開發(fā)非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源：通向綠色礦業(yè)的有效途徑

趙鵬大

摘 要:新型非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源的發(fā)現(xiàn)與開發(fā)研究可以促進(jìn)礦業(yè)生產(chǎn)無廢化，推動(dòng)地球物質(zhì)流進(jìn)入良性循環(huán)，有利于提高礦業(yè)自身價(jià)值和降低用于環(huán)保的成本。非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源的發(fā)現(xiàn)與開發(fā)研究為礦產(chǎn)資源的可持續(xù)供給提供新的保證，并為新興產(chǎn)業(yè)提供新的礦產(chǎn)資源支撐。非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源開發(fā)基礎(chǔ)理論研究和實(shí)際工作的進(jìn)行需要多學(xué)科交叉聯(lián)合，需要產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合，需要政府支持和企業(yè)參與，也需要廣泛的國(guó)際合作與交流。這是一項(xiàng)跨世紀(jì)的工程，是為子孫后代創(chuàng)造發(fā)展基礎(chǔ)的事業(yè)。

關(guān)鍵詞：非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源；綠色礦業(yè)；研究動(dòng)態(tài)；前景展望

中圖分類號(hào)：F062.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-569X(2009)01-0001-06

1 資源現(xiàn)狀、問題與資源安全戰(zhàn)略

1.1 人口增長(zhǎng)與地球承載力

根據(jù)朱大奎等的研究，世界人口2000年前為3億人，1700年為6億，2000年為60億，而到2030年，世界人口將達(dá)到120億，這就引出了地球的承載力問題。

地球的承載力問題實(shí)際上是地球能養(yǎng)活多少人的問題。生命支撐系統(tǒng)包括有：糧食、氣候、水、土壤、金屬、建筑及陶瓷礦物、礦物肥料、化石燃料及能源、動(dòng)植物等，因此，除了糧食和水等這些基本所需，我們還需要考慮礦物資源。

1.2 礦產(chǎn)資源作用與地位

礦產(chǎn)資源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。目前，我國(guó)95％的能源和80％的工業(yè)原料都取自礦產(chǎn)資源。極而言之，整個(gè)人類的發(fā)展史從某種角度來說就是人類開發(fā)利用天然巖礦材料的歷史。

資源的巨大消耗表現(xiàn)：發(fā)達(dá)國(guó)家人均年消耗20t天然巖礦材料，如100億人達(dá)到先進(jìn)生活水平，年需消耗21 014 kg巖礦材料，相當(dāng)年消耗100 km³地球物質(zhì)。從自然資源消耗來看，如果全世界人都達(dá)到美國(guó)人的生活水平，至少需要20個(gè)地球。

一些礦產(chǎn)資源大國(guó)，其礦業(yè)部門或資源工業(yè)對(duì)國(guó)家發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步起著突出的作用。澳大利亞，礦產(chǎn)及石油工業(yè)是使國(guó)家財(cái)富持續(xù)增長(zhǎng)的最重要因素。其礦產(chǎn)及石油部門出口產(chǎn)值達(dá)365億美元，占商品出口總數(shù)的60%。南非，國(guó)家和政府制定了一系列政策和措施，以保證礦業(yè)具有更大的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。美國(guó)，礦產(chǎn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中也發(fā)揮著巨大的作用。固體礦產(chǎn)礦業(yè)對(duì)1995年美國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)收入做出5240億美元的直接和間接雙重貢獻(xiàn)。如果沒有礦業(yè)，美國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)滿足人民需要和保持其全球地位的能力就會(huì)受到嚴(yán)重的削弱。

俄羅斯 “論固體礦物原料生產(chǎn)國(guó)的排序”對(duì)世界6個(gè)礦業(yè)生產(chǎn)大國(guó)據(jù)20種糧食和礦產(chǎn)的礦業(yè)產(chǎn)值（美元）的排序?yàn)椋?/p>

美國(guó)578.56億元

中國(guó)328.49億元

澳大利亞185.87億元

南非170.00億元

俄羅斯 126.79億元

加拿大 114.21億元

中國(guó)礦業(yè)產(chǎn)值排序雖位居第二，但人均礦業(yè)產(chǎn)值僅為31美元；澳大利亞雖位居第三，但人均產(chǎn)值高達(dá)1 147.3美元；南非礦業(yè)產(chǎn)值雖位居第四，但因其國(guó)土面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其它礦業(yè)大國(guó)，因而其單位面積產(chǎn)值居世界之首，每平方公里達(dá)14 166.7美元，而中國(guó)每平方公里國(guó)土的礦產(chǎn)值僅為3 421.8美元。

1.3 我國(guó)礦產(chǎn)資源現(xiàn)狀與問題

1.3.1 總量多——人均少

中國(guó)已探明的礦產(chǎn)資源總量很大，約占世界的12％，僅次于美國(guó)和前蘇聯(lián)，居世界第3位，但人均占有量?jī)H為世界人均占有量的58％，居世界第53位。

1.3.2 需求增大保障不足

礦產(chǎn)資源出現(xiàn)“入不敷出”的境況，儲(chǔ)量增長(zhǎng)<產(chǎn)量增長(zhǎng)<消費(fèi)增長(zhǎng)，后備儲(chǔ)量嚴(yán)重不足，已經(jīng)危及到礦產(chǎn)資源的可持續(xù)供給。

需求增大表現(xiàn)在：到2020年，我國(guó)人口將達(dá)到15億，需要生產(chǎn)糧食6億噸，城市化將從現(xiàn)在的40％提高到55％，城鎮(zhèn)建設(shè)用地預(yù)計(jì)增加360萬公頃，我國(guó)經(jīng)濟(jì)總量將在2000年基礎(chǔ)上翻兩番，對(duì)能源的需求急速增長(zhǎng)。煤炭要新增產(chǎn)能7～10億噸。石油對(duì)外依存度將超過60％。

1.3.3 后備資源不足，產(chǎn)能消失嚴(yán)重，危機(jī)礦山問題突顯

25種主要金屬，415個(gè)大中型礦山中，已關(guān)閉礦山38個(gè)，占大中型礦山總數(shù)的9%；嚴(yán)重危機(jī)礦山54個(gè)，占13%；中度危機(jī)礦山35個(gè)，占8%；潛在危機(jī)礦山82個(gè)，占20%。上述各項(xiàng)總數(shù)已達(dá)50%。

另據(jù)調(diào)查，全國(guó)將有47個(gè)礦業(yè)城市和400多個(gè)礦山面臨探明儲(chǔ)量枯竭，直接涉及300多萬礦工和1000余萬家屬的工作和生活，因此這是一個(gè)很嚴(yán)重的問題。

1.3.4 資源開發(fā)不合理、利用不充分并且嚴(yán)重污染環(huán)境

我國(guó)礦產(chǎn)資源特點(diǎn)之一是共伴生組分復(fù)雜、貧礦及難選礦多。礦產(chǎn)的有效綜合利用問題十分突出。我國(guó)金屬礦山采選回收率比國(guó)際水平低20％，9種有色金屬綜合回收率為35％～67％，伴生、共生礦利用率僅20％。此外，在礦床開采、選冶、加工及消費(fèi)過程中，所排放的廢水、廢氣、固體廢物造成的環(huán)境污染嚴(yán)重，并占用大量土地。礦山廢棄物日益增多，利用率低造成資源浪費(fèi)，環(huán)境污染日益加劇。人類每年采出170-180億噸礦石+廢石，而最終產(chǎn)品僅占其總體積的3%，95%以上成廢棄物。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至1995年中國(guó)金屬礦山積存的尾礦已達(dá)53.8億噸，并以每年3―5億噸的排放量增長(zhǎng)，到2000年達(dá)到60億噸以上，侵占農(nóng)田3―5萬畝。

1.3.5 新興產(chǎn)業(yè)對(duì)新型礦物原料的新需求

新興產(chǎn)業(yè)如：納米產(chǎn)業(yè)——天然納米礦物原料，環(huán)保產(chǎn)業(yè)——環(huán)境礦物原料，航天工業(yè)——某些稀有分散金屬元素等等。納米技術(shù)與信息技術(shù)、生物技術(shù)一道被譽(yù)為新世紀(jì)的三大主流新興技術(shù)，正在引起一場(chǎng)新的產(chǎn)業(yè)革命。

1.3.6 21世紀(jì)礦產(chǎn)資源勘查面臨新局面

21世紀(jì)礦產(chǎn)資源勘查面臨新局面可以概括為“三難”、“三新”?！叭y”：難識(shí)別、難發(fā)現(xiàn)、難開發(fā)；“三新”：新類型、新深度、新領(lǐng)域。具體表現(xiàn)為：礦山后備資源不足、部分礦山瀕臨倒閉、找礦深度日益加大，找礦難度日益增大、資源勘查越來越依賴于新理論、新技術(shù)、新方法。

1.4 資源安全戰(zhàn)略

資源安全戰(zhàn)略主要從以下幾方面展開：從實(shí)際國(guó)情出發(fā)，走資源節(jié)約型的發(fā)展道路；重視資源儲(chǔ)備戰(zhàn)略，實(shí)行“兩種資源及兩個(gè)市場(chǎng)”的戰(zhàn)略；努力尋求各種替代資源，認(rèn)知、發(fā)現(xiàn)、開發(fā)和利用非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源。

2 非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源

非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源（Nontraditional mineral resources）是指受目前經(jīng)濟(jì)、技術(shù)以及環(huán)境因素的限制，尚難發(fā)現(xiàn)和尚難工業(yè)利用的礦產(chǎn)資源，以及尚未被看作礦產(chǎn)和尚未發(fā)現(xiàn)其用途的潛在礦產(chǎn)資源。 它的研究體系包括：非傳統(tǒng)礦產(chǎn)，非傳統(tǒng)礦產(chǎn)勘查理論與方法，非傳統(tǒng)礦業(yè)，非傳統(tǒng)礦業(yè)經(jīng)濟(jì)。

2.1 非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源分類

非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源包括：各種新類型、新領(lǐng)域、新深度、新工藝、新用途的礦產(chǎn)資源。

非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念，隨著技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、市場(chǎng)及需求的變化，非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源可以轉(zhuǎn)化為傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源。非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源的發(fā)現(xiàn)與開發(fā)是礦產(chǎn)資源可持續(xù)供給的重要保障。

近數(shù)十年來，找礦與開發(fā)生產(chǎn)實(shí)踐證明，非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源發(fā)現(xiàn)和開發(fā)的潛力很大。

2.1.1 非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源——新類型

在新類型方面，如：紅土型金礦、黑色頁巖中的鉑族礦產(chǎn)、超高壓變質(zhì)帶中的金剛石等，都是當(dāng)今非傳統(tǒng)礦產(chǎn)新類型的典例。

2.1.2 非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源——新領(lǐng)域

在新領(lǐng)域方面，如：深海鐵錳結(jié)核、深海金屬軟泥、深海鈷結(jié)殼以及天然氣水合物等資源潛力巨大。

海洋礦產(chǎn)資源的潛力巨大：①油氣。美國(guó)1/6以上，世界1/4以上石油產(chǎn)量來自海洋大陸架。此外，大陸斜坡等海水更深部位也有油氣，目前開采成本較高。②天然氣水合物。未來海底新能源，是天然氣（含甲烷等氣體96.5%）與水(水分子3.5%)的類冰固態(tài)簡(jiǎn)單化合物。1 m³天然氣水合物=164 m³甲烷。估算資源量可達(dá)2×10¹⁶m³，相當(dāng)于2×10⁵億噸油當(dāng)量。③錳結(jié)核。含Mn25%，F(xiàn)e15%，Ni2%，Cu2%以及Co等。④富鈷結(jié)殼。2003年對(duì)近10座海山重點(diǎn)進(jìn)行了加密調(diào)查，在尖頂海山發(fā)現(xiàn)了品位高、厚度大、分布淺的富鈷結(jié)殼。⑤金屬軟泥及沉積物。紅海沉積物含Cu>1%，Zn>3%；其它，Ag，Au及Pb等（1983年估計(jì)價(jià)值25億美元）。⑥其它。如Mg，世界產(chǎn)量約2/3來自海水；此外，NaCl，P，Au，Ti，金剛石等。

2.1.3 非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源——新深度

在新深度方面，據(jù)報(bào)導(dǎo)，南非蘭德金礦盆地一采金豎井將加深至4 117 m，這將是世界最深的礦井，要開發(fā)的新礦層是世界級(jí)的礦體。在我國(guó)，埋深大于500 m的礦床被稱為大深度礦床，目前還很少勘查和評(píng)價(jià)。

2.1.4 非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源——新工藝

在新工藝方面，如微生物浸礦工藝、天然納米礦物開發(fā)利用技術(shù)等都有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ⑹鼓切┑推肺?、難選冶、低價(jià)值的“呆滯型”非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源潛力予以充分體現(xiàn)。我國(guó)已成功地進(jìn)行了鈾礦原地破碎堆浸開采，用堆浸法生產(chǎn)天然鈾和常規(guī)水冶生產(chǎn)天然鈾相比，生產(chǎn)成本有了大幅度降低，而原地浸出技術(shù)的應(yīng)用，在降低成本方面又有了新的突破。新型潛在鉀資源——我國(guó)鉀長(zhǎng)石類資源十分豐富，資源量達(dá)數(shù)十億噸，K₂O含量7-13%；新型潛在磷資源--目前，我國(guó)占儲(chǔ)量75%的中低及低品位磷礦未利用，它們可能是21世紀(jì)重要的磷資源。

2.1.5 非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源——新用途

不斷深入研究和發(fā)掘天然巖礦材料的新用途，是不斷開拓新型礦產(chǎn)資源的必要途徑，也是滿足新興產(chǎn)業(yè)對(duì)礦產(chǎn)資源的新要求所不可缺少。環(huán)保事業(yè)的發(fā)展和災(zāi)害防治要求的提高為許多非金屬礦產(chǎn)開辟了應(yīng)用的新領(lǐng)域。利用非金屬礦物原料制造農(nóng)藥、肥料、土壤改良劑、豐產(chǎn)劑、保水劑、蓄水劑、污水處理劑、生物保健劑、營(yíng)養(yǎng)劑等等的潛力是很大的。比如電氣石，長(zhǎng)期以來，電氣石礦主要用于研磨材料和寶玉石（碧璽）的加工原料。近期研究還發(fā)現(xiàn)，在室溫條件下，電氣石能夠發(fā)射峰值波長(zhǎng)為9.5 μm的紅外線（楊如增等，2002）是天然的紅外輻射材料，根據(jù)這一特性，電氣石被用于制造具有保健功能的紡織品、陶瓷產(chǎn)品和節(jié)能產(chǎn)品等。此外，電氣石還廣泛用于電子機(jī)械、橡塑化工、化裝美容等領(lǐng)域，作為新型環(huán)保材料，電氣石的開發(fā)利用正越來越受到重視。

2.1.6 非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源——人工礦床

近年來人們正在探索開發(fā)利用過去采礦和選礦廢棄的廢石堆和尾礦壩，這類“人工礦床”的二次開發(fā)，對(duì)延長(zhǎng)礦山壽命、提高經(jīng)濟(jì)效益和保護(hù)環(huán)境等，從某種意義上講，比建設(shè)一座新礦山的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益更為重大。

2.1.7 非傳統(tǒng)油氣資源

非傳統(tǒng)（非常規(guī)）油氣資源：系指目前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，無法采用常規(guī)方法進(jìn)行勘探開發(fā)的那部分油氣資源。主要包括：煤層甲烷、根緣氣（致密砂巖天然氣）、水溶氣、甲烷水合物、頁（泥）巖氣、重油瀝青和油頁巖。

2.2 非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源勘查的理論與方法

為確保礦產(chǎn)資源的可持續(xù)供給，特別是面對(duì)難識(shí)別、難發(fā)現(xiàn)、難勘探、難開發(fā)的找礦對(duì)象，積極探索礦產(chǎn)資源勘查的非傳統(tǒng)理論和方法具有重要意義。

傳統(tǒng)：以“相似類比”為基礎(chǔ)的“礦床模型預(yù)測(cè)”理論。非傳統(tǒng)：以“求異”為基礎(chǔ)的“地質(zhì)異常成礦預(yù)測(cè)理論與方法”、“非線性成礦預(yù)測(cè)理論與方法”等。

20世紀(jì)80年代后期發(fā)展起來的地氣法（Geo-gas prospecting），是一種有別于傳統(tǒng)氣體地球化學(xué)方法的深部隱伏礦找礦新方法，該方法是捕集并測(cè)定地下上升氣流中痕量金屬和非金屬元素來揭示地下深部礦產(chǎn)資源體的信息。國(guó)內(nèi)外已有研究成果表明（童純菡等，1996、1999）：地氣測(cè)量可以探測(cè)埋深300—400 m以下的金屬礦和埋深4 000 m以下的含油氣環(huán)型構(gòu)造，地氣異常所反映的是深部礦化信息，而與地表土壤元素異常分布截然不同。

2.3 非傳統(tǒng)礦業(yè)經(jīng)濟(jì)

21世紀(jì)，礦業(yè)面臨重大變革：礦業(yè)的國(guó)際性與全球性、礦業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性、礦業(yè)的高新技術(shù)性、礦業(yè)的高效性、礦業(yè)的綜合服務(wù)性、礦業(yè)的環(huán)保性礦業(yè)事事都關(guān)系到礦業(yè)經(jīng)濟(jì)，礦業(yè)經(jīng)濟(jì)是度量礦業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。正是礦業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)確定了什么是礦石，決定建什么樣的礦山、選礦廠或冶煉廠。礦業(yè)經(jīng)濟(jì)貫穿礦業(yè)的各個(gè)方面。因此，非傳統(tǒng)礦業(yè)經(jīng)濟(jì)所面臨的是：兩種資源（國(guó)際、國(guó)內(nèi)）與兩個(gè)市場(chǎng)(國(guó)際、國(guó)內(nèi))的經(jīng)濟(jì)選擇，戰(zhàn)略資源與國(guó)家安全的政治考慮，資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。所以我們應(yīng)實(shí)行：資源—環(huán)境—技術(shù)—經(jīng)濟(jì)聯(lián)合評(píng)價(jià)。

3 非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源研究動(dòng)態(tài)

礦產(chǎn)資源短缺是當(dāng)今世界各國(guó)所面臨的緊迫問題，非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源研究倍受各國(guó)重視！

國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)大體如下：

3.1 美國(guó)非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源研究

早在20世紀(jì)60年代，石油和天然氣領(lǐng)域就注意到了非傳統(tǒng)能源和非傳統(tǒng)勘查方法的研究(Heroy-W-B,ed.,1969)。70年代后期，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局和能源部就開始聯(lián)合進(jìn)行非傳統(tǒng)能源資源的前期研究。

經(jīng)過20年的工作后于1997年提出，美國(guó)的未來能源，尤其是天然氣，將主要由目前認(rèn)為非傳統(tǒng)的低滲透率儲(chǔ)藏類型提供。并強(qiáng)調(diào)：盡管它們并非全新的，但人類對(duì)它們的有限了解程度根本不可能使其成為美國(guó)未來能源的重要構(gòu)成部分，因此建議加快開展相關(guān)的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。1982年美國(guó)經(jīng)濟(jì)地質(zhì)學(xué)家協(xié)會(huì)召開“非常規(guī)礦床”學(xué)術(shù)討論會(huì);1987年美國(guó)地調(diào)局在俄勒岡州召開“非常規(guī)礦床找礦”研討會(huì);1989年第28屆國(guó)際地質(zhì)大會(huì)上，美國(guó)學(xué)者R.I.格勞奇發(fā)表“早中元古代不整合：非傳統(tǒng)鉑族元素及貴金屬的來源”；1991年美國(guó)地調(diào)局公報(bào)形式發(fā)表“黑色頁巖中非傳統(tǒng)鉑族元素資源前景：中國(guó)華南與加拿大育空地區(qū)實(shí)例及對(duì)美國(guó)資源的啟示”。

美國(guó)礦業(yè)局在俄勒岡州阿爾尼市建立了規(guī)?？捎^的研究院，專門研究目前經(jīng)濟(jì)上尚不具備工業(yè)價(jià)值、尚不能開采或利用的礦床和礦石類型，為的是一旦傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源枯竭，即可能有新類型資源接替。

美國(guó)礦產(chǎn)資源調(diào)查計(jì)劃（1998）明確寫到“還有許多另外的、迄今尚未被識(shí)別的礦床類型”?！鞍l(fā)展新的和非傳統(tǒng)礦床成因理論，用以查明新的特別是非傳統(tǒng)礦床的遠(yuǎn)景區(qū)，以及通過新礦床理論對(duì)區(qū)域研究和檢驗(yàn)來查明新的礦床遠(yuǎn)景區(qū)”。

3.2 俄羅斯非傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源研究

在非金屬方面：“非傳統(tǒng)鎂硅酸鹽陶瓷原料礦床的成因分類”（羅曼諾維奇,1991）；“粗片狀石墨：吉爾吉斯天山的非傳統(tǒng)礦物原料”（金屬礦床地質(zhì)，1992）；“砂礦非傳統(tǒng)找礦方法”（舒爾科夫等，1993）。

有色及貴金屬方面：“中西伯利亞非傳統(tǒng)鉑礦化”（少佐諾夫等，1997）；“有色及稀有金屬非傳統(tǒng)類型：潛力及發(fā)現(xiàn)前景”（科奇涅夫等，1999）；“低品位和非傳統(tǒng)礦物原料開發(fā)前景”（拉特金等，1997）。

近年來，發(fā)現(xiàn)黑色頁巖中的Au-Pt-硫化物-碲化物-滑石菱鎂片巖建造（干谷礦床）及Au-Pt族-石英-硫化物黃鐵細(xì)晶巖建造（伊羅京達(dá)礦床）等非傳統(tǒng)大型金鉑礦床已引起廣泛重視。俄羅斯自然資源部下屬的“有色及貴金屬地質(zhì)勘查研究所”其研究領(lǐng)域包括：金剛石、貴金屬及有色金屬非傳統(tǒng)資源。