山西省铝土矿资源的可持续开发战略

2014-04-01叶张煌张照志王安建

中国矿业 2014年9期

叶张煌，张琪，，张照志，，闫强，，王安建，

(1.江西科技师范大学，江西南昌 330038；2.中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037；3.全球矿产资源战略研究中心，北京 100037)

铝土矿既是铝工业原料，又是耐火、化工和特种水泥的原料，在我国现有124个产业中，有114个部门使用，属于必不可少的基础原材料。铝产品在全世界的消耗量仅次于钢铁，对国民经济和社会发展起到非常重要的作用。2011年，我国氧化铝、电解铝、铝材和再生铝的产量分别为3407.76万t、1806.17万t、2345.58万t、440万t，为世界第一大铝生产大国。山西是我国的铝土矿资源大省，探明保有资源储量10.27亿t，约占全国40%以上，居全国第一。据2012年山西省矿产开发利用年报，全省的铝土矿开采能力632.6万t，铝土矿产品销售收入80327.95万元，列山西省内所有矿种第3，仅次于煤炭和铜矿。铝土矿销售利润为4283.8万元，列所有矿种第5。

1 山西省铝土矿资源的特点

我国的铝土矿资源主要分布在山西、河南、广西和贵州四省，据最新全国矿产资源利用现状调查的数据，四省铝土矿查明矿区297个，占全国铝土矿查明矿区数72.08%；累计查明资源储量35.4亿t，占全国总量的89.88%。其中山西累计查明的资源储量为14.65亿t，占全国总量的37.21%(图1)，居全国第一。山西省的铝土矿资源具有如下的特点[1-5]。

图1 全国主要省份查明铝土矿资源储量和占比

1.1 铝土矿资源分布范围广而又集中

山西铝土矿资源储量丰富，分布广泛，分布面积1.7万km2，70%的矿床集中分布在中北部，全省可以划分为以下13个铝土矿矿集区：朔州、保德-河曲、兴县、宁武-原平、五台、娄烦、阳泉、临县-中阳、孝义-汾阳、交口-汾西、灵石-霍州、沁源、平陆，仅吕梁和忻州两市所属县的资源储量，分别占全省铝土矿保有资源储量的43.8%和20.1%。

1.2 铝土矿石品位中等，但加工性能良好

山西铝土矿的矿石类型主要为一水硬铝石铝土矿，以中等品位矿石为主，总平均品位Al2O3为63.37%，SiO2为12.05%，Fe2O3为5.78%，铝硅比(下称A/S)为5.26，据统计，A/S为4-7的矿区数为61个，占总数的77.21%，A/S大于7的矿床数10个，这10个矿床累计查明矿石资源储量为1.91亿t，只占总资源储量的13.07%(表1)。

表1 不同铝硅比区间的矿区数及查明的资源储量统计表

铝土矿矿石加工性能试验表明，山西省境内铝土矿石的氧化铝可溶性能和赤泥沉降性能良好，Al2O3相对溶出率超过96%；矿石的预脱硅效率较好，晋北、吕梁和太行等地区的矿石在69%以上，而平陆较低；矿石的可磨性而言，平陆地区为易磨矿石，晋北地区为难磨矿石，吕梁和太行地区则属中等。

1.3 铝土矿床规模以中、小型为主，但开采技术条件较好

截至2012年底，已查明铝土矿区79个，大型矿床18个，中型矿区36个，小型矿区21个，矿点4个。中小型矿床及矿点数为总数的77.22%，占到四分之三以上的多数(图2)。

图2 山西铝土矿区规模统计表

山西铝土矿主要赋存于石炭系中统本溪组的中下部，矿体顶板为本溪组上段，底板为奥陶系石灰岩。矿体较薄，一般2m左右，呈层状、似层状产出。矿体厚度自北向南变薄，在长冶-乡宁一带尖灭。矿区水文地质条件简单，无较强的含水层，大多可露天开采。

1.4 共、伴生矿产较多，可综合开采和利用

山西铝土矿常常与煤炭、硫铁矿、山西式铁矿、耐火黏土、铁矾土、三稀元素(指稀有、稀土及稀散元素)等资源共伴生，资源量可观，经济价值很高，综合利用前景十分广阔。

据山西39个铝土矿统计，共生的耐火黏土2.03亿t，铁矾土0.39亿t，山西式铁矿0.76亿t。尤其值得一提的是山西铝土矿共伴生具有重要战略价值的三稀元素。据对13个铝土矿区的统计，11个区REE达到0.100%工业品位要求，1个区达到风化壳型矿床0.070%边界品位；13个区的Nb均达到风化壳型矿床0.008%边界品位要求；Sc、Ga达到0.002%和Li达到0.05%的综合利用品位要求；Rb和V能作为伴生元素回收利用。

2 存在的主要问题

20世纪50年代，新中国对山西省铝土矿资源进行大规模开发利用。从地域分布看，吕梁市、阳泉市、忻州市开发利用程度较高，从设计规模看，30万t/a的小型矿山占多数，为57个，从利用行业看，用量规模依次为高铝熟料、氧化铝、高铝耐火材料、高铝水泥用料。主要存在以下的问题。

2.1 资源利用水平低，破坏严重

山西铝土矿矿山企业为了最大程度地追求利润，普遍存在优矿劣用、采富弃贫、乱采滥挖的现象，在孝义和阳泉“高铝低铁”高品位铝土矿区浪费破坏资源的行为尤为严重。同时，生产企业普遍采用A/S为2.6作为开采界限以提高企业的经济效益，远高于铝土矿地质勘查规范中规定的一水硬铝石沉积型矿床A/S 1.8～2.6的边界品位。这助长了开采中的“采富弃贫”。

再以山西铝土矿区出口高铝矾土矿为例。据统计，山西铝土矿产区年均140万t/a，消耗矿石182万t/a，破坏储量1680万t/a，截至2000年底的20 年内，共消耗和破坏储量3.54 亿t，对资源的消耗和破坏很大。

2.2 对共伴生矿产的综合利用程度不高，认识不足

山西铝土矿中伴生有丰富“三稀”元素，综合利用价值很高，但综合利用程度很低。仅以伴生的Sc为例， Sc的出口单价是矾土的35倍，按国际市场价格测算，其出口产值是氧化铝产值的5.4倍。不仅如此，稀土等元素还有重大的国防战略意义。目前只有中铝公司对镓进行回收。其余共伴生资源，也只有铁矿得到部分的综合利用。

2.3 开采秩序不规范，浪费现象严重

目前山西铝土矿还存在较普遍的无证开采、私采滥挖活动，部分持证矿山以开采陶瓷黏土、耐火黏土、铁矿为借口，变相开采铝土矿。以民采铝土矿为例，对资源的破坏、贫化非常严重。从孝义3个铝土矿区的调查情况看，民采矿石“嫌贫爱富”，不仅矿石质量下降，采矿后的A/S均有所下降，而且破坏严重，采出162.4万t矿石，却破坏了896万t储量，见表2，民采铝土矿回收率仅为25%左右，而且民采还导致采矿成本上升，矿山服务年限缩短等严重问题。

2.4 铝土矿勘查程度偏低，深度过浅

山西铝土矿资源勘查工作起步较早，但地质勘查力度不足，程度偏低。据统计，山西近九成的铝土矿储量为资源量，基础储量仅占11.42%，在全国四大铝土矿资源大省中排列最后。目前发现的铝土矿床勘查工作多数控制的深度在100m以内，一般不超过200m。根据铝土矿的地质勘查规范，垂直深度可以达到300m，因此，进一步加大找矿深度，勘查埋藏较深的隐伏铝土矿是下一步的找矿方向。以山西省煤炭—铝土矿综合勘查项目为例，铝土矿资源大都赋存在煤炭资源的周围，在许多煤层下部都发现了铝土矿资源。因此，在勘查中，往往要穿过煤层。由于煤炭和铝土矿在勘查技术上的差异，找矿效果不理想，但潜力很大。

表2 孝义铝土矿民采矿石的破坏量和品位变化

3 山西省铝土矿资源可持续开发的对策

充分利用好资源禀赋，推进经济结构调整，做大做强铝工业，把山西建设成为我国新型能源和工业基地。为实现这个战略目标，山西铝土矿必须走可持续发展道路。

3.1 依法行政，提高铝土矿资源管理和矿山环境治理水平

3.1.1 规范铝土矿资源的开采秩序，提高铝土矿资源开采准入门槛

依据《山西省矿产资源总体规划》、《山西省铝土矿资源开发利用规划》等文件，合理区划，依法做好铝土矿资源开采的监督管理，有效保护好山西铝土矿资源。要依法关闭破坏资源、污染环境和不符合安全生产条件的矿山；严禁变相开采铝土矿；严禁私采滥挖、无证开采行为；完善限制开采区制度；严格审查铝土矿采矿权的延续与换证，建立铝土矿资源补偿机制。

对新建铝土矿开采项目，严格审查，保证铝土矿资源规模开采、集约利用。采矿权人要按国家有关规定申请铝土矿采矿权，严格按照批准的矿山开发利用方案依法开采铝土矿资源，要认真履行环评审批程序和环保设施验收程序。矿山开采规模必须与矿区的资源储量规模相适应，严禁大矿小开或肢解开采，限定铝土矿的最低开采规模为30万t/a。

3.1.2 规范高铝矾土行业及耐火材料行业，合理利用铝土矿资源

为了避免浪费资源，限制和逐步压缩烧结高铝熟料及耐火材料行业的生产规模和出口，禁止在铝土矿区新建高铝耐火黏土矿山。短期的脱贫致富项目要与长期的经济发展相协调，做到铝土矿的合理利用和优矿优用，保障山西铝工业可持续发展。

3.1.3 高度重视铝土矿山环境保护与恢复治理

十八大提出的美丽中国建设和十八届三中全会的生态文明建设在山西尤其任重道远，加强铝土矿资源开发过程的矿山环境保护和综合治理是历史的责任。要严格按照“谁开发谁保护，谁污染谁治理，谁破坏谁恢复，谁使用谁补偿”的责权利均衡原则，按规定缴纳地质灾害防治保证金，禁止在依法划定各类保护区内开采铝土矿，禁止在交通干线直观可视范围内进行露天开采。

矿山企业必须依法履行环境保护、土地复垦等义务。建立矿山环境、土地资源破坏监测监管制度，造成生态破坏和环境污染的，要依法查处，责令限期整改，并按国家规定给予补偿；愈期不能达标的，实行限产或关闭。新建矿山应做到边开采边治理，在生产期内治理率达到80%以上，待矿山闭坑时得到全面综合治理。“三废”防治措施、地质灾害防治工程、水土保持方案及土地复垦方案等必须与主体工程同时施工、同时验收。

3.2 加大科技创新力度，提高低品位铝土矿石利用水平或多金属矿石资源的综合利用

鼓励铝资源开发、加工的单位积极开展科技攻关，引进国内外先进技术，提高山西的铝土矿开发利用水平。对利用中低品位矿石的氧化铝企业，推广选矿拜尔法，在补偿费征收方面给予一定减免优惠政策。

鼓励企业依靠科技进步进行创新，对铝土矿的综合利用研究给予政策和资金上的支持，扶持产业化推广，如从铝土矿冶炼所产生的废渣中综合回收利用“三稀元素”，一直是行业内的重点研究内容[6-8]。这不仅减少废渣的堆放，同时也有效地减少资源浪费，争取2020年铝土矿的综合回收利用率达到60%以上。

3.3 加大铝土矿资源勘查力度，提高资源保障程度

虽然山西的铝土矿资源丰富，但目前勘查工作已滞后产业发展的需要。山西省铝土矿未占用保有资源储量约占全国比例高达45%，主要分布在阳泉、盂县、孝义市、交口县等地，这些地区的铝土矿勘查程度普遍偏低、品位较低、埋藏较深、交通不太方便。因此，按照《山西省地质勘查规划》，尽快提高山西铝土矿的勘查程度和深度，满足工业发展对资源的合理需求。对铝土矿资源的共伴生矿产要进行实事求是的统一规划，综合勘查。

改革与完善现行矿产资源勘查管理体制，对普查及以下工作程度的地质勘查，由政府出资按规划统一进行勘查；对普查以上的矿区，按市场机制出让给企业进行对口勘查。

3.4 优化调整结构，把铝工业培育和发展成为山西省新的支柱产业

3.4.1 调整与优化矿山规模结构

目前山西省大型铝土矿个数占比为22.78%，但累计查明的资源储量占总数53.73%(图3)，要借鉴山西煤炭资源整合经验，进一步开展对铝土矿山的资源整合，通过技术改造和整顿开采秩序，减少铝土矿山数，扩大单个矿山的开采规模，控制铝土矿开采总量，切实增强大型铝土矿山企业的比例和实力。

图3 山西省铝土矿个数和查明资源储量占总量的比例

3.4.2 调整与优化技术结构

根据铝土矿资源赋存条件，采用先进的开采技术，提高资源回采率，降低贫化率，争取在2020年回采率提高到80%；按矿石质量分水平、分台阶开采，分别堆放，达到优矿优用，最大限度提高资源利用率；对具有工业价值的共伴生矿产要综合开采、综合利用，对暂时不能综合开采、综合利用的矿产以及含有用组分的尾矿应采取有效保护措施。

3.4.3 调整与优化产品结构

调整和优化铝土矿产品结构，是山西铝工业做大做强的关键。氧化铝产品可延伸的产业链条长，附加值远远大于高铝熟料、耐火材料产品。因此，在发展壮大铝工业的同时，逐步压缩高铝熟料、耐火材料的生产规模，鼓励已有黏土矿山向氧化铝企业销售矿石。

根据国家《铝工业“十二五”发展专项规划》，坚决淘汰落后电解铝产能，降低单位产品能耗，在财税政策上支持铝工业的升级改造和节能减排，逐步使山西铝工业走上布局合理、结构优化、健康发展的轨道。

3.4.4 调整和优化铝工业规划布局

以13个铝土矿集中区为依托，以现有和规划建设的氧化铝企业为核心，构建南、北、西、东、中五大铝工业基地。