(1)行业基本情况
金银等贵金属产业链主要包括三个环节,上游通常为爆破器材、化学药剂、矿山机械设备等厂家,产业链中游为黄金、白银等生产商,负责勘探、开采及选冶等环节,其中,开采是指矿石从矿山中开采出来的过程,包含爆破、挖掘、粉碎等作业流程;
选矿是去除原矿石所含杂质,富集并提取有用矿物成分的过程,是贵金属生产过程中的核心环节,该工序直接影响到贵金属的产出效率,也是制约各国黄金工业发展的主要因素之一;冶炼是指将经过选矿作业的贵金属精矿或提取物进一步提纯冶炼达到商品级或工业级纯度的贵金属成品的过程。下游则包括黄金交易平台及消费、工业等应用领域。
①贵金属选矿的意义和方法
由于全球的金矿特别是我国的金矿主要以难选矿、低品位矿石为主,因此选矿在黄金等贵金属生产中具备关键意义。选矿的目的是除去矿石中所含的大量脉石及有害元素,使有用矿物得到富集及提取,或使共生的各种有用矿物彼此分离,得到一种或几种有用矿物的精矿产品。
一般而言,由于贵金属的原生矿石成分构成复杂,有用矿物含量极低(工业开采价值边界的金矿每吨矿石含金量为 1 克左右,每吨矿石含金量超过 10 克即为稀缺的高品位金矿),不能直接进行冶炼,必须通过选矿工艺进行处理。
选矿是贵金属矿山的主要作业内容,也是决定矿业企业生产能力和产出效率的关键环节,其技术要求高、工艺复杂、对环境影响较大;成熟的选矿工艺可以使原生矿石中的有用物质得到充分富集与提取,降低冶炼成本,提高产品收率,有效提升矿产贵金属的产量,满足我国日益增长的贵金属需求;而选矿工艺技术的不断发展,对于减少矿山作业的环境污染,降低矿山环境治理成本,以及国民经济的可持续发展具有积极意义。
黄金等贵金属因储量稀少、品位低及矿石成分复杂等特点,因此其生产环节区别于传统有色金属需要先进行选矿将贵金属成分富集后再进行冶炼加工,而此选矿环节通常耗能较大且产生环境污染或安全危害风险,并且因为矿石成分复杂容易造成资源利用率低下。多年来,“高污染、高耗能”及资源利用率低等痛点一直制约贵金属行业的高质量发展,优化选矿效率和环保选矿是行业发展的必然方向。
全球贵金属矿石在品位及成分构成上存在较大差异,如我国的金矿主要以低品位矿和难选矿为主,而中亚、非洲地区则以高品位矿为主。不同贵金属矿石类型适用的选矿工艺、方法均有所差异。目前,全球主流的贵金属选矿方法主要包括浮选法、化学浸出法以及两种方法的组合,原有的重选法、磁选法、混汞法等因工艺落后、污染严重或适用的砂矿日渐枯竭等因素已逐步被取代或仅适用于少数矿区。
②贵金属选矿剂及其分类
贵金属选矿剂是指用于黄金、白银等贵金属选矿环节的化学药剂,主要使黄金、白银等贵金属与其他金属或非金属杂质分离,并使黄金、白银等贵金属富集。根据适用不同的选矿方法,贵金属选矿剂可以分为浮选药剂和浸出药剂;根据选矿药剂产生的环境污染程度,贵金属选矿剂又可以分为环保型和非环保型药剂。
A.浮选法
药剂浮选是利用矿物表面物理化学性质差异,在固-液-气三相界面,有选择性的富集一种或几种贵金属物料,从而达到与脉石矿物或废弃物料分离的一种选别技术。浮选法主要指在矿浆中添加化学试剂,通入空气,经强力搅拌产生泡沫,使目标矿物附着在气泡上与其他矿物分离。浮选药剂通常包括捕收剂、活化剂、抑制剂,其中捕收剂为关键药剂。
B.传统氰化药剂(氰化钠)
氰化浸出法也叫氰化法,是用氰化钠溶液浸出矿石或精矿中的金银,再从浸出液中回收金银的方法。金银是化学性质相对稳定的元素,在绝大多数的溶剂中不会溶解,但能溶解于氰化物溶液中。影响氰化浸出的主要因素有矿粒大小及形状、矿浆黏度、杂质离子等。金的氰化反应早在 1846 年由 Elsner 通过试验提出,从 1887 年开始用于从矿石浸出金;之后氰化法逐渐得到广泛运用,并且很快取代了其他工艺,成为湿法提金的主要方法之一。
氰化物是金、银的有效溶剂。以氰化钠为主要提金药剂的传统黄金选矿工艺在世界范围内至今已经使用逾百年,是目前提金的主要方式,应用仍十分广泛。我国于 20 世纪初期就已采用该项技术,从 20 世纪 70 年代开始在全国大规模推广,由此氰化提金技术逐渐成为我国黄金生产的主要方法。目前全球主流的贵金属选矿方法主要为氰化法,传统的氰化法选矿剂为氰化钠。氰化钠属于无机剧毒物,人口服致死量约为 1—2mg/kg,且其能够在短时间内致人死亡。
皮肤伤口接触、吸入氰化钠也可能致人中毒死亡,氰化钠遇到酸性物质,甚至空气中的二氧化碳,都非常容易释放出氰化氢,空气中的氰化氢浓度只要达到 100—300ppm,就可以使人在一小时之内死亡;如果浓度增大到 2,000ppm,人吸入后一分钟就可能死亡。由于氰化钠有剧毒、对环境污染严重,使用时需要严格遵守《危险化学品安全管理条例》。此外全国黄金行业每年产生的剧毒氰化尾渣约 1 亿吨,也给我国生态文明建设和环境保护造成了较大压力。
C.环保氰化药剂
含氰基低毒浸出技术是在传统氰化法基础上进行的技术拓展,基于金的氰化反应原理,在炭浆法、炭浸法、堆浸法等选矿浸出工艺流程中,使用含氰基的有机物替代含氰根的无机物进行溶金,通过有机化学技术路线替代无机化学技术路线,避免了剧毒无机氰化物在贵金属浸出环节对环境造成的严重污染,有效降低了贵金属选矿过程中的污染物处置与环境治理成本。
a.技术起源
目前市场上常见的含氰基低毒浸金药剂由氧化钠、氮、铵根、钙和铁等成分组成,其有效成分是以氰尿酸盐、氰酸盐为代表的低毒含氰基化合物(氰基衍生物)为主。与传统精细化工或生物医药等创新领域的技术研发起源不同,贵金属生产及研发大多在较恶劣的生产和实验环境中长期积累、反复试验,要求团队具有持之以恒的毅力和吃苦耐劳的精神,以及多年矿山生产一线的丰富经验。
环保型提金药剂产品最早在广西黄金矿山应用可追溯到 10 多年前,第一代药剂由民营矿山生产,以自产自用为主。目前黄金矿山中应用的环保提金药剂属于最新研制改良后的第二代、第三代产品,是由科研人员根据长期的科研和实践开发的新一代环保提金药剂产品。随着行业内部分厂家的持续改进,环保氰化药剂已实现产业化生产和广泛应用。
b.技术原理
含氰基低毒浸金药剂的技术原理主要在于避免游离氰根离子的溶出,体现在分子结构中氰基与硫、氧等原子成键并以氰酸根形式溶出,不产生游离氰根离子。通过熔融聚合反应制得的氰尿酸盐及其衍生物,可形成稳固的络合物结构,浸金过程中不易产生游离氰根。该类产品有效地利用了氰基析出黄金的机理,保持了氰化钠的析金优势,同时利用络合原理解决了大量游离氰根析出产生毒性的问题。
c.技术应用
由于无氰浸金药剂存在用量大、成本高、浸出条件苛刻等限制因素,以氰尿酸盐、氰酸盐为代表的低毒含氰基化合物(氰基衍生物)被研究应用于浸金剂的配制,并有望逐步替代氰化钠,在保证浸金效果的同时降低药剂的毒性,减少安全和环保风险。含氰基低毒浸金药剂在国内外主要的黄金生产地区均有销售,其具有应用场景广泛、客户种类多样的特征。在我国,含氰基低毒浸金药剂主要被应用于内蒙古、云南、河南等黄金生产地区;在国际市场上,含氰基低毒浸金药剂远销至老挝、缅甸、伊朗、俄罗斯、几内亚以及埃及等地。
d.技术适用性
含氰基低毒浸金药剂主要适用于氧化矿、难选矿等矿石类型,目前全球范围内,含金氧化矿石及难选矿储量位居前列,含氰基低毒浸金药剂有望凭借其在贵金属选矿环节的低毒环保特点迎来巨大的发展机遇。含氰基低毒浸金药剂主要生产原料为纯碱、尿素等大宗化工品,市场供应充足;产品低毒环保,在保证浸金效果的同时降低了药剂的毒性,减少安全和环保风险。同时,此类产品适用于贵金属矿山原有选矿设备,其选矿作业生产成本与传统氰化法相当。
D.非氰化法药剂
除含氰基低毒浸出技术外,近年来行业内也在积极探索各种非氰技术进行贵金属的浸出提取。目前市场上应用相对较多的主要有硫脲法、硫代硫酸盐法等。
然而,现有的非氰技术在贵金属浸出提取应用中,普遍存在成本高、效果不稳定、产能较小等缺陷,无法满足我国贵金属生产中庞大的选矿剂需求。随着全球各政府机构对环境保护的重视程度不断加深,黄金工业的绿色发展理念将变的愈发重要,传统黄金矿山将逐步发展低毒、无害选矿作业方式,对含氰基低毒浸金药剂的需求也进一步上升,环保型贵金属选矿剂将迎来更好的发展机遇。
(2)行业发展规模
①行业供给规模
未来,随着环境保护和可持续发展理念的广泛普及,环保型贵金属选矿剂在我国选矿剂市场中的渗透率将保持快速提升的发展态势。根据中国黄金报公开数据整理,预计到 2028 年,全球贵金属选矿药剂市场规模将达到 611.50 亿元,较 2023 年年均复合增长率为 1.20%,其中,环保型贵金属选矿剂市场规模将达到 88.38 亿元,与 2023 年市场规模 46.18 亿元相比,年均复合增长率达13.86%,环保型贵金属选矿剂占全球贵金属选矿剂整体市场规模比例也将从 2023 年度的 8.02%快速增长至 14.45%。
预计到 2028 年,我国贵金属选矿药剂市场规模将达到 102.63 亿元,较 2023 年年均复合增长率为 0.51%,其中,环保型贵金属选矿剂市场规模将达到 33.03 亿元,与 2023 年市场规模 17.34 亿元相比,年均复合增长率达 13.76%,环保型贵金属选矿剂占全国贵金属选矿剂整体市场规模比例也将从 2023 年度的 17.34%快速增长至 33.03%。
随着全球范围内黄金矿山的涨幅趋于缓和,再生黄金逐渐成为贵金属增产的重要因素之一,2023 年全球再生金量为 1,237 吨,同比增长 9%,其中,我国回收金量为 551.13 吨,同比增长26.61%。贵金属选矿剂,特别是浸出药剂,作为再生黄金生产的重要原料之一,其市场需求有望凭借回收金产量的增加而显现出新的增长点。
②行业需求规模
随着中国等全球主要产金国近年来加大了对贵金属生产的环境污染治理及监管力度,“绿色矿山”及环保生产成为了贵金属生产的必然发展趋势。此外,美国的威斯康辛州、德国、捷克、匈牙利、哥斯达黎加以及阿根廷的一些地区已出台了禁止使用氰化钠的相关禁令,而其他国家或地区为有效防范氰化物的环境污染,也对氰化物的污染控制及环境监管提出了特殊要求。
在上述环境下,贵金属生产企业对环保型贵金属选矿剂的需求快速增长,部分生产企业开始逐步减少或控制传统剧毒贵金属选矿剂的使用比例或使用规模。预计在未来相当长的一段时间内,环保型贵金属选矿剂对传统非环保型贵金属选矿剂的渗透率将保持快速增长,市场需求将逐步增加。同时,由于规模化产能限制,环保型贵金属选矿剂近年来总体出现供不应求的局面,市场需求规模预计将快速增长并超过市场供给规模。综上,从中远期来看,环保型贵金属选矿剂将逐步渗透至非环保型贵金属选矿剂的需求市场,市场需求规模有望达到百亿级。
(3)行业发展趋势
我国黄金产业经历了多年的粗放式发展,小、散、乱的现状并没有得到根本性的改变,全国黄金行业每年产生的剧毒氰化尾渣约 1 亿吨,给我国生态文明建设和环境保护造成了较大压力。目前我国黄金工业污染防治均参照现行综合性标准,尚不能贴合我国黄金企业实际情况有针对性的对黄金工业污染物进行统一规范治理,造成相应黄金工业各矿山环保防治技术应用混乱,先进成熟的环保技术在企业无法有效得到快速推广应用,相关企业污染防治工作效果无法得到保障,相关企业生产造成的环境污染风险无法可靠防范,有些企业甚至发生了严重污染事故。
随着经济社会的发展以及全社会环保意识的增强,国家对环境保护的重视程度日益提升,环保标准不断提高。贵金属在生产过程中极易产生严重的环境污染,其废水、废气、废渣主要来源于生产的三个环节:采矿作业、选矿作业和提金作业。其中,提金工艺普遍采用氰化法。由于氰化物存在剧毒,寻求替代氰化法的选矿技术成为促进贵金属行业可持续发展的重要方向。
2017 年 3 月,国土资源部发布的《关于加快建设绿色矿山的实施意见》指出,“开采过程中产生的废弃物应有专用堆积场所,符合安全、环保、监测等规定,采取防扬散、防渗漏或其它防止二次污染环境的措施,不得流泻到矿区范围外或造成污染。氰化尾渣等固体废物妥善处置率应达到 100%。采选过程中产生的废水应经处理后循环利用,力求实现闭路循环,未循环利用的部分应处理达标后排放。含氰废水应回收利用氰化物,并经破氰处理后达标排放”。
2018 年 6 月,自然资源部发布《黄金行业绿色矿山建设规范》,强调“要优先选择对矿区生态扰动和影响小、资源利用率高、废物产生量小、水重复利用率高的采、选工艺技术与装备,符合清洁生产要求;宜采用环保型浮选、提金药剂进行生产;新建、改扩建矿山禁止采用小型独立氰化工艺、小型火法冶炼工艺、小型独立堆浸工艺等国家明文规定的限制和淘汰类技术”。
2020 年 1 月,生态环境部发布《黄金工业污染防治技术政策》,提出“在采选过程中,选矿生产宜使用复合、低毒浮选药剂;在冶炼过程中,鼓励采用无氰或低氰浸金药剂提金”。随着“生态文明”“绿色矿山”“黄金强国”已经成为国家重大发展战略及全球环保监管趋势,环保贵金属选矿是贵金属选矿剂行业发展的必然趋势。
(4)行业技术水平和技术特点
目前贵金属选矿剂制造行业内,氰化钠生产企业由于行业呈现相对垄断竞争格局,其技术水平基本稳定且行业内企业技术水平大致相当,而环保型贵金属选矿剂领域,由于技术原理和工业化应用路线不同且发展时间相对较短,参与者的技术水平参差不齐,除少数企业已经形成产业化和规模化应用外,多数企业技术水平仍处在批量应用和完善更新阶段。目前环保型贵金属选矿剂制造行业内企业较少,企业规模较小,多数企业并不具备雄厚的研发实力,行业内技术和设备水平普遍较低。掌握先进的环保型贵金属选矿剂的技术、生产工艺并实现规模化量产,是决定市场竞争地位、影响未来市场竞争格局的决定性因素。
(5)行业竞争格局与市场化程度
从环保型贵金属选矿剂细分市场内部而言,市场上已经形成规模化和产业化生产的企业仍是少数,大部分企业仍存在规模化与产业化瓶颈,竞争相对有限。环保型贵金属选矿剂行业属于化学原料和化学制品行业,为完全竞争性行业,政府主管部门按照产业政策进行宏观调控指导,相关行业协会进行自律管理,行业内各企业面向市场自主经营,已充分实现了市场化竞争。从氰化钠细分市场内部而言,全球市场已经形成了相对垄断的竞争格局。
主要的非环保型贵金属选矿剂氰化钠是有剧毒的危险化学品,受公安部门管制,在中国境内生产、运输氰化钠应当依法取得许可证。因此,氰化钠市场具备一定准入门槛,行业市场化程度相对较低。
环保型贵金属选矿剂主要竞争对手
①河南天之水化工有限公司
河南天之水化工有限公司成立于 2011 年,是硫氰酸盐的生产商之一,主要产品有硫氰酸钠、硫氰酸铵、硫氰酸钾、硫氢化钠和王牌高效环保溶金剂等。
②西部黄金(克拉玛依)矿业科技有限责任公司
西部黄金(克拉玛依)矿业科技有限责任公司成立于 2015 年,是西部黄金股份有限公司(601069.SH)子公司。该公司自主研发了“阿希环保提金剂”产品,具有显著的经济、环保、社会效益,在疆内占据 40%左右市场份额,获得国家发明专利授权 2 项,实用新型专利授权 25 项。
③广西地生金矿业科技有限公司
广西地生金矿业科技有限公司成立于 2011 年,是一家从事金银等贵金属选矿药剂的研发、生产、销售和技术服务的企业。该公司拥有黄金选矿药剂研发和金矿开发生产的技术力量,为金银矿企业提供国际发明专利、拥有自主知识产权的东北虎环保型选金剂产品和技术服务,可独立开发或合作开发(采矿、选矿、冶炼)金银矿。
④上海圣的新材料有限公司
上海圣的新材料有限公司成立于 2014 年,是一家集研究、生产、销售为一体的黄金选冶科技型企业。主要研究各种环保类的黄金提取药剂、尾矿含氰废渣处理药剂,以及复杂金矿石、银矿石、电子线路板的黄金提取和浸出。
⑤沈阳金垚环保科技有限公司公司
沈阳金垚环保科技有限公司成立于 2002 年,主要生产用于浸金和尾矿浆治理的系列环保药剂,核心产品为金淼牌新型石硫合剂。该浸金剂适用于多种含金矿石和物料以及相关浸出工艺,主要包括:金、银氧化矿,同时该产品配有专用的浸出尾矿浆处理药剂,可使浸出尾矿浆达到国家环保排放要求。
⑥广西森合高新科技股份有限公司
公司自成立以来深耕贵金属选矿剂行业,目前已建立了成熟的环保型贵金属选矿剂的规模化产业体系。在贵金属选矿剂行业内,由于氰化钠占据主导市场地位,公司市场地位及产品份额尚有较大发展空间。根据中国黄金报公开数据整理,在公司聚焦的环保型贵金属选矿剂目标市场,2023 年度我国环保型贵金属选矿剂市场供给规模为 17.34 亿元,全球环保型贵金属选矿剂市场供给规模为 46.18 亿元,据此计算公司国内市场份额约为 19.15%,全球市场份额约为 7.19%,市场份额位居目标市场前列。