦西礦業(yè)和金森達銅業(yè)兩個項目.此外,穆松尼項目正在建設階段,采用地下開采方式,預計2024年投產(chǎn).魯班巴項目正處于預可研階段.如瓦西礦業(yè)于2008年建成SX-EW濕法冶煉系統(tǒng),設計處理能力120萬噸/年氧化銅鈷礦,年產(chǎn)陰極銅4.5萬噸,氫氧化鈷金屬5000噸.2019年,如瓦西礦業(yè)生產(chǎn)銅3.4萬噸、鈷5070噸.金森達銅業(yè)為梅特瑞斯公司旗下的一個集地下采礦、選礦于一體的地采礦山,于2013年開工建設、2017年試生產(chǎn)、2018年達產(chǎn)達標.2019年,金森達銅業(yè)產(chǎn)銅達3萬噸.
華友鈷業(yè)在剛果(金)分為剛果東方國際礦業(yè)(CDM)和剛果(金)卡松波礦業(yè)(MIKAS).CDM主要生產(chǎn)模式為礦山開發(fā)、采選、火法和濕法冶煉,主要產(chǎn)品為硫化銅鈷精礦、粗銅、陰極銅和粗制氫氧化鈷.其礦權分為魯蘇西和魯庫尼兩個礦段.魯蘇西礦段銅金屬儲量15萬噸、鈷金屬4.5萬噸.CDM在該礦段建設了一條年處理100萬噸礦石的采選系統(tǒng),主要產(chǎn)品為硫化銅鈷精礦.魯庫尼礦段銅金屬儲量17萬噸、鈷金屬2000噸,該礦段100萬噸/年礦石處理量、年產(chǎn)陰極銅3萬噸的生產(chǎn)線于2019年底投產(chǎn).CDM建設了一套日處理1500噸干礦的濕法冶煉系統(tǒng)和日處理180噸干礦的硫化礦焙燒系統(tǒng),主要產(chǎn)品為電極銅和粗制氫氧化鈷.其設計年產(chǎn)電積銅2.4萬噸、粗制氫氧化鈷及鈷1.44萬噸.MIKAS于2017年初啟動濕法鈷銅冶煉項目建設,目前項目一期、二期均已建成投產(chǎn).項目設計年產(chǎn)電積銅3萬噸、粗制氫氧化鈷含鈷7000噸,產(chǎn)能均來自收礦冶煉和代加工.在2020年,華友鈷業(yè)在剛果(金)生產(chǎn)銅6.1萬噸、鈷7000噸.
北方礦業(yè)在剛果(金)投資了科米卡和拉米卡兩家礦業(yè)公司.科米卡公司一期項目為硫化礦選礦,設計年產(chǎn)硫化銅鈷精礦6萬噸；二期項目開發(fā)氧化礦和地下硫化礦,設計年產(chǎn)陰極銅5萬噸、氫氧化鈷折金屬鈷5000噸,其中氧化礦采用露天開采+濕法冶金工藝流程,硫化礦采用地下開采+焙燒+濕法冶金工藝流程.目前科米卡公司正在進行二期工程建設,預計最終將達到年產(chǎn)銅7萬噸、鈷1.3萬噸的生產(chǎn)規(guī)模.拉米卡公司總投資約6.4億美元,采用露天開采+濕法冶金工藝流程開發(fā)氧化礦,設計年產(chǎn)陰極銅4.5萬噸、氫氧化鈷折鈷金屬5000噸,項目銅系統(tǒng)于2020年9月投產(chǎn)、鈷系統(tǒng)于2021年3月投產(chǎn).
3.2 在剛果(金)投資的其他國家企業(yè)情況
3.2.1艾芬豪礦業(yè)公司
艾芬豪自20世紀90年代進入剛果(金)投資礦業(yè),主要投資領域為礦產(chǎn)勘探.其在剛果(金)共注冊了50個勘探權,主要找礦成果集中在科盧韋齊,代表性成果為卡莫阿礦權.目前艾芬豪持有卡莫阿銅礦39.6%的權益.另外,艾芬豪持有KIPUSHI礦68%的權益,該礦于2017年啟動重建工程,預計2021年投產(chǎn),設計平均年產(chǎn)22.5萬噸鋅金屬.艾芬豪正逐步由勘探型向生產(chǎn)型企業(yè)轉型.
3.2.2 嘉能可國際公司
嘉能可為剛果(金)的主要投資者之一,主要資產(chǎn)有KAMOTO礦、MUTANDA礦和CHABARA礦,其銅鈷資源儲量穩(wěn)居剛果(金)前三位.同時,嘉能可在剛果(金)開展金屬貿(mào)易業(yè)務.
3.2.3 第一量子礦業(yè)公司
第一量子在剛果(金)曾擁有眾多資產(chǎn),如Kingajambo尾礦壩及7萬噸工廠、COMIDE礦山群、礦山群,其銅鈷儲量曾位居剛果(金)第四位.但目前,其資產(chǎn)已轉至歐亞資源.
3.2.4 歐亞資源公司
歐亞資源于2012年前后斥資17億美元收購了第一量子在剛果(金)的所有資產(chǎn).2017年,歐亞資源啟動尾礦回收項目RTR,該項目一期工程于2018年底投產(chǎn),設計年產(chǎn)鈷1.4萬噸、銅7.7萬噸；二期擴建項目于2019年上半年投產(chǎn).目前,RTR項目設計產(chǎn)能已達鈷2萬噸/年、銅10.5萬噸/年；但受供料影響,并未達產(chǎn).據(jù)媒體報道,歐亞資源有意出售其在剛果(金)境內(nèi)所有的礦業(yè)資產(chǎn).
根據(jù)礦石氧化率的不同,將氧化率小于10%的礦石劃分為硫化礦,大于90%的礦石劃分為氧化礦,氧化率在10%～90%內(nèi)的礦石劃分為混合礦.對于中非銅礦帶而言,礦床受熱液改造的程度不同,氧化程度亦不同,平均氧化率約72%.氧化礦、混合礦和硫化礦分布復雜,氧化帶深度少則20～50m,最深可達300m.目前開采出來的礦石大部分為氧化礦,部分地區(qū)出現(xiàn)硫化礦.銅品位為1.39%～4.63%,鈷品位0.11%～0.62%.
在實際銅-鈷礦的加工過程中,礦石性質的差異決定著選冶工藝的設計.比如,若有用礦物與脈石礦物的密度差異較大,重介質分選可作為預選步驟,預先除去大量脈石.這在當?shù)氐V山企業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛應用.如果硫化銅礦的脈石中含有黃鐵礦、磁黃鐵礦和白鐵礦等礦物,那么使用常規(guī)的黃藥或黑藥捕收劑進行浮選將很難獲得較高品位精礦,而采用硫代氨基甲酸鹽捕收劑則可以選擇性地將含銅硫化礦上浮.也可以通過向礦漿中添加氰化物以抑制黃鐵礦,使硫化銅礦被單一浮選.對于孔雀石、硅孔雀石和水鈷礦等氧化礦,較強的親水性使它們不能直接使用常規(guī)硫化礦捕收劑進行浮選.這時就需要對氧化礦進行硫化處理,在其表面形成硫化物薄膜,然后再開展常規(guī)浮選工藝.另外,當使用水玻璃作為抑制劑時,脂肪酸捕收劑對孔雀石、水鈷礦和方解石、白云石、滑石等脈石的捕收能力差異較為顯著,此時采用優(yōu)先浮選可依次獲得銅精礦和鈷精礦.
4.1 火法冶煉工藝提取銅鈷資源
原生硫化銅礦晶格穩(wěn)定,不易溶于酸.目前,火法冶煉是提取硫化礦中銅金屬的有效手段.北方礦業(yè)利卡西富力冶煉廠是第一家現(xiàn)代化火法冶煉廠,目前已經(jīng)處于停產(chǎn)狀態(tài).中色LCS項目是剛果(金)首個規(guī)模型現(xiàn)代化火法銅冶煉廠,項目一期設計年處理40萬噸銅精礦,年產(chǎn)粗銅11.8萬噸和銅鈷合金1萬噸.項目一期已于2020年1月投產(chǎn).該項目采用造锍熔煉和吹煉的粗銅冶煉工藝,原料采用外購的硫化精礦. 不同于金屬硫化礦物熔煉,吹煉和精煉的火法冶煉過程,金屬氧化礦的火法冶煉主要通過還原熔煉直接生產(chǎn)粗銅.孔雀石受熱分解為CuO,在大于1060℃熔煉溫度下,CuO分解為Cu2O.與焦炭或煤粉接觸,Cu2O被還原為金屬[26].水鈷礦在高溫下分解為CoO.銅鈷的還原熔煉原理如下：當銅含量較高時,氧化銅經(jīng)過還原熔煉一般會生成粗銅,粗銅中Cu品位為94%~96.8%,Co品位為1%~6%.當鈷含量較低時,一般以銅鈷合金的形式回收鈷資源,銅鈷合金中Cu品位70%~90%,Co品位10%~30%.而當氧化礦中銅鈷品位均較低時,一般選擇直接還原熔煉生產(chǎn)銅鈷合金.生產(chǎn)粗銅時還原熔煉溫度大約為1200℃左右,而生產(chǎn)銅鈷合金時還原熔煉溫度大約為1400℃謝添等研究了中鐵資源綠紗項目浮選精礦電爐還原熔煉工藝,結果表明,最佳還原熔煉條件為：還原熔煉溫度為1500℃,焦煤加入量為6.5%,CaO加入量為25%,時間為45min.所得合金含銅約70%,含鈷約20%,含鐵約8%,銅的回收率大于98%,鈷的回收率大于95%.自2017年起,紫金礦業(yè)穆索諾伊項目開始采用鼓風爐
還原熔煉生產(chǎn)粗銅,其中Cu品位為96.8%,鈷品位為6%.
4.2 濕法冶煉工藝提取銅鈷資源
目前,剛果(金)開采出來的銅鈷礦主要為氧化礦,所以濕法浸出是常用的傳統(tǒng)工藝.
4.2.1 攪拌浸出
由于銅氧化礦如孔雀石和硅孔雀石等可溶于硫酸溶液,而三價鈷氧化物需要被還原為二價鈷才可溶于硫酸溶液,所以銅鈷氧化礦的浸出采用硫酸和還原劑分步浸出銅和鈷.常用的還原劑有焦亞硫酸鈉和二氧化硫等,一般情況下,配套有硫磺制酸廠的項目使用二氧化硫,其他項目一般使用焦亞硫酸鈉.分步浸出機理如下[29]早期部分礦山礦石品位較高,針對銅含量較高、鐵含量較低的浸出液,一般直接進行礦漿電積工藝獲得陰極銅,但該工藝生成的產(chǎn)品質量不穩(wěn)定.隨著市場對產(chǎn)品質量要求越來越高,新建項目都采用萃取-電積工藝生產(chǎn)陰極銅.銅電積后的電積液或萃余液需要經(jīng)過凈化除銅除雜作業(yè)才能進行沉鈷作業(yè)或后續(xù)電鈷工藝生產(chǎn).分步浸出原則流程如圖4所示.中鐵資源MKM礦業(yè)、北方礦業(yè)拉米卡(龐比)、金川如瓦西(RUASHI)
和洛陽鉬業(yè)(TFM)均采用硫酸和還原劑分段浸出銅和鈷,經(jīng)過萃取,電極獲得陰極銅,萃余液經(jīng)過凈化,沉鈷得到氫氧化鈷等產(chǎn)品.
4.2.2 堆浸
針對剛果(金)低品位氧化礦或尾礦,堆浸具有很大潛力.堆浸不僅避免過量破碎硬度大的脈石礦物,同時解決濕法體系廢水處理問題.其次隨著氧化礦的不斷開采,硫化礦逐漸增多,該工藝后續(xù)可以轉型為低品位硫化礦生物堆浸[30,31].目前,已經(jīng)采用堆浸工藝的項目有中鐵資源MKM,中鐵資源綠紗,中鐵資源華剛,中國有色華鑫,中國有色潘達,鑫鵬資源希圖魯和華友鈷業(yè)MIKAS.紫金礦業(yè)穆索諾伊和迪茲瓦項目正在規(guī)劃該工藝.
4.3 浮選工藝回收硫化銅鈷精礦
與氧化礦相比硫化礦具有非常好的天然可浮性,所以浮選是選別硫化礦的常用選礦工藝.黃藥及其衍生物和黑藥等陰離子捕收劑經(jīng)常作為硫化礦的捕收劑.紫金礦業(yè)卡莫阿,金川金森達,北方礦業(yè)科米卡和歐亞資源Frontier項目已經(jīng)采用該工藝進行生產(chǎn).該工藝生產(chǎn)的銅鈷精礦直接銷售給贊比亞和剛果(金)的火法冶煉企業(yè),但是隨著剛果(金)政府收緊精礦出口的政策,預計后續(xù)剛果(金)境內(nèi)生產(chǎn)的硫化銅鈷精礦都將在本地火法冶煉加工企業(yè)處理.
4.4 選冶聯(lián)合工藝提取銅鈷資源
4.4.1 硫化浮選—濕法浸出聯(lián)合
因含有大量白云石等碳酸鹽礦物,導致銅鈷氧化礦浸出酸耗增大,有的甚至高達500kg/t原礦,為企業(yè)的生產(chǎn)成本帶來巨大難題.同時,銅鈷氧化礦與碳酸鹽脈石表面性質相似,可浮性較差,通過脂肪酸類捕收劑較難實現(xiàn)有效的分離.通過添加硫化鈉、硫氫化鈉等硫化劑預處理,然后使用黃藥類捕收劑可實現(xiàn)銅鈷氧化礦的有效回收.硫化浮選—濕法浸出聯(lián)合流程如圖5所示.段景文采用開路浮選-攪拌浸出聯(lián)合工藝處理剛果(金)某高碳酸鹽氧化銅礦,在保證總回收率85.04%的情況下,浸出酸耗比原礦酸浸降低80%,攪拌浸出處理量僅為原礦浸出的20%左右,取得了良好的技術經(jīng)濟指標.當前紫金礦業(yè)穆索諾伊已經(jīng)采用該工藝進行生產(chǎn),北方礦業(yè)拉米卡項目的后續(xù)規(guī)劃也將采用該工藝.
4.4.2 異步浮選硫化礦和氧化礦 —焙燒—浸出聯(lián)合隨著氧化礦物的開采,部分廠區(qū)原礦中出現(xiàn)硫化礦.依據(jù)“能收早收,應收盡收”的原則,通常優(yōu)先浮選可浮性較好的硫化礦,然后浮選回收氧化礦.硫化礦精礦可直接售賣至火法冶煉廠.然而,位于剛果(金)的選廠一般選擇在浮選銅精礦濕法工藝前加沸騰爐氧化焙燒作業(yè),將硫化礦焙燒氧化為氧化礦,生成的SO2氣體可用于硫酸制備.焙渣和浮選氧化礦精礦一起送入濕法工藝.典型的原則流程如圖6所示. 華剛礦業(yè),綠紗礦業(yè),華友鈷業(yè)MIKAS和華友鈷業(yè)CDM等項目均采用該工藝進行生產(chǎn).另外,北方礦業(yè)科米卡,金川集團穆松尼和五礦資源KINSEVERE項目正在建設該工藝設施.
5.剛果(金)礦業(yè)企業(yè)發(fā)展面臨的問題和挑戰(zhàn)
剛果(金)地處中非銅帶,銅鈷資源非常豐富.在空間上,礦石從上到下分布依次為:氧化礦,混合礦和硫化礦.隨著資源的不斷開采,高品位氧化礦日益減少.而低品位銅鈷氧化礦在浮選領域屬于難選礦；在濕法浸出時,其伴生的大量碳酸鹽脈石礦物會導致大量的酸耗.混合礦和硫化礦的出現(xiàn)使得原礦性質出現(xiàn)顯著變化,為適應新礦石性質,原有銅鈷資源提取工藝需進行較大調整.所以高效處理低品位礦氧化礦,混合礦和硫化礦逐漸成為剛果(金)礦業(yè)發(fā)展的主要問題.
剛果(金)政治環(huán)境復雜政府政策多變,政府信用和履約意識不強；個別地區(qū)非法武裝活動仍然猖獗,惡性案件時有發(fā)生；在新冠疫情背景下,剛果(金)衛(wèi)生和醫(yī)療水平相對落后,疫情防控難度大.這些因素都將是影響外資企業(yè)在剛果(金)的發(fā)展.
在“一帶一路”倡議及國際產(chǎn)能合作的持續(xù)推動下,憑借我國銅鈷產(chǎn)業(yè)的后發(fā)優(yōu)勢以及企業(yè)不斷提升的綜合實力,未來我國境外資源開發(fā)將形成以建設具有國際影響力的境外資源基地為著力點,構建以企業(yè)為主體的全球銅鈷資源開發(fā)體系.
6.結語
剛果(金)銅-鈷資源儲量豐富,主要以氧化礦、硫化礦及二者混合礦的形式存在,已經(jīng)吸引了較多中外企業(yè)在其境內(nèi)投資生產(chǎn),產(chǎn)品主要為銅鈷精礦、陰極銅、粗銅和氫氧化鈷等.從中外投資發(fā)展來看,中資企業(yè)在剛果(金)礦業(yè)領域投資熱度較高,資源占有量和產(chǎn)量呈增加趨勢,且隨著中資企業(yè)在礦業(yè)行業(yè)裝備水平及工藝技術水平的逐步提升,以及國內(nèi)上市公司與外資企業(yè)的高度市場化合作,必將會給剛果(金)的礦業(yè)行業(yè)帶來巨大的發(fā)展機遇.中資企業(yè)要在非洲打造長青基業(yè),不能閉門造車、關門辦廠,必須要以更加開放包容的心態(tài)打造“多國部隊”“本土團隊”,實現(xiàn)中方、國際和屬地團隊的融合發(fā)展.這就要求企業(yè)適應當?shù)匦蝿?改革管理體系,進而促進自身能力的全面提升和可持續(xù)發(fā)展.隨著“一帶一路”倡議和國際產(chǎn)能合作的深入推進,未來以項目換資源、租賃經(jīng)營等其他新型合作模式進行資源開發(fā)將具有很大的發(fā)展前景. 報告推薦：
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剛果(金)礦產(chǎn)開發(fā)最早始于20世紀初.自21世紀以來,剛果(金)政府通過制定一系列礦業(yè)政策、鼓勵其他國家進行投資,國際礦產(chǎn)資源開發(fā)實體陸續(xù)布局當?shù)?主要集中在銅礦帶上的盧本巴希-利卡西-克魯維奇三座礦業(yè)城市周邊.其中外資企業(yè)以嘉能可和歐亞資源為主,中資企業(yè)以洛陽鉬業(yè)、中鐵資源、紫金礦業(yè)、中國有色、北方礦業(yè)和五礦資源等為主.據(jù)剛果金中礦協(xié)統(tǒng)計,中資礦業(yè)企業(yè)在剛果(金)的總投資已超過250億美元.在剛果(金)的銅-鈷礦開發(fā)是這些中資礦業(yè)企業(yè)經(jīng)營業(yè)務中的重要部分.同時,中資企業(yè)在剛果(金)的礦業(yè)投資在其外資引入中也占有舉足輕重的地位.
表1剛果（金）主要礦產(chǎn)資源儲量情況
20世紀50年代,剛果金國家礦業(yè)公司全球第一,由于剛果金長年戰(zhàn)亂,剛果金礦業(yè)逐漸沒落.自20世紀初期開始,隨著國家政局穩(wěn)定,歐美及中資企業(yè)陸續(xù)進入,礦業(yè)再度得到重視,成為國家經(jīng)濟發(fā)展支柱.盡管剛果(金)的礦業(yè)實踐已經(jīng)非常豐富,也有一些關于資源勘查和金屬提取的文獻,但對于各礦業(yè)經(jīng)營者針對其特定礦床的投資開發(fā)和生產(chǎn)情況尚缺乏總結與論述.本文將有助于生產(chǎn)者和研究者們了解剛果(金)的礦業(yè)布局、技術現(xiàn)狀與發(fā)展難題等,對促進剛果(金)等中南部非洲國家的銅鈷工業(yè)和國民經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義.因此,本文將從剛果(金)銅-鈷資源賦存狀況、中外企業(yè)投資及其生產(chǎn)技術現(xiàn)狀和未來發(fā)展等方面進行綜述.
2.剛果(金)銅-鈷礦資源稟賦及開發(fā)概況銅和鈷在工業(yè)應用中都扮演著重要角色,其中銅在電氣、機械制造、建筑工業(yè)、國防工業(yè)等領域被廣泛應用,而鈷在新能源材料領域應用較多.在自然界中,鈷通常伴生于銅礦物中,該伴生特征在剛果(金)的銅-鈷礦中尤為明顯.相關地質研究表明,剛果(金)銅礦帶的銅鈷礦床主要賦存于新元古代的Roan群(距今約880~730Ma)下部,該巖群以交替的碳酸鹽巖和碎屑巖為特征[3,4].之后的成巖期,開始發(fā)生銅-鈷硫化礦的礦化作用.銅-鈷的礦化作用沉淀約發(fā)生于800Ma的裂谷發(fā)育過程中[6],該階段形成的富鈷礦物包括：硫銅鈷礦(CuCo2S4)、塊硫鎳鈷礦((Ni,Co)3S4)和硫鈷礦(Co2+Co23+S4).銅鈷氧化礦是上新世(3.4±0.8Ma)風化/氧化的結果.從水鈷礦和硫銅鈷礦中的鈷含量來看,這一過程對表生礦石的鈷富集有重要作用.剛果(金)的銅礦資源具有較好的開發(fā)前景,鈷資源儲量也極為豐富,它們是剛果(金)的戰(zhàn)略金屬.
圖1剛果（金）主要企業(yè)分布情況
2.1 銅資源賦存及開發(fā)概況
雖然目前剛果(金)探明的銅資源儲量在世界范圍并不驚人,但其國土面積巨大,且大部分地區(qū)勘探程度還很低,所以未來的增儲潛力巨大.另外,剛果(金)擁有諸多超高品位的銅鈷特大型礦山,具有埋藏極淺、開發(fā)成本較低等特點.因此吸引世界各國的礦業(yè)巨頭前來投資開發(fā).尤其是近年來,從剛果(金)盧本巴希市到科盧韋齊市的銅鈷帶上,眾多中資企業(yè)投資建廠,采用不同的選冶工藝生產(chǎn)陰極銅、銅精礦和粗銅等產(chǎn)品.全球和剛果(金)的銅年產(chǎn)量數(shù)據(jù)如圖2所示.數(shù)據(jù)表明近年來(2010年-2020年),剛果(金)銅年產(chǎn)量持續(xù)升高,在全球地位不斷攀升.
圖2剛果（金）銅資源歷史年產(chǎn)量
近年來,全球新能源材料領域蓬勃發(fā)展,鈷金屬受到市場高度關注.目前,陸地鈷礦資源主要集中在剛果(金)和贊比亞的沉積型層狀銅鈷礦中,澳大利亞、古巴、菲律賓和馬達加斯加等國的紅土型鎳鈷礦床,以及澳大利亞、加拿大和俄羅斯等國的巖漿型鎳-銅硫化物礦床中,然而目前只有剛果(金)、澳大利亞等少數(shù)幾個國家擁有的鈷礦資源具備經(jīng)濟價值.剛果(金)是全球鈷礦資源量最多的國家,也是鈷產(chǎn)品產(chǎn)量最高的國家,所以受到國內(nèi)眾多礦業(yè)公司的投資,紛紛布局上游鈷資源開發(fā)產(chǎn)業(yè),投資建廠生產(chǎn)鈷精礦(氫氧化鈷).2020年,全球鈷礦儲量約710萬噸,剛果(金)占一半以上.全球和剛果(金)的鈷年產(chǎn)量數(shù)據(jù)如圖3所示.數(shù)據(jù)表明,2020年全球鈷產(chǎn)量約14萬噸,僅剛果(金)鈷就近10萬噸,占比達到70%以上.
3.剛果(金)主要銅-鈷礦企業(yè)情況
全面掌握剛果(金)境內(nèi)礦業(yè)企業(yè)的投資及發(fā)展狀況,將有利于了解剛果(金)礦業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略、預測其未來發(fā)展趨勢,對于激勵工藝瓶頸突破、解決目前非洲中南部發(fā)展問題有重大意義.本章節(jié)將盡可能詳細地對該信息進行闡述.表2展示了剛果(金)主要企業(yè)銅鈷資源及生產(chǎn)狀況.
![圖3剛果（金）鈷資源歷史年產(chǎn)量[10]](/upload/202111/01/202111011731347272.png "圖3剛果（金）鈷資源歷史年產(chǎn)量[10]")
圖3剛果（金）鈷資源歷史年產(chǎn)量
3.1 在剛果(金)投資的中國企業(yè)情況
3.1.1 鐵資源集團有限公司
中鐵資源集團在剛果(金)投資了華剛礦業(yè)、MKM礦業(yè)和綠紗礦業(yè)三家礦業(yè)公司.
表 2 剛果（金）主要企業(yè)銅鈷資源及生產(chǎn)狀況
表 2 剛果（金）主要企業(yè)銅鈷資源及生產(chǎn)狀況
綠紗礦業(yè)于2012年開工建設一期濕法冶金系統(tǒng)；2013年開始投產(chǎn)運行,并于同年啟動二期粗碎-浮選-焙燒-制酸系統(tǒng)；在2015年建成投產(chǎn).可年產(chǎn)2.5萬噸陰極銅,1500噸氫氧化鈷.3.1.2 紫金礦業(yè)集團股份有限公司
紫金礦業(yè)目前在剛果(金)投資的礦企主要為穆索諾伊和卡莫阿銅礦.
紫金礦業(yè)分別于2014年11月和2016年8月,收購華友鈷業(yè)持有的該項目51%和21%股份,成為穆索諾伊公司最大股東.穆索諾伊擁有剛果(金)礦業(yè)部頒發(fā)的兩個礦權證,礦權面積3.36平方公里,擁有銅資源量108萬噸,平均品位4.17%.該項目分兩期進行,一期采選冶項目于2015年6月動工建設,2017年全面投產(chǎn),總投資2.5億美元,設計年產(chǎn)銅金屬量5萬噸.二期銅鈷回收項目于2018年3月動工建設,2019年4月全面投產(chǎn),總投資2.6億美元,設計年產(chǎn)銅金屬量5萬噸、鈷金屬量3000噸.2019年時,穆索諾伊生產(chǎn)銅8萬噸、鈷500噸.
圖 4 銅鈷硫化礦分步浸出-萃取-電積流程
3.1.3 洛陽欒川鉬業(yè)集團股份有限公司
2016年11月,洛陽鉬業(yè)以26.5億美元收購了美國自由港所持有的TFM的母公司TFHL的70%股權,從而間接持有TFM56%權益.2019年1月,洛陽鉬業(yè)通過其合作伙伴BHR間接獲得TFM24%股權.目前,洛陽鉬業(yè)持有TFM80%的權益.
TFM礦區(qū)礦區(qū)面積超過1500平方公里,總資源量8.25億噸,其中銅金屬2471萬噸、鈷金屬247萬噸,為全球范圍內(nèi)儲量最大、品位最高的銅鈷礦之一,也是剛果(金)國內(nèi)最大的外商投資項目,已于2009年建成投產(chǎn).2020年,TFM生產(chǎn)陰極銅17.8萬噸、鈷1.54萬噸.2021年7月16日TFM銅鈷礦10K擴產(chǎn)增效項目進入試生產(chǎn)階段,10K項目投資3億美元,設計產(chǎn)能年處理礦石量330萬噸,年產(chǎn)陰極銅8.85萬噸,年產(chǎn)氫氧化鈷7280噸.擴產(chǎn)后年產(chǎn)銅金屬18.73~22.89萬噸、鈷金屬1.65~2.01萬噸.
2020年12月13日,洛陽鉬業(yè)與自由港達成了股份購買協(xié)議,以5.5億美元總價收購后者在剛果(金)Kisanfu銅鈷礦中95%的間接權益.2021年4月10日,寧德時代間接控股公司寧波邦普時代全資子公司香港邦普時代新能源有限公司以總對價1.375億美元獲得KFM25%的股權,從而間接持有Kisanfu23.75%的權益.Kisanfu位于剛果(金)盧阿拉巴省,是世界上最大、最高品位未開發(fā)的銅鈷礦項目之一,礦石資源量達3.65億噸,銅品位為1.72%,含銅金屬量約628萬噸；鈷品位為0.85%,含鈷金屬量約310萬噸.當前勘探深度以下還有成礦能力,有望成為洛陽鉬業(yè)投資組合中另一具有持久生命力的世界級礦產(chǎn).目前,項目已經(jīng)開始初步設計和基建剝離工作.
3.1.4 中國有色礦業(yè)集團有限公司
中色礦業(yè)香港控股公司注冊資本金4800萬美元,主營業(yè)務為濕法煉銅及其相關的工程建設、采礦安裝業(yè)務.其在剛果(金)投資了兩家子公司,分別為中色華鑫馬本德礦業(yè)和 中華鑫濕法冶煉廠.2019年,中色礦業(yè)香港控股公司產(chǎn)銅5.6萬噸,均為收購礦石的冶煉項目.
中色華鑫馬本德冶煉廠設計年產(chǎn)陰極銅2萬噸,已經(jīng)完成年產(chǎn)4.5萬噸陰極銅的擴產(chǎn)改建,主要處理氧化銅礦.
中色華鑫利卡西冶煉廠設計年產(chǎn)陰極銅1萬噸、硫酸4萬噸以及部分氫氧化鈷產(chǎn)品.經(jīng)過改擴建,實際可達到年產(chǎn)陰極銅2萬噸主要處理氧化銅鈷礦.
迪茲瓦礦業(yè)由中國有色礦業(yè)集團與剛果(金)國家礦業(yè)公司按51:49的比例合資成立.該項目資源包括主礦床和東礦床兩個礦床,一期開發(fā)主礦體,總投資8.8億美元,采用露天開采和濕法冶煉工藝生產(chǎn)陰極銅和氫氧化鈷；設計年處理原礦450萬噸,年產(chǎn)陰極銅8萬噸、氫氧化鈷含鈷8000噸,已于2020年1月建成投產(chǎn).東礦床作為延長礦山服務年限或擴大生產(chǎn)規(guī)模的備用資源[15-17].目前,迪茲瓦礦業(yè)正在規(guī)劃二期擴建工程,計劃新增銅產(chǎn)能10萬噸/年.
中色剛波夫礦業(yè)于2020年1月啟動建設,預計總投資2.5億美元,計劃兩年內(nèi)建設年產(chǎn)礦石量100萬噸的露天礦山和年處理礦石100萬噸的濕法冶煉廠,設計年產(chǎn)陰極銅3萬噸粗制氫氧化鈷含鈷1000噸.二期深部礦體井下硫化礦項目預計2025年投產(chǎn),新增產(chǎn)能銅2萬噸/年、鈷1000噸/年.屆時,剛波夫礦業(yè)將年產(chǎn)銅5萬噸、鈷2000噸.
圖5硫化浮選—濕法浸出聯(lián)合流程
五礦集團旗下MMG集團的世界級礦山Kinsevere,在2020年生產(chǎn)銅7.1萬噸[18].目前,Kinsevere銅礦正在進行二期硫化礦焙燒工程,計劃2022年建成投產(chǎn),銅產(chǎn)能將達到10萬噸/年.
金川集團在剛果(金)運營如瓦西礦業(yè)和金森達銅業(yè)兩個項目.此外,穆松尼項目正在建設階段,采用地下開采方式,預計2024年投產(chǎn).魯班巴項目正處于預可研階段.如瓦西礦業(yè)于2008年建成SX-EW濕法冶煉系統(tǒng),設計處理能力120萬噸/年氧化銅鈷礦,年產(chǎn)陰極銅4.5萬噸,氫氧化鈷金屬5000噸.2019年,如瓦西礦業(yè)生產(chǎn)銅3.4萬噸、鈷5070噸.金森達銅業(yè)為梅特瑞斯公司旗下的一個集地下采礦、選礦于一體的地采礦山,于2013年開工建設、2017年試生產(chǎn)、2018年達產(chǎn)達標.2019年,金森達銅業(yè)產(chǎn)銅達3萬噸.
華友鈷業(yè)在剛果(金)分為剛果東方國際礦業(yè)(CDM)和剛果(金)卡松波礦業(yè)(MIKAS).CDM主要生產(chǎn)模式為礦山開發(fā)、采選、火法和濕法冶煉,主要產(chǎn)品為硫化銅鈷精礦、粗銅、陰極銅和粗制氫氧化鈷.其礦權分為魯蘇西和魯庫尼兩個礦段.魯蘇西礦段銅金屬儲量15萬噸、鈷金屬4.5萬噸.CDM在該礦段建設了一條年處理100萬噸礦石的采選系統(tǒng),主要產(chǎn)品為硫化銅鈷精礦.魯庫尼礦段銅金屬儲量17萬噸、鈷金屬2000噸,該礦段100萬噸/年礦石處理量、年產(chǎn)陰極銅3萬噸的生產(chǎn)線于2019年底投產(chǎn).CDM建設了一套日處理1500噸干礦的濕法冶煉系統(tǒng)和日處理180噸干礦的硫化礦焙燒系統(tǒng),主要產(chǎn)品為電極銅和粗制氫氧化鈷.其設計年產(chǎn)電積銅2.4萬噸、粗制氫氧化鈷及鈷1.44萬噸.MIKAS于2017年初啟動濕法鈷銅冶煉項目建設,目前項目一期、二期均已建成投產(chǎn).項目設計年產(chǎn)電積銅3萬噸、粗制氫氧化鈷含鈷7000噸,產(chǎn)能均來自收礦冶煉和代加工.在2020年,華友鈷業(yè)在剛果(金)生產(chǎn)銅6.1萬噸、鈷7000噸.
北方礦業(yè)在剛果(金)投資了科米卡和拉米卡兩家礦業(yè)公司.科米卡公司一期項目為硫化礦選礦,設計年產(chǎn)硫化銅鈷精礦6萬噸；二期項目開發(fā)氧化礦和地下硫化礦,設計年產(chǎn)陰極銅5萬噸、氫氧化鈷折金屬鈷5000噸,其中氧化礦采用露天開采+濕法冶金工藝流程,硫化礦采用地下開采+焙燒+濕法冶金工藝流程.目前科米卡公司正在進行二期工程建設,預計最終將達到年產(chǎn)銅7萬噸、鈷1.3萬噸的生產(chǎn)規(guī)模.拉米卡公司總投資約6.4億美元,采用露天開采+濕法冶金工藝流程開發(fā)氧化礦,設計年產(chǎn)陰極銅4.5萬噸、氫氧化鈷折鈷金屬5000噸,項目銅系統(tǒng)于2020年9月投產(chǎn)、鈷系統(tǒng)于2021年3月投產(chǎn).
3.2 在剛果(金)投資的其他國家企業(yè)情況
3.2.1艾芬豪礦業(yè)公司
艾芬豪自20世紀90年代進入剛果(金)投資礦業(yè),主要投資領域為礦產(chǎn)勘探.其在剛果(金)共注冊了50個勘探權,主要找礦成果集中在科盧韋齊,代表性成果為卡莫阿礦權.目前艾芬豪持有卡莫阿銅礦39.6%的權益.另外,艾芬豪持有KIPUSHI礦68%的權益,該礦于2017年啟動重建工程,預計2021年投產(chǎn),設計平均年產(chǎn)22.5萬噸鋅金屬.艾芬豪正逐步由勘探型向生產(chǎn)型企業(yè)轉型.
3.2.2 嘉能可國際公司
嘉能可為剛果(金)的主要投資者之一,主要資產(chǎn)有KAMOTO礦、MUTANDA礦和CHABARA礦,其銅鈷資源儲量穩(wěn)居剛果(金)前三位.同時,嘉能可在剛果(金)開展金屬貿(mào)易業(yè)務.
3.2.3 第一量子礦業(yè)公司
第一量子在剛果(金)曾擁有眾多資產(chǎn),如Kingajambo尾礦壩及7萬噸工廠、COMIDE礦山群、礦山群,其銅鈷儲量曾位居剛果(金)第四位.但目前,其資產(chǎn)已轉至歐亞資源.
3.2.4 歐亞資源公司
歐亞資源于2012年前后斥資17億美元收購了第一量子在剛果(金)的所有資產(chǎn).2017年,歐亞資源啟動尾礦回收項目RTR,該項目一期工程于2018年底投產(chǎn),設計年產(chǎn)鈷1.4萬噸、銅7.7萬噸；二期擴建項目于2019年上半年投產(chǎn).目前,RTR項目設計產(chǎn)能已達鈷2萬噸/年、銅10.5萬噸/年；但受供料影響,并未達產(chǎn).據(jù)媒體報道,歐亞資源有意出售其在剛果(金)境內(nèi)所有的礦業(yè)資產(chǎn).
圖 6 硫化礦-氧化礦分步浮選-焙燒-浸出聯(lián)合流程
根據(jù)礦石氧化率的不同,將氧化率小于10%的礦石劃分為硫化礦,大于90%的礦石劃分為氧化礦,氧化率在10%～90%內(nèi)的礦石劃分為混合礦.對于中非銅礦帶而言,礦床受熱液改造的程度不同,氧化程度亦不同,平均氧化率約72%.氧化礦、混合礦和硫化礦分布復雜,氧化帶深度少則20～50m,最深可達300m.目前開采出來的礦石大部分為氧化礦,部分地區(qū)出現(xiàn)硫化礦.銅品位為1.39%～4.63%,鈷品位0.11%～0.62%.
在實際銅-鈷礦的加工過程中,礦石性質的差異決定著選冶工藝的設計.比如,若有用礦物與脈石礦物的密度差異較大,重介質分選可作為預選步驟,預先除去大量脈石.這在當?shù)氐V山企業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛應用.如果硫化銅礦的脈石中含有黃鐵礦、磁黃鐵礦和白鐵礦等礦物,那么使用常規(guī)的黃藥或黑藥捕收劑進行浮選將很難獲得較高品位精礦,而采用硫代氨基甲酸鹽捕收劑則可以選擇性地將含銅硫化礦上浮.也可以通過向礦漿中添加氰化物以抑制黃鐵礦,使硫化銅礦被單一浮選.對于孔雀石、硅孔雀石和水鈷礦等氧化礦,較強的親水性使它們不能直接使用常規(guī)硫化礦捕收劑進行浮選.這時就需要對氧化礦進行硫化處理,在其表面形成硫化物薄膜,然后再開展常規(guī)浮選工藝.另外,當使用水玻璃作為抑制劑時,脂肪酸捕收劑對孔雀石、水鈷礦和方解石、白云石、滑石等脈石的捕收能力差異較為顯著,此時采用優(yōu)先浮選可依次獲得銅精礦和鈷精礦.
4.1 火法冶煉工藝提取銅鈷資源
原生硫化銅礦晶格穩(wěn)定,不易溶于酸.目前,火法冶煉是提取硫化礦中銅金屬的有效手段.北方礦業(yè)利卡西富力冶煉廠是第一家現(xiàn)代化火法冶煉廠,目前已經(jīng)處于停產(chǎn)狀態(tài).中色LCS項目是剛果(金)首個規(guī)模型現(xiàn)代化火法銅冶煉廠,項目一期設計年處理40萬噸銅精礦,年產(chǎn)粗銅11.8萬噸和銅鈷合金1萬噸.項目一期已于2020年1月投產(chǎn).該項目采用造锍熔煉和吹煉的粗銅冶煉工藝,原料采用外購的硫化精礦. 不同于金屬硫化礦物熔煉,吹煉和精煉的火法冶煉過程,金屬氧化礦的火法冶煉主要通過還原熔煉直接生產(chǎn)粗銅.孔雀石受熱分解為CuO,在大于1060℃熔煉溫度下,CuO分解為Cu2O.與焦炭或煤粉接觸,Cu2O被還原為金屬[26].水鈷礦在高溫下分解為CoO.銅鈷的還原熔煉原理如下：當銅含量較高時,氧化銅經(jīng)過還原熔煉一般會生成粗銅,粗銅中Cu品位為94%~96.8%,Co品位為1%~6%.當鈷含量較低時,一般以銅鈷合金的形式回收鈷資源,銅鈷合金中Cu品位70%~90%,Co品位10%~30%.而當氧化礦中銅鈷品位均較低時,一般選擇直接還原熔煉生產(chǎn)銅鈷合金.生產(chǎn)粗銅時還原熔煉溫度大約為1200℃左右,而生產(chǎn)銅鈷合金時還原熔煉溫度大約為1400℃謝添等研究了中鐵資源綠紗項目浮選精礦電爐還原熔煉工藝,結果表明,最佳還原熔煉條件為：還原熔煉溫度為1500℃,焦煤加入量為6.5%,CaO加入量為25%,時間為45min.所得合金含銅約70%,含鈷約20%,含鐵約8%,銅的回收率大于98%,鈷的回收率大于95%.自2017年起,紫金礦業(yè)穆索諾伊項目開始采用鼓風爐
還原熔煉生產(chǎn)粗銅,其中Cu品位為96.8%,鈷品位為6%.
4.2 濕法冶煉工藝提取銅鈷資源
目前,剛果(金)開采出來的銅鈷礦主要為氧化礦,所以濕法浸出是常用的傳統(tǒng)工藝.
4.2.1 攪拌浸出
由于銅氧化礦如孔雀石和硅孔雀石等可溶于硫酸溶液,而三價鈷氧化物需要被還原為二價鈷才可溶于硫酸溶液,所以銅鈷氧化礦的浸出采用硫酸和還原劑分步浸出銅和鈷.常用的還原劑有焦亞硫酸鈉和二氧化硫等,一般情況下,配套有硫磺制酸廠的項目使用二氧化硫,其他項目一般使用焦亞硫酸鈉.分步浸出機理如下[29]早期部分礦山礦石品位較高,針對銅含量較高、鐵含量較低的浸出液,一般直接進行礦漿電積工藝獲得陰極銅,但該工藝生成的產(chǎn)品質量不穩(wěn)定.隨著市場對產(chǎn)品質量要求越來越高,新建項目都采用萃取-電積工藝生產(chǎn)陰極銅.銅電積后的電積液或萃余液需要經(jīng)過凈化除銅除雜作業(yè)才能進行沉鈷作業(yè)或后續(xù)電鈷工藝生產(chǎn).分步浸出原則流程如圖4所示.中鐵資源MKM礦業(yè)、北方礦業(yè)拉米卡(龐比)、金川如瓦西(RUASHI)
和洛陽鉬業(yè)(TFM)均采用硫酸和還原劑分段浸出銅和鈷,經(jīng)過萃取,電極獲得陰極銅,萃余液經(jīng)過凈化,沉鈷得到氫氧化鈷等產(chǎn)品.
4.2.2 堆浸
針對剛果(金)低品位氧化礦或尾礦,堆浸具有很大潛力.堆浸不僅避免過量破碎硬度大的脈石礦物,同時解決濕法體系廢水處理問題.其次隨著氧化礦的不斷開采,硫化礦逐漸增多,該工藝后續(xù)可以轉型為低品位硫化礦生物堆浸[30,31].目前,已經(jīng)采用堆浸工藝的項目有中鐵資源MKM,中鐵資源綠紗,中鐵資源華剛,中國有色華鑫,中國有色潘達,鑫鵬資源希圖魯和華友鈷業(yè)MIKAS.紫金礦業(yè)穆索諾伊和迪茲瓦項目正在規(guī)劃該工藝.
4.3 浮選工藝回收硫化銅鈷精礦
與氧化礦相比硫化礦具有非常好的天然可浮性,所以浮選是選別硫化礦的常用選礦工藝.黃藥及其衍生物和黑藥等陰離子捕收劑經(jīng)常作為硫化礦的捕收劑.紫金礦業(yè)卡莫阿,金川金森達,北方礦業(yè)科米卡和歐亞資源Frontier項目已經(jīng)采用該工藝進行生產(chǎn).該工藝生產(chǎn)的銅鈷精礦直接銷售給贊比亞和剛果(金)的火法冶煉企業(yè),但是隨著剛果(金)政府收緊精礦出口的政策,預計后續(xù)剛果(金)境內(nèi)生產(chǎn)的硫化銅鈷精礦都將在本地火法冶煉加工企業(yè)處理.
4.4 選冶聯(lián)合工藝提取銅鈷資源
4.4.1 硫化浮選—濕法浸出聯(lián)合
因含有大量白云石等碳酸鹽礦物,導致銅鈷氧化礦浸出酸耗增大,有的甚至高達500kg/t原礦,為企業(yè)的生產(chǎn)成本帶來巨大難題.同時,銅鈷氧化礦與碳酸鹽脈石表面性質相似,可浮性較差,通過脂肪酸類捕收劑較難實現(xiàn)有效的分離.通過添加硫化鈉、硫氫化鈉等硫化劑預處理,然后使用黃藥類捕收劑可實現(xiàn)銅鈷氧化礦的有效回收.硫化浮選—濕法浸出聯(lián)合流程如圖5所示.段景文采用開路浮選-攪拌浸出聯(lián)合工藝處理剛果(金)某高碳酸鹽氧化銅礦,在保證總回收率85.04%的情況下,浸出酸耗比原礦酸浸降低80%,攪拌浸出處理量僅為原礦浸出的20%左右,取得了良好的技術經(jīng)濟指標.當前紫金礦業(yè)穆索諾伊已經(jīng)采用該工藝進行生產(chǎn),北方礦業(yè)拉米卡項目的后續(xù)規(guī)劃也將采用該工藝.
4.4.2 異步浮選硫化礦和氧化礦 —焙燒—浸出聯(lián)合隨著氧化礦物的開采,部分廠區(qū)原礦中出現(xiàn)硫化礦.依據(jù)“能收早收,應收盡收”的原則,通常優(yōu)先浮選可浮性較好的硫化礦,然后浮選回收氧化礦.硫化礦精礦可直接售賣至火法冶煉廠.然而,位于剛果(金)的選廠一般選擇在浮選銅精礦濕法工藝前加沸騰爐氧化焙燒作業(yè),將硫化礦焙燒氧化為氧化礦,生成的SO2氣體可用于硫酸制備.焙渣和浮選氧化礦精礦一起送入濕法工藝.典型的原則流程如圖6所示. 華剛礦業(yè),綠紗礦業(yè),華友鈷業(yè)MIKAS和華友鈷業(yè)CDM等項目均采用該工藝進行生產(chǎn).另外,北方礦業(yè)科米卡,金川集團穆松尼和五礦資源KINSEVERE項目正在建設該工藝設施.
5.剛果(金)礦業(yè)企業(yè)發(fā)展面臨的問題和挑戰(zhàn)
剛果(金)地處中非銅帶,銅鈷資源非常豐富.在空間上,礦石從上到下分布依次為:氧化礦,混合礦和硫化礦.隨著資源的不斷開采,高品位氧化礦日益減少.而低品位銅鈷氧化礦在浮選領域屬于難選礦；在濕法浸出時,其伴生的大量碳酸鹽脈石礦物會導致大量的酸耗.混合礦和硫化礦的出現(xiàn)使得原礦性質出現(xiàn)顯著變化,為適應新礦石性質,原有銅鈷資源提取工藝需進行較大調整.所以高效處理低品位礦氧化礦,混合礦和硫化礦逐漸成為剛果(金)礦業(yè)發(fā)展的主要問題.
剛果(金)政治環(huán)境復雜政府政策多變,政府信用和履約意識不強；個別地區(qū)非法武裝活動仍然猖獗,惡性案件時有發(fā)生；在新冠疫情背景下,剛果(金)衛(wèi)生和醫(yī)療水平相對落后,疫情防控難度大.這些因素都將是影響外資企業(yè)在剛果(金)的發(fā)展.
在“一帶一路”倡議及國際產(chǎn)能合作的持續(xù)推動下,憑借我國銅鈷產(chǎn)業(yè)的后發(fā)優(yōu)勢以及企業(yè)不斷提升的綜合實力,未來我國境外資源開發(fā)將形成以建設具有國際影響力的境外資源基地為著力點,構建以企業(yè)為主體的全球銅鈷資源開發(fā)體系.
6.結語
剛果(金)銅-鈷資源儲量豐富,主要以氧化礦、硫化礦及二者混合礦的形式存在,已經(jīng)吸引了較多中外企業(yè)在其境內(nèi)投資生產(chǎn),產(chǎn)品主要為銅鈷精礦、陰極銅、粗銅和氫氧化鈷等.從中外投資發(fā)展來看,中資企業(yè)在剛果(金)礦業(yè)領域投資熱度較高,資源占有量和產(chǎn)量呈增加趨勢,且隨著中資企業(yè)在礦業(yè)行業(yè)裝備水平及工藝技術水平的逐步提升,以及國內(nèi)上市公司與外資企業(yè)的高度市場化合作,必將會給剛果(金)的礦業(yè)行業(yè)帶來巨大的發(fā)展機遇.中資企業(yè)要在非洲打造長青基業(yè),不能閉門造車、關門辦廠,必須要以更加開放包容的心態(tài)打造“多國部隊”“本土團隊”,實現(xiàn)中方、國際和屬地團隊的融合發(fā)展.這就要求企業(yè)適應當?shù)匦蝿?改革管理體系,進而促進自身能力的全面提升和可持續(xù)發(fā)展.隨著“一帶一路”倡議和國際產(chǎn)能合作的深入推進,未來以項目換資源、租賃經(jīng)營等其他新型合作模式進行資源開發(fā)將具有很大的發(fā)展前景. 報告推薦：
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