本刊實習記者 段雯娟

國土部重點實驗室成果之礦產(chǎn)資源篇

本刊實習記者 段雯娟

攀枝花有著豐富的礦產(chǎn)資源

國土資源部重點實驗室是國土資源科技創(chuàng)新基地的重要組織形式，是實施“科技興地”戰(zhàn)略、提升科技創(chuàng)新能力的重要舉措，也是國家科技創(chuàng)新體系的重要組成部分。

國土資源部重點實驗室，圍繞國家經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展對國土資源工作的重大需求，解決土地、礦產(chǎn)、地質(zhì)等領(lǐng)域的重大關(guān)鍵科技問題，發(fā)展和建立新的理論和技術(shù)方法體系，為國土資源規(guī)劃、管理、保護和合理利用提供科學(xué)依據(jù)。那么近幾年國土部重點實驗室取得哪些突出成就？為此《地球》記者采訪了國土資源部科技與合作司副處長何凱濤。

釩鈦磁鐵礦綜合利用重點實驗室

國土資源部釩鈦磁鐵礦綜合利用重點實驗室，緊緊圍繞循環(huán)經(jīng)濟和節(jié)約型社會這個中心，以我國典型釩鈦磁鐵礦資源為依托，以國家戰(zhàn)略需求為引領(lǐng)，針對釩鈦磁鐵礦資源綜合利用技術(shù)研究的重大關(guān)鍵性理論和技術(shù)問題，重點進行應(yīng)用基礎(chǔ)、產(chǎn)品開發(fā)和工程化方面的研究。

釩鈦磁鐵礦工藝礦物學(xué)研究取得豐碩成果。實驗室長期致力于對礦石的工藝礦物學(xué)定量研究，出版了《攀枝花釩鈦磁鐵礦工藝礦物學(xué)》專著。為攀枝花釩鈦磁鐵礦的開發(fā)利用提供了技術(shù)支撐。

近年來，實驗室提出了“選礦廠流程考察及工藝礦物學(xué)研究”這一創(chuàng)新型研究領(lǐng)域。實驗室對攀枝花、白馬、重鋼太和、龍蟒紅格四個選廠進行流程考察后，選廠回收率和產(chǎn)量大幅度提高，取得了較為顯著的經(jīng)濟效益。其中攀枝花選鈦廠工藝流程考察后，鈦回收率從17.88%提高到35%。

釩鈦磁鐵礦選礦技術(shù)研究取得豐碩成果。從上世紀60年代開始，實驗室一直堅持“預(yù)選拋尾—階磨階選選鐵—強磁浮選選鈦”工藝技術(shù)路線開展研究，幾十年來，不斷開展技術(shù)創(chuàng)新，取得了一系列重要成果，已成為攀西地區(qū)釩鈦磁鐵礦選礦生產(chǎn)主打工藝。

近年來實驗室又開發(fā)了多梯度復(fù)合磁選預(yù)選拋尾技術(shù)，既保證了鐵礦物和鈦礦物的充分回收，又拋棄了產(chǎn)率高達30%～45%的尾礦，大大減少了后續(xù)作業(yè)處理量，降低了生產(chǎn)成本，從而使表外礦實現(xiàn)合理高效的開發(fā)利用，提高了資源保障水平。

針對選鐵尾礦中鈦鐵礦回收，實驗室加強了對高效浮選新藥劑、微細級鈦鐵礦選礦技術(shù)的創(chuàng)新，在龍蟒集團紅格選廠的實踐證明，鈦的總回收率從12%左右提高到24%以上，實現(xiàn)了歷史性突破，主要技術(shù)經(jīng)濟指標領(lǐng)先于同類礦山企業(yè)。

釩鈦磁鐵礦冶煉新技術(shù)研究成果豐碩。實驗室早在上世紀80年代完成的釩鈦磁鐵礦生產(chǎn)氧化球團的技術(shù)現(xiàn)在已在攀西地區(qū)得到廣泛應(yīng)用；還有在全國率先提出的轉(zhuǎn)爐提釩鉻—萃取分離的提鉻工藝研究成果，是支撐攀西鉻資源開發(fā)利用決策的唯一基礎(chǔ)依據(jù)。

近年開發(fā)了高鈦渣生產(chǎn)新技術(shù)，可用于氯化法鈦白生產(chǎn)的、符合YS/T298-2007高鈦渣質(zhì)量標準要求的二級高鈦渣產(chǎn)品，為攀西高雜質(zhì)鈦精礦制取氯化法鈦白用高鈦渣產(chǎn)品提供了新的技術(shù)途徑。

金礦成礦過程與資源利用重點實驗室

國土資源部金礦成礦過程與資源利用重點實驗室，依托專業(yè)地學(xué)科研單位山東省地質(zhì)科學(xué)實驗研究院組建。實驗室以瞄準國際前沿，緊緊圍繞金礦深部找礦及資源利用中的關(guān)鍵問題，開展金礦成礦作用和資源利用方面的理論及技術(shù)創(chuàng)新研究，服務(wù)于深部找礦及資源綜合利用。

立足解決金礦成礦作用與成礦規(guī)律研究的重大問題，完善成礦理論，完善覆蓋區(qū)和深部找礦的勘查技術(shù)方法，提高低品位、難利用金礦的回收及尾礦綜合利用等，開展金礦成礦過程、金礦深部勘查技術(shù)、金礦資源的綜合利用等理論與方法研究。

山東礦床成礦規(guī)律及找礦遠景研究。該項目為山東省地質(zhì)科學(xué)實驗研究院及金礦成礦過程與資源利用重點實驗室完成的山東省重大地質(zhì)科研項目。該項目在以往地質(zhì)成果資料基礎(chǔ)上，對全省的石油、煤、金、鐵、銅、金剛石等80個礦種的礦床成礦規(guī)律和資源遠景進行了系統(tǒng)總結(jié)，全面研究了每個礦種的成礦地質(zhì)背景、典型礦床式和成礦模式等，以新的成礦理論為指導(dǎo)，研究了礦床成因和成礦規(guī)律。

該成果經(jīng)山東省科學(xué)技術(shù)廳組織的有5位院士參加的成果鑒定，總體上達到國際先進水平，在膠東金礦研究方面達到國際領(lǐng)先水平，榮獲山東省科技進步一等獎。

蒼山龍寶山—曬錢埠地區(qū)1∶5萬金礦成礦預(yù)測。該項目在全面收集研究地質(zhì)礦產(chǎn)、地球物理、地球化學(xué)、重砂、遙感等資料，對物化探資料進行了系統(tǒng)的處理和解釋的基礎(chǔ)上，對地質(zhì)背景、控礦條件和典型金礦床進行了綜合分析研究，總結(jié)了成礦規(guī)律，建立了成礦模式及找礦模型。

以地質(zhì)、物化探、遙感和金礦化特征等綜合信息為依據(jù)，進行了金礦定位預(yù)測，圈定了金礦找礦靶區(qū)。應(yīng)用特征分析，數(shù)量化理論Ⅲ、Ⅳ，對應(yīng)分析和聚類分析等多種方法進行了金礦找礦靶區(qū)的的優(yōu)選，為金礦找礦工作部署提供了科學(xué)依據(jù)。該成果獲山東省科學(xué)技術(shù)進步獎三等獎。

山東省膠萊盆地東北緣深穿透地球化學(xué)金礦探測試驗研究。該項目以山東省著名的隱伏金礦大尹格金礦、新城金礦和膠萊盆地東北緣宋家溝金礦等金礦為研究對象，研究了金浸出態(tài)分量測量關(guān)鍵性技術(shù)，進行了重復(fù)性測量及異常重現(xiàn)性試驗，采樣技術(shù)參數(shù)試驗等。經(jīng)驗證評價，深穿透地球化學(xué)金礦探測技術(shù)方法先進，找礦效果明顯。成果獲山東省科學(xué)技術(shù)進步獎三等獎。

山東省金礦尾礦資源化研究。該項目通過對山東省金礦尾礦的全面調(diào)查，深入研究了山東主要金礦尾礦的物化性能特征以及尾礦庫對周圍生態(tài)地質(zhì)環(huán)境的影響，為全省金礦尾礦資源化研究提供了科學(xué)依據(jù)。通過對全省金礦尾礦深入的試驗研究，最終使金礦尾礦獲得了整體利用，在橡膠、塑料、建材領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，其產(chǎn)品性能指標分別達到了國家標準和行業(yè)標準。

該項研究成果已在焦家金礦建成尾砂加氣混凝土砌塊生產(chǎn)線，社會經(jīng)濟效益顯著。該成果符合國家循環(huán)經(jīng)濟政策，在金礦尾礦綜合利用研究領(lǐng)域取得了重要突破和多項創(chuàng)新，技術(shù)水平居國內(nèi)領(lǐng)先，某些方面達到國際先進水平。該成果榮獲國土資源部國土資源科學(xué)技術(shù)獎二等獎和山東省科技進步三等獎。

煤炭資源勘查與綜合利用重點實驗室

國土資源部煤炭資源勘查與綜合利用重點實驗室以建設(shè)國家級重點實驗室為目標，以產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合為鮮明特色，以服務(wù)西部煤炭資源開發(fā)利用為重點，立足西部、面向全國，圍繞煤炭資源勘查與綜合利用的關(guān)鍵技術(shù)，重點開展煤炭資源勘查技術(shù)、工藝、煤質(zhì)分析新方法、新技術(shù)、煤炭資源高效轉(zhuǎn)化、加工利用技術(shù)與方法、煤系伴生礦產(chǎn)綜合評價及高效利用等方面的研究與開發(fā)工作，使其建設(shè)成為在全國有較大影響的煤炭資源勘查與綜合利用研究創(chuàng)新平臺。

實驗室在過去幾年取得非常多的成果，成果之一就是煤田綜合勘探技術(shù)及陜北榆神礦區(qū)詳查與勘探。該成果在保證地質(zhì)效果的前提下，減少了鉆探工程量。利用大量的地震勘探數(shù)據(jù)及鉆探驗證數(shù)據(jù)，繪制了多種分析性圖件，實用性強，對礦區(qū)規(guī)劃和開發(fā)有重要的指導(dǎo)作用。

地質(zhì)研究程度高，對各煤層的煤質(zhì)進行了專題研究，提出了最佳的利用方向，報告繪制部分創(chuàng)新性圖件。創(chuàng)新性地改進了地震勘探鉆孔的施工技術(shù)，極大地提高了勞動生產(chǎn)效率，降低了勘探成本。

由于使用了以上新技術(shù)新方法，勘探成本大幅度降低，使地質(zhì)工作費用也大幅度減少。該成果整體上處于國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進水平，其中沙漠地區(qū)煤田勘探技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。該成果獲得陜西省科學(xué)技術(shù)獎一等獎。

成果二就是陜西煤層氣資源賦存規(guī)律研究與查證。主要創(chuàng)新點和應(yīng)用轉(zhuǎn)化效果：通過對陜西省以往煤炭資源勘查、煤層氣資源評價與研究及勘探開發(fā)利用資料、礦井瓦斯利用現(xiàn)狀資料的收集，對陜西省煤層埋深與甲烷含量、煤類、煤厚、煤層生氣性及煤層氣賦存規(guī)律與可抽性進行了深入分析和研究，提出了陜西省煤層氣開發(fā)的戰(zhàn)略規(guī)劃。

成果針對陜西省實現(xiàn)煤層氣規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化中存在問題，提出了要加強對煤層氣勘探開發(fā)的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)；加大煤層氣科技投入；組建陜西省煤層氣開發(fā)公司；制定陜西省煤層氣勘探開發(fā)利用規(guī)劃和優(yōu)惠政策；建立陜西省煤層氣勘探開發(fā)利用發(fā)展基金等對策建議。該成果獲得2010年陜西省科學(xué)技術(shù)獎二等獎。

通過測定溶煤速率，在光一生輻合轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)研究基礎(chǔ)上，探討了生物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物在精細化學(xué)品和光一生物降解材料制備中的應(yīng)用，在煤生物降解材料利用方面取得了顯著成效。研究成果獲得陜西省教育廳科學(xué)技術(shù)二等獎。

國土資源部天然氣水合物重點實驗室

在中國地質(zhì)調(diào)查局的支持下，青島海洋地質(zhì)研究所于2001年著手籌建天然氣水合物實驗室，國土資源部天然氣水合物重點實驗室以瞄準國際前沿、開展天然氣水合物理論與技術(shù)創(chuàng)新研究，服務(wù)于國家能源建設(shè)的重大需求，解決天然氣水合物勘探開發(fā)相關(guān)理論和關(guān)鍵技術(shù)問題為研究特色。

沉積物中水合物的探測技術(shù)。瞄準沉積物-水-甲烷氣-水合物體系中水合物的形成和分解這一世界性的難題，堅持不懈地進行技術(shù)創(chuàng)新，先后開展了光學(xué)、聲學(xué)和電學(xué)等實驗探測技術(shù)方法的研究，取得了許多國內(nèi)首次研究成果。

研制了一套水合物地球物理模擬實驗裝置，國內(nèi)首次報道了超聲探測技術(shù)在水合物實驗中的應(yīng)用。針對海洋天然氣水合物賦存的松散沉積物，將彎曲元技術(shù)成功引進到水合物聲學(xué)探測中，有效探測了海洋松散沉積物中水合物生成和分解過程的縱、橫波波形及其聲學(xué)參數(shù)變化情況。

天然氣水合物的拉曼光譜研究。研制了一套適合激光拉曼光譜原位監(jiān)測的低溫高壓反應(yīng)釜，觀測了甲烷水合物生成/分解微觀過程，研究了不同粒徑沉積物中水合物的分解行為。使用激光拉曼光譜測試了南海天然氣水合物和祁連山凍土帶天然氣水合物樣品的結(jié)構(gòu)，從微觀角度提供了水合物存在的證據(jù)，為國土資源部新聞發(fā)布會提供了必要的科學(xué)依據(jù)。

國內(nèi)首次報道了沉積物中水合物的相圖。利用溫壓法測定了天然砂中甲烷水合物的穩(wěn)定條件，實驗結(jié)果表明，在細砂級以上較粗沉積物中水合物的相平衡條件與純水-甲烷體系中水合物的相平衡條件基本一致。我們的理論計算表明只有當沉積物的孔隙半徑為58.68nm時，才會對水合物的相平衡條件產(chǎn)生影響。

因此，在粗砂～極細砂沉積物中，沉積物孔隙水的表面張力對水-甲烷相平衡條件的影響是微乎其微的，水合物的相平衡條件可以直接使用水-甲烷體系的相平衡曲線。這一觀點現(xiàn)已被廣大地質(zhì)人員所接受。

國土資源部科學(xué)技術(shù)大會召開以來，決定優(yōu)化重點實驗室布局，在土地利用、礦產(chǎn)資源勘查、地質(zhì)環(huán)境保護和地質(zhì)災(zāi)害防治、對地觀測、深部探測、資源管理研究等領(lǐng)域新建一批部級重點實驗室。按照《國土資源部中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》部署，進一步加大重點實驗室建設(shè)力度，規(guī)劃到2020年建成20個左右的部級重點實驗室，部分實驗室爭取進入國家重點實驗室行列。