位于南太平洋地区巴布亚新几内亚的瑞木镍钴项目是中冶集团自主设计、建设和运营的集采选冶为一体的世界级矿业项目，规模位列巴新矿业公司第三位。该项目是中冶集团凭借自有知识产权打造的红土镍矿世界级标杆工程，是中巴经济合作的典范，在当时创造了达产速度最快、单位吨镍投资最低、单位吨镍现金成本最低的有色金属冶炼奇迹，为行业和世界矿业开发作出巨大贡献。投产十多年来，瑞木镍钴项目矿山始终没有停止改革创新探索的脚步，实现了采矿工艺的一次又一次的革命性变革、颠覆性创新，为世界红土矿开采工艺提供了中国方案，展示了中国智慧。
水采：彻底解决红土矿项目投产不达产的世界性难题
作为世界上第一个完全由中国自主设计、自主建设，采用中国装备、中国标准，由中国人运营管理的红土矿采选冶一体项目。瑞木镍钴项目形成了具有自主知识产权的低品位红土镍钴矿资源高效开发综合利用技术，有效解决了采矿-选矿-矿浆输送-冶炼全工艺流程的工程技术衔接及匹配难题，在工程技术衔接及匹配方面优于国际同类项目，打造了红土矿全湿法冶炼技术工程化的首个成功应用案例。
瑞木镍钴项目在采矿、洗矿等技术和工艺流程方面都进行了很多创新，采矿技术方面采用液压铲、铰接卡车为主，水力采矿为辅的采矿工艺方案，提高了采矿作业的灵活性和效率，适合热带雨林高强度降雨的自然条件。在选矿及选铬技术方面，针对巴新红土矿砾石、树根、泥土等杂质较多的特点，创新性地采用“圆筒洗矿机＋槽式擦洗机”的工艺进行洗矿，既去除了杂质，又有效回收了砾石表面的镍钴矿。采用“水力旋流器分级＋螺旋溜槽粗选＋摇床精选＋磁选提高铬铁比”的工艺进行选铬，提高了选矿效率，有效减少了矿浆中的铬含量，粒度变细，不仅满足了长距离管道输送的要求，同时产出了商品级铬铁矿精矿的副产品。
但是作为世界上首个同类项目，绝大多数设备都是自主设计制造的非标设备，很多工艺也是首次使用，瑞木项目在实际使用和生产运行实践过程中出现很多问题，又没有成熟的经验可供借鉴，所以只有在生产过程中不断地摸索改进、创新完善。瑞木矿山副矿长兼洗矿及供水作业区长陈大军说：“投产前两年，我们是在不停地遇到问题、解决问题中度过的。”圆筒洗矿机的振动格筛过大，大块的石头造成下面的设备损坏严重，维修量激增。虽然有三个洗矿系列，但是总有一个系列在维修中。原设计的两个进料口距离太近，在产的两个系列的效率也偏低。因为设计存在缺陷，设备和工艺需要不断优化完善，瑞木镍钴项目2012年投产后迟迟不能达产。
即使在2016年新建的第四个洗矿系列投产后，一些根本性的问题始终没有解决。瑞木矿山地处热带雨林气候的低矮山区，降雨量特别大，红土矿在开采过程中渗入过多水分，造成洗矿仓口位置下矿困难，经常出现矿仓窜料，稀泥夹杂着雨水，像泥石流一般把洗矿场的铁板给料机及下游设备淤死。每年雨季每个月有10天处于停产状态。所以即使第四个洗矿系列投产后，瑞木项目也很难达产，最高达到设计产能的90%左右。
项目达不到设计产能成为困扰矿山和瑞木镍钴管理（中冶）有限公司（简称“中冶瑞木”）的一个重要难题，为了彻底解决达产问题，矿山各级管理人员和技术人员日思夜想，最终转向了作为辅助工艺用于回收残矿的水采。水采在上世纪五六十年代广泛应用于煤矿、钾盐、钠盐等非金属矿的开采，但是由于环保等问题已经基本停用。公司派矿山相关人员赴澳大利亚、中国等地的矿山进行观摩学习，2014年还邀请澳大利亚专家到矿山进行指导做实验，由于巴新热带雨林气候降雨量大、矿山地形起伏大等原因，实验效果并不理想。瑞木矿山没有气馁、没有放弃，继续不断地改进创新，在2016年决定采用水采作为主工艺进行采矿造浆，当年水采就占到了产能的30%。
瑞木矿山主任工程师兼水采作业区长高智令指出，水采具有快速造浆、前期投资少、人工成本低、维修费用低、建设周期短、安全风险低等优点，但是也有不够灵活、容易受地形限制、矿浆颗粒大等不足。
在水采的加持下，2017年瑞木镍钴项目全面实现达产，并连续多年实现超产。矿山产量最高的月份达到设计产能的120%左右。而且随着国际大宗商品的价格持续走高，镍钴等金属价格持续保持高位，从2017年开始中冶瑞木的利润持续多年在中冶集团和中国五矿子企业中名列前茅。
纵观世界各地的红土矿项目，投产不达产始终是难以解决的问题，甚至成为压垮项目的最后一根稻草。上世纪60年代古巴建成了一个红土矿项目，但是卡斯特罗革命后就一直停产。后来，一家加拿大公司对其进行投资改造，但是直到2000年才达到历史产能，还是没有达到设计产能。90年代末，澳大利亚建成了三个红土矿项目，由于技术原因，都没有达到设计产能，最高的一家达到设计产能的75%，其中一家已经倒闭。与瑞木项目同期投产的、由国外知名工程公司设计的马达加斯加Ambatovy项目至今产量只能达到设计产能的70%左右。新喀里多尼亚的Goro项目2010年投产后最高达到设计产能的60%，并且由于当地政局动荡，该项目股权被多次转卖，多次停产。
瑞木矿山中方矿长兼仓储作业区长位哲表示，水采应用到红土矿在国内是首创，纯水采开采红土矿在全世界中冶瑞木是第一家，这不仅为采矿工艺，也为造浆工艺等带来革命性的变化。
联合作业：解决项目生存以及长期发展问题
瑞木镍钴项目红土镍矿属于低品位资源，矿石镍平均品位为1.09%。按照原设计，首先开采的是品位较高的矿区，随着开采面积的逐渐扩大，投产10年后，需要投资建设新的洗矿设备，不仅投资额巨大，而且矿石赋存越来越低品位下降，运距加大。后续生产的镍钴金属产量将处于逐年下降的趋势，产品的单位成本也将逐步提高。
位哲指出，因为连续多年超产，品位高的矿石越来越少，品位下降、矿体变薄、含砾石率增加。矿仓里的石头堆积成山，原来需要一台挖机，现在增加到2-3台还忙不过来。
随着采矿面积的增加，运距也在逐步增加，这使得采矿成本剧增，越来越不经济。“我们的生产实践经验也验证了采矿业 ‘3公里最经济’ 的行规，运距超过3公里，成本会随着运距的增加急剧增加。” 位哲说。要维持同样的矿浆产量，要增加大量的铰卡和挖机，然后就会像多米诺骨牌效应那样，维修量也随之增加，要随之增加司机，人员的食宿费用增加，安全风险增加。
矿山的采矿造浆能力急剧下降，到2023年已经很难满足冶炼厂产能的需求。 “这种情况下项目生存都成问题，何谈发展？” 位哲说。在公司的大力支持下，矿山积极进行改革创新，决定采用水采＋机采联合作业的方式进行采矿工艺的革新。2023年5月，矿山正式开始了联合作业的工业化应用实验，同年10月联合作业成为主工艺，到目前为止，联合作业产量已经占到矿山总产量的80%。
联合作业就是在采矿点附近建立水采点，用铰卡把矿石运到水采点，用高压水炮进行冲洗造浆。最直接的优势就是减少运距从而降低成本。
按照原来的项目设计，2024年要开工建设新的洗矿系列，2027年投入使用，届时现有的洗矿系列就停止运行。根据原设计单位2020年提供的方案，新建洗矿系列的投资额巨大，选址距离现址5公里，高差200多米，后期需要巨大的动能输送矿浆，耗能和成本非常之高。还需要采购更多的挖机、铰卡等设备，铰卡由现在的20台增加到60台，人员也要相应增加。
一个联合作业点的投资大约只有新建一个洗矿系列的5%，铰卡的运距控制在1公里范围之内。“这就使采矿成本由可变成本变成固定成本，由不可控变为可控。而且理论上采矿范围可以无限延伸，只要管道运输能力允许，造浆能力可以无限扩大，产能可以无限扩张。这不仅解决了项目的生存问题，更为项目的后期可持续发展奠定了坚实基础。这不仅是红土矿采矿工艺的一次革命性变革，更是为世界采矿工艺带来颠覆性创新，”位哲表示。
副矿长兼采矿作业区长张鲁森指出，联合作业比机采原矿的损失率降低1个百分点。
自从联合作业以来，瑞木矿山的矿浆供应量持续稳定提高，只靠联合作业完全能够满足冶炼厂的生产需求，之所以还用原来的洗矿系统，因为还没有到报废期，长时间闲置容易损坏。铰卡、挖机等使用量大幅下降，每班铰卡的数量减少30%，每台铰卡每天耗油近500升。维修量也随之下降，需要的人员也减少，固定维修作业区的人员减少40%。
“我们已经申请并获得了水采专利，正在为联合作业申请专利，”高智令说，“今年技改完成后，联合作业的成本会大幅下降，在生产实践中进一步成熟后，采矿权范围内都可以采用这种工艺。”
移动式采矿：洗矿前移 洗采结合 是采矿工艺的集大成者
近年来，瑞木矿山管理层深刻认识到科技创新的重要性，通过各种措施鼓励大家进行创新，营造了浓厚的创新氛围。创新已经在矿山的各个作业区蔚然成风，员工的创新活力被充分激发出来，在生产工艺、工具、设备维修等各个方面都涌现出创新成果。有的优化了工艺流程，有的降低了成本，有的提高了效率。
矿山管理层充分认识到矿山是瑞木镍钴项目最核心的资产和关键生产环节，矿山的安全稳定生产是公司完成各项生产经营任务的关键一环。特别是近年来，公司加大了增储扩产的工作力度，正大力推进深边部探矿找矿工作，将迎来高质量可持续的大发展。瑞木矿山在人才、工艺、技术等方面为公司的长期发展做好充分准备。
在水采、联合作业相继取得成功之后，矿山管理层没有骄傲自满停滞不前，而是继续分析现有工艺的优缺点，持续探索改进，继续优化提升，补齐短板，修正缺点，使工艺更加完善。经过一段时间的生产实践，发现水采、联合作业存在不够灵活、矿浆颗粒杂质多等缺点。张鲁森指出，由于没有经过圆筒洗矿机、槽式擦洗机、振动隔筛等流程的打磨，水采和联合作业剩余的石头边楞锋利容易划伤轮胎，“轮胎的消耗量明显上升”。
在2023年10月联合作业成为主工艺后，矿山多次组织相关人员进行探讨如何继续改进采矿工艺，克服水采和联合作业的缺点。经过多次开会研讨，提出了移动采矿的概念，充分借鉴传统机采以及水采、联合作业的优点，然后把这些优点集成在一台设备上，实现移动式采矿，这样就能够克服地形变化大、开采面积广带来的挑战。把传统洗矿系统用的圆筒洗矿机、槽式擦洗机、皮带等设备再次应用到移动采矿设备上，这样既能发挥传统洗矿的优点，又能克服水采、联合作业的缺点。经过多次研讨不断改进创新，移动采矿设备的理念已经基本成熟，近期国内厂家将到现场，双方将进行联合设计，预计7月份移动采矿设备将完成制造运达现场。
“作为水采和联合作业的升级版，申请专利已经不能体现移动采矿设备的重要意义，其将改变世界采矿业的格局，”陈大军说。（作者：宋树涛）
矿山水采生产现场