科技创新助力新一轮战略性矿产找矿突破行动

锂-铌钽-铍等稀有金属是新一代信息技术、高端装备制造、新能源汽车领域所需的关键矿产,被多国列入关键矿产清单,具“卡脖子”的战略意义。特别是2018年中美贸易战以来,美国政府发布了一份针对中国2000亿美元商品加增关税的计划,产品清单包括了非金属矿、煤炭、有色金属、稀有金属等所有原矿、矿产品及其下游产品,加剧了关键矿产供需矛盾。湖南素有“有色金属之乡”的美誉,三湘大地聚集了丰富的有色、稀有金属资源。2019年湖南省科技厅发布了社会发展领域重点研发项目,由湖南省地质调查所牵头、中南大学、原湖南省核工业地质局311大队、原湖南有色金属研究院联合组建科研团队承担并实施了“湖南省锂铌钽等稀有金属资源高效勘查与开发”重点研发项目,旨在实现湖南省稀有金属矿产资源理论创新、勘查探测技术创新和综合利用创新,为国家战略性矿产资源安全提供资源战略储备。

科研团队始终坚持以“四个面向”(面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康)为导向,针对战略性矿产资源国家重大需求和经济需求,聚焦湖南省稀有金属找矿突破及资源利用问题导向,久久为功,取得了一系列创新成果,科研成果得到国内矿床领域毛景文院士、选矿领域姜涛院士、物探领域林君院士以及专家高度评价。项目取得发明专利4项,发表高水平学术论文38篇,培育了一支优秀的科研队伍,团队成员入选了自然资源部高层次科技创新青年人才、晋升为正高级工程师、荣获了“野外青年地质贡献奖-金罗盘奖”、“湖南省政府津贴”等多项荣誉。一项项科技硕果和荣誉的取得,践行的是“人才是第一资源、创新是第一动力”的战略思想。

1、创新了湘东北地区伟晶岩型稀有金属矿成矿理论、研发了探测技术组合及资源利用新工艺,实现了找矿突破及转化应用。

针对湘东北地区伟晶型稀有金属矿成矿规律不清的问题,揭示了幕阜山地区伟晶岩成矿差异性的原因,提出了斜长石-钠长石铌钽伟晶岩的母岩为二云母二长花岗岩,钠长石-锂辉石伟晶岩的母岩为白云母二长花岗岩新认识,建立了“大岩体成大矿”的伟晶岩型矿床成矿新模式,具有成矿空间大、物质足、流体强、规模大的特点。新模式突破了由复式岩体分异演化晚期白云母花岗岩分异出不同矿化伟晶岩的传统LCT型伟晶岩成矿模式观点。揭示了稀有金属伟晶岩时空分带演化规律,建立了“仁里式”伟晶岩找矿模型。推动了湘东北地区寻找稀有金属伟晶岩跨越式进展(图1)。

针对南方地区云层干扰、高植被覆盖区找矿难的问题,探索了空-天-地度的物-化-遥-气稀有金属矿探测技术组合,获得发明专利3项。研发了岩石标本与野外勘探测量激电参数的对应方法视电阻率扫面物探技术;研发了一套非诊断式遥感光谱信息去云雾、去植被提取新方法,高效识别出构造和伟晶岩矿化蚀变信息;应用分析速度快、准确度高的X荧光测量方法(或化探方法)圈出铌、钽、铍、锂异常;综合高效识别稀有金属矿分布异常靶区(图2)。

攻克了伟晶岩型稀有金属矿开发回收率低、尾矿量大、环境破坏等科技难题,研发了“刻槽螺旋溜槽+磁选、分级摇床”的组合工艺,提高了钽铌回收率及钽铌的富集比及钽铌资源的高效回收;研发了中性“调整剂ZT+混合捕收剂ZB”的锂辉石浮选新技术,实现了锂辉石高效回收以及废水回用;研发了弱碱性浮选云母新技术和“HNY-1+捕收剂HNP-1”的云母浮选技术,实现了云母与长石、石英的高效分离综合利用。整体研发了钽、铌、锂等稀有金属高效选矿回收及云母、石英、长石等非金属矿高值化综合利用的成套技术,实现无尾矿、无废水排放,对稀有金属矿山可持续性发展提供了示范案例。

预测了湘东北地区潜在资源五氧化二铌4.4万吨,五氧化二钽3.1万吨,氧化锂11.3万吨,氧化铍3.2万吨。为打造湘东北贵稀金属矿产基地奠定了资源基础。取得的理论创新和技术创新成果在企业、地勘单位、政府部门等进行了推广应用,并实现了成果高效转化应用。引进吉利集团旗下湖南耀宁天赐矿业有限公司在平江县永享矿区投资开展硅石、锂、钽矿详查,并与平江县政府签约35亿元投资锂资源合作开发项目,是平江县近年来新材料领域投资额最大的项目。

2、深化了南岭成矿带湖南段(湘南地区)花岗岩型稀有金属矿与钨锡矿时空演化关系,提出了高分异复式花岗岩演化晚期锂云母(白云母)花岗岩顶部是稀有金属矿富集空间,从而拓展了南岭钨锡矿“五层楼”+深部稀有金属矿“地下室”模式新认识。

揭示了湘南地区稀有金属矿成矿地质条件,在太平洋板块向华南板块俯冲作用后所形成的伸展型拉张构造环境下,以及岩石圈拆沉诱发了湘南地区地壳物质重熔,形成了该区燕山期的复式花岗岩体,花岗岩的高度分异演化促成了稀有金属的不断富集。同位素示踪研究反映成矿物质具壳-地幔混合特征,明确了花岗岩型稀有金属矿床成矿物质来源。

查明了花岗岩型稀有金属矿成矿规律,湘南地区岩浆高分异演化过程形成的复式花岗岩在垂向空间控制了稀有金属成矿分带作用,由上往下向表现为顶部为锂矿(钨锡矿)、中部铌钽矿、底部铷-铌钽矿的演化规律。后期风化淋滤作用可致锂矿再次富集。

预测了湖南省内花岗岩型锂矿资源潜力大于400万吨,编制了湖南省锂矿调查专项方案,推动了全省锂矿找矿新热潮。2022年度锂矿价格一度飙升至60万元每吨,众多大型企业汇聚湖南省郴州市,争先投资开发锂矿资源,引起政府高度重视。

行远自迩,笃行不怠。湖南省地质调查所经历了60余年的改革和发展,建设成基础性、公益性、战略性综合地质调查和地质科学研究的一类事业单位,为国家和湖南省地质工作和科研工作提供技术支持。单位拥有湖南省院士专家工作站、博士后科研工作等科研平台,培育了文春华第一批优秀博士后等人才梯队。文春华博士(博士后)作为该项目负责人之一,自2013年进入单位至今,已致力于战略性矿产资源研究与调查工作十年,期间随着在项目中成长,率领科研团队创新思维,刻苦攻坚,长期奋战在野外一线),从量的积累到质的飞跃,逐渐从一名项目负责人成长为自然资源部高层次科技创新青年人才。先后荣获“中国产学研合作创新奖”、“野外青年地质贡献奖-金罗盘奖”、“湖南省政府特殊津贴”、“湖南省卓越工程师”等荣誉称号。

新一轮战略性矿产资源找矿突破行动发出了冲锋号,作为我国新一代的地质人,不忘初心,为国家矿产资源安全提供保障,时刻发扬“三光荣、四特别”的地质精神,充分发挥技术创新支撑作用,创新地质科研发展模式,全力推进技术创新,助力战略性矿产资源找矿突破,守护祖国矿产资源安全。(文/文春华)