2026中國煤焦鋼產(chǎn)業(yè)大會（第十五屆）誠邀您參加
近期，中東沖突持續(xù)，霍爾木茲海峽海上交通中斷、中東多座鋁工廠遇襲停產(chǎn)，暴露出全球關(guān)鍵礦產(chǎn)資源供應(yīng)鏈的脆弱性，推動全球多種關(guān)鍵礦產(chǎn)價格大幅攀升。
在這些礦產(chǎn)中，各類關(guān)鍵金屬資源與新能源、電子、航空航天等重點產(chǎn)業(yè)發(fā)展息息相關(guān)。如何構(gòu)建有韌性的關(guān)鍵礦產(chǎn)供應(yīng)鏈，正成為各國關(guān)注的焦點。我國關(guān)鍵金屬資源儲量大，但部分金屬礦產(chǎn)品位低、開發(fā)難的問題仍然存在。
中國科學(xué)院院士、中國礦業(yè)大學(xué)（北京）教授代世峰日前在接受記者采訪時指出，煤炭中含有多種金屬元素，可以成為關(guān)鍵金屬供應(yīng)的重要來源。我國是世界主要的煤炭開采和消費國，煤中鍺早已被工業(yè)化開發(fā)利用，近年從煤炭中提取鋁和鎵等金屬的嘗試也取得一定成果。未來，燃煤發(fā)電產(chǎn)生的大量粉煤灰有望成為供應(yīng)關(guān)鍵金屬的“礦山”，這不僅能讓煤炭成為兼具燃料和資源屬性的關(guān)鍵礦產(chǎn)，也可“變廢為寶”，將煤炭資源“吃干榨凈”。
煤中金屬有哪些？
代世峰說，從煤炭中提取金屬的技術(shù)并非近年才出現(xiàn)。“二戰(zhàn)后，煤炭曾是鈾的重要來源，支撐美國、前蘇聯(lián)早期核工業(yè)發(fā)展。后來，伴隨勘探技術(shù)進(jìn)步，煤中提鈾逐漸被成本更低、提取更簡單的商業(yè)鈾礦取代，但鈾是煤炭中提取出的第一個關(guān)鍵金屬，也是煤中關(guān)鍵金屬開發(fā)利用的里程碑?！?/p>
目前，煤系金屬中開發(fā)較成熟的是鍺，被廣泛用于光纖、光學(xué)儀器制造，給衛(wèi)星和空間站供電的砷化鎵光伏電池也用鍺作為襯底。我國云南臨滄的鍺礦原本是一座含鈾煤礦，但該礦鍺的價值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超煤，如今已成為我國主要的鍺資源基地之一，礦產(chǎn)品不僅供應(yīng)國內(nèi)，也銷往海外。此外，內(nèi)蒙古也有規(guī)模很大的煤中鍺礦床。
而在光伏、儲能電池、電動汽車等新能源產(chǎn)業(yè)中常用的鋁、鋰和鎵，也可從煤炭中提取。例如，內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾的煤炭就富含上述三種金屬元素，當(dāng)?shù)氐墓枮跛睾秃卺窚厦旱V總產(chǎn)能達(dá)6000萬噸，還配有坑口電廠。代世峰表示，電力是主要的耗煤行業(yè)，燃煤發(fā)電產(chǎn)生的大量粉煤灰是提取關(guān)鍵金屬的“礦山”。“準(zhǔn)格爾當(dāng)?shù)氐目涌陔姀S用煤來源固定，粉煤灰中的金屬元素含量高、比例穩(wěn)定，有很高的利用價值?！?/p>
此外，粉煤灰也是全球鍺生產(chǎn)的主要原料。近年國內(nèi)還有多家企業(yè)創(chuàng)新粉煤灰應(yīng)用，取得一定成果。例如，大唐發(fā)電下屬企業(yè)利用粉煤灰生產(chǎn)硅鋁合金，原本發(fā)電產(chǎn)生的廢物“變身”集輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐磨和耐高溫優(yōu)勢于一身的工業(yè)材料，可被應(yīng)用于汽車、電子和航空領(lǐng)域。也有煤炭企業(yè)嘗試從粉煤灰中提取鋁、鎵和鋰，不僅節(jié)約廢物處理的支出，氧化鋁生產(chǎn)成本也低于市場平均水平。
代世峰說，不僅粉煤灰，含有金屬元素的礦井水、煤炭開采伴生的矸石也有成為“關(guān)鍵金屬礦山”的潛力。
煤中金屬從哪來？
煤炭的本質(zhì)是地質(zhì)歷史年代的植被，被掩埋在地下形成礦床。為什么曾經(jīng)的植被中會有金屬？代世峰說，這主要源于蝕源區(qū)。
所謂蝕源區(qū)，是以侵蝕為主、提供沉積物來源的泥炭沼澤周邊高地，是包括煤中礦物質(zhì)在內(nèi)的沉積巖的主要碎屑物質(zhì)來源。“簡而言之，煤炭的前身泥炭多沉積在原本是盆地的區(qū)域，周圍地勢高的蝕源區(qū)如果金屬元素豐富，在降雨、河流、風(fēng)力等作用下，蝕源區(qū)的金屬元素就會被帶入盆地?！贝婪逯赋觯瑢χ脖簧L而言，這些金屬元素等礦物質(zhì)也是很好的養(yǎng)料?！皶r過境遷，大片植被演變?yōu)槊禾?，金屬元素便富集在煤中。?zhǔn)格爾煤炭中富含的鋁和鎵，就是由曾經(jīng)的蝕源區(qū)而來?！?/p>
“另一種能滋養(yǎng)植物生長又能帶來金屬元素的，是火山灰。”代世峰說，堿性火山灰含有豐富的鈮、鋯和鎵等元素，堿性火山噴發(fā)沉降在泥炭沼澤，在未來形成的煤層中便含有這些金屬元素。我國云南東部、貴州西部、四川南部和重慶的煤炭富集鈮、鋯和鎵等金屬元素，主要就與堿性火山灰有關(guān)。此外，熱液流體也可能溶解部分金屬元素，順著斷裂帶等通道注入泥炭沼澤，使得煤中富集關(guān)鍵金屬元素。
整體看，我國煤炭中的關(guān)鍵金屬種類豐富，主要分布在從內(nèi)蒙古東南到云南的縱向條帶上。代世峰介紹，我國有14個億噸級煤炭生產(chǎn)基地，這一條帶上就分布9個，新疆煤炭提取關(guān)鍵金屬的潛力也很大。煤炭的資源化利用和能源保障相輔相成，國內(nèi)煤炭基地配套的洗選、化工、煤電等設(shè)施齊全。“利用粉煤灰、礦井水甚至矸石提取關(guān)鍵金屬不僅可以‘變廢為寶’，也是將煤炭資源‘吃干榨凈’?！?/p>
代世峰表示，當(dāng)前，美國、澳大利亞和俄羅斯等煤炭大國都在推進(jìn)提取煤炭中金屬資源的研究，雖然有的國家已形成比較明確的規(guī)劃路線，且研究進(jìn)展較快，但我國依然有著獨特優(yōu)勢。我國煤炭產(chǎn)業(yè)鏈完善，煤炭從單一燃料向原料和燃料并重的轉(zhuǎn)變正加快推進(jìn)。“近年來，新能源等新興產(chǎn)業(yè)對關(guān)鍵金屬的需求不斷擴(kuò)大，煤中關(guān)鍵金屬開發(fā)大有可為。當(dāng)前，我國已在鍺開發(fā)上積累了豐富經(jīng)驗，為提取煤炭中的其他關(guān)鍵金屬打下堅實基礎(chǔ)。”
如何解鎖“金屬寶庫”？
近年來，關(guān)鍵金屬礦產(chǎn)成為大國博弈的焦點，這些資源的供應(yīng)和國家的新興產(chǎn)業(yè)、重要產(chǎn)業(yè)發(fā)展息息相關(guān)。豐富關(guān)鍵金屬來源、構(gòu)建有韌性的供應(yīng)鏈，可以提升我國在關(guān)鍵礦產(chǎn)領(lǐng)域的話語權(quán)。代世峰指出，對我國而言，從煤炭中提取關(guān)鍵金屬是一個新領(lǐng)域，我國煤炭產(chǎn)量、消費量全球領(lǐng)先，煤炭中的“金屬寶庫”正等待解鎖。
圍繞煤炭中的關(guān)鍵金屬提取，我國該如何系統(tǒng)布局？代世峰認(rèn)為，摸清資源“家底”是第一步?！拔覀円闱迥男┑胤接性鯓拥拿海@些煤中又富集哪些金屬。還需要研究這些金屬資源的賦存狀態(tài)，有針對地研究提取技術(shù)，這需要有組織、有深度、有創(chuàng)新的科研體系?！?/p>
同時，煤炭中的金屬資源多樣，結(jié)合實際需求規(guī)劃開發(fā)路線也很重要。代世峰指出：“現(xiàn)在，鍺、鋁和鎵等金屬的提取已取得一定成果，這些金屬應(yīng)用范圍廣、需求大。從煤炭中提取這些金屬的成本有望低于傳統(tǒng)開采方式，商業(yè)化開發(fā)潛力較大。鋰和鋯也是重要資源，但在煤中的豐度不如傳統(tǒng)金屬礦床，這些煤中的金屬及其相應(yīng)的提取技術(shù)則可作為戰(zhàn)略儲備，發(fā)揮兜底保障作用?！?/p>
代世峰也提到，提取煤中關(guān)鍵金屬也面臨一些挑戰(zhàn)?！袄纾姀S重視煤炭燃燒穩(wěn)定性，銷售方會將不同產(chǎn)地、不同熱值的煤炭摻配到一起，滿足電廠的定制需求。不同產(chǎn)地的煤炭含有不同含量的金屬元素，批次不同，摻配煤炭產(chǎn)地也不同。這就造成同一電廠粉煤灰中的金屬含量總在變化，給金屬提取帶來困難。”
“此外，有些煤礦的關(guān)鍵金屬價值高于煤炭價值，未來如果將煤炭轉(zhuǎn)化為金屬等資源售賣，可以提升企業(yè)效益。但這樣一來，企業(yè)生產(chǎn)的是煤炭還是金屬？這背后的礦權(quán)界限仍需厘清?！贝婪逭f，要進(jìn)一步開發(fā)煤炭中的金屬資源，不僅需要行業(yè)企業(yè)積極探索，也需要統(tǒng)一規(guī)劃和政策支持。
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