黄 屹,陈广义,田郁溟,李朗田,雷玉龙,李连支,张之武,杨 朋,黄丽梅
(1.中国冶金地质总局中南地质调查院,湖北武汉 430080;2.中国冶金地质总局,北京 100025;3.中国冶金地质总局湖南地质勘查院,湖南长沙 410016;4.中国冶金地质总局矿产资源研究院,北京 101300)
锰矿是维系国民经济正常运行的支柱性矿产,是涉及国家资源安全的大宗紧缺战略性矿产,是钢铁工业的基本原料,也是支撑新能源、新材料等新兴产业发展的重要原料,在国民经济中具有重要的战略地位(周超洋,2012;刘陟娜等,2015;朱志刚,2016)。近年来我国锰矿勘查取得了较大进展,在贵州松桃、湖南湘潭等地区南华系锰矿及桂中、新疆等地区石炭系锰矿的找矿工作获得了重大突破(周琦等,2016;刘志臣等,2017;高永宝等,2017;陈旭等,2019),在滇东南地区首次发现上石炭统顺甸河组(顺甸河锰矿)和下三叠统石炮组(那凹锰矿)两个新的含锰层位(韦运良等,2019)。
前人对锰矿地质特征、控矿因素、成矿规律和资源潜力等方面做了较多研究,但对于我国锰业目前存在的问题及对策缺少系统性总结。我国锰矿资源与国外相比,资源禀赋差,对外依存度高,比较优势差(洪世琨,2011),同时国内锰矿勘查投入少,查明率低,基础储量不足。因此,妥善解决我国锰业存在的主要问题,提高锰矿资源保障程度,对促进国民经济稳定健康发展有着重大的战略意义。
截至2019年底,我国锰矿床共计433处,其中超大型5处,大型21处,中型94处,小型313处,广西、湖南和贵州锰矿床数量位列全国前三位(图1)。
图1 中国锰矿床数量及规模①~⑦Fig.1 Quantity and scale of manganese deposits of China mainland①~⑦
截至2019年底,我国累计查明锰矿石资源储量20.89亿吨,保有资源储量17.53亿吨,主要分布在贵州、广西、湖南、重庆、四川、云南以及辽宁、河北、新疆等地(图2),贵州、广西和湖南位列全国前三位①~③。其中,广西下雷超大型锰矿查明资源储量1.73亿吨①;贵州铜仁地区普觉、高地、道坨、桃子坪四个超大型锰矿累计查明资源储量6.01亿吨②。这些锰矿床的发现实现了我国锰矿地质找矿有史以来的最大突破,使黔东、桂西南地区成为我国锰矿资源战略安全供应核心区,是我国重要的锰资源基地。此外,在新疆玛尔坎苏地区已发现奥尔托喀讷什、玛尔坎土、穆呼等锰矿及一批锰矿点,查明富锰矿石资源储量2209万吨,平均品位>30%,是我国最富的碳酸锰矿床;预测2000 m以浅锰矿资源总量22348.69万吨,有望成为我国北方最重要的亿吨级优质锰矿资源勘查开发基地之一。至此,我国初步形成了西北(新疆玛尔坎苏地区)和西南(黔东、桂西南地区)并重的锰矿资源格局,尤其是近年来新疆和贵州富锰矿的发现,对提高我们锰矿资源安全保障,缓解我国锰矿资源供应不足有着重大的意义。
图2 中国查明及保有锰矿资源储量及分布①~⑦Fig.2 Proved and preserved manganese resource reserves and distribution of China mainland①~⑦
从区域上讲,我国主要有黔东-湘西、桂西南、遵义、湘南、桂中、湘中、滇东南、城口和阿克陶-乌恰等9个锰矿矿集区⑧~⑩,其查明和保有资源储量分别占全国的82.8%、83.3%(表1、图3)。
表1 中国主要锰矿矿集区概况一览表
图3 中国锰矿矿集区及潜力区分布图(据注释⑧修改)Fig.3 Distribution of concentration and potential areas of manganese ores in China(modified from Note ⑧)1-锰矿矿集区、潜力区及编号;2-超大型锰矿床;3-中型锰矿床;4-小型锰矿床1-manganese ore concentration area,potential area and number;2-super large manganese deposits;3-medium sized manganese deposits;4-small manganese deposits
截至2019年底,中国保有富锰矿资源储量14661.58万吨,其中贵州8683.84万吨、新疆2250.4万吨、广西1675.28万吨(表2)①~⑩。贵州铜仁地区高地锰矿锰平均品位为25.75%,成为我国第一个特大型富锰矿。
表2 截至2019年底中国富锰矿保有资源储量汇总表
截至2019年3月,中国境内锰矿采矿权293个,主要集中在广西、贵州、湖南、重庆、云南等地,占总数的68%。其中到期和到期续办的80个,其余213个采矿权,由于安全、环保、山林纠纷、土地权属、区域整合等因素停产也不在少数,目前仅107座有开采活动,开工率不足40%,采出矿石总量1038万吨(詹海青和张丽云,2019)。全年正常生产的大型锰矿山仅有中信大锰、阿克陶佰源丰、云南文山斗南和贵州武陵等少数企业。
由于我国锰矿体多呈薄层状、缓倾斜、埋藏深,适合露天开采的资源储量只占全国的6%,其他均为地下开采,开采技术条件较差,锰矿利用率低(王星敏等,2010)。此外,我国锰矿大多属于高磷、高铁、高硅的贫锰矿床,锰矿物嵌布粒度细,结构复杂,选矿加工难度大(周柳霞,2000;张泾生和周光华,2006)。
在2012年全国矿产资源潜力评价锰矿预测成果的基础上⑦(阴江宁和肖克炎,2014),结合中国冶金地质总局2019年完成的湘西-滇东地区矿产地质调查及资源潜力动态评价成果⑨~⑩,初步统计我国22个省区锰矿预测资源量43.78亿吨,主要分布在广西、贵州、湖南、重庆、四川、河北、辽宁、新疆等省区。
从区域上讲,我国9个锰矿矿集区是主要的锰矿潜力区,预测锰矿资源量34.18亿吨,占全国总预测资源量的78%⑧~⑩(表1、图3)。
3.1.1 国内锰矿供应情况
近年来,我国锰矿消费量总体呈上升趋势。但由于严格的安全和环保执法及矿山资源日益枯竭,我国许多锰矿山大幅减产或关停(詹海青和张丽云,2019),国内锰矿石产量已由2010年的2450万吨(金属量441.00万吨)减少到2019年的1548万吨(金属量278.64万吨)(表3)。
从表3可以看出,2019年锰产业消费量(金属量)1586.61万吨,如果全部由国内锰矿石供给、按照90%的采矿回收率,平均品位18%计算,2019年共消耗锰矿资源近9800万吨。而2019年底中国锰矿保有资源储量不足18亿吨,因此我国锰矿的静态保障程度不足25年,属难保障矿种。需长期将锰作为重点矿种进行部署勘查,未来的寻“锰”之路责任重大。
表3 2010~2019年中国锰矿产量及消费量
3.1.2 国外锰矿进口情况
我国锰矿主要进口国有南非、澳大利亚、加蓬、加纳、巴西、马来西亚等六个国家,进口量占我国总进口量的90%以上(詹海青和张丽云,2019)。2011~2012年,澳大利亚作为我国第一大锰矿进口国,进口数量一般在400~500万吨,总体平稳。从2013年至今,南非取代澳大利亚跃升至第一位,并在2018年进口量突破1000万吨,在2019年达到了1342万吨(表4)。
表4 2011~2019年中国进口锰矿石情况一览表
续表4
3.1.3 对外依存度
对外依存度反映我国锰矿消费量对净进口锰矿量的依赖程度,表示进口量占消费量的比例(张艳飞等,2015)。从2010~2019年我国锰矿需求及对外依存度情况来看,近年来,随着经济发展,我国从国外进口锰矿石量逐年攀升,对外依存度居高不下(图4)。今后我国国内锰矿产量增速不会太快,为满足我国巨大的锰矿需求,锰矿进口量还会继续增加。
图4 2010~2019年中国锰矿需求及对外依存度Fig.4 China’s manganese ore demand and dependence on foreign countries in 2010~2019
3.2.1 粗钢产量与锰消费量的线性关系
基于锰矿资源90%的消费用于钢铁工业,本文选择2004~2019年中国粗钢产量、锰消费量进行线性回归分析,利用锰钢线性关系预测未来中国锰矿需求。
从统计结果看(表5),中国锰钢比在1.1916~1.4022之间,平均1.3011,总体比较稳定,表明粗钢产量与锰消费量存在线性关系,拟合优度高(R2=0.9806),可以用来预测锰资源消费量。其线性回归方程为Y=0.012151543x+0.494855(Y为锰金属消费量,x为粗钢产量,单位为百万吨)(图5)。根据锰钢回归方程计算,我国每生产1 t粗钢大约需要锰金属12.65 kg。
3.2.2 锰需求预测
从长期的国内市场和外部需求来看,基础设施建设会带动我国巨量钢材的需求。依据粗钢产量与锰消费量之间的线性关系,对未来锰矿石需求量进行预测(表6)。
表5 中国2004~2019年粗钢产量与锰消费量
续表5
图5 中国粗钢产量-锰消费量线性关系Fig.5 Linear relationship between crude steel production and manganese consumption of China
4.1.1 资源比较优势差
长期以来,与全球主要产锰国如南非、澳大利亚、加蓬等国相比,我国的锰矿资源禀赋劣势明显,比较优势差,主要表现在:锰矿床规模小(小型矿床占72%)、品位低(平均品位仅18%),矿体多呈薄层状、缓倾斜、埋藏深,开采技术条件差,矿石损失率和贫化率高、资源储量消耗过快;锰矿石质量差,结构复杂,粒度细,难选冶,选矿成本高,贫矿、尾矿综合利用率较低(邓文兵等,2019)。
表6 中国未来粗钢产量及锰矿需求预测
4.1.2 矿山集中度低
我国锰矿山布局不合理,尚未形成集约化、规模化的格局,主要表现为矿山集中度低,民采小矿数量庞大,“小、散、乱”现象普遍存在。部分原因是成矿地质条件差、矿床规模小,更重要的是资源开发方式与矿权设置不合理,“大矿小开”现象严重,民采小矿缺乏技术、资金,设备简陋,滥采乱挖,采富弃贫,对矿床破坏严重,人为导致矿山回采率低、产量不稳定、可供资源减少(洪世琨,2011)。
4.1.3 锰矿资源查明率低
2019年底中国查明锰矿石资源储量20.89亿吨,预测锰矿石资源潜力43.78亿吨,查明率为32%;保有锰矿石资源储量17.53亿吨,基础储量2.24亿吨,其占比仅为12.7%,绝大部分仍为资源量,尚需开展详查、勘探及开发利用可行性研究工作。但在2017年财政部、国土资源部发布《财政部国土资源部关于印发<矿业权出让收益征收管理暂行办法>的通知》(财综〔2017〕35号),要求矿业权人缴纳矿业权出让收益之后,探矿权转采矿权时需要缴纳巨额资金(张怀鑫,2018;李刚,2018;李桂秀等,2018;苏永琦等,2019),矿业投资风险加大,没有企业愿意继续投资开展锰矿勘查,提升资源储量级别。其结果是财政投入较少,社会投入基本停滞,探转采、扩充新产能缺乏政策支持。
4.1.4 综合保障程度低
我国是全球最大锰矿消费国,国内锰矿无法满足经济发展需求,锰矿进口量持续增长,对外依存度已由2010年的47%上升至2019年的82%。
从全球来看,全球锰矿可测储量(锰金属量)55亿吨,其开采和销售主要集中在国外六大矿业公司,中资企业在国外共获取锰矿石权益资源储量约6.5亿吨,仅占全球锰矿可测储量的2.87%。这六大矿业公司对全球锰矿形成的垄断,制约了国内企业在全球范围对优质锰矿的获取,使我国在国际锰业中始终处于被动地位。
4.1.5 资源开发与环境保护关系亟待统筹协调
在矿床开发选冶过程中,会造成滑坡和泥石流等地质灾害以及产生废渣、废水、废气等污染物。目前许多矿山企业安全环保意识薄弱、设施不完善,地质灾害频发,“三废”排放不达标,对安全、环境造成严重危害。
同时需要指出的是,各类生态保护红线及线路压覆也限制了资源开发,人为导致可供资源减少。在各县市实行废渣“消总量、控增量”环保要求下,增扩产能力受到压制。这种“一刀切”式的环保政策不利于矿业长期稳定发展。因此,必须统筹协调并科学处理资源开发与环境保护的关系。
4.1.6 锰产业结构有待优化
近年来,我国锰产业结构呈现出的局面是:电解锰、锰系铁合金冶炼企业对环境污染大、产能过剩、大量电解锰用于出口;电解二氧化锰、普通四氧化三锰、高锰酸钾等中-高端高附加值产品增长缓慢;高纯硫酸锰、高纯锰酸锂、高纯四氧化三锰等高端新能源新材料需求旺盛、产能不足。如2019年,中国电解锰产能263.5万吨,产量约153万吨,产能利用率仅58%,出口量达40.6万吨。因此,我国锰产业结构亟待调整、优化。
4.2.1 全面提高矿山集中度,夯实锰矿资源基地
重塑锰矿资源开发利用格局,加大矿山整合力度,扶优扶强,兼并重组,打造以大中型规模开采为主,选、冶、加工及综合治理一体化的工业园区(或产业集群),解决我国矿权设置不合理,采、选、冶企业“小、散、乱”问题,同时加强科技创新,切实提高贫矿、尾矿综合利用率。在此,提出我国锰矿资源基地规划部署建议⑧~⑩(丛源等,2014)(表7)。
表7 锰矿资源基地规划简表
4.2.2 加大锰矿勘查投入,着力提高锰矿资源查明率
将锰矿资源勘查纳入国家地质勘查总体规划,加大锰矿科研投入和勘查投入,并为企业发展和矿山建设提供技术和资金支持,重点在我国9个锰矿矿集区找浅部矿、富矿、大矿,增加锰矿资源储量,实现锰矿资源储量升级,扩大锰矿资源储备,夯实“压舱石”(表8)。
表8 锰矿勘查规划建议表
4.2.3 优化锰产业结构,有效降低锰资源消费
做强做大锰产业园区,利用财税、土地、资源等政策杠杆,淘汰落后产能,缩减国内低端冶炼过剩产能,鼓励 “走出去”,并减少低端锰系产品产量与电解锰出口,转变“资源进口,低端产品出口”的产业发展模式,减少国内电解锰及锰系铁合金冶炼企业对锰矿石的需求。同时支持重点高新锰企业加快科技创新、开发更多锰系新材料新产品、扩大生产规模,不断提高产品的科技含量和附加值。
4.2.4 正确处理锰矿开发与环境保护的关系
环保、绿色、安全的开发利用资源是实现社会经济可持续发展战略的重要组成部分之一。从“保护、预防、治理、综合利用”入手,坚持在保护中开发,在开发中保护;预防为主、防治结合;依靠科技进步,发展循环经济,建设绿色矿业,保证资源开发利用与社会、环境协调发展(李庆,2014)。
4.2.5 提高我国锰矿资源安全保障程度
一是全面提高锰矿工作程度,加大锰矿开发规划执行力度,稳定国内锰资源供应;二是改善锰资源进口结构。从锰矿石进口为主向锰系产品和电解锰进口转变,鼓励国内电解锰及锰系铁合金冶炼过剩产能向境外转移;三是建立境外稳定供应渠道。加大“走出去”的政策扶持力度,鼓励中资企业组团在“一带一路”沿线及周边国家开展锰矿地质勘查与资源并购(谢进,2017;于宏源,2018),获得优质锰资源,争取形成稳定的资源供应基地;四是适度储备锰资源。储备应以锰系合金、电解锰为主,高品位锰矿石为辅;建立以“国家储备为主、民间储备补充”的储备体系(张所续,2010)。
[注 释]
① 广西地质调查院.2019.中国矿产地质志·广西卷·锰矿[R].
②贵州省地矿局一○三地质大队等.2019.中国矿产地质志·贵州卷·锰矿[R].
③湖南省地质调查院.2012.湖南省锰矿资源潜力评价成果报告[R].
④广西矿产资源潜力评价项目办公室.2012.广西壮族自治区锰矿资源潜力评价成果报告[R].
⑤贵州省地质调查院.2013.贵州省矿产资源潜力评价成果报告[R].
⑥云南省国土资源厅等.2013.云南省矿产资源潜力评价成果报告[R].
⑦中国地质调查局.2012.全国矿产资源潜力评价成果报告[R].
⑧中国地质调查局.2013.全国锰矿勘查工作部署方案[R].
⑨中国冶金地质总局.2019.湘西-滇东地区矿产地质调查成果报告[R].
⑩中国冶金地质总局中南地质勘查院.2018.湘西-滇东地区锰矿成矿条件及潜力评价报告[R].