對於高品位,又容易開采的磷礦,他其實並沒有報太大的希望,畢竟國內很多地區的地下采礦勘探深度,都達到四五百米深了,哪怕是有漏網之魚,也相當於碰運氣。他將重點放在了超低品位的垃圾礦脈上。
事實上,江淼已經調研過哲裡木市的磷礦情況,這裡的磷礦類型主要為岩漿岩型磷灰石,該類型的磷礦其貯量占國內總貯量的7,多分布在北方地區。
一般情況下,這種類型的磷礦品位較低,通常小於10,低者僅為2~3,不具備工業開采價值。
另外其他礦物也伴生有磷,不過含量一般也是非常低。
比如眼前這條在沙漠下方50~80米深度的磁鐵礦,平均磷含量在063左右,而這條磁鐵礦含有的磁鐵礦石總量,隻有11萬噸左右,全部開采出來,才可以提煉693噸五氧化二磷。
這種小鐵礦,根本不具備開采價值。
當天晚上,江淼一行人在哲裡木市區休息了一晚上。
第二天,天剛蒙蒙亮,車隊便一路向北,沿著304公路前往北麵的仆人縣。
在路過海日罕林場附近的時候,江淼停下了腳步,他在附近的一旁山地之中,發現一大片埋藏非常淺的岩漿岩型磷灰石,五氧化二磷的平均含量為23~31。
“我們就在附近考察一下。”
6=9+
對於江淼的吩咐,柯勇等人自然沒有意見。
沿著幾條鄉鎮公路或者土路,慢吞吞開了三個多小時,江淼將這一片岩漿岩型磷灰石礦脈摸了一個大概。
該區域的岩漿岩型磷灰石呈現片狀分布,這是岩漿岩成礦的特點之一,其礦區麵積為寬度79公裡~116公裡,長度為47~49公裡,厚度為12~15米,埋藏深度在5~20米,一部分區域可以露天開采。
而這裡的岩漿岩型磷灰石平均磷含量為23~31,有一小部分可以達到72,不過占比非常小。
這種礦脈開采成本太高了,估計當地的礦物勘探部門早已經查驗過了,覺得不具備工業價值。
不過這裡的岩漿岩型磷灰石礦物總量倒是非常龐大,足足有50億立方米,差不多是150億噸礦石。
按照五氧化二磷平均27含量計算,差不多含有405億噸五氧化二磷。
如果采用傳統技術提煉,那開采和提煉的企業會虧到連褲衩都不剩下。
其實北方地區的岩漿岩,普遍都含有磷灰石,就是含量太低,不具備工業價值。
類似於此時江淼腳底下的岩漿岩型磷灰石,整個北方至少要有幾千億噸儲量。
那江淼要如何解決開采成本的問題?
答案就在生物采礦技術上。
所謂的生物采礦,就是利用細菌真菌對於某些元素的特殊嗜好,從礦物、水體之中富集出特定的元素。
比如豆科的根瘤,本質上就是通過細菌從空氣之中固化氮元素。
還有目前很多貧銅礦,也會采用生物采礦技術進行開采。
生物采礦的優點是能耗低,對環境比較友好,而且可以處理貧礦。
缺點也是效率比較低,而且微生物需要特定的培養反應罐,加上可以高效富集特定元素的細菌真菌比較少,也很難進行人工培育。
而這恰恰就是江淼的拿手好戲。
他的開采方案,是打井注入含有特定細菌和營養液的提煉液,讓細菌在周圍地層之中瘋狂繁殖,富集岩層之中的磷元素,然後定期抽取提煉液,同時補充營養液。
直到將地下的周圍地下岩層之中的磷含量吸收到隻剩下03左右,就廢棄這個井。
江淼在實驗室之中嘗試過十幾種細菌。
目前隻挑選出三個類型的細菌作為重點研究,分彆是:深紅紅螺菌、浮遊球衣菌、硝化細菌。
之所以選擇這三個細菌,原因自然是它們不是致病菌,哪怕是感染了,也不會有太大的風險。
而其他的著色菌屬、貝日阿托氏菌屬、不動杆菌屬、氣單胞菌屬、假單胞菌屬,很多都會對人類和動物產生致命的感染,因此要排除掉。
江淼比較看好浮遊球衣菌。
浮遊球衣菌主要分布在汙染河流、濾水池和活性汙泥等含有機質豐富的流動淡水中,極度好氧。
它具有解磷、解鉀的功能,還能活化土壤中矽、鈣、鎂中量元素,提高鐵錳銅鋅鉬硼供應,提高或延長肥效,減少化肥用量,提高作物抗逆性,預防或減輕病害,在其生長繁殖過程中還可產生有機酸、氨基酸、多、激素等有利於植物吸收和利用的物質。
因此如果向地下水井注入浮遊球衣菌,可以避免造成嚴重汙染,在需要它們富集磷的時候,就通過打氣泵,向井中通入空氣,如果不需要它們了,就停了營養液,封閉井口,可以將浮遊球衣菌悶死在地下。
而且浮遊球衣菌除了可以富集磷,還可以富集鉀,相當於一魚兩吃。
和傳統工業法提煉的磷鉀不一樣,通過浮遊球衣菌提煉出來的磷鉀,其實是一種有機肥,隻需要調整好磷鉀比例,完全可以直接作為有機肥出售,又減少了一道工序。
現在唯一的麻煩,就是浮遊球衣菌的培育比較麻煩。
該菌的分離純化較為困難,常見的方案,是采用低營養進行富集培養,一般實驗室常采用液體保藏法,此外,也可使用簡單保存法、液氮超低溫保存法等對其進行保存。
好在江淼可以通過它們的基因序列,知道浮遊球衣菌的各種特性。
他采用瓊脂作為培養基,添加了一些特定成分,然後種下浮遊球衣菌菌種,讓其繁殖3天,最後直接通過凍乾工藝,製造出菌種塊。
這東西在密封的純氮氣環境下,可以保存好久,方便大規模生產浮遊球衣菌菌種和投放。
使用過程中,就是將菌塊扔水裡,然後下入特定的營養粉,加上通入空氣,在氣溫比較高的夏季,幾個小時就可以快速繁殖,最後將浮遊球衣菌提煉液注入井裡即可。
江淼進行模擬實驗,發現隻需要10天左右,在特定營養液支持下,浮遊球衣菌可以吸收掉周圍半徑3~5米的磷元素,讓提取液的浮遊球衣菌已經繁殖到了極限,這個時候就可以抽礦液了。
將含礦菌液抽出來後,注入分離池之中,使用超聲波將浮遊球衣菌驅逐到池子的局部區域。
這是江淼通過研究浮遊球衣菌的基因和機體結構,發現它們對於特定超聲波非常敏感而厭惡,隻要在水體一邊不斷發射這種特殊頻率的超聲波,就可以讓它們主動遠離,從而實現再次富集。
之所以這樣做,是為了減少水資源的浪費,讓含礦菌液中,95的水可以再次被注入井中。
剩下高度富集的含礦菌液,就可以通過自然蒸發,或者加熱蒸發的方式,獲得富含磷鉀和有機物的結晶。
使用這一套工藝,如果可以大規模鋪開,平均提煉每噸純磷(相當於229噸五氧化二磷),大概隻需要費870元。
同時可以提煉出50~600公斤的鉀(相當於95~1140公斤氯化鉀),這需要看岩層之中的鉀含量。
這個成本和國內采用磷礦生產的五氧化二磷差不多,目前國內五氧化二磷每噸生產成本在400元左右。
而且浮遊球衣菌生物采磷鉀技術,環境汙染非常小,對水資源消耗也不大,還不用大規模爆破和挖掘,也不需要太多采礦和冶煉設備。
正是這些優勢,才讓這個技術的綜合成本拉到和傳統磷礦提煉法差不多。
這個技術的出現,意味著國內的磷礦工業儲量,會增加幾千億噸,哪怕是這些磷礦石的含量隻有2~3,也可以提煉出幾十億噸純磷。
如果按照國內每年消耗2000萬噸純磷的使用量,那這幾十億噸純磷可以支撐國內上百年的需求。
不過江淼估計,這個技術大概率隻能作為儲備技術,因為國內這幾年一直在試圖減少本土的磷礦開采規模,想辦法通過外購解決磷礦供應問題。
官方極有可能會批準幾家企業使用這個技術,然後將規模限定在一定範圍內,這樣既可以保證有相應的技術人才儲備,又不需要大規模開采,如果真的遇到國際環境突然惡化,就可以利用這幾家企業的儲備人才,快速擴大生產。
本章完