龚大兴：煤系伴生三稀***综合利用研究进展及展望

专题：2023无烟煤产业大会暨无烟煤产衔接会

　　2023年11月16日，2023无烟煤产业大会暨无烟煤产衔接会在山西晋城举行。中国地质科学院矿产综合利用研究所矿产综合调查评价室龚大兴进行《煤系伴生三稀资源综合利用研究进展及展望》主题演讲。

　　龚大兴表示，随着战略性矿产的需求量的持续增高，包括大国的竞争背景下对矿产***的竞争和争夺，以后煤系三稀***包括战略性矿产元素的利用必将是全球的热门的研究对象。

　　以为下演讲全文：

　　龚大兴：尊敬的各位领导、各位嘉宾，非常荣幸来到晋城，也非常感谢邀请，来做一个煤系伴生三稀***综合利用研究进展和展望，我们研究所是自然资源部下面的一个正厅级的单位，今年也建所70年了，主要研究内容就是矿产的综合利用。今天这个题目现在在国内外研究都是非常前沿，也是处在一个起步的阶段，咱们每一个进程中有大量的三稀元素，随着战略性矿产的需求量的持续增高，包括大国的竞争背景下对矿产***的竞争和争夺，以后煤系三稀***包括战略性矿产元素的利用必将是全球的热门的研究对象，所以我今天来做这样一个报告。

　　大概从以下三个方面来讲，首先是煤系中战略性关键元素***现状，第二个综合利用的现状，到底煤中的元素能不能被分离出来？第三个山西省煤系伴生元素的状况和展望。

　　煤是自然界中最复杂的物质，目前已经有2.0多种矿物在煤当中被发现，随着大国竞争的博弈，包括美国、俄罗斯在内的欧美国家把矿产综合性利用提高，开展了大量的研究工作，我们煤中富集的战略元素有钾、锗、铝、锂等等，煤系的金属矿产包括了镓、锗、铝、钒、锂、稀土等等，咱们煤系非金属矿产。煤系当中关键元素的关键元素迁移富集[_a***_]，这个锂在燃烧过程中损失率一般小于5%，锂在飞灰当中富集。钾大约90%煤中钾在燃烧保留在飞灰之中。稀土元素在煤灰中的含量比原煤增加几倍，飞回当中均为明显富集，也不产生***矿的成本，所以在煤矿当中这个元素不会像金属矿产当中要求这么高，世界上的煤的和咱们中国的其他的对比。

　　山西省整个煤矿的情况，普遍都有煤的元素，特别是煤矿的底板，可以看到山西矿区里面的太原组也好，山西组也好都是比较富集的，三氧化二铝都是富集的，我们山西的平朔、挖金湾等等含量都是比较高的。

　　锂在山西的分布还不是特别的均匀，平朔、山西、霍州、晋城多个矿区富集。平均含量达到166，达到伴生***工业利用品味，晋城15号煤中最高0.23%，平朔矿区里面4、9号煤层中锂的平均含量分别为128.27和1.2。

　　稀土是我们国家最重要的战略***，也是卡欧美脖子的关键的矿产元素，咱们煤矿里面的稀土含量还是比较高，我们今年也在宝欣煤矿中达到1120，含量非常高的。

　　还有一些稀散元素的情况，包括镓、锗、铊、铬、硒、铟、钪。其他品味不是特别高的就删除掉的，可以在宝欣煤矿当中稀土、镓都能够利用，同宝煤矿也是含量比较高的，能够达到综合利用的，包括咱们兰花的一些煤灰里面也进行了取样的分析，但是锅炉原料煤的来源比较广，可追溯性也比较差，但是稀土的含量是比较高的。

　　第二部分介绍一下综合利用的现状，核心的咱们怎么样把有意的元素怎么从煤的煤灰里面提取里面，这都是要做的工作。

　　我们看这个煤灰里面综合利用提取美国也走到前面了美国能源部和下面的能源技术中心已经形成了一个项目，目前有5个国家重点实验室和20多家高效在合作，建立一个数据库，针对这个煤灰里面建立一个提取的中试工厂，这个现在已经建好了，初步预估要建立提取纯化的路线，远期目标到2027年可能就要进行煤灰里面稀土的工业生产，摆脱我们国家控制的手段和措施，这是美国做的工作。

　　他们主要的技术路线包括国外的主流技术路线是用粉煤灰里面的酸性，不能达到50%，现在通过培烧之后情况都很好，这是铝和稀土的情况，主要加氢氧化钠和碳酸钠，形成矿物的转变，把粉煤灰的转变，再用水，就能够把里面的大量的灰取出来，和稀土分离提取出来。

　　在我们国内也开展了研究，包括我们同行单位和我们自己也开展了研究，从煤灰当中提取锂和铝，沉淀之后再进行除杂和分离，进一步精炼提纯就能够制备出工业的碳酸铝的产品。粉煤灰当中的提取，然后再反萃。稀土的话目前两种工艺，一种直接培烧，一种是直接酸性，培烧可以进行定向的转化，不培烧的话可能酸的浓度和耗量比较大，但是我们国家的核心技术和我们国家稀土领域领先全球的一个技术就是咱们稀土的冶炼分离，这个在我们国内来说这个分离提取和萃取都不是太大的难点。

　　最后是咱们开发利用建议和展望，我们看党中央包括[_a1***_]对咱们的能源***安全，特别是战略性矿产的安全提到了非常高的高度，提到了咱们国家安全的高度，多次强调要全面提高***的利用效率，***院也要求我们要建立健全发展的体系，从煤里面提取战略性矿产，我们今年山西省委省政府也非常重视，今年3月份专门出台了关于矿产***综合开发建议的这么一个办法，它是鼓励新建的煤矿对煤炭以及共伴生的***进行统一的规划、合理的开发，防止浪费，提出积极推进综合利用的这么一个意见，这个意见在今年3月份已经出台了，我们中国自然***部也对山西元素非常重视，已经在分批部署咱们国家的项目当中分布分批的部署煤系里面战略性元素的综合利用工作了。

　　山西省煤矿我们认为下一步还有很多的工作要做，这是非常前沿的事情，咱们在国内没有形成特定的产业链，目前研究的比较多的就是咱们前端调查评价上，也是非常高校和地矿系统在做，后续比较薄弱，真正的重点矿区到底有多少？经济利用的元素也不是特别清楚。首先我们觉得要针对煤系***伴生***潜力调查，比如说同宝煤矿、宝欣煤矿，贵州六盘水的煤矿我们要开展整个面积的调查和重点矿区的调查，咱们首先找一个非常独特的矿区，含量比较高的矿区，进行一个系统的调查评价，首先把这个***摸清楚，这是非常重要的。前天在山西省的地矿集团公司也做了一个交流，他们已经开展过两轮的面上调查工作了，基本上掌握了山西省整个山西煤矿包括铝土矿伴生元素的情况，但是还是停留在面上的调查，我们还是要采用集中的办法。

　　第二个就是综合利用的提取工作，这个跟兰花公司也进行了沟通，可能首先要从实验室实验把技术流程打通，每个矿区伴生元素的含量和储量包括分布规律也不太一样的，有些可能在顶板，有些可能在底板，这个变化还是蛮大的。首先要从实验室阶段打通实验流程，开展一些应用，针对煤矿伴生元素的性质进行针对性的实验，建立我们实验模型，技术工艺和制度，第二开展连续扩大的实验和最后到工业试验，建立煤系底层里面工业利用的流程。核心是要计算一下经济价值，现在我们大量应用在建筑材料里面，我们从煤灰里面把元素提取出来到底能不能卖钱？生产工艺和产品的价值之间进行权衡和比较，如果咱们工艺流程的消耗成本过高，但是产品的价值又不高的情况肯定没有利用的必要，现在可能大量的进入建材的行业。但是我们了解的情况来看，打通提质降本是问题不大的，大国竞争的背景下，特别是碳酸苯的上面现在还停留在比较高的位置，稀土的经济价值也是非常大的。

　　最重要的就是要进行一个技术经济评价和标准建设，可***行、开采性，怎么样统筹的开发山西省的煤矿以及煤矿底板的情况，经济评价。

　　最后我们有一个远景的预期，揭示山西煤系三稀***多尺度富村机制和分布富集规律，***潜力。第二高效协同利用，预富集选择性强分离关键核心。第三符合国家标准的冶金级氧化铝，锂镓稀土等三稀元素综合回收利用率50%。第四建立煤系关键元素协同利用的国家标准，在山西落地示范，引领全国煤系关键元素综合利用。

　　这就是我今天想分享的内容。我介绍一下我们单位，我们单位是在成都，峨嵋中试基地，一直坚持做金属矿产的综合利用的工作，现在我们特别是在山西以稀土为核心，以山西矿产为重点，这是我们研究的重点的工作，也掌握了很多的核心的技术，我们也希望跟山西省的同仁多分享，欢迎大家到我们单位来指导工作，谢谢大家！