一、国内外资源状况
(一)世界钾盐资源状况
世界钾盐资源极为丰富，但资源分布极不均衡。2009年底，据美国地质调查局测算，世界钾盐(K2O)储量为85亿吨，近年来储量变化不大，主要分布在加拿大、俄罗斯、巴西、德国，四国储量合计占世界总量的90%(表1)。按现有的生产规模，世界储量可保证250年左右的开采。矿床类型多为沉积型，海水和湖泊卤水中的钾盐资源也很丰富。
表1 2009年世界钾盐资源储量分布情况单位:百万吨(K2O)
资料来源:Mineral Commodity Summaries，2010
(二)我国钾盐资源状况
我国钾盐资源缺乏，供需矛盾突出。近十几年来，钾盐找矿未见明显突破，储量稍有增长。截至2009年底，我国钾盐储量为1.43亿吨(KCl)，占世界总量的约1%，基础储量3.58亿吨(KCl)，查明资源储量8.60亿吨(KCl)。钾盐资源主要分布在青海(三项储量指标分别占全国的92%、75%和85%)和新疆(三项储量指标分别占全国的8%、22%和11%)(表2)。
我国钾盐成矿时代与国外差别很大，以现代盐湖钾盐矿为主，如青海柴达木盆地及新疆、甘肃等省(区)的钾盐矿均属此类型，很少一部分属于古代沉积矿床。从组分上看，钾盐矿都与钠盐矿共生，特别是现代盐湖钾盐矿，常有镁盐、硼酸盐、锂盐、天然碱、芒硝等多种组分可供综合利用。
表2 2009年我国钾盐资源储量分布情况单位:万吨(KCl)
二、国内外钾盐生产情况
(一)世界钾盐生产情况
自1861年德国首先生产出钾肥以来，世界钾盐资源开发与钾盐生产工业发展迅速。20世纪60年代，加拿大萨斯喀彻温钾矿得以开发，自此以后加拿大钾盐生产在世界上占据重要地位，长期以来是世界钾盐第一生产大国，其产量及出口均占世界总量的1/3以上。最近20年来，世界钾盐生产增长有限。1988年世界钾盐生产量达到历史最高值3254万吨，直到2005年世界钾盐生产量才恢复到这一水平，达到3280万吨(图1)。
图1 1988年以来世界钾盐生产量变化趋势注:1994～2005数据来自加拿大矿业年评;2005～2009数据来自美国矿业年评。
目前，世界上只有15个国家生产钾盐，钾盐生产能力总计4030万吨(K2O)。加拿大、俄罗斯、白俄罗斯、德国分别占世界总生产能力的30%、18%、15%、10%。其他国家如约旦、以色列、美国、智利、巴西等，产量较小。2009年世界钾盐产量2500万吨(K2O)，较2008年的3500万吨下降1000万吨，降幅达28.6%。四大钾盐生产国减产20%到47%不等，其他国家钾盐产量有增有减(表3)。
表3 2000～2009年世界各国钾盐生产量单位:万吨(K2O)
资料来源:美国地质调查局，矿业年评
(二)我国钾盐生产情况
我国从20世纪50年代末就开始生产钾盐，但受资源、技术等因素制约，产量一直很低。直到21世纪初，随着一系列新技术、新工艺的开发和应用，产量才有明显提高，钾盐对外依存度有所下降(图2)。2009年我国钾盐产量为320.8万吨(K2O)，能满足国内约45%的需求，而2000年钾盐自给率仅为10%。随着罗布泊项目的建成投产，我国钾盐产能尚有较大的增长空间。我国正成为世界五大钾盐生产国之一。虽然与加拿大仍有较大差距，但与德国、俄罗斯、白俄罗斯已经比较接近。
图2 1991～2009年我国钾盐(不包括复合肥)产量变化趋势资料来源:中国石油和化学工业协会
我国钾盐生产主要集中在青海省，占全国产量的80%以上。2008年以来，新疆、河南等地产量提高明显(表4)。
表4 2004～2009年我国钾盐生产省(区)分布单位:万吨(K2O)
资料来源:中国石油和化学工业协会
三、国内外钾盐消费情况
(一)世界钾盐消费情况
钾是植物生长必需的营养元素，且不可替代。大部分国家对钾盐有消费需求。20世纪90年代以来，钾盐消费缓慢增长，从1900多万吨(K2O)增长到2008年的3241万吨。受金融危机影响，2009年钾盐消费下降8.6%，为2962万吨(图3)。钾盐(K2O)消费集中在中国(650万～700万吨)、美国(500万～600万吨)、巴西(350万吨)、印度(250万吨)等农业大国，欧盟诸国消费量为350万～400万吨(K2O)。南亚及东亚地区消费增长较快，其中又以印度尼西亚(80万～100万吨)、马来西亚(100万吨)近年来消费增长最为明显，成为主要的消费国。
图3 1999～2009年世界钾盐消费量变化趋势
(二)我国钾盐消费情况
钾盐90%以上用于生产钾肥或氮—磷—钾复合肥。我国耕地大面积缺钾，20世纪90年代以来，三元素复合肥及钾肥施用量及相对量逐步增加，氮肥相对量则明显减少。2008年，我国钾肥施用量达到545万吨(K2O)，复合肥施用量1608万吨。2009年我国钾盐表观消费量为500.8万吨(K2O，国内产量与净进口量之和)。据测算，2009年我国钾肥实际需求604万吨，加上钾化工产品和库存的需要，目前我国每年钾盐(K2O)需求量在700万～800万吨之间(图4)。
图4 1991～2009年我国复合肥及钾肥施用量变化趋势
四、钾盐贸易
我国钾盐消费长期以来依靠进口，并且自2005年开始成为世界最大的钾盐进口国。2009年，受国际市场钾盐价格高涨及国内产量稳定增长的影响，钾盐净进口180万吨(K2O)，较2008年减少达66%。进口以KCl为主，占钾盐进口量的90%以上，此外少量进口硫酸钾及三元素复合肥。近年来，硫酸钾及复合肥进口量仍有下降的趋势。KCl以从俄罗斯进口为主，约占进口量的一半，近年比例稍有下降。从加拿大进口的钾盐占比在25%左右。2009年由于到年底才与加拿大供应商达成进口协议，进口量更加偏少，占进口总量的不到13%。从白俄罗斯的进口量自2005年起比例上升，占到总量的近20%。以色列对我国出口有所减少，德国对我国的出口有所增加(图5)。
我国只有少量钾盐出口，主要是KCl及三元素复合肥，一般面向周边国家如朝鲜、越南、日本等南亚、东南亚各国，以及非洲国家及中东地区，出口量从几百吨、几千吨到几万吨不等。
图5 2003年以来我国进口KCl来源地构成
由于钾盐生产只在少数几个国家进行，所以钾盐的国际贸易尤其重要。每年钾盐世界贸易量达到当年产量的80%左右。加拿大、俄罗斯、白俄罗斯、德国、约旦、以色列出口量占世界的95%以上。2009年受世界金融危机的影响，世界钾盐贸易量(KCl)为2000万吨，较2008年下降51%。加拿大97%以上的钾盐以KCl形式出口，其中50%～55%出口到美国，其次出口到巴西、印度、中国、印度尼西亚、马来西亚。
五、价格
市场价格方面，由于长期以来我国国内需求主要依靠进口解决，国际市场钾盐价格的波动直接决定了国内市场价格的变化。2004年前我国国内KCl价格在1200元/吨以下，较稳定，波动不大。2004年平均价格为1600元/吨，到2008年达3700元/吨，最高时达5000元/吨。2009年平均价格有所回落，在3000元/吨左右。
国际市场钾盐(KCl，FOB)价格1990～2003年间一直在100～120美元/吨之间波动。2004年以来钾盐价格高涨，2007年涨到240美元/吨。2008年从年初的300美元/吨一路上扬达1000美元/吨。与国际其他大宗商品不同，受金融危机影响，2009年钾盐价格出现下调。温哥华KCl现货FOB价格从2009年初的965美元/吨降到年底的450美元/吨。死海地区现货KCl市场FOB价格则从2009年初的1020美元/吨降到年底的300美元/吨(图6)。
图6 1990～2009年国际、国内市场钾盐(KCl)价格变化趋势
六、结论
世界钾盐资源丰富，按照目前的开发规模能持续开发260年。但资源分布极不均衡，钾盐生产掌握在为数不多的十几家企业手中。钾盐市场生产商的垄断地位近乎天然而成。加大我国钾盐资源的找矿力度，加快钾盐生产基础设施的配套建设，建立钾盐储备，保障供应是我国钾盐产业发展的重要选择。
(于银杰)
赵恒勤 马华龙 胡宏杰 张克仁
（国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心，河南 郑州 450006；中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，河南 郑州 450006）
摘要 介绍了国内外不溶性含钾岩石的基本特征和综合开发情况，建议通过综合利用模式开发利用。 不溶性含钾岩石在我国广泛分布，随着可利用含钾资源愈加紧张，对大量赋存的不溶性含钾岩石的价值挖掘和开发利用越来越引起人们的重视。结合对不溶性含钾岩石多年的研究实践，对不溶性含钾岩石的特点、潜在价值、开发利用状况进行了一些分析比较，供开发利用时参考［1～6］。
关键词 不溶性含钾岩石；基本特征；潜在价值；开发利用。
第一作者简介：赵恒勤，研究员，从事矿产资源的综合利用开发和化工新材料研究。
一、我国不溶性含钾岩石的类型和分布特点
不溶性含钾岩石在我国广泛存在，几乎在每个省份都有分布。按所含的主体矿物来划分主要包括以下几种类型：霞石、绿豆岩、钾长石、含钾砂质页岩。
1）霞石（Nepheline）：是一种含钾的铝硅酸盐矿物，化学式为（Na，K）2O·Al2O3·（2 ＋n） SiO2，n＝0～0.2，在不溶性含钾岩石中算含硅量相对较少的矿物。云南个旧、陕西平利、新疆拜城等地有较大的典型矿床，其中云南个旧矿床储量达30×108t以上。
2）绿豆岩（Potassium-bearing tuff）：是一种富含钾的火山凝灰岩，其化学成分为K2O·Al2O3·10SiO2，在不溶性含钾岩石中属于含钾较高的一种矿石类型。主要分布在四川、陕西。四川绿豆岩一般产于中三叠统雷口坡组下部，常作为白云岩或膏盐层底板。可分两种类型，一是富钾凝灰岩，主要分布在四川东北地区，据开县岩石成分分析，K2O含量高，一般为9.8%～12.05%，平均10.9%；另一种为水云母化凝灰岩，主要分布在川南、川西南，多为火山碎屑岩受强烈水云母化形成的，以水云母为主，该类岩石还含钾水云母粘土岩，一般品位偏低，威远县岩石化学分析 K2O 为 5.60%～7.46%，品位、厚度变化较稳定。
3）钾长石（Potash feldspar）：也是一种典型的铝硅酸盐矿物，其化学式为（Na，K）2O·Al2O3·6SiO2，是含硅较高的含钾矿物，化学稳定性强，很难溶解于酸碱。根据已有的调查，以钾长石为代表的含钾岩石K2O含量在8%～15%之间，平均为10%，几乎遍及全国各地，地质储量估计上千亿吨。
4）含钾砂质页岩（Potassium-bearing sandy shale）：是一种混合型不溶性含钾岩石，K2O含量一般在4%～15%之间。多数成矿区带的矿物组成一般以钾长石伴生海绿石为主要特征，在河南、陕西、内蒙古等地都有大型矿床发现，储量巨大。
二、我国不溶性含钾岩石的资源价值及其开发利用的意义
（一）不溶性含钾岩石是我国重要的含钾资源
我国是一个钾盐严重短缺的国家，每年都要从国外进口大量钾肥，2005年全国钾肥进口883×104t，占世界贸易量的19.9%，为全球第二大进口国。作为世界上一个农业大国，由于钾肥短缺，基本化肥氮磷钾肥比例长期失调，氮钾肥比例长期徘徊在1∶0.2以下，低于世界平均水平1∶0.30。我国钾肥长期不能自给已经成为农业发展的一大障碍，钾盐对国外资源的依赖程度已达90%，可利用钾盐已成为我国紧缺的非金属矿产之一。造成这种局面的主要原因在于我国可利用的钾盐资源即水溶性钾盐资源很少，而且分布很不均匀，95%以上分布在西部地区。因此今后除了加强在地质工作中继续寻找水溶性钾盐资源外，开发利用大量存在的不溶性含钾岩石已成为我国经济发展中的一件大事。
（二）不溶性含钾岩石也是我国重要的替代铝资源
根据国土资源部和我国最大的氧化铝生产商中国铝业公司的统计，我国目前铝土矿的资源保障年限大约10年，这与有色金属行业通常要求的50年以上的资源保障要求有很大的差距。非铝土矿铝资源在我国有很广泛的分布，从地壳中平均含氧化铝约17%就可以看出其储量非凡。问题的关键在于如何找到经济可行的技术来利用这些大量存在的非铝土矿替代铝资源。含钾岩石作为一种铝硅酸盐矿物，是非铝土矿未来替代铝资源的备选矿种，若能解决其作为替代铝资源的技术难题，将会为我国开发利用非铝土矿替代铝资源如粘土、钠长石、明矾石等资源的利用树立典范，为铝工业的健康发展提供有力的资源保障。
（三）不溶性含钾岩石也是我国重要的硅肥资源
开展不溶性含钾岩石的综合利用研究有助于开辟硅肥生产新的资源来源，为提升我国大量赋存的铝硅酸盐类资源的价值提供技术保障。
含钾岩石中含有60%以上的二氧化硅，然而由于其可溶性差，有效硅含量低，直接作为硅肥的肥效较差。硅肥作为20世纪末新开发的一种化肥，被国际土壤界认为是继氮、磷、钾之后第四种植物营养元素。硅肥是一种含酸钙为主的可溶性矿物肥料，具有无毒、无味、无腐蚀、不易流失等特性，广泛施用于水稻、小麦、玉米、棉花、花生、油菜、甘蔗、果蔬等作物。农作物所需的硅大都是由土壤提供的，但土壤中能被植物吸收的硅却很少。有关部门的勘查表明，我国长江流域70%的土壤缺硅，黄河、淮海及胶东半岛地区约有一半的土壤缺硅，而且缺硅的区域正在逐渐扩大。硅作为农作物生长所需要的重要营养元素，农作物吸收硅后能促进根系生长发育，提高抗倒伏、抗病虫害、抗旱、抗寒和养分吸收的能力，并能够改善农作物的品质，符合现代“绿色食品”发展的要求。因此，如果能在综合利用提钾的工艺技术中兼顾考虑所含的硅作为长效硅肥原料的来源，将有助于开辟我国硅肥生产新的资源来源。目前中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所正在开展林州含钾页岩的综合利用研究，以期获得钾盐、氢氧化铝和硅肥，实现其综合利用。
三、不溶性含钾岩石资源研发状况
（一）国外不溶性含钾岩石资源研发状况
对于不溶性含钾岩石，国外相关的研究开发只在少数国家进行，比较典型的是前苏联。
在前苏联，由于铝土矿资源相对匮乏，有部分氧化铝厂以含钾页岩为原料来生产氧化铝，并综合利用回收钾，而且已有工业化生产厂。比较典型的企业有皮卡列夫铝厂，以含钾岩石霞石为原料，生产氧化铝，副产碳酸钾、碳酸钠；基洛沃巴德铝厂，以明矾石为原料，生产氧化铝，副产硫酸、硫酸钾和五氧化二钒。前者采用碱法，后者采用酸法。他们的研究和产业化技术都以提取氧化铝为主线，兼顾回收钾盐，残渣则作为建筑材料辅料或直接作为建筑材料及其原料。
对于含钾页岩中最难处理的钾长石的综合利用研究，国外矿石由于含铁低，钾长石矿物纯度相对较高，矿物嵌布关系简单，多经过简单选矿除铁以后作为优质钾长石原料用作陶瓷、玻璃原料。对于化工综合处理尚没有成熟的技术可以借鉴。
（二）国内不溶性含钾岩石资源研发状况
国内针对含钾岩石的研究始于20世纪60年代，以运用云南霞石进行的研究较为典型，所采用的工艺包括水化学法和烧结法，目前已有投资人在云南计划投资进行工业实践。
针对不溶性含钾岩石（以下称含钾岩石）的研究开发技术，国内的研究归纳起来有以下几种方法。
1）以钾长石等为主的含钾岩石矿经选矿作为陶瓷、玻璃原料，这在国内已有成熟的工业实践。一般要求原矿石嵌布关系简单，钾长石矿物纯度好，易于选矿除杂。对于复杂嵌布关系的矿，由于选矿除杂效果差，一般不适用。中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所曾对国内一些不溶性含钾岩石矿进行过选矿试验研究，主要针对钾长石矿进行，目的在于降低矿石中的含铁杂质，以满足玻璃、陶瓷生产原料的需要。
2）利用窑灰挥发法回收利用钾。此方法的实质在于用含钾岩石作为水泥原料，在高温下部分氧化钾挥发出来富集在窑灰中，进而通过窑灰回收钾。由于受挥发率的限制，钾的回收率较低。
3）食盐钠化焙烧法。此工艺的实质在于利用钠离子很好的渗透性和氯根的化学活动性，在高温下破坏含钾岩石稳定的化学结构，从而将钾转化为可溶性的氯化钾。该方法的缺陷在于回收率低，设备腐蚀严重，环境污染大，目前难于产业化。
4）酸法处理含钾岩石。该工艺的实质在于通过加温酸解来破坏含钾岩石的结构。由此法衍生的工艺包括HCl法、H2SO4法、硝酸法、硫酸铵焙烧法、水明矾法、碱式硫酸铝法等，发表的专利很多。但由于终端产品结构简单、价值较低，加上酸再生困难，设备腐蚀严重，环境治理成本较高，因而难于实现工业化。
5）细菌解钾法。该工艺采用细菌对硅矿物溶蚀，从而破坏钾长石的结构而得到可溶性钾。目前，广泛应用的菌种主要是硅酸盐细菌。硅酸盐细菌对不同晶体结构的矿物具有明显不同的解钾效果。相比之下，硅酸盐细菌对伊利石（钾赋存于层间域中）的解钾效果明显强于对钾长石（钾赋存于结构间隙中）的解钾作用。在有多种矿物共存的条件下，细菌会因矿物晶体结构的不同，在作用强弱或快慢上表现出明显的差异，从而对不同类型的矿物产生不同程度的破坏作用。硅酸盐细菌对矿物的这种破坏作用因矿物产地、矿物结晶程度、伴生矿物状况而有所区别。该工艺随着生物技术的发展应是一个较好的方法，但在目前限于细菌培育成本较高，产业化前景不大。页岩的综合利用研究有助于挖掘非溶性钾盐资源的经济价值，缓解我国水溶性钾盐资源不足的局面，开辟我国钾盐/钾肥生产的新资源和新技术，对保障和提高河南省乃至我国农业可用钾资源储量有重要的科学技术意义。
图1 不溶性含钾岩石烧结法综合利用工艺流程
6）碱法处理含钾岩石。碱法包括高温水化学法、石灰烧结法、碱石灰烧结法和衍生出来的其他碱法流程。该工艺的实质在于或者在高温高碱的水体系中，或者在高温石灰等存在下，使铝变为可溶性的铝酸钠、铝酸钾、铝酸钙，让硅转化为硅酸钙，从而回收铝钾，残渣则用做建筑原料或者生产硅肥。该法的最大特点在于可以很好地实现综合利用，设备较简单，容易闭路循环，环境污染很小。该法的另一个特点在于采用碱法工艺，生产回收的钾以价值相对较高的碳酸钾和氢氧化钾的形式存在，铝则以价值较高的化学品氧化铝，如水铝石、活性氧化铝、易溶氧化铝、超白超细氧化铝等形式存在，硅以硅肥或建筑材料等用量很大的存在方式存在，这给含钾岩石的开发利用走向工业化奠定了很好的市场经济基础。中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所已对山西紫金山矿、山东钾长石矿进行过研究，钾的综合收率达到70%以上，氧化铝综合收率达到65%，残渣全部用作水泥原料。该项目已获得国土资源部科技进步奖。在该法的基础上，2003年国内有关科研单位对包头富钾板岩进行的研究表明，碱法仍然是目前最好的处理含钾岩石的工艺方法。图1、图2给出了这两种碱法工艺处理含钾岩石的典型工艺图。
图2 高压水化法工艺流程
四、开发利用建议
1）根据目前国内外针对含钾岩石的研究状况，我国今后在含钾岩石的开发利用方面应着眼于工艺技术路线和最终产品设计。在技术路线上，应朝着工艺简单、易行、经济合理的方向进行。在最终产品设计上，应本着既能最大限度提取有用成分钾、铝，并能对找到残余物硅的用途的原则，同时又要本着钾和铝产品价值最大化的原则，而对硅产品的选择应本着使用量大的原则。只有这样，才能充分挖掘含钾页岩的价值，并真正实用化。
2）国家或有关省份应集中研发力量针对交通、水电等以及开采条件比较好的矿区进行优先开发，兼顾周边地区的工业现状，选择既有资源又靠近具有较大水泥市场或者农用肥料市场的区域开发含钾岩石，这样才能从一开始就走向良性循环。
参考文献
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An Analysis on the Research and development Status Quo of Resources of Insoluble Potassium-bearing Ore
Zhao Hengqin，Ma Hualong，Hu Hongjie，Zhang Keren
（China National Engineering Center for the Multipurpose Utilization of Nonmetallic Mineral Resources；Zhengzhou Minerals Resources Multipurpose Utilization Institute，CAGS，Zhengzhou 450006，Henan，China）
Abstract：Some characteristics of insoluble potassium-bearing ore were introduced.The technology and methods for their comprehensive development were also reviewed simultaneously with corresponding research practices.Some suggestions on comprehensive development and utilization of resources were put forward.
Key words：Potassium-bearing ore，Analysis.
有机阳离子以及卤素阴离子空位缺陷是制约钙钛矿太阳能电池高效率以及长期稳定性的主要因素，如何同时消除这两种缺陷是当下的难题。基于此，北京大学工学院周欢萍研究员课题组提出一种新的消除机制，即在钙钛矿活性层中引入氟化物，利用氟极高的电负性，实现氟化物同时与有机阳离子形成强氢键以及与铅离子形成强离子键的双重效果。研究从而有效消除了有机阳离子以及卤素阴离子的空位缺陷，大大提升了电池的光电转换效率和长期稳定性。相关研究于2019年5月13日在国际顶级学术期刊《自然能源》( Nature Energy )上发表，题为“Cation and anion immobilization through chemical bonding enhancement with fluorides for stable halide perovskite solar cells”(doi:10.1038/s41560-019-0382-6)。 太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源备受研究人员关注，而将太阳能转换为电能的太阳能电池也是世界上众多课题组青睐的材料。近年来，有机无机杂化钙钛矿太阳能电池以其高效率、低成本的优势获得了学术界和产业界的众多关注，而其光电转换效率也在短短几年内迅速提升至24.2％，是单节电池中当下效率最高的薄膜太阳能电池。 然而，这类电池稳定性不佳是严重阻碍其商业化应用的主要因素。相比于传统无机光伏材料，有机-无机杂化钙钛矿材料晶格较软，且是一种离子晶体，易在外界环境的干扰下发生离子迁移，形成大量的空位缺陷，从而诱导晶格塌缩以及组分分解，从而使其不再具备优异的光电转换能力。 在众多的空位缺陷中，卤素阴离子和有机阳离子空位由于其较低的缺陷形成能而普遍存在于钙钛矿表面以及晶界，该两种空位缺陷不仅会影响太阳能电池的工作效率，且会诱导钙钛矿晶体的进一步退化，形成更多的体相缺陷。针对这两种缺陷之前报道的工作主要集中在钝化单一缺陷，即有机阳离子或卤化物空位，无法做到“鱼与熊掌兼得”。如何同时消除这两种缺陷，实现钙钛矿太阳能电池的更高效率和高稳定性是钙钛矿材料目前最为棘手的问题。针对上述重要问题，周欢萍课题组提出了一种全新的消除机制，即通过在钙钛矿活性层中引入氟化钠，利用氟极高的电负性，实现氟化物同时与有机阳离子形成强氢键以及与铅离子形成强离子键的双重效果。基于此离子键和氢键的化学键调制，可以固定钙钛矿组分中的有机阳离子和卤素阴离子，从而消除了相应的空位缺陷，电池效率和稳定性都得到了明显提升。氟化钠引入的电池器件最高效率达到了21.92％(认证值为21.7％)，且没有明显的迟滞现象。同时，引入氟化钠的器件表现出优异的热稳定性和光稳定性，在一个太阳的连续光照射或85°C加热1000小时后，器件仍可分别保持原有效率的95％和90％，在最大功率点处连续工作1000小时后可以保持原有效率的90%。该方法解决了钛矿太阳能电池中限制其稳定性的两个重要因素——有机阳离子和卤素阴离子空位，并可推广至其他的钙钛矿光电器件；且化学键调制的方法对于其他面临类似问题的无机半导体器件也具有重要参考意义。该论文的第一作者是周欢萍课题组的2017级博士生李能旭，周欢萍特聘研究员为通讯作者。合作者还包括埃因霍温理工大学Shuxia Tao课题组和北京理工大学陈棋课题组、北京理工大学洪家旺课题组、香港大学杨世和课题组、中南大学谢海鹏老师、特温特大学Geert Brocks教授等。该工作得到了国家自然科学基金委、 科技 部、北京市自然科学基金、北京市科委、先进电池材料理论与技术北京市重点实验室等联合资助。 周欢萍课题组近期致力于提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性，取得的一系列重要进展相继在 Science (DOI: 10.1126/science.aau5701), Nature Energy (DOI: 10.1038/s41560-019-0382-6), Nature Communications (DOI: 10.1038/s41467-019-09093-1;DOI: 10.1038/s41467-019-08507-4 和 DOI: 10.1038/s41467-018-05076-w)， Advanced Materials (DOI: 10.1002/adma.201900390)， Journal of the American Chemical Society (DOI: 10.1021/jacs.7b11157) 上发表。
您好，俄罗斯钙钛矿是一种稀有的矿物，它是由钙、钛、氧和氟组成的复合物。它具有独特的光学性质，可以用来制造高精度的光学元件，如激光器、激光器镜片和激光器棱镜。此外，它还可以用于制造高精度的电子元件，如晶体振荡器和晶体管。俄罗斯钙钛矿的另一个重要应用是制造高精度的激光切割机，它可以用来切割金属和其他材料。俄罗斯钙钛矿还可以用于制造高精度的激光焊接机，用于焊接金属和其他材料。此外，它还可以用于制造高精度的激光烧结机，用于烧结金属和其他材料。俄罗斯钙钛矿还可以用于制造高精度的激光拉伸机，用于拉伸金属和其他材料。此外，它还可以用于制造高精度的激光焊接机，用于焊接金属和其他材料。俄罗斯钙钛矿还可以用于制造高精度的激光烧结机，用于烧结金属和其他材料。俄罗斯钙钛矿还可以用于制造高精度的激光切割机，用于切割金属和其他材料。此外，它还可以用于制造高精度的激光焊接机，用于焊接金属和其他材料。俄罗斯钙钛矿还可以用于制造高精度的激光烧结机，用于烧结金属和其他材料。此外，它还可以用于制造高精度的激光拉伸机，用于拉伸金属和其他材料。
随着人们环保意识的提高，以及各国对碳排放的承诺，钙钛矿具有独特的光电特性，且制备成本远低于硅基太阳电池，其商业化前景十分可观。
您好，关于俄罗斯钙钛矿的文献，我可以为您提供以下信息。俄罗斯钙钛矿是一种多元素矿物，主要成分是钙、钛、铁、锰、锌、铝、铬、钼、钒、铅、镁、钡、钙、钠、钙、硅、锆、钇、铍、钨等。它们是由液态熔融物质沉淀而成，具有较高的熔点和硬度，并且具有良好的耐腐蚀性。俄罗斯钙钛矿的矿物组成和物理性质与其他矿物有很大的不同，因此它们在矿物学上具有重要的意义。俄罗斯钙钛矿的矿物组成和物理性质主要受到温度、压力、溶剂浓度、溶剂类型、溶剂活度以及溶剂活度等因素的影响。此外，俄罗斯钙钛矿的矿物组成和物理性质也受到矿物组成和物理性质的影响。因此，俄罗斯钙钛矿的矿物组成和物理性质对矿物学研究具有重要意义。
一、国外矿山地质环境保护现状
矿山地质环境保护是生态环境保护的重要组成部分，国外发达国家在矿山地质环境研究与防治方面起步较早，20世纪70年代初已开展了矿山地质环境保护的系统研究，并提出了矿山环境保护及矿山复垦的方法；制定的环境保护法规也较为齐全、系统，对环境保护与防治的要求标准较高，如美、英、法、德及澳大利亚等国，他们在矿山开发设计中就有矿山环境保护的设计部分，在开采中的环境保护措施较为系统，执行也比较严格，对矿山生态环境恢复、土地复垦都有时空约定。它们将矿山环境影响评价制度付诸法的地位，制定法规，强化矿业开发与生态环境一体化进程。在矿业地质环境影响评价中，不仅在勘查阶段和采矿期间，而且在闭矿阶段及以后一定时期内都要预测生态环境影响。在整个矿山环境管理过程中把直接管制和经济手段有机结合，这也是目前国际矿山环境管理的发展趋势。
所谓直接管制，就是通过对采矿过程的管理，制定限制特定污染物的排放，或者在特定的时间和区域内采取限制某些活动的制度措施。其特征是：对污染排放或削减进行规定，采矿公司只能按规定行事。如果违章违规，采矿公司只能接受处罚以及法律诉讼。
所谓经济手段，就是确保经济政策和环境政策结合并且产生经济效益，具体包括收费、税收、可交易许可证等形式，保证更广泛、更有效地利用市场的力量。
如美国《露天采矿控制和复垦法》规定，要求矿山生产者在采矿许可证颁发之前，应支付履约保证金。保证金标准大致是每公顷土地为1500～4000美元。保证金种类包括现金、保证金债券、联合储备债券、联邦（或州）债券、商业信用证、不动产信托证书，或由银行、保险公司担保，承担责任。
加拿大在矿山环境治理和管理、整顿等方面在全球范围内树立了一个典范。早在20世纪，加拿大分别通过了《加拿大环境保护法案》（《the Canadian Environmental Protection Act，1999》）（简称CEPA，1999）和《加拿大环境评估法案》（《Canadian Environmental Assessment Act》）（简称CEAA），这两个法案以系统的、全面的、法律的形式对加拿大的矿山环境评估和环境保护进行了约束。
澳大利亚政府对采矿业也制定出了一系列完善的法规体系，他们首先将矿区复垦作为获得开采的先决条件，并根据政府颁发的《国家生态可持续发展战略》，确立预防为主的原则。如WesterMstralia州的矿业项目环境评价程序中明确规定：在采矿或矿山建设前，矿业主都必须提交矿山环境影响评价报告。
国外矿山环境管理体系的基本制度构成如图6-1。
其中，有以下几点经验值得我们借鉴。
图6-1 国外矿山环境管理体系框架图
（一）矿山环境影响评价制度方面
矿业项目的环境影响评价制度，就是在矿业项目规划阶段查明项目可能对所在地及邻近地区的环境带来的影响，据此提出或最大限度减轻其不利影响的措施。作为负责对矿业项目进行环境影响评价的主管部门对提交报告书进行审查，发表评审意见，并以此作为矿山管理部门审批矿山申请的基本依据，从而达到预防或减轻环境影响的目的。矿山环境评价，是政府管理部门审批矿山申请的基本依据。
（二）矿山闭坑计划方面
矿山闭坑计划是矿山环境管理中的重要部分，许多国家都要求矿业项目申请者提交矿地恢复计划，如美国煤矿开采恢复计划、南非的环境管理计划和加拿大安大略省“闭坑计划”等，都将矿地恢复纳入有关法规或计划中，成为矿山环境管理中的重要组成部分和实施政府管理的基础。因此，矿山在提交的“闭坑计划”报告书中，规定必须包括复垦的目标，可选择的复垦工程和技术，闭坑后所期待的矿山状态和影响评价，复垦的时间进度表，每一阶段的耗费资金进度，以及保证金附件等。
（三）环境许可证制度方面
环境许可证制度是政府以非市场途径对环境资源利用的直接干预的一种手段。在美国，环境许可证制度作为矿山环境保护管理体系中的一项重要内容，被作为矿山开发前必经的法律程序，对于末获许可证的矿山，不得进行开发活动。环境许可证附有相应的文件及附图，明确了矿业主在矿山环境保护和土地复垦方面的主要责任，如对建筑物的布局、废物排放、堆放地、矿山环境整治、土地复垦都有明确的要求和规定。
（四）矿山环境监督检查制度方面
矿山环境监督检查制度明确了矿山环境监督检查的具体执行者，省级监督检查员要不定期地抽查各市（州）矿产开采计划、环保计划和复垦计划的执行情况；市（州）政府的矿山环境监督检查员，要按照各自的分工，直接对管辖的煤矿和其他矿山进行监督检查。矿山企业设有专职的环保工程师，负责矿山的环境保护工作。
（五）环境恢复保证金制度方面
环境恢复保证金制度是要合理要求矿业公司提交保证金，增加矿业公司主动恢复由于开采行为所带来的环境损害，并通过保证金制度的实施，刺激矿业公司主动实现环境保护义务。每完成一个阶段的任务就退还部分履约保证金，不达到法规要求，就由主管部门对许可证实行冻结，并在法律法规允许的尺度内，给予一定的时间采取补救措施，进行改正。
（六）排污许可证制度方面
排污许可证制度被称为污染控制法的支柱，在各国环境法中被广泛采用，在国外是一种切实减少污染物排放的控制措施。在美国固定源污染排放管理政策体系中，许可证制度是核心政策手段。
（七）监督管理和执法制度方面
矿山环境保护的监督管理工作涉及面广，明确监督管理部门并严格执法，是搞好矿山环境的根本保障，国外发达国家经过几十年的摸索，已取得了较为成功的经验。
二、国内矿山地质环境保护现状
我国采矿历史悠久，目前已成为世界第三矿业大国。由于观念、法制、体制、管理等多方面的原因，历史矿山开采导致的矿山环境问题非常严重。改革开放以来，特别是近10年来，我国政府和人民在保护环境与发展方面做出了不懈的努力，矿山地质环境保护工作得到了高度重视。但总体来说，我国的环境保护管理起步比较晚。
1973年8月召开了《全国第一次环境保护会议》，使我国的环境保护事业进入一个新的发展时期。
1986年《中华人民共和国矿产资源法》颁布，确立了矿产资源开发必须贯彻“开发利用与环境保护并重，预防为主、防治结合”的方针。
1994年政府通过了《中国21世纪议程》，将持续发展列为我国经济与社会发展的战略方针和基本国策。
1996年，我国正式提出将科教兴国和可持续发展作为国家发展的基本战略，开始走入经济与环境发展的新征程。
自2000年开始，中国地质调查局组织并相继开展了一系列矿山地质环境调查与评估工作，如“全国矿山地质环境调查与评估”、“重点矿区环境地质问题专题调查”、“全国不同类型矿产开发环境地质研究”等，以及31个省市开展的矿山地质环境调查与评估工作。与此同时，国土资源部地质环境司2002年编写了《矿山地质环境调查技术要求》（讨论稿）、《矿山地质环境影响评价技术要求》（讨论稿），中国地质环境监测院2002年编写了《全国矿山地质环境调查技术要求实施细则》、《全国矿山地质环境数据库建设》，以及由西安地质矿产研究所2003年完成的《典型矿山地质环境调查方法研究》和《大型矿山地质环境调查与监测技术要求》。
2002年，在《国民经济和社会发展第十个五年计划纲要》中，明确要求加强矿山生态环境恢复治理工作。在《“十五”生态建设和环境保护重点专项规划》中，将矿山生态环境恢复治理列为重点工程内容。国土资源部已经开始利用“两权流转资金”安排一些矿山地质环境恢复治理项目。
到2003年11月，由国土资源部地质环境司、中国地质调查局、西安地质矿产研究所等单位发起并举办了“首届全国矿山环境保护研讨会”，出版了我国首部以矿山环境地质为主题的论文专辑《西北地质（2003年增刊）》。随着新建、扩建矿山项目对矿山地质环境影响评价制度的实施，以及矿山地质环境调查研究成果的不断积累，矿山环境地质学的理论建设正在逐步丰富和不断发展。
2007年召开了党的十七大，大会强调了“绿色发展”的重要性，并首次在党代会的政治报告中提出了“生态文明”的新理念。
2008年3月的“两会”上，把环境问题纳入国务院的重大决策中。2008年7月国土资源部、发展和改革委员会、环境保护部、国家安全生产监督管理总局共同下发了《关于加强废弃矿井治理工作的通知》。2008年8月《矿产资源法》修订第六稿，拟专章增加“矿山地质环境”一章，将矿山环境保护提到战略高度。
2009年3月5日，《矿山地质环境保护规定》出台，弥补了《矿产资源法》的立法不足，同年4月，发布实施了《全国矿山地质环境保护与治理规划》。
2010年，我国开始组织、创建“国家级绿色矿山”，推动矿山生态环境建设。
2013年12月，十三届三中全会召开，会上提出要紧紧围绕建设美丽中国，深化生态文明体制改革，加快建立生态文明制度，健全生态环境保护的体制机制，推动形成人与自然和谐发展现代化建设新格局。说明国家将生态文明建设提高到了一个新高度。
自2001年开始，财政部、国土资源部就安排资金用于矿山地质环境治理，主要解决历史遗留的矿山地质环境问题。2010年起三年内重点开展国务院确定的38个资源枯竭型城市的矿山地质环境治理工程。
经过几十年的努力，虽然取得了以上成绩，但也要清醒地认识到还有不少问题亟待解决。具体地说存在以下几方面的突出问题：
1）政府和社会对于矿山地质环境治理工作的认识尚未到位。很长一段时间以来，各级政府、各企业将GDP的增长率看作衡量自己工作成绩的主要指标，甚至是唯一指标。将发展经济与保护资源、保护环境绝对化、对立化，忽视、漠视对资源和环境的保护，结果造成巨大损失和严重后果。由于地方政府过分强调经济效益，忽视了土地的保护和资源的合理开发，结果造成了非常严峻和突出的矿山地质环境问题：土地破坏、水土流失、土壤退化、植被破坏、地质灾害频发、“三废”污染加剧等。
2）矿山地质环境治理的法制体系建设仍需加强。国外一些发达国家都有专门的法律或法律体系来确保矿山地质环境治理工作的顺利开展，但我国目前还没有一部专门的法律，这与我国的资源环境战略以及土地复垦的形势和任务不相适应。新修订的《土地管理法》、《矿产资源法》、《环境保护法》和制定的《煤炭法》、《铁路法》等法律中虽然都有矿山地质环境治理方面的相关规定，但仍有很多原则性问题无法得到解决。而且现有制度大多局限于矿山地质环境治理，即单一的事后控制措施，在矿产资源开发前的规划和采矿、冶炼中的环境保护则很少涉及。未在制度设计上走“事前预防、事中控制”的途径，单纯依靠事后的治理和问责，制度完善还需在理念上重新定位。
3）需要切实可行的措施保障矿山开采备用金的投入。在我国，由于缺乏矿山复垦保证金及废弃矿山复垦基金，使得矿山地质环境治理的资金渠道无法保持通畅。而且，对于计划经济时期遗留下来的矿山地质环境问题，有关各方也没有提出切实可行的解决方案。所以如何确保充足的资金来源是我们当前亟待解决的难题。
4）矿山地质环境治理工作需要在制度、机制等方面进一步创新。由计划经济转变为目前的社会主义市场经济，要做好矿山地质环境治理工作。首先要在理论上进行研究，结合国外发达国家的经验和我国国情，探索出切实可行的道路。其次要在协调机制、约束机制、监督机制等方面制定相应的配套政策，为矿山地质环境治理工作创造良好的制度环境。
金属矿地下连续开采技术研究摘 要：改革以来我国的金属矿开采技术得到了很大的发展，尤其在金属矿地下开采方面生产工艺已经接近世界先进水平。本文系统介绍了金属矿地下连续开采的基本知识及开采工艺。并且例举了新疆金属矿地下连续开采的工程实例，对地下金属矿连续开采的目前状况进行了分析，以供广大矿业工作人员参考。 关键词：地下金属矿；连续开采；技术 一、金属矿地下连续开采的基本情况 采矿是通过矿堆的采准、切割和回采三个工艺流程将矿石从地下矿床开采出的过程。采矿方式分地上开采和地下开采两种。近年来，我国地下开采的金属矿山逐渐增多，地下开采的各个工序基本实现了由机械化操作取代手工作业，开采自动化程度明显提高。地下连续开采技术是我国目前地下采矿的先进技术。地下连续开采有两种主要方式，一是当矿体硬度较小时，开采时各个工序连续平行进行施工。二是当矿体硬度大时，开采时分成若干个施工段，不同施工段的各个工序连续平行进行施工，这需要在开采时做好各个工序间的协调工作。 国外地下采矿装备系列齐全，配套完整，机械化程度也高，从凿岩、装药到转运，全部实现了机械化配套作业，各道工序无需手工体力操作，无繁重体力劳动，装备无轨化、液压化、自动化程度较高。地下无轨采矿工艺是目前国际先进采矿工艺技术的标志。国外目前先进的采矿装备已完全实现了无轨化、液压化。在自动化方面，已成功地应用了无人驾驶、机器人作业等新技术。 二、金属矿地下连续开采工艺 1.在对大块矿岩开采时，为提高开采的效率，连续进行落矿、出矿、运输等工艺的回采施工。回采时采用前进式推进顺序，施工过程中不留矿柱。采用这种连续开采的工艺可提高开采效率，经济适用，方便矿块的控制管理和采矿设备调配，将来发展潜力很大。 2.在对地下矿石进行后处理时，采用专门的运输机连续进行矿石的出矿、转运、提升等工艺的施工。使地下矿石开采、运送达到一体化。采用这种工艺可以加快开采速度，近几年来，该工艺应用较广。 3.如果开采的矿岩硬度较大，开采具有一定的难度，可采用连续采矿机实现掘进、挖掘、落矿、出矿、转运等工艺过程的连续化施工。目前，有关专家对这种采矿工艺的研究取得了很大的进展，使其应用前景更加广阔。 三、金属矿山地下连续开采的问题及处理措施 我国自90年代以后，随着科学技术的不断发展，在地下连续开采技术研究方面取得了重大的突破，多项地下连续开采技术已经应用在矿山中。同世界先进国家相比，仍有一定的差距。目前矿山开采中还存在某些问题急需解决。有的矿山在采矿时，将采矿分为矿石和矿柱两个步骤，将收矿柱放在开采矿石后面。这种采矿方法存在如下不足之处：矿柱质量难以保证，所留矿柱截面形态各异，抗压强度低，易产生破坏。矿柱回收结果不理想，能正常回收的矿柱较少，不但浪费了资源，而且降低了采矿效率，延长了采矿作业时间，对地下采矿的经济效益产生很大影响。并且由于采矿步骤多，在管理上也产生许多困难。为了解决上述问题，有关专家不懈的努力，研究出地下连续开采无矿柱法。这种地下连续采矿施工方法如下：将步骤划分成矿段，不留矿柱，回采单元用矿段表示，采用将切割槽割在矿段中部，并把振动机布置在结构底部出矿的方法。矿石由振动车搬运，连续进行出矿、运矿的作业。崩矿过程中及时进行回填，平行进行采切、回采、充填的作业，使采矿工作连续不间断的施工。地下连续无矿柱采矿的实施，表明我国地下金属矿开采技术进入一个新的层次。使矿柱回收困难的问题得到很好的解决，加快了采矿的时间，避免了国家资源的浪费，提高了地下采矿的经济效益。由于减少了采矿步骤且使采矿各工序衔接紧密，连续不间断的开采，为采矿集中管理带来便利，使劳动效率大幅增长。回采时工序安排合理，连续开采，还解决了深部矿体开采时因为地压较大引起的围岩失稳问题。极大的促进了我国矿山开采的现代化进程。另外，地下连续开采的规范还不够完善，各地区对采矿的标准和要求还不统一，虽然重视开采新技术的研究，但对设备的配套及工艺的优化重视程度还不够，对新型设备的推广还不够完善。必须在有关部门的领导下，完善采矿规范标准，加强连续工艺的优化与设备的合理配套。建立与连续开采相适应的理论体系。在不断开发研制新型设备的同时，注重对新型设备的推广应用。使我国的金属矿地下连续开采进一步向现代化迈进。 四、地下连续采矿技术的应用 新疆某铁矿年产矿石能力20万吨。矿区属丘陵地带，气候干燥，夏季雨水较多，年平均降雨量1732.6毫米，冬季气温较低区域内未有大的河流，矿区地震烈度为6度。经勘察矿区深层土质为岩石，浅层为砂砾层。矿床为缓倾斜矿床，矿体为脉状矿体。地下开采的日产量为3000吨。采用地下连续开采方案，用胶带运输机连续运输，地下开采按由上往下的顺序开采。 将整个矿块划分为一个回采单元，矿块厚度即采场宽，相互采场之间不留矿柱，依次连续的进行采切、回采、充填三大工序，回采不允许在同一分层上进行，要分层进行，不同时进行相邻采场的采切。为避免开采时破坏四周土的应力，出现应力集中现象，影响围岩稳定，产生地面塌陷，设计对采空区采用非胶结充填方式处理，可以消除塌陷的危险。这种充填方式工程量较大，生产效率低，回采操作不便。后经专家研究决定，采用连续帷幕随时充填技术。该充填工艺施工时不留矿柱，开采各工序连接紧密，连续性好，而且作为支护的可压缩金属支座支护能力好。确保了采矿的安全，为出矿、转运和充填提供了方便。能对采空区进行及时迅速的回填。此采矿技术开采时采用将整体矿脉一体推进方式。主要的采切工程有：底盘转运巷道、切割巷、出矿漏斗及切割天井。地下连续采矿技术将回填空区用矿岩分离出的废石回填，采用了先进的矿浆输送方式。将深孔连续采矿技术、矿岩分离技术、矿浆输送技术等工艺与技术综合起来应用，实现了回采的高效率，经验证经济效益和社会效益良好。 五、金属矿地下连续开采未来的发展 我国的金属矿地下开采技术和过去相比虽然有了很大的进步，但要赶上并超过世界先进水平尚需不断发展，地下金属矿开采的大型化、数字化、连续化将是未来发展的主要方向。在采矿技术发展的同时需考虑社会效益和经济效益，研制并应用适合地下金属矿连续开采的技术，使矿山的开采与四周生态环境相谐调。有关部门还需组织专家加大对矿岩应力的研究，增加围岩的稳定性，以提高地下开采的安全性。还要加大对充填采矿法的推广力度，并且坚持朝快速化、环保化的方向发展。 六、结语 随着社会的发展，我国的采矿技术也不断进步。其中金属矿地下连续开采的技术已经接近世界先进水平，基本实现了金属矿地下连续开采的连续化和机械化。如何使我国的金属矿地下连续开采技术取得更大的进步，研究出更先进的金属矿地下连续开采技术，仍是广大矿业技术人员今后的努力目标。
在经济全球化趋势日益增强的形势下，研究制定中国矿产勘查可持续发展战略，离不开世界的大系统。需要从世界整体资源形势变化趋势和未来世界矿产勘查的走向来考虑。
一、世界矿产勘查事业在困境中前进
矿产资源是经济发展的重要物质基础。世界经济的发展将继续促进矿产资源的勘查和开发。第二次世界大战后，世界主要国家为医治战争创伤而对矿产资源需求的增加，普遍加强了地质矿产工作，并建立了矿产资源种类齐全的开发体系。按1983年不变价计算，1950年世界原矿产产品产值为1179亿美元，1980年达到12071亿美元，1991年为15260亿美元，1991年为1950年的12.9倍。对自然界中存在的元素绝大多数都作为矿产进行了开采利用，产量比较大的有七八种，矿业产值最大的10种，矿产依次为原油、天然气、煤、铁矿石、金、铜、锌、锰、镍、金刚石。矿业已成为世界经济中的重要产业。1991年世界原矿产品产值15260美元，占世界各国国内生产总值的7.1%。由于矿产勘查开发的重大成就，不仅为战后半个世纪全球经济的发展提供了充足的矿产资源，而且为21世纪前期经济的持续发展作了一定的资源储备。据有关资料，至1994年底，世界矿产资源静态储量对生产保证程度，金刚石为21年、银为29年、金为31年、石油为45年、铜为64年、天然气为66年、钨为86年、镍为125年、煤为228年、铁矿石为242年、铝土矿为250年、锰为462年、钾盐为611年。
世界矿业由于矿产资源储备丰富和矿业生产能力达到相当规模，在战后曾有30多年的兴旺发展阶段，20世纪80年代开始出现萧条与衰退，发展速度明显减慢。主要表现在：①矿业投资减少，1981～1992年全球非燃料矿产项目投资总费用由687.6亿美元下降为558.4亿美元，下降18.8%。②世界矿产原矿产品产量显著下降，以1993年与1980年相比，40多种主要矿产中有一半以上产量下降，增产的矿种增加幅度也很小。③世界矿业原矿产值增长率显著下降，1950～1980年年增长率为8.1%，而且1981～1992年仅为0.65%。由于资源保证程度较高和矿业生产能力较大，出现了供大于求的形势，投资者对矿产地质勘查工作减少了投入，给勘查工作带来了很大的困难。20世纪80年代后，尽管世界矿业不景气，但许多国家从长远利益考虑，为了发展本国经济和矿产品国际贸易，仍然对矿产勘查比较重视，新发现了一大批矿产地。资料显示，自20世纪80年代以来就发现世界级大矿82处，探明了大量矿产资源，40多种主要矿产中有30多种矿产储量都有不同程度的增长，其中石油储量增长速度比70年代高了一倍，金、银、金刚石等矿产也有较大幅度的增长。特别是自1993年以来世界经济的复苏使世界矿业投资有所回升，给矿产勘查开发带来了新的发展机遇。整个世界矿产勘查呈现出在逆境中前进的趋势。
二、经济全球化的趋势不可避免，国际地矿工作结构在进行重大调整
世界地矿工作结构发生重大变化。第二次世界大战后，世界地矿工作结构主要包括矿产地质勘查工作和基础地质工作，而当时环境地质工作在整个地矿工作结构中所占比重较小。20世纪80年代后，世界地矿工作结构发生了重大变化：基础地质工作在稳定中有所发展，矿产地质勘查比重与规模急剧下降，环境地质规模和比重在迅速上升。
1.近几十年来，基础地质工作有了稳定的发展
美国政府机构中从事地质调查的地质人员在地质人员总数中保持18%左右，地质调查经费由20世纪80年代中期的4亿美元增加到现在的6亿美元；英国地调所稳定在2000万～2700万英镑之间；法国则保持10亿法朗（1.5亿美元）左右。随着现代科技进步，区域地质调查和填图工作也逐步现代化，实现了观测手段现代化，观测成果提供的现代化和地质观测思维与观念的现代化。地质观念的现代化，不仅对于解决地质条件复杂地区地质填图技术方面起了很好的作用，而且有助于正确识别复杂地质体，提高填图质量，了解地质规律。
2.与基础地质工作相比，矿产勘查工作在整个地矿工作中的比重有所下降
世界上几乎所有的国家地质调查所均面临机构调整、预算和人员裁减的局面。国际地质学组织和国家地质调查所正自觉不自觉地由以往的“供给驱动型”向“需求驱动型”机构转变。如，欧洲各国由20世纪70年代矿产勘查人员在地质人员总数中占最大比例，下降到90年代初的22.9%，而原占很小比例的环境地质人员（主要是水文地质和工程地质）已上升到35.6%。美国油气探采人员从1982年的75.4万人下降为35万人；美国石油地质学家协会中1万名会员已有55%离开了石油公司。尽管因矿业不景气对勘查工作带来了影响，但是在和平与发展成为主流的当代，各国因都要发展经济而不得不继续开展相应规模的矿产勘查工作，加上全球资源分布的不平衡性，每个国家都有自己资源的优势和劣势。所以，在经济全球化趋势增强的情况下，发展世界矿业合作，实现资源优势互补也不能忽视矿产勘查工作。
3.环境地质工作日益占据重要的位置，已成为当代地质工作发展的一种趋势
随着生产与社会经济的迅速发展，人类活动规模的急剧扩大和自然作用的日积月累，作为人类赖以生存的可爱的家园——地球的环境问题日益突出，臭氧层被破坏、气候变暖、生态环境恶化、水土流失和环境污染、自然灾害和人类灾害的频繁发生，这一切导致人类生活质量的下降，严重威胁着人类的生存。这种情况已越来越引起各国政府和国际组织的重视。从1972年斯德哥尔摩的《联合国人类环境会议宣言》到1992年联合国在巴西的《环境与发展的里约热内卢宣言》，从“4·22”地球日到“6·5”世界环境日，从“全球变化计划”到“21世纪议程”，环境问题已上升到世界经济和人类社会可持续发展的战略高度。正是在这种背景下，环境地质工作在世界地矿工作结构调整过程中日益得到重视、加强。在经济发达国家，环境地质拨款、成果数量和发展前景甚至已经开始超过矿业地质工作。这已成为当代地质工作发展的一种趋势。主要表现在，第一，从事环境地质工作人员的比重上升，欧洲各国环境地质人员占总数的37.6%，而经济地质人员比例为22.7%，在美国地调所9000名雇员中一半以上为与环境地质有关人员。第二，环境地质投资比重增加。美国地调所1990年总预算拨款中，从事环境地质工作的占60.2%。日本、加拿大、法国、俄罗斯、乌克兰等国也加强了环境地质工作。第三，环境地质问题已成为国际组织主要研究内容之一。关于这方面的论文发表数量剧增。据有关资料统计，1885～1989年间年均发表论文432篇，1980～1987年间平均9275篇，1988～1991年间年均发表1.5万篇。国际地学界除积极参加“全球变化研究”（IGBP）、“国际减灾10年计划”（IDNDR）和“21世纪议程”等重大研究项目外，自1980年第26届国际地质大会（IGC）以来的历届国际地质大会，包括1996年在北京召开的第30届国际地质大会都对环境地质研究表示了特别的关注，指出环境地质将代表未来地学的发展方向，将主宰和支撑未来地学的发展。
三、矿产勘查全球化趋势
20世纪90年代以来，全球化作为一种趋势影响、制约着整个世界的每一角落。它既给世界各领域带来发展的机遇，同时也伴随着严峻的挑战。世界矿业也不例外，出现了矿业全球化趋势。
1.矿业全球化趋势形成原因
由于矿产资源在地域上分布的不均衡，决定了世界上任何一个国家都不可能做到矿产资源完全自给自足，都各有优势和劣势。所以，发展国际合作勘查开发矿产资源就成为客观的需要。
全球矿产资源潜力巨大，就发现的矿床和探明的储量增多而言，使扩大国际合作勘查开发矿产资源，实现各国间矿产资源优势互补成为可能。
近年来，有40多个国家，其中包括中国、东欧国家和独联体等制定了矿业法规或修改了原来的矿业法规，以适应外国投资参与矿产勘查开发的需要，为矿业全球化创造了有利的条件。
大型矿业公司、跨国公司在矿产勘查的全球化进程中发挥了重要作用。由于不少大型矿业公司均在国际股市上交易其股票，或者本身是跨国公司，许多大型矿业项目又是以合资形式进行，矿业权的转让频繁发生，从而造成了西方国家之间“你中有我，我中有你”的交叉投资结构，促进了矿业经济全球化的迅速发展。
2.矿产勘查全球化趋势
矿业全球化趋势的突出表现是矿产勘查的全球化。到目前为止，世界矿业全球化的投资结构已经形成。据《澳大利亚矿业杂志》提供的资料，1996年西方矿业界对固体矿产（不含石油、天然气）勘查的总投资为35.2亿美元。这些投资，主要来源于美国、澳大利亚、加拿大和英国。在这些投资中，已有60%的投资额进入了发展中国家。其中，拉丁美洲占全球勘查总投资的27.3%，为9.6亿美元；澳洲占18.9%，核6.65亿美元；北美加拿大占13.1%，核4.6亿美元；亚洲及太平洋地区占11.89%，核4.14亿美元；非洲占11.9%，核4.18亿美元等等。资料显示，从1991年到1995年，美国、加拿大、澳大利亚在海外发展中国家的勘查投资额从3.34亿美元猛增到10.52亿美元，5年中增加了2.2倍。尽管1992年前后是西方经济萧条期，1993年为矿产品价格最低年份，但勘查投资在这5年中却持续增长。1995～1996年澳大利亚在勘查投资中用于海外的资金比上年增长了12%，而在本国的投资额仅增加了2%。由此可见，在这个全球化过程中，不仅发达国家的投资流向发展中国家，而且在发达国家之间，早已相互穿插投资。1998年以来，虽然受亚洲经济危机影响，矿产品价格普遍下跌，勘查投资明显减少，但矿业全球化的投资结构已成了定局，并稳定发展，形成矿业全球化趋势。
四、国际地质科学发展的新趋势
随着国际地质工作结构的大调整，地质科学出现了新的发展趋势。当今，地球科学正进入一个建立新的知识体系的重要转折时期，其学科结构已由原先传统基础学科为主的结构，向以资源环境并重的一些新兴应用学科转移。长期以来，地学由于主要以矿产资源和能源的寻找和开发为己任，研究重点在固态层圈上。生物圈的演化是作为矿产形成和其他地质过程的条件加以研究的。在建立新一代的地球系统科学知识体系时，单纯对固体地球本身的研究不能得到完全解决，必须通过对其他层圈的研究，并在有关学科的配合下寻求突破口和发展方向。这就要求地学除研究固态层圈以外，还要研究生物圈、气圈和水圈的演变过程和历史，以及它们的相互作用，这就使地学研究进入到地球系统科学的更高的层次，代表了地学科学发展的方向。
新的地质科学知识体系具体表现为4个方向：一是服务面大幅度拓宽；二是研究面向广度与深度扩展；三是高新技术的广泛应用；四是学科体系向综合与分支两端同时发展。
地质科学的服务领域现在已拓宽到解决资源与人口、环境协调发展的广阔领域，而过去偏重于解决矿产资源及与其相关的领域。当代地质科学服务领域既要继续解决矿产资源有关问题，又要为减轻与防治地质灾害，找寻洁净淡水资源，更有效为合理利用矿产资源，为工农业生产发展，为保护生态环境和国土整治提供优质服务。
在板块构造学说革命性的推动之下，地质科学取得飞跃发展。一方面促进了地质科学思维的全球化；另一方面，也由此而形成了一系列跨学科的重大研究领域，使地质科学的研究领域以地球整体为对象，进一步朝广度与深度扩展，如岩石圈计划、国际地质对比计划、全球变化研究、大陆动力学和全球动力学的研究等。
板块学说借助海洋探测技术和地球物理探测技术等高新技术的力量得以形成。之后，高新技术在地球科学中得到广泛应用，如高精度大地测量技术、卫星和空间探测技术、激光技术、多普勒雷达技术、深部地球物理探测技术、大陆超深科学钻探技术、计算机技术、高精度地质测试方法手段。从而进一步拓展了地学研究的广度和深度，为地学的发展作出了重要贡献。
现代地质科学研究已突破了传统的学科界线，在面对全球开展跨学科重大领域研究过程中逐步形成大综合大科学，在扩大服务领域过程中突破了狭义地质工作的观念，形成“大地质”观念。同时，又有一系列新兴科学应运而生。如，农业地质、城市地质、灾害地质、环境地质、医学地质及军用地质等学科。
总之，地质科学在近200年的历史中，不仅推动了现代科学的进步，而且强有力地促进了人类社会经济的发展。地质科学将朝着建立一个新的地球系统科学知识体系前进，为人类社会作出更大的贡献。
复习思考题
1.怎样认识实施矿产勘查可持续发展战略的重要意义？
2.如何在经济全球化的历史背景下把握矿产资源勘查发展趋势？
一、引言
党的十六大提出，我们在实现工业化过程中，要走一条“科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥”的新型工业化道路。党的十六届四中全会决定提出，要大力发展循环经济，建设节约型社会。十六届五中全会进一步明确指出，要坚定不移地以科学发展观统领全局，坚持以人为本，转变发展观念、创新发展模式、提高发展质量，加快建设资源节约型、环境友好型社会，把经济社会发展切实转入全面协调可持续发展的轨道。党中央的这些决策与要求，为新时期我国经济社会发展指明了方向。走资源综合高效利用，消耗低、污染少、效益好的新型工业化路子，促进经济社会健康、快速、可持续发展是目前全社会共同关心，又迫切需要解决的问题。
当前中国经济增长与资源环境的矛盾日益突出，循环经济迅速成为中国经济发展“关键词”。循环经济是20 世纪90 年代后出现的一种经济发展模式。循环经济从某种意义上说就是资源循环经济，是将生产所需的资源循环利用，减少废弃物排放。循环经济的特点是物质资源的循环利用，形成对环境资源和自然资源“低度开采，高度利用，低量排放”的利用模式，使经济系统中的资源和能源利用和谐有序地纳入到自然生态系统的物质循环过程之中，从而实现经济活动的生态化。它要求遵循“减量化”、“再利用”、“再循环”三个原则，即采取各种有效措施，以尽可能少的资源消耗和尽可能小的环境代价，取得最大的经济产出和最少的废物排放，实现经济、环境和社会效益的统一。积极推进循环经济发展，节约、保护和合理利用资源，提高资源开发和利用效益，增强资源供给的保障能力，推行矿业清洁化生产，保护生态环境，已成为矿业行业面临的一个重要课题。
二、我国矿业发展呼唤循环经济
（一）我国矿业发展现状
矿产资源是人类社会存在和发展所必需的生产资料和生活资料的主要来源。从古至今，矿产资源一直是人类文明和社会进步的物质基础，在世界经济社会发展过程中，工业化、现代化的进程无不与矿产资源的开发、利用紧密相关，甚至某些国家的发展完全依赖于矿产资源的开发（如中东及非洲的石油生产国）。近代社会经济的高速发展，对矿产资源的依赖更远胜以往。作为一个经济和资源大国，矿产资源的开发为我国经济建设提供了95%的能源、80%的工业原料和70%的农业生产资料，成为社会主义建设的坚强基石。
中国矿业是中国工业化过程的基础产业。我国是一个陆地国土面积960万平方千米、人口13亿的大国，要实现现代化，赶上发达国家，矿产资源是最为重要的生产资料，矿业是最为重要的基础产业。新中国成立近58 年来，矿业生产为国家经济建设、社会发展和人民生活水平的提高作出了重大贡献，矿业的大发展促进了能源原材料工业的大发展，增强了我国的经济实力、促进了世界经济发展，有力地促进了中国的城市化进程。但是，我国经济的高速发展，却付出了巨大的资源和环境代价。至今，我国经济粗放型增长模式并没有根本改变，资源消耗迅速增长，对国外资源和国外矿产品市场的依赖程度明显加大，资源对经济发展的“瓶颈”制约日益凸现。
主要表现在：①我国矿产资源总量较为丰富，但人均占有量少。截至2003 年初，我国已发现171种矿产，有查明资源储量的矿产 158 种，已发现矿床、矿点20 多万处，其中有查明资源储量的矿产地 1.8 万余处。我国已查明的矿产资源总量大，主要矿产已探明储量潜在价值约占世界矿产总值的12%，居世界第3 位。但是，我国矿产资源人均占有量仅为世界平均水平的58%，居世界第53位。②国内资源供给不足，重要资源对外依存度不断攀升。2004年35%的铁矿石和46%的氧化铝，60%的铜资源，41%的原油依赖进口。有资料表明，按目前的资源保有储量，到2010 年我国46%的主要有色金属矿山将因资源枯竭而关闭，到2020年仅有不足20%的矿山能维持生产。我国矿山城镇共计390多座，进入中晚期发展阶段的矿业城市就已超过80座，其中因资源濒临枯竭进入衰老期的矿业城市已有47座。此外，矿业城市多是由国有矿山支撑，而全国8000 多座国有矿山大部分都在困境中挣扎，面临资源枯竭的矿山高达40%。事实上，近年来，国家已为关闭110多座资源枯竭的矿山（即最终破产的矿山）埋单200 多亿元人民币。③在我国资源面临严重短缺的同时，资源的利用率却没有明显提高，资源产出率、回收率和综合利用率严重偏低。矿产资源的有限性和不可再生性，使矿产资源日趋不足的问题日益尖锐，按照矿业特有规律来发展，势必要发展矿业循环经济。
（二）矿业发展造成巨大的矿产资源破坏与浪费
循环经济的首要原则是减量化，即减少原材料和能源的投入量。矿业作为整个国民经济循环的起点，尤其应该实现减量化。事实上，我国的矿产资源被破坏与浪费惊人。我国不但矿产资源储备不足，而且存在着支柱性矿产后备储量不足，中小矿床及贫矿、难选矿、小矿多，富矿、大型和特大型矿很少，资源分布与生产力布局不匹配以及矿产开发利用过程中资源浪费大等主要问题。此外，我国矿产资源采矿损失和浪费现象较严重。据有关部门估算，我国每年矿产资源开发损失总值约780多亿元。我国金属矿产资源的综合利用率比国外要低10%～20%，而非金属矿产开发尚在初级阶段，利用水平更低。
首先主要集中体现在“四低”：①矿产资源综合利用意识低。开展综合利用的矿山比例只占矿山总数的1.4%，大中型矿山都在不同程度地开展综合利用，其中综合利用较好的占40%。矿石产量占总产量一半的小型矿山，基本没有搞综合利用。②综合利用指数低。我国综合利用指数为50%，比国外低近30%。许多可以综合利用的组分尚未利用，不仅白白浪费掉，反而造成了环境的污染。③ 综合回收率低。据1999年调查资料，共伴生组分综合回收率40%～70%的国有矿山企业不到40%，大量非国有小型矿山根本不进行综合回收。有色金属矿山综合回收率为35%，比国外水平低10%。④综合利用技术水平低。综合利用工艺技术不过关，矿山企业没有能力或不愿对难选矿物处理方法投入研究开发。其次是矿业秩序混乱，乱采滥挖现象严重。由于历史和体制方面的原因，全国矿区普遍秩序混乱，很多矿山都存在采富弃贫、采厚弃薄的现象，资源浪费惊人。一些企业为追求经济利益，采易弃难、采富弃贫，直接进行掠夺性开采。其直接后果就是矿山贫化率加快，资源利用率低，矿山生命力直线下降。同时，由于乱挖坑道破坏了地质构造，一些矿体已无法开采，储量大大减少。
（三）发展矿业循环经济的重要意义
从我国面临的经济高速增长、环境状况严峻、资源相对缺乏的形势出发，实现经济、社会、环境协调发展，发展循环经济是重要的战略选择，是提高资源利用率、缓解资源短缺和减轻环境污染压力，实现矿业可持续发展的必然选择。
（1）发展矿业循环经济是实施国家资源战略重要途径。
我国的矿业资源状况，一方面人均资源量相对不足，另一方面资源开采和利用方式粗放、综合利用水平低、浪费严重。加快发展循环经济以最少的资源能源消耗，取得最大的经济产出和最低的污染排放，实现经济、环境和社会效益的统一。
（2）发展矿业循环经济可防治污染、保护环境。
发展矿业循环经济要求矿业企业实施清洁生产，这可以从源头上减少资源，提高资源利用率，实行永续利用的方针。在生产过程中尽量减少原料、燃料的浪费和废弃物的产生，从而减少对大气、水质和土地的污染，满足环保的要求。同时对最终产品进行无害化处理，满足资源利用后废弃物零排放要求，是保护环境的治本措施。
（3）发展矿业循环经济可提升矿业企业竞争力。
随着矿产品贸易的全球化趋势，矿业企业面临更加激烈的市场竞争，矿业企业要生存和发展，必须转变增长方式，走内涵发展道路。发展矿业循环经济，可以降低矿产品成本，提高经济效益，使矿业企业的竞争能力得到本质上的提升。
（四）积极构筑矿业发展新模式
发展矿业循环经济，是实现矿业可持续发展的战略手段。针对我国矿业发展的现状，在矿产资源开发利用中要达到循环经济的最终目标，我们必须抛弃旧的矿业发展模式，将循环经济的原理运用到矿业发展中来，积极构筑以循环经济为核心理念和核心竞争力的矿业发展新模式。即构筑矿产资源开发与节约利用并举，依法保护和合理使用资源，把节约放在首位，提高资源开发利用率，降低废弃物产出率，以最少的资源能源消耗，取得最大的经济产出和最低的污染排放，实现资源永续循环利用，走新型工业化道路的矿业发展新模式。这就要求必须以市场为导向，以矿业企业为主体，以提高资源利用效率、保护环境、增强矿业企业竞争力为目标，加强法制建设，强化政策导向，依靠科技进步，引入现代企业管理手段，建立和完善与社会主义市场经济体制相适应的矿业循环经济宏观管理体系和运行机制，实现经济与资源、环境的协调发展。
（1）建立和完善促进循环经济发展的政策法律法规体系。
我们要借鉴发达国家的先进经验，以立法的形式为发展循环经济铺平道路，用法律的手段为循环经济的发展保驾护航。要着手制定我国的《废弃物处理法》、《循环经济法》、《资源循环利用法》、《循环经济企业投资融资法》等相关法律法规体系；认真贯彻落实已有相关法律法规和规定，如《中华人民共和国节约能源法》、《中华人民共和国清洁生产促进法》、《国务院关于进一步开展资源综合利用的意见》，依法促进废物减量化、资源化、无害化等。根据循环经济的理念健全矿产资源开发利用与矿山环境管理制度，完善国家有关矿山环境保护和矿产资源综合利用的政策，并从矿山环境保护和矿产资源综合利用的源头抓起。建立循环经济发展的激励机制，一方面要用足用好国家现有对资源综合利用的优惠政策，充分发挥优惠政策的鼓励、引导和扶持作用。另一方面要进一步完善资源综合利用的优惠政策。如从企业所得税、增值税等方面对矿产资源综合利用实行优惠政策。建立循环经济评估体系，在矿山开发建设的前期，必须进行矿产资源综合利用的可行性和矿山环境保护的论证，并及时跟踪进行中后期的循环经济评价。
（2）充分发挥政府主导作用和服务职能。
政府是产业发展、产业资源整合和循环经济发展的推动者。发展循环经济需要体制、观念和制度的配套创新，政府要优先设计制度框架，明确生态环境因素作为生产要素的地位。同时政府要在发展循环经济中，明确各利益实体的权责，要兼顾效率与公平。在推进循环经济发展中，要充分发挥政府的服务职能，要把循环经济的发展与政府业绩考核相挂钩，为促进循环经济的发展提供坚强的体制后盾。发挥地方政府在发展循环经济中的作用，积极探索区域循环经济新模式，建立生态矿业园区、绿色矿山等。扩大循环经济示范区的范围，加强试点工作。依法推进矿业企业清洁生产，加强矿业企业清洁生产审核。
（3）引入先进科学技术确保矿业循环经济发展。
矿产资源领域发展循环经济，关键是要按照“减量化、再使用、再循环”的原则，通过综合利用技术和无害化、低害化的新工艺技术来实现。目前我国发展循环经济刚刚起步，特别是在矿业领域，尚未形成支撑循环经济发展的技术体系，投资风险大。为此，要加快用高新技术和先进适用技术提升循环经济发展的技术水平。首先按照减量化原则，节约使用资源。一是鼓励对矿产资源实行综合勘查、综合评价、综合开发、综合利用。鼓励和支持矿业企业开发利用低品位难选冶资源、替代资源和二次资源，扩大资源供应来源，降低生产成本。二是首先引进先进技术装备。高新技术现代装备的引进，使采矿回采率、选矿回收率及综合利用率大幅度提高。其次要在矿业企业中加快推行清洁生产，减少废弃物排放。清洁生产要改变以牺牲环境为代价，走内涵发展道路。采用先进的工艺技术，改进、改革采矿方法、提高选矿、冶炼的工艺技术水平，资源利用效率得到提高，逐步达到废弃物的零排放；再次是在矿业活动中循环利用资源。鼓励对废弃物及二次资源的回收利用。努力探索综合回收、综合利用的新方法、新工艺、新技术、搞好矿山尾矿的综合利用，变废为宝。搞好矿区水资源的重复循环利用，提高矿区的环境保护和土地复垦技术，实现矿山有限资源的循环重复利用。
三、发展矿业循环经济的几点思考
（一）国有地勘单位对发展矿业循环经济负有历史使命
缘于国有地勘单位工作性质与矿业经济的不可分割性。以河南省地调一队为例，地调一队创建于1957 年，系河南省地矿局驻洛阳的一支以地质找矿和科研为主的技术、知识密集型单位。根据省地矿局的地质工作总体部署和要求，我队履行国有地勘单位职责，发挥技术优势，主要从事区域地质调查和矿产地质勘查、水工环、地质灾害评价与治理等业务活动。多年来，在省地矿局领导下，经广大干部职工辛勤工作，地调一队找矿成果显著，先后荣获国家级科技进步一等奖1 项，全国科学技术大会一等奖1项；地矿部找矿特等奖1项、一等奖5项、二等奖1项、三等奖9项、四等奖5项，地矿部勘查成果奖5项，地矿部科技成果奖5项；河南省科技成果奖2项。我队曾两次荣获“全国地质勘查功勋单位”，两次被国务院授予“为我国黄金工业发展作出突出贡献的先进集体”称号，原地矿部曾先后两次授予我队“科学技术研究先进集体”并给予“金矿勘查一等功”嘉奖。诸多荣誉获得的背后是劳动、智慧投入，说明国有地勘单位在掌握勘探、普查、详查、开发各环节及其周期性规律方面具有其他任何部门或单位不可比拟的优势。
（二）国有地勘单位因其工作特点和对区位及人文地理等熟悉程度，在进行指导综合性开采时具备一定的优势
制定开采方案，可以统筹规划，在开采时高、低晶体矿石统一开采，加强共生、伴生矿产资源的综合开发和利用，实现综合勘查，改进资源开发利用方式，实现资源的保护性开采。杜绝采富弃贫、资源浪费。另外，通过对矿山周边已知地质、物化探等找矿资料的分析和再开发，采用新技术在矿山周边进行找矿使矿山储量增加，延长矿山服务年限，使矿山资源有一个稳定的储量。
（三）国有地勘单位要对发展矿业循环经济发挥积极作用
矿业开发涉及到找矿、探、采、选、冶及矿产品加工业等各个方面，是一个系统工程，因而各个环节必须环环相扣、融为一体，才能取得最佳效益。
（1）加强开发前的可行性研究及评价，确定合理、最佳经济而又充分利用资源的开采建设方案，采用先进采选冶工艺，避免只顾眼前利益，不管后续发展，只追求高额利润，不管资源利用状况的掠夺式开采。具体包括三个方面：第一，加强开采方式及开采方法的研究与选取，最大限度地提高采矿回采率和避免不安全隐患。第二，加强选冶方案的论证和选取，采用先进的工艺及设备，提高资源利用率，避免环境污染，最大限度延长矿山寿命及设备更新周期。第三，加强企业上马前选冶配套基础设施的选址及可行性论证，一方面选冶厂、生活区基础设施以及尾矿库等应尽量避开资源出露范围，避免压矿，减少资源浪费；另一方面，尾矿库的选址与管理直接关系到生命安全、环境污染及资源的再利用，上世纪末小秦岭、熊耳山地区发生多起因暴雨造成矿渣与尾矿坝溃决形成特大泥石流事故，造成重大人员伤亡，经济损失极大。
（2）加强资源综合开发利用，实现无废生产工艺。我国共、伴生矿多，80%左右的金属和非金属矿床中都有共伴生元素，尤其以铝、铜、铅、锌等有色金属矿床为多，在开发利用的139 个矿种中，有87 种矿产部分或全部来源于共、伴生矿产。对于目前能综合开发利用的，要改进采选工艺，综合回收；目前不能综合开发利用的，要保存保护好废石及尾矿，以备将来资源二次开发利用；目前不能综合开发利用并且随着开发的同时会流失的，则应加以保护，等工艺成熟时再开发利用，不能急功近利，因小失大，造成不应有的资源损失和浪费。
（3）依靠科技进步，提高资源利用效率，走资源节约型发展道路。我国属于粗放型经济，每年消耗的资源与美国大致相当，而产生的GDP（国内生产总值）却只有美国的1/10，以位居世界第3 位的矿石产量支持排名世界第9位左右的GNP（国民总产值），这说明中国单位GNP的资源消耗至少是同等发展水平国家的3 倍，资源利用效率远远低于世界平均水平。因此，在可持续发展的要求下，要实现节约型资源开发战略，就必须增加资源开发利用的科技含量，提高资源利用效率。
（4）采用再资源化新技术，对二次资源开发利用。目前，选矿过程中有用组分的损失很大，对大部分有色金属矿石来说，选矿损失达10%～25%（有时高达40%），对稀有金属矿石，选矿损失高达30%～55%；在尾矿中，某些残余金属的含量水平较高，有时甚至超过原生矿石；有些共生矿伴生矿在开发利用时只回收了主要组分，而伴生组分却留在废石及尾矿中。同时随着科学技术的进步，选冶技术的不断提高，各历史时期遗留下来的废石堆和尾矿库，原先不是矿的和不能回收利用的，现在已成为一笔不可低估的资源财富。所有这些废石堆和尾矿坝都可作为人工矿床加以研究、开发和利用。因而如何使废物再资源化，并采用新技术提高其利用率就显得更为重要。
四、结束语
根据我国矿业发展现状，发展循环经济要贯彻到矿业的每一个环节，从勘探开发、加工利用到尾矿利用，必须加强科学技术的推广和应用，改善技术管理、生产管理，从根本上解决资源稀缺和环境污染两大问题。政府和企业目标要相统一，都要积极以循环经济的理念构筑矿业发展新模式，实行资源循环利用和清洁生产，追求低排放甚至零排放，构建和谐社会。
专题2－原理的预处理 预处理的目的是使原料中待提取元素的状态，由难浸出的化合物或单质转变成易浸出的化合物 一．对原料进行预处理时常用方法及其作用 1．研磨、粉碎、雾化：将块状或粒状的物质磨成粉末或将液体分散成微小液滴，增大反应物间接触面积（作用），以加快后续操作反应速率（作用），进而增大原料的转化率或浸取率（目的）。 【习题】钴酸锂（LiCoO2）电池是一种应用广泛的新型电源，电池中含有少量的铝、铁、碳等单质。实验室尝试对废旧钴酸锂电池回收再利用。实验过程如下：废旧电池初步处理为粉末状的目的是_______________________________________。 【答案】增大接触面积，加快反应速率，提高浸出率 【解析】废旧电池初步处理为粉末状的目的是：增大接触面积，加快反应速率，提高浸出率。 【习题】连二亚硫酸钠(Na2S2O4)是印染工业的一种常用原料，连二亚硫酸钠又称保险粉，可溶于水，但不溶于甲醇，其固体受热、遇水都会发生反应放出大量的热，甚至引起燃烧，工业制备流程如下：向液锌中鼓入M气体，使液态锌雾化，目的是____________________________。 【答案】增大锌反应的表面积，加快化学反应速率 【解析】向液锌中鼓入M气体，使液态锌雾化，目的是减小锌的颗粒，使单质锌的表面积增大，以增大其与反应物的接触面积，加快反应速率。 【习题】粉煤灰是燃煤电厂的废渣，主要成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3和C等。实验室模拟工业从粉煤灰提取活性Al2O3，其流程如图：已知烧结过程的产物主要是：NaAlO2、Ca2SiO4、NaFeO2和Na2SiO3等。 操作a为冷却、研磨，其中研磨的目的是__________________________。 【答案】提高烧结产物浸出率 【解析】操作a为冷却、研磨，其中研磨的目的是增大反应物的接触面积，提高烧结产物浸出率。 2．焙烧：反应物与空气、氯气等氧化性气体或其他添加进去的物质（如硫酸）发生化学反应（所以焙烧分为氧化焙烧、硫酸化焙烧和氯化焙烧等）。以气固反应为主，为避免物质融化反应温度一般低于熔点，在500～1500℃之间。使用专门的化工装置如沸腾炉、焙烧炉等。 原料在空气中灼烧，焙烧的目的主要有两点: 一为非金属元素被氧化为高价气态氧化物逸出或氧化成高价态化合物; 二为金属元素被氧化为高价态氧化物或高价态化合物。高考题在预处理阶段的设问角度往往从粉碎与化学反应速率的关系、焙烧中的化学反应等入手。 工业上可以通过增加氧气的量、固体充分粉碎、逆流焙烧、适当升温等来提高焙烧效率。 【2021山东高考17】工业上以铬铁矿(FeCr2O4，含Al、Si氧化物等杂质)为主要原料制备红矾钠(Na2Cr2O7•2H2O)的工艺流程如图。回答下列问题：焙烧的目的是将FeCr2O4转化为Na2Cr2O4并将Al、Si氧化物转化为可溶性钠盐，焙烧时气体与矿料逆流而行，目的是______________________________________________________。 【答案】增大反应物接触面积，提高化学反应速率，提高反应物转化率。 【习题】氯化铵焙烧菱锰矿制备高纯度碳酸锰的工艺流程如下： 已知：①菱锰矿石主要成分是回答下列问题： （1）“焙烧”时发生的主要化学反应方程式为_____________________。 （2）分析下列图1、图2、图3，氯化铵焙烧菱镁矿的最佳条件是： 焙烧温度_________，氯化铵与菱镁矿粉的质量之比为__________，焙烧时间为___________. 【答案】（1）MnCO3+2NH4Cl△(===)MnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O （2）500℃ 1.10 60min 【解析】（1）“焙烧”时发生的主要化学反应方程式为：MnCO3+2NH4Cl△(===)MnCl2+2NH3↑+CO2↑+H2O； （2）根据图示锰浸出率比较高，焙烧菱镁矿的最佳条件是：焙烧温度500℃；氯化铵与菱镁矿粉的质量比为1.10；焙烧时间为60min。 【习题】以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、少量FeS2和金属硫酸盐)为原料，生产氧化铝并获得Fe3O4的部分工艺流程如图所示。（1）焙烧过程均会产生SO2，用NaOH溶液吸收过量SO2的离子方程式为_____________________。 （2）添加1%已知：多数金属硫酸盐的分解温度都高于①不添加CaO的矿粉在低于500℃焙烧时，去除的硫元素主要来源于____________(填化学式)。 ②700℃焙烧时，添加1%CaO的矿粉硫去除率比不添加CaO的矿粉硫去除率低，其主要原因是_________________________。 【答案】（1）【解析】（1）二氧化硫是酸性氧化物，少量二氧化硫与NaOH溶液反应可生成Na2SO3，过量二氧化硫与NaOH溶液反应可生成NaHSO3，离子方程式为（2）①高硫铝土矿的成分中含FeS2和金属硫酸盐，而已知多数金属硫酸盐的分解温度都高于②添加的CaO吸收 3．煅烧：反应物受热分解或发生晶形转变，为避免融化温度低于熔点，但大多高于1200℃。如煅烧石灰石、生产玻璃、打铁等，使用的化工设备如回转窑。 【习题】以白云石（主要成分为CaCO3和MgCO3）为原料制备氧化镁和轻质碳酸钙的一种工艺流程如下：（1）白云石高温煅烧所得固体产物的主要成分为_________________________（填化学式）。【答案】（1）CaO、MgO （2）煅烧温度较低，CaCO3未完全分解，CaO的含量偏低 温度 【解析】（1）高温煅烧白云石得到CaO和MgO； （2）煅烧温度较低，CaCO3未完全分解，CaO的含量偏低，所以活性降低；氧化钙和水反应放热，氧化钙含量越高与样品与水反应放出的热量越多，所以也可将不同温度下的煅烧所得固体样品加入水中，测量的相同时间后反应液的温度与样品煅烧温度之间的关系，来判断样品的活性。 4．灼烧：物质在高温条件下发生脱水、分解、挥发等化学变化的过程。反应温度在1000℃左右，使用的仪器比较多样如煤气灯、电炉等。灼烧海带、颜色反应、焰色试验、灼烧失重、灼烧残渣等。 【习题】碳、硫的含量影响钢铁性能。某兴趣小组用如下流程对钢样进行探究。（1）钢样中硫元素以FeS形式存在，FeS在足量氧气中灼烧，生成的固体产物中Fe、O两种元素的质量比为21：8，则该固体产物的化学式为_____________。 （2）检验钢样灼烧生成气体中的CO2，需要的试剂是____________ (填字母）。 a.酸性KMnO4溶液 b.澄清石灰水 c.饱和小苏打溶液 d.浓H2SO4 【答案】（1）Fe3O4 （2）ab 【解析】（1） 生成的固体产物中Fe、O两种元素的质量比为21：8，则Fe、O两种元素的物质的量之比为（2）钢样灼烧生成气体中含有CO2和SO2，二氧化硫也能够使澄清石灰水变浑浊，因此需要用酸性KMnO4溶液反应除去二氧化硫后再用澄清石灰水检验。 5．浸取及浸出率：浸取的目的是把固体转化为溶液，以便于后继的转化或分离。包括水浸取、酸溶、碱溶、醇溶等。浸出率是指固体溶解后，离子在溶液中的含量的多少。 提高浸取率的措施：①将矿石研成粉末，提高接触面积；②搅拌，使反应更加充分；③当增大酸的浓度；④加热；⑤延长浸出时间 【习题】氯氧化铋(BiOC1) 常用于电子设备等领域，BiOCl 难溶于水，它是BiCl3的水解产物。以铋的废料(主要含铋的化合物，含少量铜、铅、锌的硫酸盐及Cu2S和Fe2O3等)为原料生产高纯度BiOCl的工艺流程如图：（1）提高“酸浸”反应速率的措施有适当增加硫酸的浓度、_____________________(答出一点即可)。 （4）“浸铋”中，铋的浸出率与温度关系如图所示：在高于40℃左右时“铋浸出率”开始下降，其主要因素可能是_______________。 【答案】（1）适当升高温度 （4）HCl挥发加快，Bi3+水解程度增大 【解析】（1）提高“酸浸”反应速率的措施有适当增加硫酸的浓度、适当升高温度或进行搅拌等； （4）在“浸铋”中，铋的浸出率与温度，根据图示可知：在温度接近40℃时Bi的浸出率最高，此后温度升高，浸出率反而降低，主要是由于温度升高，HCl挥发加快，且温度升高使Bi3+水解程度也增大，最终导致铋的浸出率随温度的升高而降低。 6．酸浸：酸浸是指把预处理得到的物料与酸(盐酸或硫酸) 溶液进行反应，使物料中的碱性或两性氧化物转化为相应的盐、并用酸抑制该盐的水解同时除去不溶于该酸的杂质( 如 SiO2 或 CaSO4 等) 。 【2021湖南卷17】为提高“水浸”效率，可采取的措施有________________________________(至少写两条) 【答案】适当升高温度，将独居石粉碎等 【习题】聚硅酸铁是目前无机高分子絮凝剂研究的热点，一种用钢管厂的废铁渣(主要成分Fe3O4，含少量碳及二氧化硅)为原料制备的流程如下：（1）废铁渣进行“粉碎”的目的是______________________。 （2）“酸浸”需适宜的酸浓度、液固比、酸浸温度、氧流量等，其中酸浸温度对铁浸取率的影响如图所示。②酸浸时，通入O2的目的是______________________。 ③当酸浸温度超过100 ℃时，铁浸取率反而减小，其原因是________________________。 【答案】（1）增大接触面积，提高反应速率，提高铁元素浸取率 （2）Fe3O4+4H2SO4△(===)FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O 将FeSO4氧化为Fe2(SO4)3 温度超过100℃，加快Fe3+水解生成Fe(OH)3，导致Fe3+浓度降低 【解析】（1）对废铁渣进行粉碎的目的是：减小颗粒直径，增大浸取时的反应速率和提高铁浸取率； （2）①加热条件下酸浸时，Fe3O4与硫酸反应生成硫酸铁和硫酸亚铁，方程式为：Fe3O4+4H2SO4△(===)FeSO4+Fe2(SO4)3+4H2O； ②酸浸时有亚铁离子生成，通入氧气能将亚铁离子氧化为铁离子，发生反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O； ③铁离子在水溶液中存在水解，温度升高有利于水解反应的进行，温度超过100℃明显加快了Fe3+水解反应的速率，导致Fe3+浓度降低。 7．碱浸：洗去动植物油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅（加碱量不宜过多） 【习题】锡酸钠可用于制造陶瓷电容器的基体、颜料和催化剂。以锡锑渣(主要含Sn、Sb、As、Pb的氧化物)为原料，制备锡酸钠的工艺流程图如下图所示:（1）碱浸”时SnO2发生反应的化学方程式为___________________________。 （2）“碱浸”时，若Sn元素氧化物中SnO含量较高，工业上则加入NaNO3，其作用是_________________。 【答案】（1）SnO2+2NaOH= Na2SnO3+H2O （2）把SnO氧化为SnO32— 【解析】NaNO3具有氧化性，能将SnO氧化，“碱浸”时，若SnO含量较高，工业上则加入NaNO3，其作用是把SnO氧化成SnO32-，故答案为把SnO氧化为SnO32—。
截至2000年底。372.52亿元
1.矿产资源的社会经济价值
河南省载入矿产储量表的各种矿产保有资源储量的潜在价值为17033亿元（截止1999年底，不含石油、天然气），累计查明资源储量的潜在价值为18815亿元，若加上石油、天然气等矿产，则潜在价值总值达到2万亿元以上。保有资源储量和累计查明资源储量的潜在价值分别占全国矿产资源总值的1.85%和2.03%。矿产资源储量的潜在价值在全国居第12位，平均每平方千米保有矿产资源储量的潜在价值在全国居第1 1位，但按人均拥有矿产资源储量（潜在价值）计，则河南省在全国居第22位，河南省人均拥有矿产资源储量的潜在价值仅为全国平均值的1/4。
2.矿产资源现状
截至“九五”末，河南省共发现126种矿产（含亚种为154种，下同），占全国已发现矿种（171种）的75%，其中有71种（79种）矿产已探明有资源储量。发现各种矿产地3000余处。全省上储量表的矿产地939处，其中主要矿产地718处，伴、共生矿产地221处，其余为矿点、矿化点，工作程度较低，有待进一步勘查评价。探明资源储量的矿产地中大型矿床155处，中型矿床257处，小型矿床527处。已发现矿床中进行过勘探的有639处，详查203处，普查97处，可见河南省矿产勘查程度总体较高，但普查、详查、勘探比例严重失调，而且反映出开发利用强度过高。不同规模矿产地所占的比例为大型17%、中型27%、小型56%。
矿产保有资源储量居全国首位的有钼、蓝晶石、天然碱、珍珠岩等8种，居第二位的有镓、耐火粘土等5种，居第三位的有铝土矿、水泥用大理岩等6种，居四至十位的有晶质石墨、水泥用灰岩、金、石油、锑、煤、银、铁等28种（表6.1.1）。
3.主要矿产资源可供性及潜力分析
截至1999年底，河南省已探明资源储量的矿产地892处，其中能源矿产298处，金属矿产293处，非金属矿产301处。已经开采利用的533处（含闭坑矿山33处），基建矿山158处，还有54处在目前的技术经济条件下不宜开发利用；可以进行进一步工作的矿产地只有147处，占发现矿产地总数的16.5%。考虑到民采小矿的分割开采等因素，剩下的矿产地可以投入开采或通过进一步工作提供开采的比例还要更低，探明矿产资源对国民经济发展所需矿产资源的可供性进一步降低，中长期后备资源难以保障，有些矿种和矿山企业在近期就将面临严峻的资源形势。形成这一局面的原因有河南省强力开采、使矿产资源的耗竭性因素，另一个原因是在由计划经济向市场经济的转换过程中出现的地质矿产勘查投入断档造成的。
表6.1.1河南省矿产保有资源储量在全国的位次
通过近年来的矿产资源调查评价与勘查，以及在河南省的主要成矿区带内发现，重要支柱性矿产资源还有较大的找矿潜力。
（1）煤炭
截至2000年底，河南省已累计探明煤炭资源储量260.99亿t，历年开采损耗28.87亿t，保有资源储量232.12亿t，其中储量63.20亿t、基础储量119.19亿t、资源量112.93亿t，已开采利用矿区资源储量占河南省总资源储量的36.1%。
河南省具有较好的成煤地质条件，据第三次全国煤田预测，河南省2000m以浅煤炭资源量920亿t，其中可靠级561亿t，占61%；可能级221亿t，占24%；推断级138亿t，占15%。河南省地质科研所1989年的预测结果显示，1000m以浅129.7亿t,1500m以浅411.6亿t。
由于煤炭还有较大的资源潜力，通过外围找矿和深部探矿，可充分满足我省“十五”至2010年对煤炭的需求。
（2）黑色金属矿产
河南省黑色金属矿产中铁矿产地最多，占金属矿产总数35.5%。20世纪50～70年代，先后对1 6个矿产地进行过详细勘探，28个矿产地进行过初步勘探，33个矿产地进行过详细普查，63个矿产地（或区域）进行了初步普查，铁矿的工作程度是各矿种中最高的，找矿潜力较小。探明资源储量90%属于贫矿，资源利用较为困难，不能满足河南省钢铁企业对铁矿的需求。
（3）有色金属矿产
河南省有色金属矿产以钼、铝为主，为省优势矿产。钼探明资源储量居全国首位，与钼共生的（白）钨矿也是河南省优势矿种之一，其储量居全国第三位。钼矿共有27处产地，全省经过详细勘探的矿区为栾川南泥湖钼矿田。河南省的钼资源储量接近全国资源总量的三分之一，虽探明储量较大，还有极大的找矿潜力，保有资源储量能满足省内矿山生产需求。
铝土矿主要分布于新安、渑池、陕县、巩义、宝丰、登封、新密、禹州一带，详查以上的矿产地共39处，其中达大中型矿床规模的25个。累计探明资源储量4.15亿t，保有资源储量为3.8亿t，但很大一部分已被民采所破坏，实际保有资源储量可能较低。对采用拜耳法生产氧化铝的选厂的富矿供应能力较低。
20世纪80年代末，河南省地质专家所作的资源总量预测认为，全省尚有铝土矿远景资源量为9.60亿t，加现保有资源储量38 490.9万t，河南省铝土矿预测资源量为13.45亿t，可见找矿前景较好。河南省是我国重要的铝有色金属工业原料及加工基地，在河南省国民经济中占有重要的地位。通过加大找矿力度、增加总量和采用新的选矿方法，降低入选铝土矿的品位，解放大量中低品位铝土矿两种途径，可以保证在较长时期内的铝土矿供应。
铅锌矿产地较多，主要分布在豫西、豫西南等地，但是较为分散，没有形成资源优势。近年在豫西南地区铅锌银的找矿方面取得了突破性进展，有望形成两个规模巨大的铅锌银矿资源基地。
（4）贵金属矿产
金矿是河南省的支柱性优势矿产之一，河南是我国四大黄金产地之一。由于强力开采，大批黄金矿山已出现不同程度的资源危机。有关专家预测小秦岭金矿田金资源量为545.72～1 156 t，熊耳山－崤山地区金资源量为348.63 t。上述数字表明，河南省黄金资源尚有较大找矿潜力。由于勘查投入不足，后备资源缺乏保证的现象将逐步突显。
（5）非金属矿产
河南省非金属矿产资源十分丰富，高铝三石（蓝晶石、红柱石、矽线石）、天然碱、珍珠岩、各类粘土（伊利石粘土、耐火粘土、铁矾土、膨润土等）、冶金辅助用矿产、玻璃用矿产、水泥用矿产、石墨、玉石、含钾岩石、岩盐以及煤系高岭土、沸石、硅灰石、饰面用花岗石等在全国有重要地位，有7种非金属矿产资源储量居全国第一，22种矿产居全国前六位。除石墨、玉石、萤石、硫铁矿外，绝大多数非金属矿都能保证充分供应，非金属矿的主要问题是开发利用水平很低，非金属矿产资源优势未能充分变为经济优势。