武海燕

（河北省地礦局第三地質(zhì)大隊）

隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，中國已進入重化工時代，甚至成為“世界工廠”。經(jīng)濟的快速發(fā)展導致礦產(chǎn)品和原材料加工產(chǎn)品需求的急劇增加。近年來，我國礦石年消費量達50多億噸，供需矛盾日益緊張，對外依存度逐步提高，成為國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的瓶頸因素。從目前的開發(fā)利用情況來看，大部分低品位磷礦資源尚未開發(fā)利用。因此，以河北省張家口市為例，在現(xiàn)有磷礦資源的基礎上，加強對省內(nèi)低品位磷礦資源開發(fā)利用和地質(zhì)勘查的研究，以滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對磷礦資源的需求，推動經(jīng)濟發(fā)展。

1 張家口地區(qū)磷礦資源現(xiàn)狀

1.1 礦床類型

張家口地區(qū)磷礦成因分類見表1。從已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的礦床規(guī)模看，94%的儲量屬于內(nèi)生巖漿型礦床，礦床規(guī)模一般較大，礦床遠景可觀。

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1.1.1內(nèi)生礦床

（1）這些礦床主要分布在本區(qū)尚義至赤城深大斷裂南側(cè)，呈東西向分布，與深大斷裂大致平行，主要產(chǎn)于小張家口超基性巖周圍，部分與中生代火山巖及雜巖接觸。巖體東西長11 km，南北寬0.15～1.5 km，面積6.72 km2，巖體同位素年值為2.6億a，是海西時期產(chǎn)物，巖體由透輝石組成，磷礦化分布在巖體的東部和中部，主要銅磷礦化帶長1 800 m，寬100 m。在該范圍內(nèi)已發(fā)現(xiàn)多個礦床（點），均為低品位磷礦床，但礦床規(guī)模一般較大，伴有磁鐵礦和黃銅礦。這些礦床的基本地質(zhì)條件與前者相似，含礦巖體侵入太古宙變質(zhì)巖系，但含礦巖體中堿性成分顯著增加，大多數(shù)巖體呈巖堆或巖層的形狀，巖體長1 800～4 600 m，寬1 300～2 000 m，面積1.2～5.5 km2。巖體相帶變化明顯，大致可分為輝石巖相帶、正長巖—輝石巖、輝石—正長巖相帶和正長巖相帶。礦體主要賦存于輝石巖相（黑云母輝石巖相），一般由多個礦體組成，長500～700 m，厚數(shù)十米，礦床規(guī)模大，部分巖體隱伏。目前的地質(zhì)勘探工作尚未完全控制礦體邊界，因此這些礦床的潛在前景非常樂觀。目前已發(fā)現(xiàn)2個磷礦產(chǎn)地和幾個礦（化）點，主要有涿鹿的礬山、陽原的姚家莊等。

（2）河北涿鹿礬山磷礦產(chǎn)于堿性超基性雜巖中，受后期斷裂控制。通常磷灰石填充在斷層和片理白云石的片理之間，在這兩者之間，形成了P2O520%～30%的富礦和4%～5%的貧礦，巖體面積5.5 km2，具有明顯的分異。經(jīng)選礦試驗，礦石易得，運輸方便，存在的問題是覆蓋層很厚。

礬山磷灰石礦床位于涿鹿縣以南40°，以東30 km，距風沙線官廳站15 km，地勢平坦。磷灰石礦床地質(zhì)特征為表面未暴露，覆蓋90～210 m礫石層，軸向長30°，長度4 600 m、最大寬度2 000 m。經(jīng)鉆探證實，這是由堿性超堿性絡合物引起的。

磷灰石脈的產(chǎn)狀與巖體的產(chǎn)狀基本一致，磷灰石沿片理的充填程度較高。偉晶巖型磷灰石礦床主要形成于相對上升的臺地邊緣帶。該區(qū)已知的有淮安索寶、王家窯、官莊等礦點，發(fā)育在燕山沉降帶附近的山西地臺背斜一側(cè)。含礦偉晶巖為脈狀侵入太古宙桑干群變質(zhì)巖，常成群出現(xiàn)，根據(jù)圍巖黑云母和脈狀鉀長石的測定，同位素年齡分別為16.78億a和14.59億a，脈生成時代屬呂梁—五臺期。這些礦床大多品位高，但規(guī)模小。

典型礦床優(yōu)索寶磷礦含礦偉晶巖脈主要由奧陶系長石、透輝石、鉀長石、磷灰石和碳酸鹽組成。礦脈大部分較厚，分帶明顯，從內(nèi)到外可分為①磷灰石帶位于偉晶巖核心，磷灰石團聚體以塊狀、大透鏡狀集中于該帶，磷灰石有紅、綠、紫等顏色，有些晶體很大，柱長可達20～30 cm，直徑10～20 cm，屬于氟磷灰石。②奧長石帶幾乎全部由巨晶塊狀奧陶系長石組成，偶見鉀長石、石英、磷灰石和綠簾石。③羊岐透輝石帶與鉀長石帶呈鋸齒狀接觸，有時與圍巖直接接觸，主要由陽起石和透輝石組成，有時為閃石和磷灰石，有時為透閃石和綠簾石，寬10～20 cm。④鉀長石帶偉晶巖脈的邊緣與圍巖直接接觸，由鉀長石和石英組成，寬0～4 m，礦脈含礦率26%～70.2%，P2O5含量16.26%～34.76%，平均28.05%，F(xiàn)平均含量2.58%。礦石中含有高稀土元素，如鈰、鑭、釔、鉿和釷，總量為2.98%。成礦期圍巖蝕變主要為透輝石和黑云母化，成礦后期熱液蝕變主要為碳酸化、硅化和黃鐵礦化。礦區(qū)共提交C+D級磷礦儲量約45.17萬t，屬于小型礦床規(guī)模。

1.1.2外生礦床

沉積磷結(jié)核礦床分布在涿鹿燕王溝一帶。含磷巖系分別為泥質(zhì)巖磷酸鹽組和碳酸錳鎂磷酸鹽組。礦層在水平方向上變化很大，礦體呈透鏡狀或餅狀礫石狀產(chǎn)出，延伸數(shù)十至數(shù)百米，厚0.09～0.65 m，一般0.1～0.2 m，P2O5含量8.00%～19.75%，主要磷礦物為膠磷礦。礦石類型包括砂質(zhì)磷礦、白云質(zhì)磷礦、磷赤鐵礦、磷砂巖等，目前未發(fā)現(xiàn)工業(yè)礦床。

1.1.3變質(zhì)礦床

變質(zhì)礦床主要分布在尚義—赤城深斷裂北側(cè)，總體方向與深部斷裂大致平行，大致分布在近東西向帶內(nèi)。區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)多處磷礦床（點），如擺磨、南天門、太平莊、馬家窯、井底等。這些礦床產(chǎn)于太古宙桑干群變質(zhì)巖中，含礦地層主要為斜長石角閃巖、黑云母角閃巖、斜長石片麻巖、黑云母斜長石麻粒巖等，與圍巖有一定程度的混合。

典型礦床河北省崇禮縣南天門磷礦礦體以透鏡狀、似層狀為主，產(chǎn)狀與片麻巖基本一致，走向80°，傾向42°。礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)17個大小不等的礦體，形成一條平行的含礦帶，其中最大的是1、2號礦體。I礦體長1 250 m，最大厚度32.5 m，最薄處僅2 m，平均厚度13 m；最高品位P2O5為5.27%、TiO2為10%、TFE為33.13%、SFE為17.77%；最低P2O5為0.75%，TiO2為0.85%，TFE為9.10%，SFE為4.98%；平均P2O5為3.44%，TiO2為5.72%，TFE為18.21%，SFE為11.32%；幾種有益成分的空間變化幾乎與空間成正比，也大致與厚度成正比。礦石類型簡單，主要為細粒塊狀，其次為粗粒片狀，被命名為含磷磁鐵礦和鈦鐵礦角閃石（礦石），具有顆粒狀、纖維狀變晶結(jié)構(gòu)和鑲嵌結(jié)構(gòu)，主要由普通輝石、角閃石、斜長石、磁鐵礦、鈦鐵礦、磷灰石、石榴石、陽起石等組成。輝石為變構(gòu)粒狀，大部分由角閃石交代。礦石呈深褐色或黑色，風化礦石呈黃褐色，密實堅硬，平均密度為3.52 t/m3。根據(jù)礦床特征，應屬基本脈侵徹型，即燕山期動力變質(zhì)礦床［1］。

1.2 張家口地區(qū)磷礦資源利用現(xiàn)狀

張家口已發(fā)現(xiàn)磷礦7個，礦產(chǎn)地20余處，儲量6.06億t，其中工業(yè)儲量3.25億t。該區(qū)磷礦大部分為低品位結(jié)晶磷礦，其中巖漿磷礦儲量占總儲量的94%以上［2］。張家口市磷礦資源的開發(fā)利用并不理想，當前該礦僅生產(chǎn)于涿鹿礬山，并且在涿鹿縣成立了相關(guān)的涿鹿化工有限公司用于礦產(chǎn)品加工，成為華北磷礦生產(chǎn)加工的重要集中地。但目前該礦保有儲量十分有限，礦石供需矛盾日益突出。此外，當?shù)仄髽I(yè)盲目擴大生產(chǎn)規(guī)模，缺乏長遠規(guī)劃的發(fā)展戰(zhàn)略。高品位磷礦全部放在首采區(qū)，低品位礦石加工、選礦難度大，利用經(jīng)濟價值不高，造成企業(yè)經(jīng)濟效益逐年受損。同時，涿鹿礬山磷礦主要通過地下作業(yè)進行開采，開發(fā)上需要較高的資金投入，企業(yè)虧損較為嚴重。陽原姚家莊磷礦因為其大部分都是低品位礦，且礦石生產(chǎn)工序較為簡單，其最終的經(jīng)濟效益并不理想，于是被禁止開采。對此，張家口地區(qū)的磷礦開發(fā)利用工作應重點放在儲藏量大、適合露天作業(yè)進行開采的低品位礦的開發(fā)利用上。張家口地區(qū)的磷礦大部分為低品位礦石，P2O5含量3%～8%［3］，從當前的開發(fā)利用效果來看，其開發(fā)利用價值并不高，并且開發(fā)觀念及工藝并不完善，因此一直未被大規(guī)模開采。對此，必須加快解決張家口磷礦的開發(fā)利用問題，加強該區(qū)的開發(fā)研究，加強地質(zhì)勘探，尋找更多富磷礦石，為該地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展提供充足的資源［4］。

2 張家口地區(qū)磷礦資源利用存在的問題

2.1 技術(shù)設備有待提高

與其他礦區(qū)采礦技術(shù)相比，該地區(qū)尤其中小型企業(yè)的采礦技術(shù)及相關(guān)設備有待完善。目前，新建礦山引進了許多國際先進技術(shù)，例如部分大型礦山已成功安裝大功率推土機、集礦機等。近幾年，國家在磷礦開發(fā)利用方面投入不足，磷礦開發(fā)技術(shù)及設備未得到升級優(yōu)化，缺少系統(tǒng)的管理，從而導致磷礦開采的經(jīng)濟效益大打折扣。此外，隨著近年礦業(yè)市場的不斷發(fā)展，部分企業(yè)受到市場侵蝕，很多企業(yè)在開采的同時對環(huán)境保護重視程度不高，導致產(chǎn)品銷售市場被占領(lǐng)。與此同時，還存在部分礦業(yè)公司通過降低開采成本等手段造成礦山無序開采，導致優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)低質(zhì)量流失［5］。

2.2 優(yōu)質(zhì)礦石資源浪費嚴重

由于我國磷肥底泥未按品位定價，在生產(chǎn)低濃度磷酸和過氧化鈣（SSP）、鈣鎂（FMP）、黃磷等一級產(chǎn)品時，我國（特別是小企業(yè)）的磷生產(chǎn)受到了阻礙，由于采礦工藝落后，生產(chǎn)水平低下，無法滿足大規(guī)模開發(fā)的需求。當前，國家對礦業(yè)公司開采質(zhì)量尚未出臺嚴格的生產(chǎn)開采標準，部分私人礦業(yè)公司在開采過程中資源破壞嚴重，導致優(yōu)質(zhì)磷礦浪費嚴重。同時，部分中小礦業(yè)公司因開采技術(shù)水平低等因素導致部分礦產(chǎn)開發(fā)區(qū)被廢棄，使得礦山資源綜合利用率較低，礦產(chǎn)資源浪費嚴重［6］。

2.3 開采安全問題和環(huán)境污染問題嚴重

目前，磷礦的開發(fā)方式主要有地下開采和露天開采2種，其中我國磷礦60%采取地下開采方式。地下開采會形成大面積的空間，會因地溫、地壓、風力等因素導致安全隱患。部分中小企業(yè)在開采過程中為追求短期效益，通常會在安全措施方面降低投入，導致安全隱患。與此同時，這些中小企業(yè)的無序開采以及在開采過程中將剝離的廢棄礦體選擇就近排棄的方式，在對植被造成破壞的同時易導致水土流失，在一定程度上增加了泥石流發(fā)生的可能性。

3 張家口地區(qū)磷礦資源利用存在問題的解決對策

3.1 加強礦產(chǎn)勘探

地方相關(guān)部門應針對上述問題采取相關(guān)措施，對張家口磷礦區(qū)地質(zhì)情況進行詳盡的調(diào)查監(jiān)測。例如，對部分追求短期收益的中小型企業(yè)加強開發(fā)生產(chǎn)監(jiān)管；對礦產(chǎn)資源較為豐富的礦山選擇符合開采資質(zhì)的企業(yè)進行合作，達到磷礦資源的合理、有序勘探與開發(fā)；與此同時，可加強與國外高科技企業(yè)的合作，學習先進的礦產(chǎn)開采技術(shù)，引進先進開采設備，不斷提高對磷礦資源的開發(fā)利用率，解決我國礦產(chǎn)資源短缺問題。

3.2 資源綜合利用及循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展

磷是一種含有多種有用元素的散裝礦物。因此，在磷礦資源的開采過程中，最重要的是要充分利用礦物中的有用成分，并對開采過程中產(chǎn)生的廢物進行有效管理。通常情況下，磷礦石通常與其他礦物共生，在開采過程中，應注意礦產(chǎn)資源的綜合利用。例如，利用海相沉積磷酸鹽中的伴生碘資源，回收黃陵蝕變磷酸鹽中的黃鐵礦資源以及利用阿爾瑪巖漿巖中的鐵等金屬，通過上述方式不斷加強對磷礦以及稀有金屬的開發(fā)利用。同時，盡可能地減少對高品質(zhì)磷礦資源的開采，加強對低品位磷礦的開發(fā)利用。部分企業(yè)在開采技術(shù)方面應不斷進行研發(fā)創(chuàng)新，提升磷礦資源的綜合利用率，并對尾礦進行勘察調(diào)查，加強尾礦的利用。對低品位磷礦開采后的廢棄物進行合理處理，不斷促進回收工業(yè)的發(fā)展和磷礦的可持續(xù)發(fā)展［7］。

3.3 資源配置優(yōu)化

優(yōu)化磷礦資源配置，促進大規(guī)模礦產(chǎn)開采，創(chuàng)新礦業(yè)公司、磷礦、磷肥等一體化模式。通過磷化工產(chǎn)業(yè)聯(lián)動路徑、各礦產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的整合不斷提升磷礦企業(yè)的開發(fā)利用策略的有效性。學習國外先進開采技術(shù)，升級產(chǎn)業(yè)設備，優(yōu)化當前的生產(chǎn)工序及生產(chǎn)工藝，從而增強礦石的回收利用率，提升相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟效益，加快產(chǎn)業(yè)發(fā)展。相關(guān)地方政府部門應結(jié)合當?shù)貙嶋H情況，完善相關(guān)規(guī)定，并對礦產(chǎn)企業(yè)進行有序管理，與當?shù)貎?yōu)勢企業(yè)共同參與資源整合，提高生產(chǎn)能力，推動磷礦產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展的同時，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展［8］。

3.4 減少環(huán)境污染及生態(tài)平衡恢復

磷礦資源在開發(fā)過程中產(chǎn)生的廢水、廢棄物不僅會使礦區(qū)周邊土壤及樹木等遭到嚴重破壞，嚴重情況下還會引起水土流失及其他自然災害的發(fā)生。對此，應該不斷提高開采企業(yè)對環(huán)境的保護意識，通過改變高能耗、高污染的發(fā)展模式，按照“誰開發(fā)、誰保護、誰治理”的原則，引入循環(huán)節(jié)能的生產(chǎn)模式，不斷加強礦山環(huán)境保護與環(huán)境污染補償機制。例如，采取變廢為寶、焚燒水泥材料、制作磷酸石膏塊等措施，配合相應的環(huán)境治理辦法，降低磷酸鹽工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中造成的環(huán)境污染［9］，并通過目標措施（自然沉淀、二次混凝沉淀、生物降解），不斷提高礦井水和再生水的可持續(xù)利用率，廢水、廢棄物通過一定處理措施達標后再實施統(tǒng)一排放。對礦山地質(zhì)、土壤情況進行系統(tǒng)分析、檢測，通過科學試驗，改善土壤質(zhì)量，修復復墾土地，提升環(huán)境受損地區(qū)的經(jīng)濟利用價值，加強對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護，從而推動相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展，真正做到將經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護有效結(jié)合，促進礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［10］。

4 結(jié)語

通過對張家口地區(qū)磷礦資源利用的綜合分析研究，提出了張家口地區(qū)磷礦資源利用存在采礦技術(shù)設備有待提高、優(yōu)質(zhì)礦石資源浪費嚴重、采礦安全問題頻發(fā)、環(huán)境污染嚴重等問題，并針對以上問題提出了針對性的解決措施，如加強礦產(chǎn)勘探，綜合利用資源和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，優(yōu)化資源配置，減少環(huán)境污染，恢復生態(tài)平衡，從而提高開采區(qū)域內(nèi)磷礦資源的綜合利用率，真正實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)建設相統(tǒng)一。