湘西州钒矿绿色发展探讨

肖丹，宋泽友，谭勇，宋维国

(1.湖南省国土资源规划院，湖南 长沙 410007；2.湖南轨道矿业发展有限公司，湖南 长沙 410004)

0 引言

湘西州作为湖南省进入国家“西部大开发”战略覆盖范围的唯一地区，自然资源丰富，生态地位重要。钒矿是湘西州的优势和特色矿产，已探明的资源储量居全省第一，同时具有开采技术条件较好、选冶精深加工技术较成熟、产业链建设初具规模等优势，拥有极高的开发价值(陈明辉等，2012；华骏等，2018)。但是，区内钒矿资源总体开发利用程度低、资源综合利用效率不高、历史遗留地质环境问题等因素，已成为制约该地区矿业持续发展的最大瓶颈，总体经济效益偏低，产业转型增效升级的任务迫在眉睫。国民经济发展进入绿色经济新时代，矿业绿色转型发展是新时期统筹生态安全和资源安全的必由之路(鞠建华和强海洋，2017；王瑞廷等，2020)。党和国家高度重视，各级政府也出台了相关文件，《湖南省人民政府办公厅关于全面推动矿业绿色发展的若干意见》(湘政办发〔2019〕71号)(湖南省人民政府办公厅，2020)要求推动矿业绿色转型和高质量发展；《湘西自治州人民政府关于印发〈湘西自治州推动矿业绿色发展实施方案〉的通知》(州政发〔2020〕15号)(湘西自治州人民政府，2020)要求到2022年全面建成绿色矿山；新一轮矿产资源规划更加突出了生态优先原则，对矿业经济发展提出了更高的要求(任辉，2020)，湘西州钒矿发展急需采取合理手段确定绿色发展方向。

1 钒矿资源概况及现状

1.1 钒矿资源概况

湘西州钒矿资源均属沉积型，成矿物质来源有陆源、热水沉积、生物和洋流(胡能勇等，2010)。钒矿体呈层状赋存于古丈复式背斜下寒武统牛蹄塘组下部碳硅泥质黑色岩系页岩中，含钒岩系为富含有机质的碳、磷、硅质岩石(游先军等，2008；陈明辉等，2014)。矿体厚度一般在1～4 m，少数可达8 m。钒矿品位一般在0.8%～1.0%，局部高达2.5%；并存在与石煤、页岩气、磷、锰、镍、钼、汞、铁等矿共伴生情况。矿石自然类型可分为硅质岩—页岩互层型和页岩型，工业类型为石煤型。湘西州钒矿资源总量居全省第一，区内已发现钒矿床(点)39处，分布在除龙山外的7个县市，其中以古丈、永顺、吉首、保靖、凤凰蕴藏较丰富。大型矿区有古丈岩头寨矿区，中型矿区有永顺县朗溪矿区、吉首市古者矿区、古丈白岩矿区、保靖夯沙矿区、凤凰塘坨矿区；小型矿区有凤凰东方红矿区、永顺郑家湾矿区；其中古丈岩头寨矿区、永顺县朗溪矿区、吉首市古者矿区三个矿山生产规模排在全国前十位(曾凌云，2020)。钒矿保有资源量能够充分保证钒矿产业发展的需求，区内配套交通、电力、水资源等外部条件良好，具备吸引国内外大型企业投资合作及实现产业可持续发展的良好资源条件。

1.2 钒矿产业发展现状

湘西州经过两次历时四年(2005—2008年)的“禁钒”行动后(周天颂和樊永安，2005)，州域内粗钒加工已完全停止。由于钒矿开发对促进地方经济发展意义重大，加之钒产品精深加工新技术新工艺一直在不断发展，拥有从粗钒到精钒、粉钒到片钒、50钒铁、80钒铁、钒氮合金、高纯钒的钒产业链条企业。钒铝合金、钒电解液、钒电池、钒酸铋涂料、纳米级五氧化二钒等产品研发也取得突破，如汉瑞公司生产的钒酸铋，填补了国内多项科技的空白，且产品多项指标均优于世界最大的化工企业——德国巴斯夫产品指标；众鑫公司生产的钒氮合金远销欧洲，出口创汇，产品享誉世界；汇峰公司生产的99.7%以上的高纯钒、钒电解液，其应用市场广阔，且技术国内领先。但精深加工企业少、产能低，且比较分散，没有形成集群，其产业链条向上下游发展协同态势较慢，还未有规模投产企业。

1.3 矿山环境保护恢复治理现状

湘西州现有正规采矿许可证的3个矿区至今尚未进行开采与洗选、冶炼与深加工，对地质环境与生态环境未造成影响。古丈县岩头寨矿区土溪矿段钒矿与白岩矿区南矿段正在建厂房和筹建建厂，占用及破坏土地资源对土壤环境的影响，修建矿山公路产生的一些斜坡也都得到有效治理与修复。对于以前非法滥采乱挖，土法洗选、冶炼及加工引起的土壤环境变化已经自然修复。

2 钒矿资源开发利用存在的问题

2.1 资源开发利用程度低

区内钒矿以往开采主要为民采，全州目前仅设置有3个采矿权，设计产能435万吨矿石量/年，且3个矿山因环境准入负面清单、基建推进缓慢等原因均未生产。全州突出的资源优势未转化为经济效益，未达到州委州政府的产业预期。

2.2 选矿技术水平停留在实验室阶段

湘西州钒矿开采早期主要采用传统的钠化焙烧—水浸提钒法。近年来，虽通过技术攻关，钒矿的选矿取得了一定的突破，但对环境影响较小的酸浸提钒技术目前依然停留在实验室阶段，尚未运用到量选阶段，其他选矿技术要么对环境影响较大，要么不具备相关条件，制约了钒矿的利用。

2.3 资源综合利用效率低

钒矿开采存在的重大问题之一是会产生大量的尾砂，其堆放会占用大面积土地，也会形成一定的水土污染问题。目前尾砂综合利用的用途并不广泛或不具条件、不经济，因此大量的尾砂将择地堆放。此外，矿体内有用组分的回收尚未被重视，有用组分主要是SiO2和Al2O3，前者用途广泛，可以用于制造玻璃、水泥等，后者可以用于制造陶瓷等耐高温材料；矿石中有害组分主要是238U和As，前者存在一定的放射性，后者存在毒性，可能通过污染土壤、大气和水源，威胁到人类的基本生存和健康。

2.4 历史遗留地质环境问题包袱重

上世纪末，受“大矿小开，小矿放开、有水快流”思想的影响，矿业无序发展，特别是钒价飙升时期，域内非法开采、掠夺式开采、不规范开采盛行，产生了较大的矿山地质环境问题。部分非法采矿厂因为废气处理工艺及设备落后或处理措施不恰当，废水、废气、废渣处理能力弱。更甚者，部分企业为了追逐利润、节约投资，没有建设处理装置或为了节约运行成本有装置也不运行。废气中的氯化氢、二氧化硫，废水中的六价铬、镉、砷等随意排放，使得钒厂周围植被遭受较严重损坏，土壤、水体遭受污染，造成了较严重的地质环境问题。

3 钒矿资源绿色发展主要对策

3.1 提高资源综合利用水平

在钒矿资源开发中，坚定高效利用就是节约资源的理念：一是不断提高钒矿资源开发利用水平。按照自然资源部关于含钾岩石等矿产资源合理开发利用“三率”最低指标要求(自然资源部，2020)，提高资源开采回采率和选矿回收率，减少设计和开采损失的资源量消耗和矿山废弃物排放。二是加强选、冶技术研究和应用。推广先进适用的资源综合回收工艺及选矿技术；采用高效节能、环保的先进设备，提高钒矿产的选矿回收率。三是加强共伴生矿的综合开发利用。湘西州钒矿中含量多种伴生矿产，如镍、钼、铀等，但整体含量较低。应加强矿产资源伴生元素的综合利用研究，增加矿产品种。四是加强废石、废渣、尾矿等废弃物的综合利用。加大“三废”利用先进技术的研究并引进和推广，加强矿山企业“三废”排放的监管，强化减排措施，将减排指标列入考核和准入条件；制定优惠政策，加大支持以废石、尾砂、冶炼废渣的利用为重点，引导并促进企业对其进行综合利用的力度，减排增效。五是加快矿产资源的循环利用。加强对钒生产废弃物的综合利用，推广尾矿中残余有价金属元素高效分离回收的产业化技术，鼓励企业对废钒催化剂等二次钒资源、废石、废酸、废渣、废气等进行治理与回收利用，对综合利用率较高的企业给予鼓励；对暂不具备回收技术、经济成本高的尾矿和废弃物做好安全存放，严禁作为普通尾矿和废弃物处理。

3.2 调整矿业产业结构

推动矿业规模化、集约化、基地化发展，引导形成以大型集团为主体，大中小型矿山、上下游产业协调发展的资源开发新格局，延伸钒产业链，提高产品附加值。一是推动钒矿绿色化智能化全产业链发展，促进智慧矿山、数字化车间、智能工厂建设。二是开展钒电池开发、高品质钒钢和海洋工程、大飞机制造、医疗器械用钒及钒合金材料等关键技术研究(白瑞国，2019)。加强钒系合金、钒液电池等产业链下游深加工研究；加强钒采选冶炼深加工发展前沿技术的研究；拓展国内钒产品市场空间。三是建立以企业为主体的钒资源综合利用技术研发和创新体系，积极开发高附加值应用新产品(蒋绍平等，2010；贺令邦等，2021)。支持企业加大研发投入；鼓励企业与科研院所、高等院校合作，实现优势互补，实现重大技术突破。

3.3 加强矿山生态保护修复

坚持矿产资源开发与环境协调发展，加强矿山生态保护修复。矿山生态保护修复要遵循“制度严执行、源头严管控、过程严监管”的原则。一是制度严执行，生产矿山必须全面落实绿色矿山建设要求，严格贯彻“边开采、边治理、边修复”要求，按照主管部门审核通过的矿山生态保护修复方案开展矿区环境治理和生态保护修复工作。对开采形成的塌陷区、地裂缝、滑坡、崩塌、所有露采场、废石堆场、废工业广场、废房进行随采随修复；对矿山占用及破坏土地资源，包括露采场、废石场、尾砂库及矿山工程建设占用土地资源进行修复治理。二是坚持源头严防，科学规划、合理设置矿权，加强矿山生态问题诊断、资源高效综合利用、矿山开采全过程资源节约管理，优化开采工艺。三是过程严监管，压实矿山企业主体责任，严格落实矿山生态修复基金制度，矿山企业切实履行“边生产，边修复”的矿山生态保护修复义务。定期将监测工作台账录入全省矿山生态保护修复监测信息系统，实行矿山生态保护修复年度验收工作的动态监管。定期监测地下开采钒矿可能造成地下水资源枯竭、地表水漏失、塌陷、滑坡等地质灾害，实时监测废渣、废水、废气排放和水土保持。对未完成年度生态修复任务的矿山企业，责令限期整改，督促矿山企业切实履行矿山生态保护修复义务。对采矿行为造成生态环境损害严重的，追究采矿权人违法责任。

由于钒元素主要是以残渣态形式存在于土壤中，必须引导矿山企业做好生产过程中酸浸渣、化学除杂渣、废水净化渣等“三渣”处理。其中，酸浸渣放射性含量在允许范围时，可以作为生产水泥的配料。化学除杂渣(主要成分是硫酸钙，其次是硫酸铝、硫酸镁及微量重金属元素的混合物)和废水净化渣因含有一定量的重金属元素，应由有危险废物处理资质的单位进行处理。选冶厂生产污水必须经厂区生产污水排水管网排至污水处理站进行处理后，由回水泵扬送至回水高位水池，用于选冶工艺及除尘、道路浇洒、地面冲洗等，实现废水零排放。含尘含硫含氨等废气，采用布袋收尘、脱硫除尘塔、喷淋吸收塔等除尘、脱硫、回收氨，符合环保要求后达标排放。最后充分利用植物修复钒矿重金属污染，有研究表明丛枝菌根真菌能够改善植物养分吸收和生理代谢，增强植物耐重金属毒害能力，促进重金属污染土壤的生物修复(赵昕等，2018；李信茹等，2021；朱汉斌和裘浪，2021)。

3.4 制定矿产资源支持政策

加快构建湘西州钒矿资源节约、环境友好、绿色发展的产业政策体系，制订和完善相关管理措施，为钒矿绿色发展提供有力支持。一是坚持生态优先、绿色发展理念。牢固树立绿水青山就是金山银山的理念，在钒矿资源的开发利用过程中，把绿色发展要求落实到资源开发利用各个环节，始终把生态环境保护放在首位，以绿色矿山标准为指导，开展矿产资源开发利用和矿山环境治理保护(韩宝富等，2020)。二是坚持问题导向、分类施策。针对不同区域、不同规模、不同选冶加工生产线分类施策，“一矿一基地”布局发展循环经济，提高企业效益。积极推动矿山升级改造，逐步达到绿色矿山建设要求，推进全州钒矿绿色矿山建设工作，构建绿色矿业发展长效机制。同时采用“矿山+工业园”的产业链模式，选择在钒矿山周边交通便利、通迅发达、能源供应等基础设施比较齐全的地带建立工业园区，进行钒矿产品深加工业务，延伸产业链，将资源优势转化为经济优势，带动区域经济发展。三是实行源头管控，系统治理。探索完善准入条件，严格按照绿色标准建设新设矿山。突出加强过程监管，督促矿山、矿企在每一个环节都落实绿色发展要求；科学规划，强化空间规划管控，统筹推进布局优化、技术创新、产业升级、生态修复等各方面工作。四是坚持目标导向，有序推进。以2022年底前生产矿山全面完成全州钒矿绿色矿山建设为目标，有计划、分步骤实施，重点打造古丈县“古丈钒矿生态修复模式”，引领全州钒矿绿色矿山建设工作。五是倡导政府主导、矿山主建。落实地方政府监管责任和矿山主体责任，统筹协调，形成合力推进辖区内钒矿绿色矿山建设。突出矿山企业主体地位，增强绿色发展意识，加大资金投入，注重经济和环境协调发展。

4 结论

本文通过详细了解湘西州钒矿资源概况、钒矿产业发展现状和矿山环境保护修复治理现状，针对湘西州钒矿开发利用中存在的问题，提出钒矿资源绿色发展主要对策。认为钒矿开采区域内人民生活环境与安全保障是矿产开发的基本底线，将逐步倒逼企业转变发展方式，提高资源综合利用水平、调整矿业产业结构、加强矿山生态保护修复，制定矿产资源支持政策，同时因地制宜、因势利导，充分发挥钒矿资源优势，助推全州社会经济发展和产业结构优化，走绿色环保的发展道路，全面提升钒矿产业发展质量和效益，以早日实现矿山矿区环境生态化、资源利用高效化、开采方式科学化、管理信息数字化及矿地关系和谐化。