我国锰矿资源开采现状与可持续发展的研究

洪世琨

(云南冶金集团投资有限公司,云南 昆明 630051)

锰是一种重要的金属元素,主要用作金属材料的合金元素和脱氧剂、脱硫剂,是钢中除铁以外用量最大的元素,有“无锰不成钢”之称。在现代工业中,锰及其化合物作为重要的工业原料,不仅应用于钢铁工业,还应用于化学工业、轻工业、建材行业等国民经济的各个领域。锰矿资源是我国国民经济建设的重要战略物资。锰矿资源的大量开采促进了经济的快速增长。但由于我国技术落后、环保意识薄弱、约束和监督机制缺乏等多方面原因,开采引发的资源、环境、生态问题也越来越严重。锰矿资源开发利用可持续性发展面临严峻考验。因此,正确把握当前锰矿资源开采现状,有针对性地采取相应措施,扬长补短,是社会经济持续、快速、健康发展的保障。

1 锰矿资源的现状

1.1 锰矿资源的分布

我国锰矿资源分布很广,但不平衡。截至2007年底保有锰矿资源量7.93亿t,广西、湖南、贵州、重庆、湖北、云南6省(市、自治区)的锰矿资源储量占到了全国资源储量84.2%,尤其以广西和湖南两省(自治区)为最多,锰矿基础储量占全国55.5%,因而在锰矿资源开采方面形成了以广西和湖南为主的格局。值得关注的是湖北近2年基础储量、资源量增长很快,替代了四川成为了锰矿资源的主要省份。就广西而言,目前锰矿保有储量主要集中在桂西南,广西大新县锰矿就占全区资源储量51.19%,其次为靖西县10.96%,天等县6.4%,桂平市4.49%。全国锰矿资源分布见表1[1]。

表1 我国主要锰矿资源的分布 万t

1.2 锰矿资源的特点

中国锰矿资源的特点可以概括为“贫、薄、杂、细”。

我国锰矿资源以贫矿为主,富矿很少,全国锰矿石锰品位平均只有21.4%。富锰矿(含Mn大于30%的氧化锰矿和含Mn大于25%的碳酸锰矿石)的资源储量已非常稀少,只占6.4%。由于锰矿石品位低、含杂质(磷、硫及重金属)高、粒度细带来技术加工性能差,大部分富锰矿石在利用时仍需经选矿加工。碳酸锰矿石由于含磷偏高,不适合直接冶炼锰系合金。多数只适合于生产电解金属锰和电解二氧化锰。

目前,锰矿资源中碳酸锰矿资源占全国锰矿资源55.9%。氧化锰矿占25.2%,其他类型矿石占18.9%。云南鹤庆锰矿、广西大新锰矿、福建连城锰矿、广西靖西锰矿等是我国富锰矿的主要产地[1]。

我国锰矿大部分是薄矿层(床),平均厚度在0.8～3m之间,少数较厚的矿床也只有4～6 m,如云南斗南锰矿、广西龙头锰矿、湖南桃江锰矿等均属此类。锰矿体以缓倾斜产出居多,采场直接底板和直接顶板大部分由0.1～2.5 m不等的泥岩或粘土页岩组成,顶底板极不稳固,对这类矿体的回采,一般要采取支护或加固措施来加以控制。如贵州的遵义锰矿和团溪锰矿、云南斗南锰矿和鹤庆锰矿等。由于矿层薄,锰矿开采成本高,开采难度大。

我国锰矿石另一特征是矿石物质组分复杂,高磷、高铁、高硅。据统计,全国锰矿石 P/Mn＞0.005,Mn/Fe＜3的储量约占总量的50%,SiO2＞10%的锰矿石占全国总量的68%。矿石粒度大多数属微粒,一般是几微米,大的几十微米。结构呈隐晶质,嵌布粒度极细,给选矿带来较大的困难,如贵州遵义锰矿、湖南花垣锰矿、重庆城口锰矿等都属难选锰矿类型[2]。如南方震旦纪“湘潭式”锰矿约有1亿t以上的储量属于高磷难用锰矿。在已勘查的矿床中,磷含量超过标准的占 49.6%(P≤0.003%),铁含量超过标准的占73%(Mn/Fe≥6)。在一些锰矿中经常伴生一些有用成分,如银、铅、锌、钴等。因此在选择选矿工艺时应同时考虑伴生资源的回收[3]。

1.3 锰矿石的开采

由于我国锰矿资源不足,而且矿床赋存条件复杂,以及经济地理等因素,致使部份勘探储量不能开发利用。以浅部露天开采为主的有广西大新、云南建水、广东小带、福建连城、广西平乐和荔蒲等锰矿;以地下开采为主的有湖南湘潭、贵州遵义、云南鹤庆和斗南等锰矿。但也有露天和地下联合开采,如四川汉源锰矿。

采用露天转地下开采的锰矿山主要有广西的大新锰矿、木圭锰矿;湖南的玛瑙山锰矿、天字号锰矿、道县锰矿和东安县锰矿;云南的建水锰矿;福建的连城锰矿等,其露天开采的产量占总产量的 60%左右[4]。

特别值得提出的是我国地下开采的锰矿,多数为倾斜和缓倾斜薄矿体,厚度和倾角不论沿走向还是倾向方面,变化都较大,往往还有分枝复合现象,夹层较多。断层、节理、裂隙发育,顶底板围岩也不稳固,有少数锰矿顶底板为炭质页岩,含硫高,开采后会引起自燃,给矿山开采带来较大的困难。对于这类矿床的开采,国内缓倾斜多用壁式崩落法、房柱法开采,急倾斜多用削壁充填法、留矿法和全面法开采,但普遍存在矿石回采率低,采场生产能力小,采场顶板管理不善和机械化程度低等缺点,制约了锰矿山的发展,坑采效益低,锰矿利用率只有39%,有3 141亿t锰矿资源尚未利用[2]5。

1.4 锰矿石的消耗

我国已经是全球硅锰铁合金、碳素锰铁、电解金属锰、电解二氧化锰、硫酸锰等锰矿深加工产品的最大生产国,2007-2008年锰矿石主要深加产品产量见表2,各种产品消耗的锰矿石比例见表3[1]。

表2 2007-2008年锰矿石主要深加产品产量 万t/a

表3 各种产品消耗的锰矿石比例 %

由此可见,锰系铁合金是最大的锰矿消耗领域,2007年我国锰系铁合金的产量686万t,若全部用国产含Mn30%的矿石生产,每年需要锰矿石2 000万t左右。这样做既不经济又不可能,我国根本不可能生产这么多含Mn30%的锰矿石,必须搭配进口富锰矿生产,目前每生产1t锰系铁合金接近消耗1 t的进口富锰矿,2007年我国消耗国产锰矿石2 089万t,进口锰矿石663万t,共计2 752万t。

2 锰矿产业面临的问题

我国现有锰矿资源的开发利用中存在的问题是多方面的,既有社会的原因,也可能有经济、政治、管理等因素的作用,本文主要从以下4个方面来分析我国锰矿产业面临的问题。

2.1 资源问题

我国锰矿资源不多、品位低、开发利用成本高。截至2009年底,我国锰矿区423处,矿石储量0.9亿t,锰金属量4 000万t,占世界总量的7.4%,人均储量只有世界人均的37%,静态保证年限仅6.9年。全国平均锰矿石平均品位20%左右。我国锰矿资源地理分布不均、矿床规模小(储量在2 000万t以上仅7处)、贫矿多、杂质含量高、开发利用难度大[5];另一方面,电解金属锰的不断增长,引发资源开采过度,资源浪费十分严重。

2.2 开采问题

我国锰矿企业中,除了拥有享誉全国的、能够较合理地开发利用和保护锰矿产资源的企业外,还普遍存在着“多、小、散”的状况。由于这些小型矿山企业缺少雄厚的资金、先进的技术设备,缺乏有效的规划管理,难以吸引高精尖的人才,因而采易弃难、采富弃贫、采厚弃薄、采大弃小、弃采漏采现象突出,导致矿石损失率和贫化率高、资源浪费严重、资源储量消耗过快的局面,同时又因为投资少、见效快、安全环保意识薄弱,在给当地的社会经济带来暂时的繁荣之后留下的是千年的祸害,殃及子孙后代,对锰矿资源的合理开发利用和锰业的可持续发展极为不利。

2.3 进口问题

我国锰矿石的特点决定了我国必须大量进口锰矿石来生产铁合金,尤其在锰矿缺乏地区,进口锰矿石配入比例都非常大,在中低碳锰铁的生产中几乎100%的依赖进口,而其他锰矿深加工产品基本上利用国内低品位矿石生产,电解二氧化锰全部采用低品位的碳酸锰矿石生产,95%的电解金属锰采用碳酸锰矿石生产,硫酸锰则用含Mn35%的氧化锰矿石生产。因此电解金属锰和电解二氧化锰成为了国产锰矿石重要的消耗领域。历年我们进口锰矿石情况见表4。

表4 2000-2010年我国进口锰矿石情况 万t

2.4 污染问题

全国小锰矿床多,保有储量约占总储量9%,还有许多未经查清地质条件的小矿点,这些小矿床,大都埋藏浅,品位高,易采易选,尤其南方地表风化的小氧化锰矿点,大都建有小锰矿山和群采矿山。这些小矿山缺乏管理,滥采乱挖,采富弃贫,与大矿山争夺矿山资源而破坏矿体,尤其南方地表风化氧化锰矿床未经查明就被采空,不仅浪费了资源,而且造成环境污染和破坏生态平衡。民采矿山常常在资源不清,设备简陋,无正规的开采设计等条件下开采,多数破坏了地表矿体,而使深部矿体无法继续开采,特别是在大中矿床的边部和地表的小矿山,对矿床的破坏尤为严重。

3 可持续开发利用途径

1)加大地质找矿投入,加强地质找矿和勘查工作,不断补充新的矿产地、增加锰矿资源储量,是我国锰业可持续开发利用的前提和基础。

2)坚决关闭小矿山实施规模化、集约式经济战略,提高我国矿产资源的综合利用效率,提升我国矿业集团的国际竞争力。

3)面对我国“贫、杂、细、薄”难采矿体(层),应该通过采矿方法的试验研究,在采用合理、经济的采矿方法的基础上,加强采场管理,降低采矿损失率和贫化率;此外,应该积极研究回采边角矿及残矿的方法和措施,最大限度地减少锰矿资源储量的损失和消失,改变浪费资源和资源消耗过快的状况,充分利用有限的锰矿资源。

4)通过改进选矿工艺和设备,能够解决全国数亿吨低品质锰矿资源的选别和脱磷问题,达到“高磷锰矿变低磷锰矿、贫锰矿变富锰矿”的目的,则可以从锰矿资源的源头上彻底解决优质锰矿、富锰矿资源短缺的问题,在较长时期内从根本上解决我国锰矿资源的可持续开发利用与锰业的可持续发展问题。

5)加快社会主义市场经济的建设,完善各种法律、法规和规章制度,依法治矿,使矿业资源的探测、开采和使用有序化、制度化。

6)开源节流,实施全球矿产资源战略,充分利用好国内外2种资源。在经济全球化,资源全球化的今天,我们应该考虑利用全球资源能源,把一些能源资源消耗较大的行业转移到那些资源能源丰富的国家去,在全球范围内购买国内短缺的矿产资源或走出国门勘查开发我国所需要的矿产资源,树立“全球矿产我可用”的战略思想,在全球范围内实现国民经济的可持续发展,优化国内经济产业结构,使我们有限的资源能源用在国民经济建设最需要的部门。同时做好国家的资源能源储备工作,以备在战争或紧急状态下供应国民经济发展的需要。

[1]谭柱中.中国锰矿石资源开采利用状况及展望[EB/OL].http://www.cnfeol.com/flashplayer.aspx?flash =http://meeting.cnfeol.com/2009-mn/files/tanzhuzhong.swf,2009-05-20.

[2]周柳霞.我国锰矿山的开采现状及问题与建议[J].中国锰业,2000,18(1):4-7.

[3]邱俊,吕宪俊,王桂芳.中国锰矿资源的分布及矿物学特征[J].现代矿业,2009(9):6-7.

[4]郭金峰.浅析锰矿露天转地下开采的市场需求和技术问题[J].中国锰业,2001,19(2):4-6.

[5]胡德文,冯丹丹.我国锰矿产业问题分析[J].中国矿业,2011,20(6):1-8.