——访中国科学院院士、北京科技大学周国治教授
金属资源是国家经济建设的基础物质材料,其保证程度关系到国民经济长期稳定发展和国家安全。我国金属资源总量较大,但面对国民经济建设的巨大需求仍显严重不足,其根本原因是我国金属矿产资源有效利用率较低。就如何高效开发金属矿产资源和提高二次金属循环利用水平等问题,中国科学院院士、北京科技大学周国治教授接受了记者的专访。
记者:我国矿产金属资源能否满足国民经济发展的需要?
周国治:矿产资源是一种不可再生的自然资源,是人类生存和发展不可缺少的物质基础。金属资源是最重要的支柱矿产之一,金属资源的保证程度关系到国民经济长期稳定发展和国家安全,矿产资源高效开发和二次资源循环利用已列入国家中长期科学和技术发展规划纲要。
1980到2005年,我国国民生产总值从6619亿元增长到182321亿元,增长了27倍;10种有色金属生产总量和钢产量分别增长了15倍和9倍。根据国家提出的未来经济发展目标,到2020年GDP较2000年翻两番,这样就需要用矿产资源至少翻一番或略多来保证。当2050年我们达到中等发达国家水平时,金属资源的消耗量将达到高峰,将是目前的数倍。但是面对国家经济发展对资源的巨大需求,我国金属资源的缺口还很大,大宗金属如铁、铜、铝的原料从国外进口的比例已达到40%~60%。
金属矿产资源是一种不可再生的自然资源,是人类生存和发展不可缺少的物质基础。金属矿产资源包括黑色金属、有色金属及贵金属,种类多、需求量大。先期工业化国家的发展经验表明,工业化过程经济的快速增长与矿产资源的大量消耗密切相关。20世纪90年代以来,我国矿产资源消费需求高速增长。尽管我国目前矿产资源的人均消费量还很低,只有发达国家人均消费量的几分之一。
目前,我国正进入快速工业化阶段,资源的人均消费量及消费总量仍将高速增长,到2020年GDP较2000年翻两番,矿产资源的需要量至少翻一番或更多,资源压力巨大。同时,我国矿产资源储量增长缓慢,远远赶不上产量的增长,造成资源保障程度急剧下降。近五年来,铁矿、铜、氧化铝等我国主要金属消费量及进口量均呈明显上升趋势,几种主要有色金属储量的保障年限大多在10年左右。因此,应当清醒地看到,我国矿产金属资源的保障程度形势严峻,将成为制约我国经济建设和社会发展的“瓶颈”,而对国外矿产资源的依赖程度越来越高将威胁国家安全。
面对如此严峻的资源形势,必须从我国资源的特性出发,突破传统选冶技术思路,进行创新性基础理论和应用研究,争取在理论和方法上取得突破,发展高效利用新技术,扩大可经济利用的金属资源量,使资源量最大限度转化成工业储量。通过提高金属矿产资源和二次金属循环利用的水平,使我国金属资源综合利用率由目前的30%左右提高到60%左右,使二次金属资源循环利用率由20%左右提高到50%,为建立和完善金属资源长期保障体系提供科学依据和技术支持,为实现2020年GDP较2000年翻两翻的目标提供坚实的物质支撑。
记者:造成我国矿产金属资源短缺的主要原因有哪些?
周国治:虽然我国金属矿产资源总量不少,但禀赋差,主要特点是品位低、多金属共生、复杂难处理,无法得到有效利用,金属矿产资源和二次金属资源综合利用率低。面对国家经济发展对资源的巨大需求,金属矿产资源的缺口将很大。
我国是矿产资源的特点是大矿少、小矿多,富矿少,贫矿多,单一组分矿床少、共生伴生矿床多;复杂难处理,无法得到有效利用;金属矿产资源和二次金属资源综合利用率低;单位国民生产总值能耗、矿石消耗高、污染大。已探明的矿产储量中,共生、伴生矿床比重占约80%左右,资源综合利用率低,据对1845个重要矿山调查统计,综合利用率达到70%的矿山仅占2%、综合利用率达50%的矿山不到15%,75%的综合型矿产企业综合利用率不到2.5%,矿山平均资源利用率仅为20%。尾矿利用率仅为10%,国外达25%,有色工业产出的固体废物利用率约为8%,国外达70%以上,钢渣利用率42%,比国际低25%(2002年);10种有色金属回收再利用率20%(2000年)。
现有选冶技术不能有效利用已探明的低品位金属资源,使经济可利用的金属资源量大幅度减少。采用传统技术,经济可利用的金属资源储量只占已探明资源量的50%左右,部分金属仅为20%~30%。如铁矿石保有资源量576亿吨,含铁平均品位为33%,其中经济基础储量只有167亿吨。传统选冶技术对复杂多金属矿的综合利用率低,进一步造成了资源保障程度下降。在我国丰富的矿产资源中单一矿少,复杂多金属共生矿多,共生矿占矿产资源的80%左右。如我国最大的多金属矿,湖南柿竹园多金属矿含钼、钮、钨、铅、锌、萤石、硫等。传统选冶技术对这些复杂多金属矿的综合利用率低,由于传统技术对金属资源的低效利用,金属资源的有效保证年限比按基本储量计算的保证年限又降低了30%一50%,几种主要有色金属储量的保证年限只有10年左右。
另外,我国二次金属资源的循环利用率还比较低。世界先进国家中铜、铝、铅的再生利用比例达到了50%以上,而目前我国二次金属资源的利用率还不到20%,存在较大的差距。对废有色金属的回收利用以及对淘汰家用电器、电脑中贵金属的回收,仍采用酸浸、火烧、人工拆卸的程落方法,造成严重的二次污染。国家统计局统计数字显示,2003年起,中国每年将至少有500万台电视机、400万台冰箱、600万台洗衣机要报废,所以如果我们能达到美国废金属回收的水平,那么我们每年就可以少消耗一半的地下矿产资源,这对于延长矿产资源服务年限将有很大的作用。
我国盐湖主要分布于青海、西藏、新疆和内蒙古,各种类型盐湖是宝贵的矿产资源,这对促进我国西部的经济发展具有重要的战略意义。自上世纪60年代开始,国家就很重视我国盐湖资源的开发与利用,科技部“十五”重点科技攻关项目“卤水资源综合利用技术研究”,进一步完善了提取盐湖资源初级产品的相关技术,初步奠定了我国盐湖资源规模化开发的基础。但我国盐湖类型复杂,综合利用水平低,生产成本较高、产品种类单一,需要加大研究与开发的力度,解决制约发展的一些关键问题。
资源开发与生态环境发展不协调造成的资源浪费和环境破坏问题同样不容忽视。我国单位金属产品能耗高、污染大,多年来只注重选矿、冶金技术开发,单一追求金属矿产资源开采的经济效益,忽视了保护性开发,造成资源利用率低,环境污染大。2003年黑色冶金废气排放量达到了32302亿立方米,SO2排放量为832359吨,CO2占总排放的10%。因此必须依靠科技进步,以彻底改变以大量消耗矿产资源、能源与牺牲环境的经济增长方式,从而促进我国有色金属工业的可持续发展。二次资源循环利用是缓解我国资源短缺、保护城乡环境的需要,而且也是节约能源、减轻生态环境恶化等压力的有效途径和必然选择。
记者:如何才能提高矿产金属资源的利用率?
周国治:应遵循自然与社会环境和谐发展的生态化现代化生产规律,在充分认识资源、环境有限承载力的基础上,以最小的资源消耗来主动构建、维持自然生态系统和社会经济系统的良性循环,把金属矿产资源高效与循环利用作为建设资源节约型、环境友好型社会的重要途径。针对我国金属资源特点和利用现状,综合运用现代矿物学、物理学、化学、生物学、材料学、信息学、系统工程等学科的理论与方法,以金属资源高效、循环利用与环境保护为突破口,在理论和方法的源头上有所创新,形成金属资源高效生态化利用的新科学体系。解决低品位矿、复杂难处理矿、多金属共生矿及再生金属资源利用的关键技术,提高我国金属资源生态化高效利用的整体创新能力。应主要从以下三方面来构建我国金属资源高效利用技术体系。
一是创建新的金属资源利用方法,扩大可利用金属资源量,力争使占总量50%目前尚无法开采利用的金属资源得到合理利用,使80%以上的金属矿产资源可以开采利用,扩大可利用金属资源总量。例如微生物冶金技术可使铜矿资源量从约2600万吨,增加到近6000万吨。
二是发展低品位与复杂难处理共生矿生态化高效利用新技术,提高已定义为工业储量金属资源的综合利用率,使综合利用率从目前的50%~60%,提高到80%以上,金属资源可利用量提高30%~50%。例如,电位调控浮选技术,可提高复杂多金属硫化矿精矿品位2%~5%,流程缩短l/3,生产成本降低l/4,选矿废水循环利用率大于80%。
三是发展集成选矿、冶金、材料、化工、信息等多学科新技术,提高二次金属资源循环利用率,使再生金属在金属产量中的比例从目前不到20%提高到50%以上,相当于金属矿产资源储量增加了1倍,金属资源的保证年限提高l倍。同时降低金属矿产资源的消耗与开采速度,起到保护资源的作用。美国废旧铜、铝的回收量均比矿产的量还多,如果我们能达到美国废金属回收的水平,那么我们每年就可以少消耗一半的地下矿产资源;再生铜是铜生产消费的重要组成部分,大量使用废杂铜资源,可以减轻对矿产资源的依赖,降低能源消耗,改善环境,是发展循环经济的重要环节。
通过上述措施,将最终实现我国金属资源的高效与循环利用,使主要大宗金属资源的保证年限从现在的10~30年,延长到30~60年,为国民经济长期可持续发展和国家安全作出贡献。矿业开发要走循环经济之路,节约利用资源实现资源消耗的减量化是循环经济发展的重要起点,资源的高效利用和再生化是循环经济的重要过程,是实现建设节约型社会的重要基础。矿产资源高效、再生循环利用的目标是:不断推动资源合理利用和循环利用的科学技术进步,在利用中保护资源,在保护的前提下,实现矿产资源的高效开发、综合利用、循环利用和节约利用,为保障国民经济安全、高速、稳定、持续发展,全面建设小康社会奠定重要物质基础。
通过努力,力争到2010年,我国消耗每吨能源、铁矿石、有色金属、非金属矿等十五种重要矿产资源产出的GDP比2003年提高25%左右;每万元GDP能耗下降18%以上。矿产资源总回收率