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科技创新成就黄金“大国之材”

文章来源:中国黄金网撰写时间:2019-11-05作者:裴虹


  2013年12月15日,由中国自主研制的“嫦娥三号”带着巡视器与着陆器登上了月球。当“玉兔号”巡视器拍下着陆器的照片时,着陆器那金光闪闪的身影便深深地印在了人们的脑海中。

  将黄金带上月球的“嫦娥三号”其实并没有将“黄金甲”穿在着陆器身上,而是用在了内部元器件上。深藏于我们脚下的黄金,带着太阳光的热量飞向了外太空。在科技腾飞的今天,古老的黄金大显身手,担当起大国之材的重任。

  而黄金本身,从被发现到被应用,从一块矿石到一枚金饰,也无不蕴含着科技的力量。如今,在黄金全产业链覆盖的各个领域中,无论是“采金人”,还是“打金匠”,其向前发展、向高质量发展,所依托的正是“无所不能”的科技。

 

  跳出金饰销售“怪圈”

 

  1982年国内市场恢复出售黄金饰品,一时间,首批开放销售的城市引发了抢购黄金饰品的潮流。也正是从那时起,国人购金就仿佛陷入了“怪圈”——先看成色,再看重量,至于款式、工艺、与服装的搭配统统不重要。之所以形成“怪圈”,一是因为当时的社会风尚、思想观念使得人们将金银更多地看作保值物品,更看重其“硬通货”属性,在审美上没有要求;二是因为受限于当时的生活水平,在将将解决温饱问题的基础上,人们尚无余力为金银制品的设计、工艺等附加值埋单。同时,在“统购统配”的计划经济时期,市场上所提供的金银制品匮乏且单一,令身陷“怪圈”的购金者无力挣扎。

  1992年是中国经济发展的重大转折点,从计划经济到市场经济的改革逐步渗透到各行各业。而仍然执行“指令性计划”的黄金生产,以及仍然执行“统购统配”政策的黄金销售,被逼到了绝境中。

  在中国市场逐步开放、经济快速发展的大背景下,国人眼界的开阔、审美水平的提升令黄金销售趋冷。在钻石饰品、铂金饰品进入中国市场后,略显“笨重”的黄金饰品被贴上了“土”的标签。“一颗永流传”的钻石和“时尚轻盈”的铂金,一度占据了首饰市场的主流。1998年,中国铂金首饰消费只占全球消费总量的1%,仅6年之后,这一数字飙升至52%,中国成为全世界铂金首饰消费的第一大国。“白色”首饰的风靡将黄金首饰柜台挤到了角落里。

  这场“黄白大战”的败落令金饰设计者、生产者和销售者开始反思——中国的黄金开采史源远流长,并创造出了丰富多彩的黄金文化,人们对于金饰的喜爱与追求也是有传统、有故事的,为何轻而易举地被“外来”的“白色”首饰挤到了市场舞台的边缘。在冷静的思考分析过后,用工艺技术改变市场地位在黄金饰品界掀起思潮。

  于是,消费者在金饰柜台更多地看到“瘦身”了的金饰。“瘦身”后的金饰在设计上有了更大的余地,轻盈时尚也成了黄金首饰的形容词;“瘦身”后的金饰不再追求成色,白色、玫瑰色的K金饰品俘获了一大批年轻消费者的芳心,在深圳的黄金首饰生产加工企业中,甚至有了专门生产K金饰品的企业。

  支撑黄金饰品“瘦身”的,是行业在工艺技术上的不断创新。2006年,全球首创的3D硬金技术横空出世,突破了黄金首饰的工艺传统,引领了黄金首饰新时尚。成功研发了这项技术的是深圳市凯恩特珠宝首饰有限公司的董事长叶向洲。凭借“打金匠”起家的他,在珠宝行业摸爬滚打了20多年后,用技术创新将黄金首饰的动人之处呈现在消费者眼中,植入消费者心中。在谈到当初涉足3D硬金领域的初衷时,叶向洲说:“黄金首饰变轻可以帮助消费者摆脱花大钱买份量陈旧观念,让人们更加注重设计感,而硬金材质则为这种设计感提供了发挥的空间。”3D硬金销售在2016年达到巅峰,在洞察到市场即将出现饱和时,叶向洲将技术创新的触角伸向了另一个领域——3D 18K技术。

  在以供给侧结构性改革为经济工作中心的大背景下,黄金首饰领域的从业者正以弘扬“工匠精神”为己任,以技术创新为引领,不断推进黄金产业链下游行业的转型升级。叶向洲正是这群技术改革者中的一员。正是有了这些孜孜以求的“打金匠”,我国黄金消费在2013年一举成为全球第一大国,并已连续6年保持这一桂冠。2018年,我国黄金实际消费量达1151.43吨,与2017年同期相比增长5.73%。其中,黄金首饰消费736.29吨,同比增长5.71%。

  黄金首饰生产加工领域的技术创新对于广大消费者来说肉眼可见,能够亲身感受,而黄金产业链中上游领域的技术创新虽然走的是“小众路线”,但也从未停下脚步。

 

  一场与“难选冶”的博弈

 

  年处理金精粉20多万吨和150万吨之间,差的不是七八座黄金冶炼厂,而是河南中原黄金冶炼厂有限责任公司一项达到世界先进水的工艺——富氧底吹+旋浮吹炼金铜冶炼工艺。这项工艺创造性地将底吹炉与闪速炉结合在一起,不仅令中原冶炼厂成为全球唯一,还开创了有色金属冶炼行业设备大型化的先河,实现了一次革命性的集合创新。

  凭借着“年处理150万吨精矿铜金底吹熔炼旋浮吹炼技术装备开发与应用”项目,中原冶炼厂荣获了2018年度中国有色金属工业科学技术奖一等奖。这是我国黄金冶炼行业首次获得该奖项一等奖。中原冶炼厂党委书记、董事长彭国敏对此的评价是:“该项目解决了现有传统黄金冶炼企业规模小、环保压力大、金属回收率低等问题,实现了黄金冶炼大规模生产,是黄金冶炼行业的重大技术变革,为黄金冶炼和铜冶炼的产业技术升级提供了新途径。”

  在产业起步发展与技术升级的道路上,我国黄金选冶领域遇到的最大难题莫过于“难选冶”。目前,国内现已探明的黄金储量有30%属于难选冶矿。这是一块很大的资源,也正是一代代科技人员极力要用技术将其“盘活”的资源。

  新中国成立之初,我国的黄金选冶技术非常落后。大多数黄金矿山利用碾子或捣矿锤等简单落后的工具进行碎矿,采用单一的混汞、拉溜或渗滤氰化等简单的工艺方法进行提金。生产效率和金回收率很低,约有三分之一的金在矿石加工处理后随尾矿流失。

  三年困难时期之后,为了扭转黄金生产下滑的局面,国家出台了多项扶植措施,令黄金建设走出了低谷。正是那个时候,黄金的选冶技术有了突破。1965年,五龙金矿选矿厂荣获中国黄金矿产公司授予的“大庆式”先进选矿厂称号。获得这项荣誉主要是因为五龙金矿“应用三段选别流程提高金的回收率”科研成果收到了很好的经济效益,金的回收率可以达到85%至90%。

  1975年之后,我国黄金工业进入持续快速发展时期,黄金科研事业蓬勃发展。在氰化提金工艺全面迅速推广的当时,其技术不断升级。1983年在黑龙江省乌拉嘎金矿局建成了中国第一座利用全泥氰化法提金工艺的500吨/日规模选矿厂;次年,在河南省灵湖金矿,中国第一座利用全泥氰化炭浆法提金工艺的选矿厂拔地而起;同一年,在河北省张家口金矿和陕西省潼关金矿分别建成了处理规模为450吨/日和250吨/日的利用全泥氰化炭浆法提金工艺的选矿厂,并引进了美国的关键生产设备。这使得中国的炭浆法提金技术有的新的发展,炭浆法提金工艺和设备也达到世界先进水平。

  但令人遗憾的是,传统的氰化法提金工艺无法回收利用高砷、高硫、微细粒浸染型难处理金矿资源。而当时,中国已探明的此类难选冶黄金资源有1000多吨。黄金企业对此束手无策。若是使用传统氰化法提金工艺,结果就是回收率过低,浪费大量黄金资源。

  1995年,为合理有效开发难处理黄金资源,生物氧化提金技术被冶金工业部黄金管理局列为全国黄金行业“九五”重点技术攻关项目。经过艰苦攻关,这项技术取得了重大突破。中国与南非、澳大利亚、美国、加拿大等成为世界上拥有该项技术的少数国家之一。2003年7月19日,辽宁天利金业有限责任公司生物氧化提金厂举行投产庆典仪式。这家由我国自行研制、自行设计、自行建设,具有完全独立自主知识产权,日处理100吨难处理金精矿的现代化生物氧化提金企业的成立,将长春黄金研究院的研究成果实现了工业化应用。在此之前,作为中国唯一专门从事黄金基础理论研究和工程技术开发的国家级科研机构,长春黄金研究院从20世纪90年代开始,从野外采集菌种进行实验室驯化。经过近10年的努力才培养出了能够进行生物氧化的菌种。

  几乎同一时间,与辽东大地上这座精美的冶炼企业遥相呼应的,是由中国黄金集团科技有限公司与兴仁县黄金公司共同出资组建的贵州金兴黄金矿业有限责任公司。同样是依托长春黄金研究院提供的原矿焙烧技术,中国黄金集团有限公司在我国西南山区建起了沸腾焙烧炉,专门处理当地的难选冶矿石。在这座高30米、直径9米、日处理矿石量可达1000吨的沸腾焙烧炉建成之前,兴仁县金矿石的提金效率低于10%。而现在,提金效率已经提高到80%以上,每个月可多创造1600万元以上的价值。

  原矿焙烧和生物氧化技术的不断突破,使中国占已探明黄金储量三分之一的难选冶矿资源得以开发利用,仅生物氧化一项创造的价值接近2000亿元人民币。这一成绩背后,是中国黄金产业脚踏实地、不断创新的结果。

 

  地层深处 静待花开

 

  2017年11月,山东黄金集团旗下的两座矿山焦家金矿和玲珑金矿,累计黄金产量双双突破百吨,创造了我国黄金行业的纪录。然而谁都不曾想到,玲珑金矿这座为新中国的建立提供了重要财政支持、具有百年历史的老矿,矿藏资源并不丰厚。其矿脉分散,矿石品位只有每吨2克。在这样十分不理想的开采条件下,玲珑金矿创下这样骄人的纪录,依靠的是科技创新的力量。

  玲珑金矿属于石英脉型的矿体,就是薄矿脉。平常开采的厚度在1.1米至1.2米之间。国外的许多黄金矿业公司因为技术和成本等原因,放弃了对这种极薄矿脉的开采。但玲珑金矿却用一种新技术带给中国乃至世界黄金开采界新的面貌。这种技术名为“浅孔留矿”的技术方法,简单地讲就是沿着矿脉精准开采,其他不含金的矿石铺在脚下。凭借着这项技术,玲珑金矿取得了月掘进10公里、年产黄金4吨的骄人业绩。在此之前,玲珑金矿的黄金年产量在2吨左右。

  “浅孔留矿”技术的应用,不仅为玲珑金矿带来了产量上的突破,还为薄矿体开采的世界性难题带来了突破。这是中国采金人为世界黄金产业进步作出的卓越贡献。

  70年来,从砂金到岩金、从地面到井下、从人工到机械,我国黄金开采正向着“绿色”目标不断迈进。对于如何实现绿色开采,中国工程院院士蔡美峰谈到了四方面技术变革。第一方面是有别于传统钻爆法的连续破岩切割采矿方法,包括四项技术:机械连续切割掘进采矿技术、高压水射流破岩掘进与采矿技术、激光破岩掘进与采矿技术和等离子破岩掘进与采矿技术。第二方面是深井支护技术变革,具有普遍应用前景的技术方案是利用矿山固体废料的充填工艺方法。第三方面是采选一体化技术,将选矿厂建在井下,直接向地面输送精矿。选矿产生的废石与尾矿留在井下用于采空区充填,实现原地利用,且不需要在地面建选矿厂和尾矿库。第四方面是无废开采技术,包括三项基本要素,即资源回收率高、废料排放量小、地表不受破坏。

 

  苍茫大地 何处有金山

 

  在自然资源部官网不久前发布的《2018年全国地质勘查成果通报》中,金矿占据了全国矿产勘查资金投入第一的位置,为15.54亿元。这是金矿连续第三年占全国矿产勘查资金投入的第一位。

  高投入带来了高产出。根据初步统计,2018年全国新发现矿产地153个。其中,金有12处(大型1处、小型11处)。金矿完成阶段性勘查的矿产地有40处(预查2处、普查14处、详查18处、勘探6处)。《通报》还显示,2018年,金的新增资源量为97.44吨。

  改革开放之初,我国黄金工业刚刚步入稳定发展时期。一句“让部队去找金子”,让一支肩负着党和人民重托的黄金部队打响了一场寻金强国的突击战。当时,我国黄金平均年产量不足10吨,贫金的帽子重重压在国家头上。而在黄金部队踏梦出征的近40年间,我国累计探获黄金资源储量2365吨。在共和国的版图上,他们留下了富民强国的金色诗行。

  找矿,既是对体力与意志的挑战,又是智力与科技的比拼。黄金部队牢牢把握“科技是找矿支撑”的方向,逐步实现了从罗盘、地质锤和放大镜“老三件”到数码相机、摄像机、掌上电脑、录音笔和手持卫星定位仪等“新五件”探矿设备的发展。地理信息管理系统全部投入使用,结束了手工绘图的历史;高精度卫星定位系统配备到地质中队,使成矿预测时间显著缩短;海事卫星电话、北斗卫星定位仪、车载电台等设备的使用,对点遍全国、人撒九州的部队矿点实现了高效管理;卫星遥感解译、数字图像处理、高密度电法仪、全液压钻机等高科技装备和先进找矿手段的应用,实现了空中、地面和地下立体透视矿藏的突破,标志着我国正在快速进入数字化找矿时代。

  身处数字化找矿时代,绿色勘查不仅是新时代的召唤,更是黄金找矿领域的升级需求。2019年5月16日,全国绿色勘查技术交流会在四川成都举行。在会上,许多嘉宾谈到技术创新是推进绿色勘查的不竭动力,也是绿色勘查上档次、提水平的有效手段。要想从源头上减少和避免矿产勘查对生态环境的扰动,必须依靠先进、绿色的勘查工艺、技术和方法。

  在世界地学界,中国的勘查地球化学理论和技术领先世界同行,并在金矿化探方面作出了巨大贡献。在国家重点研发计划“深地资源勘查开采”重点专项的支持下,我国在深穿透地球化学探测领域理论创新、关键技术设备和示范应用方面取得突出进展,将深部资源地球化学探测能力由几百米深度拓展到2000米以深,有效提高了我国地球化学勘查技术能力,进一步确保了我国在该领域的估计领先地位。

  而今,纳米金属微粒具有极强穿透能力和快速迁移能力的发现,进一步鼓励了研究者在早期地球化学理论的基础上进行更为深入的研究。目前需要解决的问题是形成纳米金需要什么地质条件。虽然在野外、矿床和实验室都观测到这种纳米金,但这些金是如何形成的,需要进行实验室的模拟合成进行验证。

  黄金行业的技术进步,带来的不仅仅是黄金产量的提升,更是整个行业的高质量发展。黄金人的价值体现和人生追求也是在这一过程中实现的。

  黄金科技工作者一代又一代传承着无畏艰难的钻研精神,将我国黄金行业一步步推向世界之巅。无论是为了培养“中国菌团”在野外细心采集菌种的科研人员,还是建成拥有自主知识产权底吹熔炼炉的年轻技术团队,抑或是40年踏梦出征将一座座金矿“踩”在脚下的黄金兵,都是将黄金梦付诸实践的实干者,是为黄金这件大国重器注入无限科技含量的筑梦人。

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