作为中国在南太平洋地区最大的投资项目和巴布亚新几内亚最大的集采选冶一体的世界级矿业项目，中冶瑞木镍钴矿项目自2012年投产以来，不断实现采矿工艺的变革与创新，成功解决了项目初期投产不达产、高成本与资源品位下降等多重挑战。通过“水力采矿”“水采-机采联合作业”及“移动式采矿”等一系列渐进式创新，中冶瑞木镍钴矿项目在巴布亚新几内亚复杂的热带雨林环境中，成功开发了世界级低品位红土镍钴矿，实现了达产超产与可持续发展，为全球矿业资源开发提供了可复制的中国技术方案。
水采工艺破解投产不达产难题
中冶瑞木镍钴矿项目投产初期，面临严峻的生产困境。作为世界首个成功应用高压酸浸工艺处理低品位红土矿的项目，其绝大多数设备为自主设计的非标设备，没有成熟经验可供借鉴。实际运行中，因圆筒洗矿机振动格筛面积过大、进料口之间距离太近等设计缺陷导致设备损坏严重、维修量激增，投产后无法达产。而热带雨林高强度降雨更使红土矿在开采过程中渗入过多水分，频繁造成洗矿系统淤塞，每年雨季每月约有10天处于停产状态，产能长期仅能达到设计值90%左右。为彻底解决项目达产难题，项目团队转向作为辅助工艺的水采技术。水采在20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，但由于环保问题已经基本停用。尽管初期赴外考察专家实验效果不理想，但团队坚持不懈地改进创新，于2016年决定将水采从辅助工艺提升为主工艺进行采矿造浆，同年水采即贡献了30%的产能。水采工艺具有造浆速度快、前期投资少、人工与维修成本低、建设周期短等显著优点。水采工艺实施后，2017年中冶瑞木镍钴矿项目全面实现达产，并连续多年超产，最高月份产量达设计产能的108%。
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。20世纪60年代，古巴建成的红土矿项目在卡斯特罗革命后持续停产。此后，一家加拿大公司对其进行投资改造，直到2000年才达到历史产能，但仍未达到设计产能。90年代末，澳大利亚建成了三个红土矿项目，由于技术原因都未达到设计产能，最高仅达到设计产能的75%。与中冶瑞木镍钴矿项目同期投产、由国外知名工程公司设计的新喀里多尼亚Goro项目以及马达加斯加Ambatovy项目至今产量仅能达到设计产能的70%-80%。中冶瑞木镍钴矿纯水采开采红土矿为世界首例，突破了红土矿产能上限，不仅为采矿工艺，也为造浆工艺带来革命性的变化。
水采-机采联合作业模式保障可持续发展
随着开采持续，高品位矿石资源减少，矿石品位下降、矿体变薄、含砾石率增加，导致处理难度和成本攀升。瑞木红土镍矿属于低品位资源，投产前五年首采区域为品质较高的KBK矿区，矿石平均品位为镍1.09%。自第六年开始，矿石品位逐年降低，后15年矿石镍平均品位仅为0.91%，维持原设计产量所需单位成本将逐步升高。同时，开采面积扩大使运输距离增加，远超采矿业“3公里最经济”临界点，引发了设备、油耗、维修及人工成本的“多米诺骨牌”式增长。矿山的采矿造浆能力急剧下降，原有工艺在2023年已经难以满足冶炼厂产能需求，项目生存面临挑战。
为应对资源劣化与成本危机，项目在2023年推出“水采+机采联合作业”模式。其核心是在采矿点附近建立水采点，用铰卡将矿石短距离运输至水采点，再用高压水炮冲洗造浆。这一模式大幅缩短运输距离，将采矿成本从可变成本转化为可控的固定成本。一个联合作业点的投资仅为计划新建洗矿系统的5%左右。2023年5月，矿山正式开始联合作业的工业化应用试验，同年10月联合作业成为主工艺，到目前为止，联合作业产量占到矿山总产量的80%，完全满足了冶炼厂需求。联合作业实施后，铰卡使用量减少约30%，维修人员减少40%，矿石损失率也从机采的4%-5%降低到3%左右。这不仅解决了项目的生存问题，更因其理论上可使采矿范围、造浆能力和产能随管道运输能力无限延伸，为项目的长期可持续发展奠定了坚实基础，被视为对世界采矿工艺的颠覆性创新。
系统性技术创新驱动全面增效与绿色发展
除了采矿工艺的核心突破，项目在节能降耗、环境保护及全流程技术方面也进行了系统性创新。
——变频式搅拌桨降低能耗
在矿浆搅拌系统能耗优化上，项目将原有矿浆储存罐搅拌桨驱动系统从原有硬启动、固定频率运行模式升级为变频运行模式，采用空间电压矢量控制、转矩自动提升等技术的变频器，实现对电机转速的平滑与精确调节。改造后，搅拌桨转速可根据罐内实际矿浆量自动调节，直接降低了搅拌作业的电耗。同时，变频软启动和软停止功能减少了设备启停时的电流冲击与机械应力，显著延长了轴承、联轴器等关键部件使用寿命，降低了设备消耗与维修保养费用。
——调优工艺参数科技降本
在浓密机工艺优化与絮凝剂高效利用上，项目通过调整矿浆预稀释浓度，实现了流程精细化控制。为提升镍钴金属产量，需要将矿浆浓度从设计值18.3%提高至22%左右，浓度提升将导致絮凝剂用量大幅增加，从每吨矿浆60克增至约80克，进而推高生产成本。通过持续攻关与实验，矿山技术人员发现了更优的工艺参数：在浓密机中加装稀释泵，将矿浆预稀释浓度从8%优化至4.5%。工艺优化后，不仅达到22%的目标矿浆浓度，同时絮凝剂消耗成功降至每吨矿浆72克。
——更短距离矿浆管道节能降耗
在矿浆输送系统改造上，项目通过缩短并优化矿浆输送管道大幅节约能耗。通过优化调整设计方案，对管道布局重新设计，将管道总长度由2.3公里缩短至1.7公里、弯头由22个减少至4个，从根本上简化了管路结构，降低了输送阻力和磨损风险点。
——回水系统贯彻绿色发展理念
在环境保护与资源循环方面，项目践行“绿水青山就是金山银山”理念，通过建设高效的回水系统，借鉴都江堰水利工程原理，实现了洗矿废水的分级自流与全部回收利用，最终于2022年10月实现了废水零排放，恢复了下游河流生态。水源地取水系统同样应用了都江堰的分流原理，在保障供水的同时，使年取水量从140万立方米降至90多万立方米，大幅降低了水电消耗与运行成本。
——全流程技术创新填补空白
在全流程技术层面，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。在选矿环节，创新采用“圆筒洗矿机＋槽式擦洗机”工艺去除杂质并回收矿石，并运用“水力旋流器分级＋螺旋溜槽粗选＋摇床精选＋磁选”工艺高效选铬，产出副产品铬铁矿精矿。在冶炼环节，项目是全球首个成功应用高压酸浸工艺从低品位红土矿提取镍钴金属的项目，采用三级预热+高压釜+三级闪蒸技术，蒸汽循环利用率高（>75%），镍钴浸出率高（Ni≥95.5%、Co≥95%）。
移动式采矿与持续创新
移动式采矿实现采洗结合
在取得水采与联合作业的成功后，项目团队并未止步。在对现有工艺仍存在灵活性不足、矿浆颗粒杂质多等缺点进行分析后，提出“移动式采矿”的下一代解决方案，将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，实现“采洗结合”，以克服地形限制并提升矿浆质量。目前该理念已基本成熟，正与国内厂家联合设计，有望进一步改变世界采矿业的格局。
创新工艺激发强大动能
中冶瑞木镍钴矿项目在巴布亚新几内亚复杂环境下的成功运营，是以持续科技创新驱动产业升级的典范。项目通过持续的工艺创新，取得了显著的经济、技术和社会效益。
经济效益显著，利润贡献突出
自2017年达产后，项目利润持续多年在中国五矿子企业中名列前茅，多年来保持较好利润水平，真正起到了“压舱石、稳定器、动力源”的作用。
技术引领行业，提供中国方案
项目形成了一套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。其成功实践，打破了全球红土矿项目普遍“投产不达产”的魔咒，与同期由国外知名公司设计的马达加斯加、新喀里多尼亚等项目长期产能不足形成鲜明对比，为世界提供了可复制的中国技术、中国设备和中国解决方案。
保障资源安全，支撑国家战略
镍钴是新能源、航空航天等战略性产业的关键材料。中冶瑞木镍钴矿项目的成功运营，保障了国家镍钴资源供应链的安全，并通过与中国新能源企业合作生产三元前驱体，实现了产业链闭环，为国家产业升级作出了贡献。
践行绿色理念，实现和谐发展
项目注重环保与资源循环。借鉴都江堰水利原理，通过回水系统改造，实现了废水零排放，修复了当地河流生态。在工艺上，采用高压酸浸等湿法冶炼技术，与同规模火法工艺相比，每年可节能超50万吨标煤，减排二氧化碳155万吨。
培养创新文化，积累核心人才
面对从“零技术、零设备、零经验”起步的困境，项目通过不断攻坚，营造了浓厚的创新氛围，激发了员工的创新活力，在工艺、工具、设备维修等方面涌现大量成果，为企业的长远发展储备了关键技术和人才。
