葉張煌，張 琪，，張照志，，閆 強(qiáng)，，王安建，

(1.江西科技師范大學(xué)，江西 南昌 330038；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037；3.全球礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略研究中心，北京 100037)

鋁土礦既是鋁工業(yè)原料，又是耐火、化工和特種水泥的原料，在我國(guó)現(xiàn)有124個(gè)產(chǎn)業(yè)中，有114個(gè)部門使用，屬于必不可少的基礎(chǔ)原材料。鋁產(chǎn)品在全世界的消耗量?jī)H次于鋼鐵，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展起到非常重要的作用。2011年，我國(guó)氧化鋁、電解鋁、鋁材和再生鋁的產(chǎn)量分別為3407.76萬(wàn)t、1806.17萬(wàn)t、2345.58萬(wàn)t、440萬(wàn)t，為世界第一大鋁生產(chǎn)大國(guó)。山西是我國(guó)的鋁土礦資源大省，探明保有資源儲(chǔ)量10.27億t，約占全國(guó)40%以上，居全國(guó)第一。據(jù)2012年山西省礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)利用年報(bào)，全省的鋁土礦開(kāi)采能力632.6萬(wàn)t，鋁土礦產(chǎn)品銷售收入80327.95萬(wàn)元，列山西省內(nèi)所有礦種第3，僅次于煤炭和銅礦。鋁土礦銷售利潤(rùn)為4283.8萬(wàn)元，列所有礦種第5。

1 山西省鋁土礦資源的特點(diǎn)

我國(guó)的鋁土礦資源主要分布在山西、河南、廣西和貴州四省，據(jù)最新全國(guó)礦產(chǎn)資源利用現(xiàn)狀調(diào)查的數(shù)據(jù)，四省鋁土礦查明礦區(qū)297個(gè)，占全國(guó)鋁土礦查明礦區(qū)數(shù)72.08%；累計(jì)查明資源儲(chǔ)量35.4億t，占全國(guó)總量的89.88%。其中山西累計(jì)查明的資源儲(chǔ)量為14.65億t，占全國(guó)總量的37.21%(圖1)，居全國(guó)第一。山西省的鋁土礦資源具有如下的特點(diǎn)[1-5]。

圖1 全國(guó)主要省份查明鋁土礦資源儲(chǔ)量和占比

1.1 鋁土礦資源分布范圍廣而又集中

山西鋁土礦資源儲(chǔ)量豐富，分布廣泛，分布面積1.7萬(wàn)km2，70%的礦床集中分布在中北部，全省可以劃分為以下13個(gè)鋁土礦礦集區(qū)：朔州、保德-河曲、興縣、寧武-原平、五臺(tái)、婁煩、陽(yáng)泉、臨縣-中陽(yáng)、孝義-汾陽(yáng)、交口-汾西、靈石-霍州、沁源、平陸，僅呂梁和忻州兩市所屬縣的資源儲(chǔ)量，分別占全省鋁土礦保有資源儲(chǔ)量的43.8%和20.1%。

1.2 鋁土礦石品位中等，但加工性能良好

山西鋁土礦的礦石類型主要為一水硬鋁石鋁土礦，以中等品位礦石為主，總平均品位Al2O3為63.37%，SiO2為12.05%，F(xiàn)e2O3為5.78%，鋁硅比(下稱A/S)為5.26，據(jù)統(tǒng)計(jì)，A/S為4-7的礦區(qū)數(shù)為61個(gè)，占總數(shù)的77.21%，A/S大于7的礦床數(shù)10個(gè)，這10個(gè)礦床累計(jì)查明礦石資源儲(chǔ)量為1.91億t，只占總資源儲(chǔ)量的13.07%(表1)。

表1 不同鋁硅比區(qū)間的礦區(qū)數(shù)及查明的資源儲(chǔ)量統(tǒng)計(jì)表

鋁土礦礦石加工性能試驗(yàn)表明，山西省境內(nèi)鋁土礦石的氧化鋁可溶性能和赤泥沉降性能良好，Al2O3相對(duì)溶出率超過(guò)96%；礦石的預(yù)脫硅效率較好，晉北、呂梁和太行等地區(qū)的礦石在69%以上，而平陸較低；礦石的可磨性而言，平陸地區(qū)為易磨礦石，晉北地區(qū)為難磨礦石，呂梁和太行地區(qū)則屬中等。

1.3 鋁土礦床規(guī)模以中、小型為主，但開(kāi)采技術(shù)條件較好

截至2012年底，已查明鋁土礦區(qū)79個(gè)，大型礦床18個(gè)，中型礦區(qū)36個(gè)，小型礦區(qū)21個(gè)，礦點(diǎn)4個(gè)。中小型礦床及礦點(diǎn)數(shù)為總數(shù)的77.22%，占到四分之三以上的多數(shù)(圖2)。

圖2 山西鋁土礦區(qū)規(guī)模統(tǒng)計(jì)表

山西鋁土礦主要賦存于石炭系中統(tǒng)本溪組的中下部，礦體頂板為本溪組上段，底板為奧陶系石灰?guī)r。礦體較薄，一般2m左右，呈層狀、似層狀產(chǎn)出。礦體厚度自北向南變薄，在長(zhǎng)冶-鄉(xiāng)寧一帶尖滅。礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，無(wú)較強(qiáng)的含水層，大多可露天開(kāi)采。

1.4 共、伴生礦產(chǎn)較多，可綜合開(kāi)采和利用

山西鋁土礦常常與煤炭、硫鐵礦、山西式鐵礦、耐火黏土、鐵礬土、三稀元素(指稀有、稀土及稀散元素)等資源共伴生，資源量可觀，經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高，綜合利用前景十分廣闊。

據(jù)山西39個(gè)鋁土礦統(tǒng)計(jì)，共生的耐火黏土2.03億t，鐵礬土0.39億t，山西式鐵礦0.76億t。尤其值得一提的是山西鋁土礦共伴生具有重要戰(zhàn)略價(jià)值的三稀元素。據(jù)對(duì)13個(gè)鋁土礦區(qū)的統(tǒng)計(jì)，11個(gè)區(qū)REE達(dá)到0.100%工業(yè)品位要求，1個(gè)區(qū)達(dá)到風(fēng)化殼型礦床0.070%邊界品位；13個(gè)區(qū)的Nb均達(dá)到風(fēng)化殼型礦床0.008%邊界品位要求；Sc、Ga達(dá)到0.002%和Li達(dá)到0.05%的綜合利用品位要求；Rb和V能作為伴生元素回收利用。

2 存在的主要問(wèn)題

20世紀(jì)50年代，新中國(guó)對(duì)山西省鋁土礦資源進(jìn)行大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用。從地域分布看，呂梁市、陽(yáng)泉市、忻州市開(kāi)發(fā)利用程度較高，從設(shè)計(jì)規(guī)?？?，30萬(wàn)t/a的小型礦山占多數(shù)，為57個(gè)，從利用行業(yè)看，用量規(guī)模依次為高鋁熟料、氧化鋁、高鋁耐火材料、高鋁水泥用料。主要存在以下的問(wèn)題。

2.1 資源利用水平低，破壞嚴(yán)重

山西鋁土礦礦山企業(yè)為了最大程度地追求利潤(rùn)，普遍存在優(yōu)礦劣用、采富棄貧、亂采濫挖的現(xiàn)象，在孝義和陽(yáng)泉“高鋁低鐵”高品位鋁土礦區(qū)浪費(fèi)破壞資源的行為尤為嚴(yán)重。同時(shí)，生產(chǎn)企業(yè)普遍采用A/S為2.6作為開(kāi)采界限以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，遠(yuǎn)高于鋁土礦地質(zhì)勘查規(guī)范中規(guī)定的一水硬鋁石沉積型礦床A/S 1.8～2.6的邊界品位。這助長(zhǎng)了開(kāi)采中的“采富棄貧”。

再以山西鋁土礦區(qū)出口高鋁礬土礦為例。據(jù)統(tǒng)計(jì)，山西鋁土礦產(chǎn)區(qū)年均140萬(wàn)t/a，消耗礦石182萬(wàn)t/a，破壞儲(chǔ)量1680萬(wàn)t/a，截至2000年底的20 年內(nèi)，共消耗和破壞儲(chǔ)量3.54 億t，對(duì)資源的消耗和破壞很大。

2.2 對(duì)共伴生礦產(chǎn)的綜合利用程度不高，認(rèn)識(shí)不足

山西鋁土礦中伴生有豐富“三稀”元素，綜合利用價(jià)值很高，但綜合利用程度很低。僅以伴生的Sc為例， Sc的出口單價(jià)是礬土的35倍，按國(guó)際市場(chǎng)價(jià)格測(cè)算，其出口產(chǎn)值是氧化鋁產(chǎn)值的5.4倍。不僅如此，稀土等元素還有重大的國(guó)防戰(zhàn)略意義。目前只有中鋁公司對(duì)鎵進(jìn)行回收。其余共伴生資源，也只有鐵礦得到部分的綜合利用。

2.3 開(kāi)采秩序不規(guī)范，浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重

目前山西鋁土礦還存在較普遍的無(wú)證開(kāi)采、私采濫挖活動(dòng)，部分持證礦山以開(kāi)采陶瓷黏土、耐火黏土、鐵礦為借口，變相開(kāi)采鋁土礦。以民采鋁土礦為例，對(duì)資源的破壞、貧化非常嚴(yán)重。從孝義3個(gè)鋁土礦區(qū)的調(diào)查情況看，民采礦石“嫌貧愛(ài)富”，不僅礦石質(zhì)量下降，采礦后的A/S均有所下降，而且破壞嚴(yán)重，采出162.4萬(wàn)t礦石，卻破壞了896萬(wàn)t儲(chǔ)量，見(jiàn)表2，民采鋁土礦回收率僅為25%左右，而且民采還導(dǎo)致采礦成本上升，礦山服務(wù)年限縮短等嚴(yán)重問(wèn)題。

2.4 鋁土礦勘查程度偏低，深度過(guò)淺

山西鋁土礦資源勘查工作起步較早，但地質(zhì)勘查力度不足，程度偏低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，山西近九成的鋁土礦儲(chǔ)量為資源量，基礎(chǔ)儲(chǔ)量?jī)H占11.42%，在全國(guó)四大鋁土礦資源大省中排列最后。目前發(fā)現(xiàn)的鋁土礦床勘查工作多數(shù)控制的深度在100m以內(nèi)，一般不超過(guò)200m。根據(jù)鋁土礦的地質(zhì)勘查規(guī)范，垂直深度可以達(dá)到300m，因此，進(jìn)一步加大找礦深度，勘查埋藏較深的隱伏鋁土礦是下一步的找礦方向。以山西省煤炭—鋁土礦綜合勘查項(xiàng)目為例，鋁土礦資源大都賦存在煤炭資源的周圍，在許多煤層下部都發(fā)現(xiàn)了鋁土礦資源。因此，在勘查中，往往要穿過(guò)煤層。由于煤炭和鋁土礦在勘查技術(shù)上的差異，找礦效果不理想，但潛力很大。

表2 孝義鋁土礦民采礦石的破壞量和品位變化

3 山西省鋁土礦資源可持續(xù)開(kāi)發(fā)的對(duì)策

充分利用好資源稟賦，推進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整，做大做強(qiáng)鋁工業(yè)，把山西建設(shè)成為我國(guó)新型能源和工業(yè)基地。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)戰(zhàn)略目標(biāo)，山西鋁土礦必須走可持續(xù)發(fā)展道路。

3.1 依法行政，提高鋁土礦資源管理和礦山環(huán)境治理水平

3.1.1 規(guī)范鋁土礦資源的開(kāi)采秩序，提高鋁土礦資源開(kāi)采準(zhǔn)入門檻

依據(jù)《山西省礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃》、《山西省鋁土礦資源開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃》等文件，合理區(qū)劃，依法做好鋁土礦資源開(kāi)采的監(jiān)督管理，有效保護(hù)好山西鋁土礦資源。要依法關(guān)閉破壞資源、污染環(huán)境和不符合安全生產(chǎn)條件的礦山；嚴(yán)禁變相開(kāi)采鋁土礦；嚴(yán)禁私采濫挖、無(wú)證開(kāi)采行為；完善限制開(kāi)采區(qū)制度；嚴(yán)格審查鋁土礦采礦權(quán)的延續(xù)與換證，建立鋁土礦資源補(bǔ)償機(jī)制。

對(duì)新建鋁土礦開(kāi)采項(xiàng)目，嚴(yán)格審查，保證鋁土礦資源規(guī)模開(kāi)采、集約利用。采礦權(quán)人要按國(guó)家有關(guān)規(guī)定申請(qǐng)鋁土礦采礦權(quán)，嚴(yán)格按照批準(zhǔn)的礦山開(kāi)發(fā)利用方案依法開(kāi)采鋁土礦資源，要認(rèn)真履行環(huán)評(píng)審批程序和環(huán)保設(shè)施驗(yàn)收程序。礦山開(kāi)采規(guī)模必須與礦區(qū)的資源儲(chǔ)量規(guī)模相適應(yīng)，嚴(yán)禁大礦小開(kāi)或肢解開(kāi)采，限定鋁土礦的最低開(kāi)采規(guī)模為30萬(wàn)t/a。

3.1.2 規(guī)范高鋁礬土行業(yè)及耐火材料行業(yè)，合理利用鋁土礦資源

為了避免浪費(fèi)資源，限制和逐步壓縮燒結(jié)高鋁熟料及耐火材料行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和出口，禁止在鋁土礦區(qū)新建高鋁耐火黏土礦山。短期的脫貧致富項(xiàng)目要與長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)發(fā)展相協(xié)調(diào)，做到鋁土礦的合理利用和優(yōu)礦優(yōu)用，保障山西鋁工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3.1.3 高度重視鋁土礦山環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理

十八大提出的美麗中國(guó)建設(shè)和十八屆三中全會(huì)的生態(tài)文明建設(shè)在山西尤其任重道遠(yuǎn)，加強(qiáng)鋁土礦資源開(kāi)發(fā)過(guò)程的礦山環(huán)境保護(hù)和綜合治理是歷史的責(zé)任。要嚴(yán)格按照“誰(shuí)開(kāi)發(fā)誰(shuí)保護(hù)，誰(shuí)污染誰(shuí)治理，誰(shuí)破壞誰(shuí)恢復(fù)，誰(shuí)使用誰(shuí)補(bǔ)償”的責(zé)權(quán)利均衡原則，按規(guī)定繳納地質(zhì)災(zāi)害防治保證金，禁止在依法劃定各類保護(hù)區(qū)內(nèi)開(kāi)采鋁土礦，禁止在交通干線直觀可視范圍內(nèi)進(jìn)行露天開(kāi)采。

礦山企業(yè)必須依法履行環(huán)境保護(hù)、土地復(fù)墾等義務(wù)。建立礦山環(huán)境、土地資源破壞監(jiān)測(cè)監(jiān)管制度，造成生態(tài)破壞和環(huán)境污染的，要依法查處，責(zé)令限期整改，并按國(guó)家規(guī)定給予補(bǔ)償；愈期不能達(dá)標(biāo)的，實(shí)行限產(chǎn)或關(guān)閉。新建礦山應(yīng)做到邊開(kāi)采邊治理，在生產(chǎn)期內(nèi)治理率達(dá)到80%以上，待礦山閉坑時(shí)得到全面綜合治理。“三廢”防治措施、地質(zhì)災(zāi)害防治工程、水土保持方案及土地復(fù)墾方案等必須與主體工程同時(shí)施工、同時(shí)驗(yàn)收。

3.2 加大科技創(chuàng)新力度，提高低品位鋁土礦石利用水平或多金屬礦石資源的綜合利用

鼓勵(lì)鋁資源開(kāi)發(fā)、加工的單位積極開(kāi)展科技攻關(guān)，引進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，提高山西的鋁土礦開(kāi)發(fā)利用水平。對(duì)利用中低品位礦石的氧化鋁企業(yè)，推廣選礦拜爾法，在補(bǔ)償費(fèi)征收方面給予一定減免優(yōu)惠政策。

鼓勵(lì)企業(yè)依靠科技進(jìn)步進(jìn)行創(chuàng)新，對(duì)鋁土礦的綜合利用研究給予政策和資金上的支持，扶持產(chǎn)業(yè)化推廣，如從鋁土礦冶煉所產(chǎn)生的廢渣中綜合回收利用“三稀元素”，一直是行業(yè)內(nèi)的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容[6-8]。這不僅減少?gòu)U渣的堆放，同時(shí)也有效地減少資源浪費(fèi)，爭(zhēng)取2020年鋁土礦的綜合回收利用率達(dá)到60%以上。

3.3 加大鋁土礦資源勘查力度，提高資源保障程度

雖然山西的鋁土礦資源豐富，但目前勘查工作已滯后產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。山西省鋁土礦未占用保有資源儲(chǔ)量約占全國(guó)比例高達(dá)45%，主要分布在陽(yáng)泉、盂縣、孝義市、交口縣等地，這些地區(qū)的鋁土礦勘查程度普遍偏低、品位較低、埋藏較深、交通不太方便。因此，按照《山西省地質(zhì)勘查規(guī)劃》，盡快提高山西鋁土礦的勘查程度和深度，滿足工業(yè)發(fā)展對(duì)資源的合理需求。對(duì)鋁土礦資源的共伴生礦產(chǎn)要進(jìn)行實(shí)事求是的統(tǒng)一規(guī)劃，綜合勘查。

改革與完善現(xiàn)行礦產(chǎn)資源勘查管理體制，對(duì)普查及以下工作程度的地質(zhì)勘查，由政府出資按規(guī)劃統(tǒng)一進(jìn)行勘查；對(duì)普查以上的礦區(qū)，按市場(chǎng)機(jī)制出讓給企業(yè)進(jìn)行對(duì)口勘查。

3.4 優(yōu)化調(diào)整結(jié)構(gòu)，把鋁工業(yè)培育和發(fā)展成為山西省新的支柱產(chǎn)業(yè)

3.4.1 調(diào)整與優(yōu)化礦山規(guī)模結(jié)構(gòu)

目前山西省大型鋁土礦個(gè)數(shù)占比為22.78%，但累計(jì)查明的資源儲(chǔ)量占總數(shù)53.73%(圖3)，要借鑒山西煤炭資源整合經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步開(kāi)展對(duì)鋁土礦山的資源整合，通過(guò)技術(shù)改造和整頓開(kāi)采秩序，減少鋁土礦山數(shù)，擴(kuò)大單個(gè)礦山的開(kāi)采規(guī)模，控制鋁土礦開(kāi)采總量，切實(shí)增強(qiáng)大型鋁土礦山企業(yè)的比例和實(shí)力。

圖3 山西省鋁土礦個(gè)數(shù)和查明資源儲(chǔ)量占總量的比例

3.4.2 調(diào)整與優(yōu)化技術(shù)結(jié)構(gòu)

根據(jù)鋁土礦資源賦存條件，采用先進(jìn)的開(kāi)采技術(shù)，提高資源回采率，降低貧化率，爭(zhēng)取在2020年回采率提高到80%；按礦石質(zhì)量分水平、分臺(tái)階開(kāi)采，分別堆放，達(dá)到優(yōu)礦優(yōu)用，最大限度提高資源利用率；對(duì)具有工業(yè)價(jià)值的共伴生礦產(chǎn)要綜合開(kāi)采、綜合利用，對(duì)暫時(shí)不能綜合開(kāi)采、綜合利用的礦產(chǎn)以及含有用組分的尾礦應(yīng)采取有效保護(hù)措施。

3.4.3 調(diào)整與優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

調(diào)整和優(yōu)化鋁土礦產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，是山西鋁工業(yè)做大做強(qiáng)的關(guān)鍵。氧化鋁產(chǎn)品可延伸的產(chǎn)業(yè)鏈條長(zhǎng)，附加值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于高鋁熟料、耐火材料產(chǎn)品。因此，在發(fā)展壯大鋁工業(yè)的同時(shí)，逐步壓縮高鋁熟料、耐火材料的生產(chǎn)規(guī)模，鼓勵(lì)已有黏土礦山向氧化鋁企業(yè)銷售礦石。

根據(jù)國(guó)家《鋁工業(yè)“十二五”發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃》，堅(jiān)決淘汰落后電解鋁產(chǎn)能，降低單位產(chǎn)品能耗，在財(cái)稅政策上支持鋁工業(yè)的升級(jí)改造和節(jié)能減排，逐步使山西鋁工業(yè)走上布局合理、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、健康發(fā)展的軌道。

3.4.4 調(diào)整和優(yōu)化鋁工業(yè)規(guī)劃布局

以13個(gè)鋁土礦集中區(qū)為依托，以現(xiàn)有和規(guī)劃建設(shè)的氧化鋁企業(yè)為核心，構(gòu)建南、北、西、東、中五大鋁工業(yè)基地。

3.5 建立管理信息系統(tǒng)，實(shí)施動(dòng)態(tài)管理，提高管理水平

要建立覆蓋山西省鋁土礦資源的信息管理系統(tǒng)，對(duì)鋁土礦勘查開(kāi)發(fā)狀況進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，全面、及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握山西省鋁土礦資源儲(chǔ)量的變動(dòng)情況，資源開(kāi)發(fā)利用水平，探礦權(quán)、采礦權(quán)的變更情況，礦山生態(tài)環(huán)境變化情況以及規(guī)劃實(shí)施情況等，提高管理水平。使各級(jí)行政主管部門的管理更具科學(xué)性，為國(guó)家宏觀決策和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)。

致謝：感謝山西省第三地質(zhì)勘查院在調(diào)研期間提供的幫助！

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