我國磷礦資源節(jié)約與綜合利用現(xiàn)狀分析及對策

李志國，崔周全

（1.云南磷化集團有限公司，云南 昆明650600；2.武漢工程大學(xué)，湖北武漢430073）

磷礦是一種極具特色的稀缺性戰(zhàn)略資源，具有耗竭性。世界磷儲備量將在今后50年至100年內(nèi)消耗殆盡［1］。截至2008年底，我國查明磷礦資源儲量177.62億t，其中儲量13.58億t，基礎(chǔ)儲量35.64億t，平均品位17%［2］。而據(jù)國家統(tǒng)計局“工業(yè)主要產(chǎn)品產(chǎn)量及增長速度”統(tǒng)計顯示：磷礦石產(chǎn)量增幅逐年加大（2008年產(chǎn)量累計5074.06萬t，2009年6020.89萬t，2010年6807.0萬t，2011年產(chǎn)量累計達8122.3萬t），資源形勢嚴峻。磷資源節(jié)約與綜合利用工程開展，對緩解我國磷資源壓力意義重大，是推進“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會建設(shè)的重要戰(zhàn)略舉措。

磷礦企業(yè)屬典型資源型企業(yè)［3］，磷礦資源的“有限性”和“不可再生性”，直接影響磷礦企業(yè)壽命。資源節(jié)約與綜合利用是這一資源型企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的必由之路。為更好落實節(jié)約優(yōu)先戰(zhàn)略，加強磷礦資源節(jié)約與綜合利用，本文從我國磷礦資源現(xiàn)狀入手，對我國磷礦采選、磷化工發(fā)展現(xiàn)狀做了歸納總結(jié)，針對我國磷礦資源節(jié)約與綜合利用現(xiàn)狀，提出了主要發(fā)展策略。

1 我國磷礦資源及采、選現(xiàn)狀

1.1 磷礦資源分布不均，資源運輸和利用不便

我國磷礦資源按分布地區(qū)不同可分為五大主要磷礦產(chǎn)區(qū)［2，4］（表1）。而又相對集中于滇、鄂、黔，查明資源總量占全國的55%［3］，造成我國 “南磷北運，西磷東調(diào)”的局面，其中僅宜昌瀕臨長江，云南、貴州運輸和利用極為不便。相較美國、摩洛哥等國磷產(chǎn)區(qū)運輸條件［3］，我國磷礦資源合理配置存在難度。

表1 主要磷礦產(chǎn)區(qū)采選情況表［2，26－33］

1.2 中低品位膠磷礦比重大，傾斜緩傾斜、薄至中厚礦層產(chǎn)出多，采選難度大

我國磷礦約有75%以上的礦層呈傾斜至緩傾斜產(chǎn)出，為薄至中厚層，往往造成采礦損失率高、貧化率高和資源回收率低等問題［5］，資源浪費嚴重［2－3，6］。已查明的磷礦儲量97.5%為中低品位磷礦［7］，其中，近70%為中低品位的膠磷礦［4］，為國內(nèi)外公認難選磷礦石。磷礦選礦回收率差距較大［8］。

1.3 磷礦石共、伴生資源豐富，綜合利用率低

據(jù)統(tǒng)計［9－11］，我國有1／3以上的磷礦伴生和共生有鈾、碘、氟、鐵、鎂、鈦、稀土、銦、鍺、石墨等多種高價有用元素。例如，貴州甕福英坪礦含碘高達0.007%；四川漢源磷礦含鉀約3.7%［12］；貴州織金新華磷礦稀土品位為0.05%～0.1%［9，13］；磷礦石伴生的氟占世界氟蘊藏量的90%以上［14］。在磷礦共伴生有價元素的綜合利用方面，眾多學(xué)者，做了大量不同程度的研究工作［15－17］，然而，國內(nèi)實際工業(yè)化應(yīng)用較少［18］，綜合利用率低［9］。

1.4 磷礦采掘裝備水平有所提高，采掘工作機械化、信息化、智能化程度低

隨著我國采掘業(yè)的不斷發(fā)展和進步，眾多現(xiàn)代化采掘機械在國內(nèi)大型磷礦企業(yè)得到應(yīng)用［10］。如，云磷集團裝備的小松PC1250、沃爾沃EC700挖機、FWK－5A電鏟、卡特 D9R 推土機、沃爾沃37t／39tA40D／E大車等；甕福磷礦裝備的小松10m3前裝機、日立10m3液壓鏟、北重77t／91t大車等。大量先進設(shè)備的裝備，促進了我國磷礦開采技術(shù)、管理水平的不斷提高，但與國外發(fā)達國家相比對先進設(shè)備的信息化、自動化性能利用不足，采掘工作機械化、信息化、智能化尚有巨大潛力可挖。

1.5 磷礦選礦工藝技術(shù)多樣，浮選高耗、低效問題嚴重

羅惠華等眾多學(xué)者［19－24］根據(jù)礦石類型和性質(zhì)的不同，以藥劑和設(shè)備研制為基礎(chǔ)，研究開發(fā)了多種不同的選礦工藝技術(shù)和方法［10］。包括：直接浮選工藝、正—反或反—正浮選工藝、反浮選工藝、擦洗脫泥工藝、重介質(zhì)選礦工藝等［25］。然而，選礦成本高、回收率差距較大，高耗、低效問題嚴重［8］。占據(jù)磷礦資源主體地位的中低品位膠磷礦，實現(xiàn)“高效”、“低耗”浮選是未來磷礦選礦領(lǐng)域的關(guān)鍵。

我國主要磷礦產(chǎn)區(qū)采選情況如表1所列。

2 磷化工發(fā)展現(xiàn)狀

我國磷礦石消費結(jié)構(gòu)中約70%左右用于農(nóng)業(yè)，其余的用于提取黃磷、磷酸及制造其它磷酸鹽系列產(chǎn)品［34］。從磷礦資源利用角度來看，由于我國磷礦價格相對較低，等級檔次不明顯，磷化工存在富礦“優(yōu)礦劣用”、“高質(zhì)低用”的現(xiàn)象，造成有限的優(yōu)質(zhì)磷礦資源浪費［4，35］。

磷化工產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，高附加值磷化工產(chǎn)品、有機磷產(chǎn)品比重偏少；低附加值無機磷化工產(chǎn)品比例大［36］。近年來，中國已成為世界第一磷化工產(chǎn)品生產(chǎn)大國，但增長主要集中于基礎(chǔ)和通用產(chǎn)品，高端、精細、專用磷化工產(chǎn)品發(fā)展不足，進口依賴度高［35－38］。如：云天化黃磷、熱法磷酸、三聚磷酸鈉等，興發(fā)集團工業(yè)黃磷、工業(yè)磷酸、工業(yè)三聚磷酸鈉等［38－39］，大都是資源消耗大，能耗大，技術(shù)含量低，附加值低的產(chǎn)品。

共、伴生資源綜合利用技術(shù)取得一定進展，產(chǎn)業(yè)化尚處起步階段［14，38］。翁褔集團無水氟化氫裝置［14］；河南多氟多冰晶石裝置；云天化國際建成投產(chǎn)的連續(xù)法氟硅酸鈉裝置［38］。為磷化工伴生資源產(chǎn)業(yè)化綜合利用起到示范作用，對實現(xiàn)磷礦資源綜合利用，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，保護相應(yīng)稀缺戰(zhàn)略資源具有重要意義。

磷石膏是濕法磷酸生產(chǎn)高濃度磷復(fù)肥的最大副產(chǎn)物，世界年排放量超過3.0億t，其中我國年排放量超過5000萬t，總體利用率不足10%，磷石膏處理及綜合利用已成為一個世界性難題［36］。目前，甕福集團開展了磷石膏制新型節(jié)能環(huán)保建筑材料、磷石膏制硫酸銨、懸浮態(tài)分解磷石膏等技術(shù)研究工作［40］。在建400kt／a水泥緩凝劑、3.0×107m2／a紙面石膏板、250kt／a硫酸銨聯(lián)產(chǎn)150kt／a高純度氧化鈣等項目，綜合利用率提升到28%，對磷石膏綜合利用，起到一定示范作用。

3 磷礦資源節(jié)約與綜合利用主要策略

磷礦資源開發(fā)利用在兼顧國內(nèi)資源平衡和經(jīng)濟收益問題的同時，應(yīng)重視即將來臨的資源危機。面對國內(nèi)嚴峻的磷礦資源現(xiàn)狀和集約度偏低、浪費嚴重、成本較高、運輸困難的采供體系，必須落實節(jié)約優(yōu)先戰(zhàn)略，加強磷礦資源節(jié)約與綜合利用，以保障磷礦資源的持續(xù)、均衡采供，保證工、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

3.1 落實政策、健全法律法規(guī)

我國礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用法律法規(guī)政策的引導(dǎo)和鼓勵作用初見成效，頒布實施了一系列專項工作管理辦法（《礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用專項工作管理辦法》等）。并于2011年啟動了全國第一批40個礦產(chǎn)資源綜合利用示范基地建設(shè)，涉及磷資源領(lǐng)域三家基地（云南磷礦資源綜合利用示范基地、貴州開陽磷礦資源綜合利用示范基地和湖北宜昌中低品位磷礦綜合利用示范基地）。但是，政策和立法取向更多地是依靠鼓勵政策來調(diào)動企業(yè)的積極性，由于缺乏嚴格、完善的法制管理體系和嚴格的、硬性的法律、法規(guī)、政策措施和標準，我國磷資源、開發(fā)利用行業(yè)高耗、低效、資源浪費等問題仍十分嚴重。

建議法律、法規(guī)等制定應(yīng)重點從經(jīng)濟角度考慮，企業(yè)在經(jīng)濟效益驅(qū)使下主動做到貧富兼采、磷礦資源合理梯級利用、共伴生資源綜合回收利用，實現(xiàn)由目前的被動引導(dǎo)和鼓勵形式轉(zhuǎn)變?yōu)槠髽I(yè)經(jīng)濟效益的驅(qū)動力。磷礦資源稅從量計征轉(zhuǎn)變?yōu)閺膬r（質(zhì)）計征，將是一個很好的開端。制定強制性法律、法規(guī)，控制磷礦石出口、鼓勵高附加值產(chǎn)品出口，使磷產(chǎn)品貿(mào)易獲得較高經(jīng)濟收益的同時，最大限度保護我國磷礦資源。制定磷礦資源節(jié)約與綜合利用相關(guān)技術(shù)標準，規(guī)范資源節(jié)約與綜合利用技術(shù)流程與指標，以利于磷礦資源節(jié)約與綜合利用監(jiān)管及技術(shù)推廣。

3.2 制定和完善磷礦資源節(jié)約與綜合利用評價體系

目前，礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用工作已全面展開，而相關(guān)評價體系的研究制定則有所滯后。該評價體系應(yīng)包括磷礦資源節(jié)約與綜合利用潛力評價及其效能評價（圖1）。磷礦資源節(jié)約與綜合利用潛力評價有助于相關(guān)法律、法規(guī)的適用性選擇及資源節(jié)約與綜合利用具體實施方案的確定，磷礦資源節(jié)約與綜合利用效能評價是法律、法規(guī)執(zhí)行的依據(jù)及方案實施效果的檢驗手段。

評價體系涉及到技術(shù)指標和評價指標的明確和定義，例如：生產(chǎn)單位礦產(chǎn)品所耗費的礦產(chǎn)資源量，礦產(chǎn)資源共、伴生資源綜合利用率等。評價模型是評價體系核心內(nèi)容，應(yīng)在綜合分析評價目標、評價內(nèi)容等基礎(chǔ)上，明確評價目的，理清技術(shù)指標、評價指標間的關(guān)系，采用科學(xué)、簡潔的數(shù)學(xué)理論工具，構(gòu)建磷礦資源節(jié)約與綜合利用潛力評價模型和效能評價模型。

圖1 磷礦資源節(jié)約與綜合利用評價體系結(jié)構(gòu)

評價體系制定和完善應(yīng)本著實用、科學(xué)的原則，潛力評估成果能夠正確指導(dǎo)磷礦資源開發(fā)落實貧富兼采，實現(xiàn)合理梯級利用，為資源節(jié)約與綜合利用具體技術(shù)方案的選擇與制定提供科學(xué)依據(jù)；效能評估應(yīng)做到對資源節(jié)約及綜合利用效果的全面、科學(xué)評估，為相關(guān)法律法規(guī)的執(zhí)行提供有力依據(jù)。

3.3 加大磷礦資源節(jié)約與綜合利用技術(shù)研發(fā)

磷礦資源節(jié)約與綜合利用技術(shù)研究應(yīng)重視相關(guān)研究機構(gòu)建設(shè)、研發(fā)團隊培養(yǎng)及資金投入，加大磷礦資源節(jié)約與綜合利用關(guān)鍵技術(shù)重點攻關(guān)力度。

磷資源基本按照從磷礦床、采礦、選礦、磷化工、工農(nóng)業(yè)等消耗、到環(huán)境的流程在自然界遷移，如圖2磷礦資源開發(fā)利用鏈所示。在尚未找到有效替代資源，世界磷資源總量一定的現(xiàn)實情況下，為延長磷資源開發(fā)利用鏈運行壽命，提高磷資源開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益，必須立足磷礦資源開發(fā)利用的各個工序和環(huán)節(jié)，研發(fā)資源節(jié)約及綜合利用技術(shù)。

圖2 磷礦資源開發(fā)利用鏈

磷礦資源節(jié)約與綜合利用是一項系統(tǒng)工程，應(yīng)本著磷資源系統(tǒng)開發(fā)，合理梯級利用，基礎(chǔ)磷化工產(chǎn)品注重發(fā)揮規(guī)模效益，精細磷化工產(chǎn)品注重多樣化、系列化的原則，發(fā)展磷礦采選與化工產(chǎn)業(yè)。

合理開發(fā)利用與保護優(yōu)質(zhì)磷礦資源的同時，做到低消耗，少污染，可回收，再利用，以最小資源消耗獲取最大經(jīng)濟效益，延長磷資源開發(fā)利用鏈運行壽命，發(fā)展可持續(xù)、循環(huán)經(jīng)濟，保障我國糧食安全。

4 結(jié)論

我國磷礦資源分布不均，資源運輸和利用不便；中低品位膠磷礦比重大，傾斜緩傾斜、薄至中厚礦層產(chǎn)出多，采選難度大；共、伴生資源豐富，綜合利用率低；磷化工產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理；磷渣磷石膏總體利用率不足10%；必須落實節(jié)約優(yōu)先戰(zhàn)略，加強磷礦資源節(jié)約與綜合利用，以保障磷礦資源的合理、持續(xù)、均衡采供，保證工、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

磷礦資源節(jié)約與綜合利用是一項系統(tǒng)工程，落實政策、健全法律法規(guī)的同時，制定和完善磷礦資源節(jié)約與綜合利用評價體系，加大磷礦資源節(jié)約與綜合利用關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。各項措施相輔相成，共同推進我國“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”社會建設(shè)。

磷礦企業(yè)應(yīng)就國家礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用專項設(shè)立契機，加大技術(shù)研發(fā)力度，本著磷資源系統(tǒng)開發(fā)，合理梯級利用，基礎(chǔ)磷化工產(chǎn)品注重發(fā)揮規(guī)模效益，精細磷化工產(chǎn)品注重多樣化、系列化的原則，發(fā)展磷礦采選與化工產(chǎn)業(yè)。做到低消耗，少污染，可回收，再利用，以最小資源消耗獲取最大經(jīng)濟效益，延長磷資源開發(fā)利用鏈運行壽命，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，實現(xiàn)磷資源開發(fā)利用可持續(xù)發(fā)展。

［1］中國化工網(wǎng).世界各國悄悄打響磷資源保衛(wèi)戰(zhàn)［EB／OL］.（2008－07－15）.http：∥cccmc.mofcom.gov.cn／aarticle／ztxx／200807／20080705665310.html.

［2］鄢正華.我國磷礦資源開發(fā)利用綜述［J］.礦冶，2011，20（3）：21－25.

［3］劉頤華.我國與世界磷資源及開發(fā)利用現(xiàn)狀［J］.磷肥與復(fù)肥，2005，20（5）：1－5，10.

［4］張衛(wèi)峰，馬文奇，張福鎖，等.中國、美國、摩洛哥磷礦資源優(yōu)勢及開發(fā)戰(zhàn)略比較分析［J］.自然資源學(xué)報，2005，20（3）：378－386.

［5］龍濤.國內(nèi)外磷礦開采技術(shù)的現(xiàn)狀與展望［J］.化工礦物與加工，2010（1）：37－38.

［6］林樂.用科學(xué)發(fā)展觀引導(dǎo)磷復(fù)肥工業(yè)健康發(fā)展［J］.磷肥與復(fù)肥，2004，19（4）：1－5.

［7］陶俊法.應(yīng)正確定位我國磷礦資源的現(xiàn)狀與前景——我國磷礦資源服務(wù)年限分析［J］.磷肥與復(fù)肥，2009，24（3）：6－8，16.

［8］王大鵬.中低品位膠磷礦柱式浮選過程強化與短流程工藝研究［D］.徐州：中國礦業(yè)大學(xué)，2011.

［9］金會心，王華，李軍旗.磷礦資源及從磷礦中提取稀土的研究現(xiàn)狀［J］.濕法冶金，2007，26（4）：179－183.

［10］張文學(xué).我國磷資源開發(fā)利用及趨勢［J］.武漢工程大學(xué)學(xué)報，2011，33（2）：1－5.

［11］王克功，佘順利，孫克萍.磷礦資源的綜合利用技術(shù)研討［J］.現(xiàn)代機械，2009（1）：90－91，63.

［12］劉代俊，蔣紹志，羅洪波，等.我國磷礦資源貧化趨勢與對策探討［J］.磷肥與復(fù)肥，2005，20（1）：6－9.

［13］施春華，胡瑞忠，王國芝.貴州織金磷礦巖稀土元素地球化學(xué)特征研究［J］.礦物巖石，2004，24（4）：71－75.

［14］劉飛，邱祖軍，尹峰，等.電子級氫氟酸的純化技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀［J］.硫磷設(shè)計與粉體工程，2012（1）：44－48，6.

［15］Kijkowska R，Pawlowska－Kozinska D，Kowalski Z，et.al.Wet－process Phosphoric Acid Obtained From Kola Apatite.Purification From Sulphates，F(xiàn)luorine，and Metals［J］.Separation and Purification TechnolosY，2002，28（3）：197－205.

［16］王秋菊，鄧克勇，陳玲玲，等.貴州省磷礦資源開發(fā)利用現(xiàn)狀及建議［J］.貴州地質(zhì)，2011，28（3）：215－218.

［17］武善東.高效綜合利用磷礦的新方法［J］.磷肥與復(fù)肥，2011，26（1）：1－4.

［18］匡國明.貴州省磷化工產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展前景［J］.磷肥與復(fù)肥，2011，26（5）：6－9.

［19］羅惠華，王俊.海州式磷礦低溫浮選的研究［J］.中國礦業(yè)，2006，15（10）：92－94.

［20］唐云，張覃.TS藥劑在磷礦浮選中的作用研究［J］.礦業(yè)研究與開發(fā)，2003，23（3）：4－6.

［21］孫華鋒.重介質(zhì)旋流器在分選磷礦石中的應(yīng)用［J］.選煤技術(shù)，2006（4）：54－56.

［22］高惠民，許洪峰，荊正強，等.湖北某膠磷礦反浮選試驗研究［J］.化工礦物與加工，2008（2）：4－6.

［23］梁永忠，羅廉明，夏敬源，等.磷礦浮選碳酸鹽抑制劑應(yīng)用研究［J］.化工礦物與加工，2009（2）：1－2.

［24］柏中能.云南中低品位磷礦浮選工業(yè)化現(xiàn)狀及展望［J］.磷肥與復(fù)肥，2009，24（3）：93－94.

［25］魏祥松，黃啟生，李宇新.宜昌花果樹磷礦重介質(zhì)選別工業(yè)生產(chǎn)實踐［J］.武漢工程大學(xué)學(xué)報，2011，33（3）：48－52.

［26］王榮林.宜昌磷礦中磷層采礦方法及山體穩(wěn)定性研究初探［J］.化工礦物與加工，2001（6）：18－21.

［27］云南磷化集團有限公司.云南省晉寧縣昆陽磷礦資源儲量核實報告［R］.2008.

［28］呂書平.礬山磷礦回采結(jié)構(gòu)參數(shù)動態(tài)優(yōu)化研究［J］.采礦技術(shù)，2009，9（1）：52－53，69.

［29］胡海波，宋嘉棟.礬山磷礦安全采礦方法優(yōu)化［J］.采礦技術(shù)，2011，11（1）：15－17.

［30］凌仲惠.宜昌低品位磷礦重介質(zhì)旋流器選礦的應(yīng)用前景［J］.武漢工程大學(xué)學(xué)報，2011，33（3）：61－64.

［31］張世斌.宜昌丁東低品位磷礦可采厚度之探討［J］.化工礦物與加工，2011，40（9）：25－27.

［32］夏學(xué)惠，袁俊宏，杜家海，等.中國沉積磷礦床分布特征及資源潛力［J］.武漢工程大學(xué)學(xué)報，2011，33（2）：6－11.

［33］余媛元，夏勝鴻，殷乾坤.爛泥溝低品位膠磷礦開發(fā)利用研究［J］.化工礦物與加工，2011（2）：5－6，24.

［34］代晶.國內(nèi)磷化工產(chǎn)業(yè)技術(shù)戰(zhàn)略探討［J］.東方企業(yè)文化，2011（22）：77－78.

［35］葉麗君.我國磷化工現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析［J］.磷肥與復(fù)肥，2010，25（1）：6－9.

［36］鐘本和，王幸龍，黃美英，等.我國無機磷化工的發(fā)展現(xiàn)狀［J］.現(xiàn)代化工，2010，30（5）：11－15.

［37］尚建壯.我國精細磷化工行業(yè)發(fā)展趨勢分析［J］.化學(xué)工業(yè)，2010，28（7）：18－22.

［38］陶俊法，楊建中.中國磷化工行業(yè)現(xiàn)狀和發(fā)展方向［J］.無機鹽工業(yè)，2011，43（1）：1－3，60.

［39］賈志偉，張君.貴州磷化工現(xiàn)狀及其對策分析［J］.商業(yè)文化：上半月，2011（7）：382.

［40］楊毅.甕福集團區(qū)域磷石膏產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況及規(guī)劃［J］.硫酸工業(yè)，2011（6）：4－7.