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《中國礦業》綠色礦業 | 長江經濟帶磷礦資源開發與生態保護現狀分析及對策建議

發布者:    發布時間:2021-03-29  

磷礦作為戰略性礦產資源主要用于生產磷肥,也用來制造黃磷、赤磷、磷酸、磷化合物及其他磷酸鹽類產品,在農業、化工、醫藥、食品、輕工、建材、國防等領域有著廣泛的應用。作為一種不可再生的礦產資源,磷礦的可持續開發與利用直接關系到糧食安全及人類的生存發展。

我國磷礦資源儲量居世界第二位,產量居世界第一位。長江經濟帶中湖北、貴州、云南、四川和湖南五省擁有全國磷礦石80%以上的儲量和95%以上的產量。在磷礦采選、磷化工企業生產和磷石膏的堆放過程中會引發總磷污染等一系列生態環境問題。深入生態優先、綠色發展理念,堅持磷礦開發利用與生態環境保護并重尤為重要。本文分析了長江經濟帶磷礦分布和開發利用現狀,以及磷礦資源開發利用過程中面臨的生態環境問題,提出了長江經濟帶磷礦資源開發與生態保護的對策,促進磷礦資源開發與生態保護協調發展。

01

長江經濟帶磷礦資源概況


1.1
 儲量豐富,分布集
截至2018年,我國磷礦區數613個,查明資源儲量252.82億t,僅次于摩洛哥,居世界第二位。其中,長江經濟帶各省礦區數486個,查明資源儲量219.97億t,礦區數和資源儲量分別占全國的79%和87%。長江經濟帶磷礦資源主要分布在湖北(74.96億t)、云南(49.61億t)、貴州(42.13億t)、四川(30.46億t)和湖南(19.88億t),五省查明資源總量約占全國的86%(圖1)。除四川產磷大部分自給外,全國大部分地區磷礦均依賴云南、貴州、湖北3省供應,從而造成了我國“南磷北運、西磷東調”的局面,給交通運輸、磷肥企業的原料供給、成本帶來較大的影響。
1.2
 沉積型礦床為主,大中型礦床儲量大

長江經濟帶磷礦床類型主要為沉積型磷礦床和變質型磷礦床。沉積型磷礦床主要分布在云南、貴州、四川、湖北、湖南;變質型磷礦床主要分布在江蘇、安徽、湖北。其中,沉積磷塊巖型磷礦床規模大,礦床品位相對較高,是目前開發利用的主要對象。變質磷灰巖型磷礦床一般規模較小,品位低,但礦石易選??傮w上看,礦床數量中小型居多,但儲量規模以大型為主。

1.3
 平均品位低,富礦少

我國磷礦平均品位只有16.85%,遠低于摩洛哥(33%)和美國(30%)。長江經濟帶磷礦品位大于30%的富礦(Ⅰ級品磷礦)儲量為1.32×108 t,基礎儲量為3.48×108 t,分別約占全國的97.70%和98.90%。Ⅰ級品磷礦資源儲量約占全國總量的9.17%,主要分布在貴州、湖北、云南和四川4省,分別占全國富礦總量的51.66%、20.03%、16.04%、8.34%(圖1)。
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圖1  磷礦查明資源儲量分布圖

1.4 
 地下開采為主,選礦復雜
長江經濟帶磷礦絕大部分為地下開采,磷塊巖礦床大部分為中厚層的傾斜到緩傾斜礦層,開采過程具有高損失、高貧化、低開采強度、高開采成本的特點。采礦方法常用空場法和崩落法,其中又以房柱法和分段崩落法為主。磷礦保有儲量中磷塊巖儲量占85%,且大部分為中低品位膠磷礦,除少數富礦可直接作為生產高效磷肥的原料以外,大部分礦石需經選礦才能為工業部門所利用。選礦方法包括浮選法、重介質法、擦洗脫泥法、焙燒-消化法、化學浸出法、電選法、聯合選礦法等。

02

長江經濟帶磷礦資源開發利用現狀

2.1
 長江經濟帶磷礦開發現狀

2.1.1 長江經濟帶磷礦生產發展歷史

1949年后,我國第一座磷礦山——江蘇錦屏磷礦恢復并擴大生產;1959年3月15日《人民日報》以《三陽開泰》(貴州開陽磷礦、湖北襄陽磷礦和云南昆陽磷礦)為題發表文章,對化學礦山發展寄予厚望,標志著磷礦工業大開發的序幕拉開;到1978年底,我國磷礦生產能力為1 052萬t,基本上滿足了國內磷肥工業對磷礦的需求;自2006年起,我國磷礦石產量已經躍居世界首位;2015—2016年,連續兩年自產礦石總量在1.4億t以上,達到近年來礦石生產的最高值;截至2018年,全國磷礦產量9 632.6萬t(圖2),從業人數27 833人,工業總產值1 783 736.83萬元。長江經濟帶共有278家磷礦礦山企業(占全國磷礦礦山企業數量的92%),形成了湖北荊襄、???、宜昌,貴州甕福、開陽,云南滇中,四川馬邊-雷波、德陽等八大磷礦生產基地。

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圖2  2011—2019年全國磷礦石產量變化圖

2.1.2 長江經濟帶綠色礦山建設情況

為實現礦產資源開發與生態環境的協同發展,2017年原國土資源部等六部委聯合印發了《加快推進建設綠色礦山實施意見》,全面推動綠色礦山建設。截至2019年,在自然資源部公示的2019年度556家綠色礦山遴選名單和原國土資源部公布的661家國家級綠色礦山試點中,長江經濟帶共有磷礦綠色礦山44家,占長江經濟帶全部磷礦山278家的15.83%。其中,湖北32家、四川3家、貴州3家、云南5家、江蘇1家,由此可見,長江經濟帶磷礦綠色礦山建設正在快速推進。

2.1.3 長江經濟帶磷礦生產情況

據中國化學礦業協會統計數據,截至2018年,全國302家磷礦山中有278家位于長江經濟帶各省,主要集中在云南、貴州、湖北、四川4省(圖3)。其中,大型礦山39座、中型礦山90座、小型礦山149座;籌建礦山37座、生產礦山135座、停產礦山113座、關閉礦山3座。磷礦生產開采主要集中在湖北荊襄、???、宜昌磷礦生產基地,貴州甕福、開陽磷礦生產基地,云南滇中磷礦生產基地,四川馬邊-雷波、德陽磷礦生產基地,各磷礦生產基地生產現狀見表1。

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圖3  長江經濟帶磷礦山分布圖

表1  2018年長江經濟帶磷礦生產基地生產現狀

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1) 湖北荊襄、???、宜昌基地。荊襄磷礦生產基地共有磷礦山13座,其中,正在生產礦山10座,停產礦山3座。該基地中有大峪口磷礦、放馬山磷礦2座大型磷礦山,典型礦床查明資源量9.68億t,2018年采礦336.27萬t,基地內礦-肥結合基礎較好,同時磷化工造成的環境污染問題突出。??盗椎V生產基地共有磷礦山19座,其中,正在生產礦山17座,停產礦山2座。該基地中有白竹磷礦1座大型磷礦山,典型礦床查明資源量3.04億t,2018年采礦713.00萬t。近年來基地內建設布局合理、集約高效、礦地和諧,將打造為區域經濟良性發展的綠色礦業發展示范區。宜昌磷礦生產基地共有磷礦山53座,其中,正在生產礦山37座,籌建礦山5座,停產礦山11座。該基地中有宜昌磷礦黑良山礦區、興-神磷礦瓦屋礦區IV礦段、杉樹埡西部磷礦、杉樹埡磷礦區東部礦段、林溪磷礦、寨灣磷礦6座大型磷礦山,典型礦床查明資源量13.20億t,2018年采礦1 398.55萬t?;貎刃⌒偷V山已經陸續關閉,同時控制磷礦礦權“只退不進”,持續壓縮磷礦產能。

2) 貴州甕福、開陽基地。甕福磷礦生產基地共有磷礦山13座,其中,正在生產礦山10座,停產礦山3座。該基地中有甕福磷礦白巖礦區大塘礦段、甕福磷礦白巖礦區穿巖洞礦段、甕福磷礦3座大型磷礦山,典型礦床查明資源量33.09億t,2018年采礦885.70萬t。開陽磷礦生產基地共有磷礦山19座,其中,正在生產礦山10座,籌建礦山3座,停產礦山6座。該基地中有開磷(集團)用沙壩礦段、開磷(集團)馬路坪礦段、開磷(集團)沙壩土礦段3座大型磷礦山,典型礦床查明資源量9.73億t,2018年采礦1 061.40萬t。兩大基地內礦石平均品位高,但不同程度的運力問題導致了磷礦石外發困難,甕安-馬場坪鐵路通車后將快速改善基地內磷礦供應國內市場局面。

3) 云南滇中基地。滇中磷礦生產基地共有磷礦山57座,其中,正在生產礦山29座,籌建礦山5座,停產礦山23座。該基地中有??诹椎V、昆陽磷礦二礦、白塔村磷礦、昆陽磷礦、晉寧磷礦5座大型磷礦山,典型礦床查明資源量49.22億t,2018年采礦884.60萬t。經過多年的開采,基地內高品位磷礦資源大量消耗,資源優勢逐漸下降,且礦山位于滇池保護區內,磷礦山有序退出對基地內礦石產能造成影響。

4) 四川馬邊-雷波、德陽基地。馬邊-雷波磷礦生產基地共有磷礦山21座,其中,正在生產礦山12座,籌建礦山5座,停產礦山4座。該基地中有雷波坪頭磷礦、馬邊老河壩磷礦銅廠埂(八號礦塊)磷礦、馬邊銅廠埂磷礦、牛牛寨南礦區磷礦4座大型磷礦山,典型礦床查明資源量15.08億t,2018年采礦507.55萬t。該基地處于涼山山區,采選和運輸能力有限,產能難以有效提升。德陽磷礦生產基地共有磷礦山19座,其中,正在生產礦山2座,籌建礦山1座,停產礦山16座。該基地中有綿竹市龍門山磷礦1座大型磷礦山,典型礦床查明資源量2.33億t,2018年采礦31.00萬t。由于磷礦、磷化工無序發展導致沱江流域總磷超標,且基地內大部分磷礦山處于九頂山大熊貓自然保護區內,大部分礦山關停導致基地內磷礦產能大大降低。

2.1.4 磷礦資源保障程度

目前我國磷礦資源采礦回收率平均約為83.15%,選礦回收率平均約為87.32%。若用儲量的靜態保證年限分析,在經濟增長情景下磷礦石需求峰值為1 829萬t(折P2O100%),折標礦量為6 097萬t(折P2O30%)。據預測,到2020年、2025年和2030年我國可供儲量分別為原礦30.89億t(標礦17.28億t)、原礦25.86億t(標礦13.58億t)和原礦17.43億t(標礦9.83億t);磷礦資源消費需求分別為標礦7 210萬t、7 550萬t和7 470萬t;磷礦資源對外依存度將分別達到36%、43%和41%;磷礦資源保障年限分別為24 a、18 a和13 a。

2.2
 磷化工行業現狀

我國磷化工行業取得了長足的發展,已形成以磷復肥為基礎、黃磷深加工和磷酸鹽精細化為主導、無機磷化工和有機磷化工相配套的現代磷化工產業體系。2018年主要產品的生產能力:黃磷約195萬t/a,飼料磷酸鈣鹽約400萬t/a,熱法磷酸約330萬t/a,凈化濕法磷酸約100萬t/a,三聚磷酸鈉(STPP)約100萬t/a,三氯化磷約150萬t/a,其他生產能力大于5萬t/a的產品還有聚磷酸銨、磷酸二氫鉀、五氧化二磷、磷酸氫二鈉(DSP)、六偏磷酸鈉(SHMP)、磷酸鈉(TSP)。全國中等以上磷化工企業213家,長江經濟帶占199家。

2.3
 磷石膏庫(堆)現狀

磷石膏是磷酸生產時利用硫酸去處理磷礦而得出的固體殘留材料,屬于工業生產的副產品。在通常情況下,濕法生產1 t磷酸,產生4.5~5.5 t磷石膏。據中國磷復肥工業協會統計,全國每年新增堆存的磷石膏近7 000萬t,目前堆存總量超過5億t,而利用率不到40%。磷石膏排放企業相對集中分布在長江經濟帶上的湖北、云南、貴州和安徽4個產磷省,其磷石膏排放量分別占全國磷石膏總排放量的28%、23%、17%、6%,合計占74%。大型磷肥企業多采用濕法排渣,在山谷筑壩堆存,并建管道收集回水循環使用;小型磷肥企業多采用干法排渣,平地堆存。由于磷石膏產生量巨大,且綜合利用產品的市場容量有限,短期內還無法對磷石膏全部利用,只能露天堆存。

03

長江經濟帶磷礦資源開發面臨的生態環境問題

1) 礦業權礦區與自然保護區沖突。近年來,隨著各省(區、市)生態保護政策頒布和各類自然保護區的劃定,部分磷礦礦業權礦區位于保護區范圍內或與保護區范圍產生沖突,造成區內礦山關閉和停產,礦石產量受到影響。云南滇中基地中處于滇池保護區內的礦權有序退出或避讓;四川德陽磷礦生產基地磷礦多集中在綿竹九頂山地區,九頂山自然保護區及周邊地區已經被明確納入大熊貓國家公園規劃范圍,該地區的157個礦井中,已有88個被封停,并進行了生態修復。礦山停產礦井封停造成德陽磷礦生產基地每年約400萬t磷礦石產量不可逆下降。

2) 礦山地質災害等問題仍然存在。露天開采的磷礦山切坡等人類工程活動、固體廢棄廢堆積邊坡失穩,引發滑坡、崩塌、泥石流等地質災害;地下開采的磷礦山形成的采空區導致上覆巖土層沉降變形,引發開采沉陷、采空區地面塌陷和地裂縫等地質災害。此外,露天開采的磷礦在爆破、挖掘、汽車運輸過程中會產生揚塵污染。磷礦地下開采活動中疏干排水等往往導致地下水自然流場及補給、徑流、排泄條件破壞,造成地下水位下降,地下水量減少,淺層地下水枯竭,地表泉點水量減少甚至斷流。這些環境問題普遍存在于各磷礦生產基地。

3) 礦山生態恢復需加快推進。長江經濟帶大中型磷礦山大部分按照《礦山生態環境保護與恢復治理技術規范(試行)》(HJ 651—2013)和各礦山編制《礦山地質環境保護和土地復墾方案》的規定要求,做好棄渣場、露天采場、尾礦庫、礦區專用道路、礦山工業場地等區域的生態恢復。如云南昆陽磷礦共投入治理資金4.36億元,累計植被恢復面積已達2.34萬畝,可復墾植被恢復率96%,建成了生態林、經濟林和景觀林。但是,部分小型礦山和歷史遺留礦山受資金等影響,礦山生態恢復尚未開展,形勢嚴峻。

4) 磷化工廢水任意排放的總磷污染問題突出。從2016年開始,總磷指標逐步凸顯為長江流域水體主要污染指標。長江中上游總磷污染最重的四川沱江、閩江,貴州烏江、清水江水系分布有眾多磷化工企業和小型磷礦,磷化工廢水任意排放和小型磷礦山采選廢水未處理排放導致水體總磷污染加重。此外,磷化工在加工生產中產生的廢水中含有氟、硫、氯、砷、堿、鈾等有毒有害物質,廢水處理不達標和無序排放,造成水污染嚴重。加強對磷化工企業的監管,完善監管機制是磷化工企業生態保護的重點。

5) 磷石膏存量大,利用率低,破壞生態環境。目前,長江經濟帶各產磷大省堆存磷石膏總量大,綜合利用率低,會產生揚塵污染、壓占破壞土地資源、滲漏液水污染等環境問題。①揚塵污染:磷石膏顆粒屬于粉土的范圍,顆粒細,比重輕,在堆放過程中,由于風力作用,細小的磷石膏顆粒以揚塵的方式懸浮于大氣中,造成磷石膏堆放區大氣粉塵污染,影響附近居民的健康;②壓占破壞土地資源:每年大量磷石膏的堆放造成了嚴重的土地資源壓占破壞,磷石膏堆場的生產開挖填筑,場內外公路的開挖填筑平整,均造成了地表植被的毀壞,使原土壤抗沖蝕性降低,加劇了水土流失;③滲漏液水污染:磷石膏渣漿廢液的pH值為1.5~2.0,磷石膏內含有硫酸、磷酸和氟等有害物質。在大氣降雨尤其是降暴雨的過程中,磷石膏中可溶磷等酸性物質都能被有效地浸泡、淋溶出來,污染地表水及地下水環境。

04

長江經濟帶磷礦開發與生態保護對策建議

長江經濟帶中湖北、貴州、云南、四川等4省作為我國磷礦資源儲量和產量大省,磷礦資源開發與生態保護協調發展對保障國內磷肥長期穩定的生產及磷化工行業的可持續發展,保證全國糧食戰略安全至關重要,對此提出以下對策建議。

1) 樹立綠色勘查理念,推進綠色礦山建設,加強規劃引導。建議在湖北宜昌、???,云南滇中,四川馬邊-雷波等磷礦生產基地的后備資源接替區滇東北、川西南、宜-興-保地區重點部署磷礦資源勘查找礦工作。全面推進長江經濟帶綠色礦山建設,新建礦山全部按照綠色礦山標準建設,生產礦山加快地質環境治理,建議重點對湖北荊襄磷礦生產基地、四川德陽磷礦生產基地的磷化工企業進行規范整治,磷礦山進行生態修復。

2) 創新開發利用模式,發展循環經濟,提高綜合利用率。建議優先發展貴州開陽、甕福,云南滇中,湖北宜昌等磷礦生產基地為礦-化-肥一體的磷礦資源產業基地。進一步研究制定鼓勵磷石膏的綜合利用政策,提高磷石膏綜合利用率,發展循環經濟;綜合利用磷礦中伴生的氟、稀土、硫鐵礦等資源;充分利用湖北宜昌磷礦生產基地、四川馬邊-雷波磷礦生產基地等中低品位磷礦資源。

3) 加強建章立制,強化監督管控,探索生態修復新機制。充分運用經濟、行政等多種手段,制定有利于促進綠色勘查、開發利用等方面的政策措施,以制度推動磷礦資源開發利用的綠色發展。對磷礦采選、磷化工企業生產中產生的廢氣、廢渣、廢水加大監管力度,繼續優化完善廢水處理監測系統。對歷史遺留礦山,探索利用市場化方式推進礦山生態修復的有效機制。



第一作者簡介
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賈晗(1990-),男,工程師,主要從事磷礦勘查和礦山地質環境保護研究工作。單位:中化地質礦山總局地質研究院。
通訊作者
簡介
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劉軍省(1981-),男,高級工程師,主要從事水文地質和礦山地質環境保護研究工作。單位:自然資源部礦區生態修復工程技術創新中心。
引用格式
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賈晗,劉軍省,焦森,等. 長江經濟帶磷礦資源開發與生態保護現狀分析及對策建議[J]. 中國礦業,2021,30(2): 67-72.

JIA Han, LIU Junxing, JIAO Sen, et al. Situation analysis and countermeasures of phosphate rock resources exploitation and ecological protection in Yangtze River Economic Belt[J].  China Mining Magazine,2021,30(2): 67-72.



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