磷矿资源综合利用效益评价体系研究

张亚明，王海军，赵玉凤，李文超

(中国自然资源经济研究院，北京 101149)

我国是农业大国，磷矿作为制取磷肥的主要原料在国民经济中处于重要的地位。由于多年来对磷矿资源综合利用重视不足，粗放开发利用导致资源大量浪费、环境污染等问题。因此，开展磷矿资源综合利用效益评价指标体系和方法研究，建立磷矿资源综合利用效益测度指标体系，实现磷矿综合利用效益评价定量化，为矿政管理部门综合利用规划、管理和技术经济政策制定提供决策支撑，促进磷矿资源向节约集约、提高综合利用效率方向转变。

1 矿产资源综合利用效益内涵

1.1 矿产资源综合利用内涵

矿产资源综合利用是贯穿于勘探、采选、冶炼等全过程中的资源开发利用。从狭义上讲，矿产资源综合利用主要包括两部分：一是对勘查、采选和冶炼过程中的共伴生矿产资源进行综合回收和综合利用；二是对矿山生产过程中产生的固体废弃物、废水、废气等进行再次利用[1]。从广义上讲，矿产资源综合利用除了上述狭义的矿产资源综合利用内容外，还包括对低品位、难选(冶)矿的开发利用，对采矿过程中损失矿产的回收利用，对社会沉淀的废旧资源再利用等[2]。

1.2 矿产资源综合利用效益内涵

矿产资源综合利用效益是指采用经济、技术、管理等方面的手段，对共伴生资源、当前条件下难利用的资源(低品位、难选资源)、“三废”资源(废水、废气(液)、废石尾矿等固废)回收利用以及提高采选环节关键指标所产生的直接效益和间接效益。直接效益包含资源效益、经济效益，间接效益包括环境效益和社会效益等(表1)。

表1 综合利用效益内涵Table 1 Connotation of comprehensive utilization benefit

2 磷矿资源现状

2.1 资源分布特点

我国磷矿资源丰富，主要分布在湖北省、云南省、贵州省、四川省和湖南省，五省储量合计占全国总量的79%，基础储量合计占全国86%，资源量合计占全国94%，查明资源储量占全国85%(图1)，资源特点是富矿少、贫矿多、易选矿少。磷矿床数量上以中小型为主，但储量规模以大型为主。我国磷矿以中低品位居多，品位大于30%的富矿少，截至2016年底，高品位磷矿(P2O5>30%)基础储量仅占总量的9%，不足总量的十分之一。我国高品位磷矿资源主要分布在云南省和贵州省，两省合计占全国总量的73.14%[3-5](图2)。

图1 2016年我国磷矿基础储量分布Fig.1 Distribution of basic reserves of phosphate rock

图2 2016年我国富磷矿基础储量分布Fig.2 Distribution of basic reserves of high-grade phosphate rock

2.2 开发利用现状

我国磷矿体以中厚-缓倾斜层状为主，开采难度较大。磷矿开采方式分为地下开采和露天开采两种，其中地下开采约占60%，露天开采约占40%。我国露天开采回采率都在90%以上，地下开采一般采用房柱法、分段崩落发，开采回采率最高为80%。近年来，由于安全生产、环境保护和土地成本增加，磷矿地下开采逐渐转向充填采矿法，开采回采率提高到了90%以上(图3)。

目前，我国磷矿开采以富矿为主，但随着资源的贫化和技术进步，开始向利用中低品位、矿肥一体、矿化一体转型，云南省和贵州省等示范基地中低品位胶磷矿得到开发利用，资源利用成效明显。湖北省宜昌市采用重介质法，选矿回收率在80%左右，利用浮选回收胶磷矿，回收率在80%以上。瓮福集团采用反浮选、尾矿再选技术，选矿回收率在95%左右。近五年来，全国磷矿选矿回收率平均约为90%，从技术上讲，降低磷矿入选品位是可行的，但经济的合理性是技术推广的关键[6]。

2.3 综合利用现状

我国磷矿中共伴生矿产按其赋存状态可以分为两类:第一类是外生磷矿赋存在磷酸盐矿物中或脉石矿物间的伴生元素，主要有氟、碘、锶、稀土等；第二类是内生磷矿以独立矿物形式产出的伴生矿产，主要有磁铁矿、钛磁铁矿、黄铁矿、钾长石等，可通过选矿或后加工回收。2016年，磷矿综合利用年产值为6.74亿元，同比增长5.64%，综合利用产值在总产值的占比为4.74%，同比增长32.03%。2006～2016年，受成本、市场、政策等因素影响，磷矿综合利用产值呈现大幅波动，如图4所示。

图3 2016年我国磷矿资源采选利用情况Fig.3 Utilization of mining and ore dressing of phosphate ore in 2016

图4 2006～2016年我国磷矿企业综合利用产值Fig.4 Comprehensive utilization value of phosphate ore enterprises from 2006 to 2016

3 综合利用效益评价指标体系构建

《石化和化学工业发展规划(2016～2020年)》和《全国矿产资源规划(2016～2020年)》中要求保障磷、钾矿产供给，严格控制过剩行业新增产能。开展磷矿矿产资源综合利用，提高资源利用效率，达到资源优化配置，合理利用，走适合中国国情的综合利用矿产资源的路程，形成资源节约型经济结构，是摆在我们面前的重要课题。为此，开展磷矿资源综合利用效益评价指标的研究，具有十分重要的意义。

3.1 评价指标初定

评价综合利用效益必须构建一套明确的量化指标，指标体系是综合利用效益评价的主要部分，是关系到评价结果可信度和准确度的关键因素。因此，构建科学合理的综合利用效益评价指标体系必须遵循客观科学性、全面概括性、系统层次性、可操作性等基本原则。

从微观上来讲，矿产资源综合利用是一种企业行为，是矿山企业对其资源充分利用的一种方式，为矿山企业自身带来资源、经济效益。从宏观来讲，通过综合利用，增加了资源保障程度，减少了开发过程中对环境的扰动，同时带动了就业，具有环境效益和社会效益。因此，矿产资源综合利用效益的测度指标应包含资源效益、经济效益、环境效益和社会效益四个方面。由于矿山环境多变，导致影响矿物综合利用的因素纷繁复杂，为了提高评价的精度，通常需要选择多方面、多层次的指标来进行评价。结合指标选取原则，运用“频率法”和“专家意见法”初步构建磷矿资源综合利用效益评价指标体系，将综合利用效益评价指标体系分为目标层、准则层和指标层，各层具体指标见表2。

3.2 基于层次分析法的指标筛选

层次分析法是由美国运筹学家萨蒂提出的将定性因素与定量因素进行统一分析的多目标决策分析方法[7-8]。其主要思想是把复杂问题分解成不同层次的影响因素，通过计算不同影响因素的权值，判断各影响因素对于研究问题的重要性。

3.2.1 构建层次结构模型

将综合利用效益评价指标体系分为3个层次，如图5所示。

3.2.2 建立判断矩阵

根据专家打分法获得的分值，采用1～9标度法(表3)建立各层判断矩阵[7]。

图5 层次结构模型Fig.5 Hierarchical structure model

表2 综合利用效益评价指标体系Table 2 Evaluation index system of comprehensive utilization benefit

表3 1～9标度法各取值的含义Table 3 The meaning of each value of 1～9 scale method

3.2.3 求解特征向量和特征根

对式判断矩阵进行归一化处理，计算各判断矩阵的特征向量。

目标层特征向量C为式(1)。

(1)

准则层特征向量Ci(i=1，2，3，4)，为式(2)。

(2)

根据特征向量计算各层的特征根，目标层特征根记为λA，准则层特征根记为λB,i(i=1,2,3,4)，计算特征根为：λA=4.0812，λB,1=9.3200，λB,2=4.1213，λB,3=6.1489，λB,4=4.1213。

3.2.4 一致性检验

根据判断矩阵一致性指标以及一致性比率，计算一致性检验结果见表4，判断矩阵的一致性比率均小于0.1，表明各判断矩阵均可以通过一致性检验。

表4 一致性检验Table 4 Consistency check

结果表明，年采矿石量(C1)相对权重值为0.0606，盘活的尾矿资源量(C4)相对权重值为0.0846，采出品位(C7)相对权重值为0.0353，精矿品位(C8)相对权重值为0.0431，吨精矿能耗(C15)相对权重值为0.0742，为相对弱权重指标，剔除这些指标。

资源综合利用效益评价指标体系经初选、优化后，最终确定了由三个层级、18个指标组成的资源综合利用效益评价体系，通过层次分析法再次计算各层次、各指标的权值，结果见表5。

由表5可知，准则层的资源效益、经济效益、环境效益和社会效益相对于目标层的重要性排序为：资源效益>环境效益>经济效益>社会效益。其中，资源效益和环境效益对矿产资源综合利用综合效益评价起决定性作用，符合国家对矿产资源节约集约利用和保护的要求，满足对环境保护和生态修复的要求。在考虑资源效益和环境效益的同时，还要统筹兼顾企业的经济效益和企业带来的社会效益，通过综合利用使企业获得更大的经济效益，才能激发企业对矿产资源综合利用的积极性，保证磷矿资源综合利用持续高效的推进。

指标层对目标层权重影响最大的指标有共伴生矿利用率、选矿回收率、尾矿利用率、固废利用率、开采回采率，说明提高资源利用率和对尾矿、废石中有用组分的再回收等尤为重要，既可以实现资源高效利用，还可以减少采选过程中对周围环境的影响，实现综合利用效益最大化。经济效益中，综合利用年产值和主矿物年产值起主要作用，说明当通过综合利用使企业经济效益提高时，企业综合利用的积极性更高。

表5 磷矿资源综合利用效益评价体系Table 5 Evaluation system of comprehensive utilization benefit of phosphate ore

4 建 议

1) 以技术创新为突破，促进磷矿资源综合利用。一是鼓励企业加大新工艺和新设备研发的投入力度，创新工艺设备提高磷矿资源中共伴生资源及尾矿、磷石膏等废弃物的综合利用，提高资源综合利用效益；二是改进采选矿工艺，引进国外先进的磷矿采选设备，盘活中低品位磷矿资源，提高磷矿资源开采回采率和选矿回收率，减少磷矿资源浪费。将不同品位磷矿进行不同程度的加工利用，做到“优矿优用”。

2) 以税费优惠政策提高企业综合利用积极性。矿山企业综合利用行为受市场价格因素影响较大，价格变动直接影响企业对资源综合利用的积极性。因此，政府可以在税费、利息等方面给与企业相应的优惠政策，政府让利企业，鼓励企业进行综合利用。

3) 转变资源利用意识，使资源综合利用变被动为主动。磷矿资源综合利用的主体是矿山企业，因此，提高矿山企业综合利用意识至关重要。通过制度约束、政策激励和政府宣传相结合的方式，让企业认识到资源综合利用的重要性和必要性，达到主动综合利用磷矿资源的效果