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中国萤石矿产资源现状与开发利用发展策略

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  • 发布时间:2015-10-23
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【摘 要】萤石矿是中国重要的化工矿产之一,随着世界矿产资源消费与需求量的不断攀升,萤石资源日益受到重视。简述了中国萤石矿床主要类型及基本地质特征,总结了萤石矿资源分布特征及开发利用现状,并对萤石矿资源需求现状进行简要分析,着重论述了中国萤石资源保护、开发利用及发展策略。

前言

萤石作为中国重要的化工矿种,主要用于冶金、化工和建材三大行业,其次用于光学、雕刻等其他行业。作为自然界含氟量最高的矿物,萤石是整个氟化工行业的基础,后续氟化工产品都是在其基础上深加工而来[1-4]。随着世界氟化工的快速发展,氟化工行业以其产品具有高性能、高附加值而被誉为“黄金产业”。

萤石广泛应用于炼钢、铸铁、玻璃、陶瓷、水泥、电焊条及其他行业,根据品级的不同,可用于黏度调整剂、脱硫剂和助熔剂。萤石产品和材料除广泛应用于工业部门和人们日常生活外,与军工及新能源发展也密不可分,在航空、航天领域,由萤石加工制成的氢氟酸在喷气机液体推进剂的生产中起重要作用; 在原子能工业中,萤石又是参与铀235工业分离过程的初始原料;在医药产业方面,用萤石加工而来的有机氟化合物可以制造抗癌药物与人造血液;另外,萤石又是生产各种防腐剂、添加剂的基础原料。可以说萤石直接关乎高科技产业的原料供应,国际社会普遍将其视为重要的战略性资源。氟化工行业是中国新兴行业,而丰富的萤石资源构成了中国发展氟化工得天独厚的优势,特别是丰富的资源,低

廉而优秀的人力资本,加上国家相关产业政策的大力支持,构成了中国氟化工产业朝精细化、高附加值产品发展的优势。因此,萤石矿资源的开发利用,对于现代工业的发展具有越来越重要的作用。

1、中国萤石主要矿床类型划分

中国萤石矿按成因类型可分为沉积改造型、热液充填型和伴(共) 生型(沉积变质型和矽卡岩型)等3大类型[2,3];结合以往习惯,按照空间、时间及成因等因素划分原则,并参考已知典型矿床式,将中国萤石矿矿床式(类型) 划分为苏莫查干敖包式、晴隆式、七坝泉式、武义式、白云鄂博式及柿竹园式等几种,见表1。从时间上可分为元古宙、奥陶纪、华力西期及燕山期等4个阶段[2]。

2、萤石矿床( 式) 地质特征分析

沉积改造型是我国重要的萤石矿矿床类型,仅分布于内蒙、黔、滇等省,多产于天山-兴蒙造山系与扬子陆块区,天山-兴蒙造山系萤石矿床位于内蒙古四子王旗萤石矿成矿区,形成时期为华力西期(二叠纪) 和燕山期,区内的苏莫查干敖包矿床是中国特大型萤石矿床,产于扬子陆块区矿床位于滇东南-黔西南萤石矿成矿带,也形成于华力西期(二叠纪) 和燕山期。

热液充填型是中国萤石矿主要矿床类型,分布于中国浙、闽、赣、甘等省区,燕山期为其主要形成期,其次为华力西期,成因类型可归为岩浆期后热液充填与古地热水深环流汲取热液充填型等,构造上则主要产于武夷-云开-台湾造山系、扬子陆块区、华北陆块区、秦祁昆造山系、天山-兴蒙造山系和塔里木陆块区等地区。

沉积变质型和矽卡岩型也是中国重要的萤石矿床类型,前者多分布在内蒙古等省区,常产于天山-兴蒙造山系,以内蒙古白云鄂博伴生萤石矿为代表;后者主要分布于湘东和湘南地区,多产于扬子陆块区,以湖南郴州柿竹园钨锡钼铋伴生萤石矿最为典型,是世界第一大伴生萤石矿。

表1 中国萤石矿床类型及地质特征简表

矿床类型矿床式( 类型)成矿时代构造分区分布范围典型矿床

沉积改造型

苏莫查干敖包式沉积改造型280Ma中亚造山带

四子王旗岛弧带四子王旗地区

内蒙苏莫查干敖包、北敖包吐

晴隆式沉积改造型P3南盘江-右江前陆盆地晴隆大厂地区

贵州晴隆碧康、晴隆大厂、云南富源老厂

热液充填型七坝泉式热液充填型加里东期

合黎山-龙首山背斜褶皱带;阔科沙勒岭晚古生代盆地;南秦岭冒地槽褶皱带北祁连高台地区甘肃七坝泉、内蒙七一山、湖北红安华河、

福建将乐常口

武义式热液充填型86~72Ma,

K-Ar

武夷基底杂岩;泰顺-奉化火山岩浆带;双溪坞火山弧;金华基底残块北东端浙中、赣西南、闽西地区浙江武义杨家、遂昌湖山、永康花街、吴县俞石泉

伴(共)生型

沉积变质型白云鄂博式沉积变质型478 Ma白云鄂博裂谷带白云鄂博地区内蒙白云鄂博

矽卡岩型柿竹园式矽卡岩型J-K文家市-郴州结合部千里山-黄沙坪地区湖南柿竹园、双江口

注: 资料来源于全国化工矿产资源潜力评价项目。

3、中国萤石资源分布及开发利用情况

中国萤石矿资源量居世界第一位,资源十分丰富。截止2012年底,中国已发现萤石矿床与矿(化)点1500余处,经过勘查并编入矿产储量平衡表的矿产地数约790处,普通萤石查明资源储量约22800万t(CaF2,矿石量按64%折算),其中基础储量仅占查明资源总量的17.3%,资源量占82.7%。中国萤石资源总体呈现东多西少、南多北少态势,在全国27个省(市、区)均有分布,但集中分布在湘、浙、蒙、赣、闽、豫等省区,大中型萤石矿床集中于我国东部沿海、华中和内蒙古白云鄂博-二连浩特一带。中国单一型萤石矿床(点)多,储量少; 伴(共)

生型矿床(点)数少,储量大。湖南的萤石矿以伴生为主,单一萤石矿占有部分较少。当前萤石矿床开发利用也主要以沉积改造型和热液充填型为主,如将内蒙古白云鄂博铁铌稀土型萤石矿也计算在内,伴(共)生型萤石矿的储量就大大超过单一型萤石的储量,但是伴(共)生型萤石矿利用水平还很低。在单一萤石矿中,CaF2

品位一般在35%~40%,平均品位34.7%,其中品位大于65%、可直接作为冶金级富矿的储量仅占单一萤石矿床总储量的20%多,而CaF2品位大于80%的高品位富矿却不到总储量的10%,这些富矿70%分布在浙江、湖北、内蒙古、江西等省区。就与金属矿产伴生的萤石矿而言,矿石品位一般只有7%~20%。伴生型萤石矿床虽然资源量大,但品位较低,常在主矿种开采时综合回收利用。

虽然中国萤石资源基础储量丰富,但可开采储量少。基础储量占全球基础储量的23.4% (USGS,2013年),但可开采储量比例不到全球的10%。如果在国内可开采储量不增加的情况,按照2011年开采量计算,预计中国萤石资源将在10年内枯竭。鉴于此,近年来国家对稀缺资源萤石的开采总量控制及出口监管力度大大加强,提高全国性的萤石行业准入条件。建议国家加大萤石矿产勘查投入,让新的储量不断增加,同时加大中低品位萤石及伴生萤石的选矿回收工作,减少资源浪费。开源和节流并行才能起到真正的保障作用。

中国萤石开采分布广,目前共有萤石矿山约1300座,但九成以上是采矿能力在3万t以下的小矿。开采水平落后,资源浪费严重。2012年中国萤石产品产量约为330万t(据化工信息网) ,与上年基本持平,但国内萤石价格依然延续2011年下半年开始的下降趋势。大量开采使得萤石资源日益紧缺,回收利用磷肥生产过程中副产的含氟资源成为缓解中国氟化工行业资源短缺的重要途径。在当前

技术水平下,每年磷矿中可回收的伴生氟资源多于每年消耗的萤石含氟量,且以磷肥副产品氟硅酸为起点制备氟硅酸盐、氟化盐等生产技术已相对成熟,但生产氟化氢的生产工艺尚存在较多问题。

萤石按其品位和用途可分为用于炼钢和电解铝的冶金级萤石与用于建材行业中制作玻璃和陶瓷的陶瓷级萤石及氟化工行业中的制酸级萤石。中国的萤石主要消费结构为炼钢占13%,炼铝占8%,氟化学工业占29%,水泥和玻璃工业占40%,其他占10%[4]。随着中国氟化工行业的快速发展,需要制酸级萤石资源会越来越多,其所占结构比例也将会越来越大。

此外,中国目前利用磷矿伴生氟资源的水平较低,产品较为基础,整体规模较小,造成了大量氟资源的浪费,生产企业应避免因短期过多投入而陷入氟化工基础产品产能过剩状况进一步加剧的困境,并逐步改善工艺水平加强技术研发力度,延伸以氟硅酸为原材料的氟化工产业链。但政策支持及氟化工行业良好的发展趋势,使得磷矿伴生氟资源利用在长期应用方面前景一片大好。

4、中国萤石矿资源供需形势分析

中国有27个省区生产开发利用萤石,且大部分均有出口记录,其中以浙江和江西最甚,出口种类主要为冶金级和制酸级,国际市场对中国萤石尤其制酸级萤石需求基本稳定。近年来,中国萤石资源产量及消费量呈上升趋势,其供需情况如表2所示。自2003年国家开始严控萤石出口以来,中国萤石贸易便开始由外贸转内销,且进口还有所增加,2012年中国萤石消费量达409万t,见表2,增速较快,当前中国萤石消费量居全球第一位,但氟化工行业等下游消费结构上与发达国家仍存在较大差距。发达国家氟化工行业对萤石需求占比近六成,而在中国这一数字则不到三成。

中国的氟化工产业,特别是中间产品的产能有很强的地域性。氢氟酸生产企业主要分布在浙江、江西、福建、江苏、山东等华东及长江中下游地区,与传统萤石主产区重合度较高。根据氟化工行业统计,共有70余个氢氟酸生产企业分布在15个省区,但产能排名靠前者当属江西、福建、内蒙古和浙江等省区,四者总产能占全国总产能的60%以上。中国主要生产企业有浙江鹰鹏化工有限公司、浙江三美化工有限公司,山东东岳化工有限公司和江苏梅兰集团等11家企业,合计占了全国总产能的半壁江山。

表2 近年中国萤石资源供需情况

年份/年2005

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

出口量/万t 73.0

64.3 53.5 65.820.0 15.0 25.0 31.0

消费量/万t207.0 245.7 266.5 259.2 280.0 285.0305.0409.0

产量/万t 280 310320325300300330440

注: 资料来源于中国化工信息网。

近年来,中国对萤石的开采控制也逐渐严格,实行许可证制度,萤石运行状态良好。工信部于2011年3月下发了《氟化氢行业准入条件》,控制下游产品对萤石矿的需求。萤石、氢氟酸近年来出口税率变化:2008年实行15%的出口税率,2012年、2013年出口税率下调为0%,但该年氢氟酸出口税率不变,依然是15%,反映出国家对萤石矿资源的保护。

氢氟酸是萤石等含氟资源实现化学深加工、发展氟化工的关键中间产品,未来5年内,中国以氟化氢为代表的氟化工产品消费将保持6%~7%的年均增长率,但现在国内相关生产企业有100家,产能估计在200万t以上,预计2015年消费量将在108~120万t,平均开工率仍将保持在60%~70%,产能过剩的状况不会有大的改观;另一方面,中国电子工业等消费的高纯氢氟酸为代表的高端氟化工产品仍需大量依赖进口,如在2011年中国电子工业消费高纯氢氟酸已超过5 000t,进口占到近一半的市场份额。

由于受国内限量政策的影响,新增产能受控,导致原料供应商的范围缩小,且实行计划生产后,每个供应商的最大可供量是基本确定的,就这要求下游企业的发展要充分考虑原材料供应问题,不可盲目发展。从长期来看,中国氟化工产业“十二五”规划中对无机氟化物、氢氟酸的产量、产能及氟化盐的产能、产量等都作了明确要求,这将使中国萤石资源整合、保护等都进入了一个新的阶段。

5、中国萤石矿资源发展策略

1)建议加强中国萤石资源利用及保护战略研究,完善当前控制政策措施,保护中国萤石资源。虽然中国萤石资源基础储量丰富,但若按照目前可开采储量及2012年产量进行估算,全球储采比为38,而我国则已下降到6[5]。因此,随着世界范围内主要萤石消费国家和地区萤石资源的枯竭,作为主要萤石出口国,中国应加强萤石矿资源利用及保护战略研究,坚持执行并完善当前控制政策措施,保护中国萤石资源,如深化实行产能和开采总量控制、分区管理、规划准入、出口配额制度、从出口退税到征收高额关税等。

2)中国应进一步加强萤石矿勘查工作,做好接替资源及资源储备工作。国家要加大对萤石矿勘查找矿经费投入,继续推进危机矿山接替资源找矿及资源调查评价工作,重点开展针对浙东宁波-龙泉-闽西北成矿带、浙西北常山-江西吉安成矿带、内蒙古阴山成矿带及鄂西北-陕南成矿带等重点萤石矿成矿带部署和系统的萤石矿评价工作,同时鼓励和支持有实力的大中型矿山企业积极参与萤石矿勘查工作,以发现或增加新的资源量。

3)注重萤石矿山环境保护,立足构建生态矿业工程。企业在进行萤石矿山开采时,要特别注重环境保护,重视矿山生态构建,力争矿业生产与生态环境保护协同发展。做到在萤石开采项目规划、立项、设计、施工建设、生产、闭坑全过程将生态环境保护和环境治理、生态恢复融为项目有机组成部分,保障各阶段资金投入。对一个新建的萤石开发项目,做到在项目开始前,首先研究实现无废开采的可能性,立足强化资源综合利用,发展循环经济及废料资源化,争取不建尾矿库、不设废石场、无外排不达标废水,实现萤石矿山无废开采,选择真正符合资源-经济-环境相协调的开采方案。

4)制定适时合理税费政策,促进中低品位矿开采利用,优化政策扶持力度,保障资源合理利用。当前国内萤石矿山企业除了要承担工业企业所有税赋外,还承担了资源补偿费、资源税、探矿权价款、采矿权价款、探矿权使用费、采矿权使用费等6种资源性税费,可见其承担的税费负担要高于国外同类矿企。因此,建议国家厘清矿业产业定位,将矿业划归第一产业,借此减免当前对萤石矿山企业征收13%的增值税,同时在政策上对部分骨干企业给予支持,做强萤石矿资源利用企业,在税费减免和延期支付方面给予一定的宽限政策,帮助企业减轻负担。

5)重视伴生萤石资源的高效回收,加大磷矿伴生氟资源利用研发技术投入。伴生资源高效回收也是萤石开采行业发展循环经济的重要方向之一。2013年,中国磷矿石产量为10850万t,若按ω( F)3%、氟回收率40%计算,可回收氟资源130万t,折合萤石量( CaF2) 约268万t,该数字接近当前中国氟化工业年消耗的萤石量。如果磷矿石伴生氟得到高效回收,将可代替中国绝大部分萤石资源量的需求,因此,中国应加大伴生萤石或氟资源利用研发投入,革新技术,促进磷、萤石等矿种间综合利用水平。

6) 针对当前萤石产能供大于求、富矿消耗过快及环境破坏加剧的现状,建议国家应限制过剩产能,提高准入门槛,打击非法开采,杜绝无证开采,做到贫富兼采,禁止只采富矿,加工利用也要做到“因矿制宜”,实现分类利用和分级利用。具体而言,一是要严控萤石矿石新增产能,遏制盲目投资,并对电价等产要素作一定调整,鼓励先进,加快淘汰技术落后的产能,提高发展的技术含量;二是调整结构,推进产业升级,针对国内少数大型重点萤石生产企业,由于其工艺技术与装备水平均比较先进,国家应强化其资源保障和信息化建设,向着自动化采矿方向迈进,使其成为我国矿业现代化的骨干;对为数众多的中型萤石生产企业,可根据其资源条件,以扩大产能为目标,革新工业提高机械化、自动化水平,促使其中相当数量企业成为矿业现代化的骨干;至于大量的小型企业,应通过兼并联合、股份制改造等手段,使其迈上一个新台阶。促使萤石产业向精细化、

复合化、轻量化、环保节能循环经济方向发展。

【参考文献】

[1]陈毓川,王登红.重要矿产和区域成矿规律研究技术要求[M].北京:地质出版社,2010.

[2]陈毓川,王登红.重要矿产预测类型划分方案[M].北京:地质出版社,2010.

[3]唐尧.我国萤石资源开发利用情况及发展建议[J].有机氟工业,2013( 4):34-36.

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