编者按
战略性矿产资源是近代历史上及当今国际社会关注和争夺的焦点。战略性矿产资源,是指对保障国家经济安全、国防安全和战略性新兴产业持续健康发展具有重要作用的矿产资源。国家重点研发计划于2021 年启动实施了“战略性矿产资源开发利用”重点专项“全球战略性矿产成矿规律和预警决策支持技术”项目。中国地质科学院矿产资源研究所、自然资源部信息中心、吉林大学等承担了其中课题一“全球战略性矿产大数据平台和预警与决策支持技术”的研究工作,并形成了一系列研究成果。与此同时,社会各界也十分关注战略性矿产资源开发利用,从战略性矿产目录清单及厘定方法、勘查和评价、开发利用与保护、生态修复和政策等多角度探讨战略性矿产资源的开发利用和资源安全问题。为了总结、集成和推广战略性矿产资源开发利用的研究成果,本刊选择了47 篇论文,集中专刊《战略性矿产资源开发利用》出版,以飨读者。
战略性矿产资源开发利用研究进展与展望
作 者:陈从喜 单 位:1.自然资源部信息中心;2.自然资源部国土空间大数据工程技术创新中心;3.中南大学地方治理研究院
0 引 言
战略性矿产资源包括煤炭、石油、天然气、铁、铜、铝等大宗矿产资源,也包括锂、钴、镍、稀土金属、稀有金属、稀散金属,以及石墨、萤石等非金属矿产,它们不仅对国民经济建设特别重要,还能够保障国防安全。随着全球经济对战略性矿产资源的需求日益增长,矿产资源的开发利用成为各国能源资源安全、经济发展及环境保护的重要议题,战略性矿产已成为大国博弈的焦点。
我国是全球最大的矿产资源生产国、消费国和进口国,拥有全球最大矿产资源产业规模,总产量和总产值均居全球第一位。我国正处于工业化后期向后工业化发展的特殊阶段,传统产业叠加战略性新兴产业的快速崛起,使得我国处于大宗矿产资源消费高位运行、新兴矿产需求激增的情形,战略性矿产资源开发利用十分重要。党的二十大报告明确指出要“提升战略性资源供应保障能力”“确保粮食、能源资源、重要产业链供应链安全”。2022 年,我国启动新一轮找矿突破战略行动,重点围绕紧缺和战略性矿产,加强国内勘查开发,推动能源和重要矿产资源增储上产。2024 年11 月8 日,十四届全国人大常委会通过了新修订的《矿产资源法》。新《矿产资源法》将战略性矿产资源的勘查、开发利用和保护提到了法律保护的高度。绿色低碳、高效利用矿产资源,保障战略性矿产稳定供应对于保障我国能源资源安全、支撑战略性新兴产业、推动实现高质量发展、促进中国式现代化进程,意义重大。
本文简述了国内外战略性矿产资源开发的历史、概念、评估方法和清单,阐述了矿产资源全产业链的内涵、研究范畴和资源安全研究进展,对自原国土资源部成立以来战略性矿产资源的找矿勘查和资源潜力评价、开发利用和保护,以及矿产资源管理涉及的法律政策进行了综述,指出了未来复杂的地缘政治格局和低碳发展背景下战略性矿产资源开发利用发展方向。
1战略性矿产资源的概念和厘定方法
1.1 战略性矿产研究简史
根据美国地质调查局(USGS)报告,世界范围内的“战略性矿产”一词最早在第一次世界大战之前就出现在美国的官方文件中。1917 年,美国国会通过了《杠杆法案》,将16 种矿产称为“战略性矿产”,授权总统制定法规并发布命令,以刺激和保护生产,并控制战争所需燃料的分配。1938 年,美国开始对7 种战略性矿产钨、锡、镍、钴、铬、钒、铁开展调查。1939 年,美国国会通过《战略性和关键性原材料储备法》,该法规定,战略性和关键性原材料指在战争或国家紧急情况时需要的原材料。第二次世界大战开始后,由于战争规模空前,为保证战争需要和国内安全,美国扩大了战略性矿产的范围,把石油、稀土和一些非金属矿产也纳入调查名单。这是美国基于第一次世界大战、第二次世界大战的战争走向及关键金属发挥的关键作用形成的国家意识。在冷战后期,于1981 年建立了由美国、加拿大、联邦德国、澳大利亚、英国、南非六国政府机构参加的国际战略性矿产储备组织(ISMI),其工作目标是提供全球战略性矿产的地质、资源、技术、经济特征与短期、中期、长期的供应链稳定性信息,以满足六国代表的发达国家在冷战时期对矿产品供应的需求。ISMI 的工作到20 世纪90 年代初结束,各国按照分工提交了调查研究报告。
在国内,“战略性矿产”是国家官方术语,其他如战略性关键矿产、高技术矿产等都是研究者提出和使用的术语。1982 年,为满足国家大规模现代化建设对矿产资源的需求,原地质矿产部设立了重点科研项目-“矿产资源战略分析”,共有35 种矿产被列入“战略性矿产”清单。2001 年4 月11 日,国务院批准《全国矿产资源规划》,并授权原国土资源部发布实施,要求“实施重要矿产储备,对战略性矿产资源实行保护性开采”。《全国矿产资源规划(2008—2015 年)》明确要求“实行战略矿产储备制度”“推进建立石油、特殊煤种和稀缺煤种、铜、铬、锰、钨、稀土等重点矿种的矿产资源储备”。《全国矿产资源规划(2016—2020 年)》明确了战略性矿产目录,共涵盖24 个矿种。“十四五”时期编制的新一轮全国矿产资源规划纳入保密范畴,扩大了一些战略性新兴产业需要的矿种,但未对外发布。
1.2 战略性矿产资源的概念及相关术语
对于战略性矿产的定义,陈毓川认为战略性矿产资源是指对国家经济、社会发展、国防安全必不可少,而国内不能保障的矿产资源及可影响国际市场的矿产资源。陈其慎等定义“战略性矿产资源”为在一定时期内,对保障国计民生与国防安全具有重大意义,存在供应风险或在国际上具有市场优势的矿产资源;并指出将critical minerals 翻译为“危机矿产”更为妥当。可以看出,战略性矿产反映在国家危急时期的战略需要上,同时也体现在国家经济社会发展的重大战略实施时期减少潜在发展危机的战略需要上。这些定义表述虽不完全相同,但都体现了两方面内涵:一是涉及国家安全;二是事关经济稳定。
国际上,与中国战略性矿产内涵最接近的是美国和俄罗斯。1979 年,美国将战略矿产和急缺矿产定义为:在国家危急时刻,在美国没有找到或没有足够的产量来满足军事、工业和公众必需的矿产。俄罗斯使用一词,中文直译为“战略性矿物原料”,定义为“反映国家地缘政治利益、对确保国家经济发展、国防和安全具有特别重要意义的矿物原料”。从内涵来看,中俄两国战略性矿产几乎完全一致。1994 年,美国总统发布的关于国防工业资源储备的行政命令中,对战略性矿产作以下定义:①在国家安全紧急状态情况下,供应美国军用、工业和民用所必需的原料;②这些原料在美国不能以充足数量发现或生产满足全国紧急状态下的需要,并且其可供性或进口易受到中断或限制。美国战略性矿产的定义强调了三个方面:一是强调在紧急状态下军用、工业和民用所必需的;二是紧急状态下国内供应不能满足需要;三是供应或进口易受中断。
2009 年以来,针对战略性新兴产业所需的关键技术原材料供应问题,日本提出了“稀有金属”(rare mentals)战略,美国、澳大利亚、加拿大等国家提出了“关键矿产”(critical minerals,起初翻译为“急缺矿产”),目的是提高制造业供应链安全,主要包括非能源矿产,尚未涉及传统能源矿产。欧盟最初使用“key minerals”,后来采用了“critical raw materials”,除非能源矿产外,还包含能源矿产,如焦煤。
随着中国战略性新兴产业的兴起,2010 年以来,国内研究机构和学者开始开展对“关键矿产”的研究,并将国外的关键矿产的概念和矿种归纳成中国的关键矿产目录,但关键矿产一直未成为中国的官方名称,主要原因在于关键矿产仅局限于非能源短缺矿产,特别是金属矿产的矿种,与我国一直重视的战略性矿产资源(含优势矿产和短缺矿产,能源矿产与非能源矿产)有很大的差别,部分学者将西方国家的关键矿产当作中国的关键矿产,而忽略了其供应短缺的内涵;侯增谦等、翟明国等、王安建等、李建武等、王江采用了“战略性关键矿产”的术语,该术语不包含煤炭、油气等能源矿产;张新安等提出了“三稀”金属等高技术矿产的名称;陈从喜等从战略性新兴产业发展战略需求提出了“高技术矿产”的概念,并系统阐述了其内涵、矿种目录和厘定方法。与高技术矿产相近的提法还有新技术矿产、战略性新兴矿产、战略性新兴产业矿物原料、战略性新兴产业所需矿产等。
1.3 战略性矿产资源清单的界定及评估方法
美国对关键矿产的评估主要基于三个维度。一是破坏潜力,是指矿产品生产国的政治稳定性、法规、税收、安全性、基础设施的充足性、贸易壁垒等;二是贸易风险,例如对外依存度、进口依赖性等;三是经济脆弱性。对于缺少数据的矿种,采取定性评估的方式,例如稀土。如果某种矿产品供应链上存在单一国家生产商,则被认为有单点故障的可能,该矿种自动列为关键矿产,2022 年关键矿产目录中新增的镍就是通过单点故障方式确定的。
欧盟在2011 年关键原材料目录和2014 年关键原材料目录的基础上,结合“关键原材料目录方法评估”项目评估方法,于2017 年建立了欧盟关键原材料目录的修订版方法论。2020 年采用了与2017 年相同的方法,其确定关键原材料的方法简称EC 方法,其评估原材料的关键性包括三个维度:一是供应风险(SR);二是经济重要性(EI);三是环境国家风险(EM)。如果三个维度都达到给定阈值,该原材料就被定义为关键原材料。2020 年,欧盟委员会在欧盟层面对非能源和非农业原材料进行了广泛的关键性评估,对66 种候选材料(63 种单种材料和3 种材料组:重稀土元素、轻稀土元素、铂族金属,共计83 种材料)进行评估,最终确定了30 种关键原材料。
早期,中国对战略性矿产资源的清单界定主要是通过专家讨论和国家部委研究确定,将对国家安全与经济发展起决定性作用的矿产界定为战略矿产,是定性的方法。王晓东等考虑了矿产资源储量的动态变化、利用主体的自我调整能力和技术进步等一些动态因素对战略矿产资源的原有价值产生影响,采用层次分析法对战略性矿产资源进行了界定,是一种定性与定量相结合的、系统化的方法。
陈其慎等根据当时矿产资源的供需形势界定了我国38 种战略性矿产资源,从国内资源保障状况、境外获得难度、经济和国防意义三个方面设定了11 个指标,对这38 种非能源矿产的重要性进行了评价,依重要性依次划分:资源短缺性大宗矿产-铁、铜、铝、钾盐;资源短缺性小宗矿产-钴、铂族金属、锆、铌、钽等;资源丰富但技术落后的矿产-铍、钛、镓、锗;优势矿产-钨、稀土、铋、钼、汞等。此外,陈其慎等还综述了国内外战略性矿产厘定理论与方法。
李宪海等基于美国、欧盟等关键矿产名录的思考,研究提出考虑经济安全性和国防安全性等两个方面,设置4 个一级指标11 个二级指标的评价指标体系。李建武等根据我国所处发展阶段,以及矿产资源的储量、生产、消费和贸易特征,提出了“战略性关键矿产”的概念,将其定义为对国家经济和国防安全至关重要,同时或者存在较大供应风险、或者对全球具有较强控制力、或者对战略性新兴产业发展不可或缺的矿产资源,并据此构建了定量分析为主结合定性分析的评价筛选模型,筛选出了包括21 种短缺矿产和10 种优势矿产在内的31 种战略性关键矿产,建立了我国的战略性关键矿产目录。需要说明的是,这10 种优势矿产,从理论上说不全属于关键矿产(危机矿产),应属于战略性矿产。李裕伟对比了世界各主要国家战略性矿产资源清单,指出大宗矿产石油、天然气、铁矿石等应列入战略性矿产清单;制造业大量需求的高性能材料矿产锰、铬、钨等应列入清单;与发展新能源、新材料和高新技术有关的锂、钴、石墨,以及“三稀”金属和铂族金属应列入清单。陈从喜等、张雅丽等开展了战略性矿产概念和矿种目录的国际比较研究,并对中俄战略性矿产目录进行对比及贸易情况分析,对于世界主要国家或地区的评估流程,目前已知的评估方法可以概括为三种模式:以美国为主的“三路径”评估法、以欧盟为主的“两维度”评估法、以中国为主的“三步骤”评估法。
2020 年以来,世界主要国家或地区根据自身定位,相继更新了战略性/关键矿产或原材料目录。对美国、欧盟、俄罗斯、澳大利亚、日本、加拿大和中国7 个国家或地区的最新版目录进行比较后发现,中国2016 年版目录含24 种矿产,美国2022 年版目录含50 种矿产,俄罗斯2022 年版目录含61 种矿产,欧盟2020 年版目录含30 种矿产,日本2023 年版目录含35 种矿产,澳大利亚2022 年版目录含26 种矿产,加拿大2022 年版目录含31 种矿产。若将同一矿种不同的表述合并为同一类,7 个国家或地区共列出85 种矿产或原材料(若把稀土看成1 种,铂族金属看成1 种,则共有60 种)。按照在7 个国家或地区目录中出现的频次,这85 种矿产可以分为高频矿产(5 次及以上)、中频矿产(3~4 次)、低频矿产(1~2 次)(表1)。从矿产范围看,美国、澳大利亚、加拿大、日本等仅考虑了非能源矿产,而欧盟则涵盖焦煤等能源矿产。
表1 7 个国家或地区战略性矿产清单中矿产出现频次
2战略性矿产资源勘查和潜力评价
2.1 战略性矿产资源勘查
战略性矿产资源勘查是为实现国家战略目标,围绕一定时期内的战略性矿种开展的勘查工作,是政府在矿产资源勘查开发领域实施宏观调控的方式之一。国家财政通过投资战略性矿产前期勘查,引导和促进社会资金投资矿产勘查,以实现提高资源保障能力,保证国家资源安全和经济安全的战略目标。广义的战略性矿产勘查包括目前进行的地质大调查矿产资源调查评价工程(以下简称“大调查”)。狭义的战略性矿产勘查是指旨在求得查明资源量的勘查活动,包括之前开展的大调查对重点矿产地的勘查评价、危机矿山找矿计划、中央和地方资源补偿费等投资来源的对具体矿产地进行的矿产勘查评价等。
“十五”时期战略性矿产勘查突出石油、铜、富铅锌、优质锰、铀、铬、钾盐、锡、钨等战略性矿产,叶天竺提出战略性矿产勘查的矿种包括:铜、铅、锌、银、金、钴、镍、铂、钨、锡、锑、钼、铁、锰、铬、铝、钛、稀土、钾、磷、硫、硼、萤石、水泥灰岩、菱镁矿、石墨、石膏、高岭土、硅藻土、膨润土、煤、铀等。危机矿山接替资源勘查主要针对我国紧缺矿种和优势矿种,包括能源矿产(煤、铀)、金属矿产(铁、锰、铜、铝、铅、锌、钨、锡、钼、锑、金、镍),以及非金属矿产(磷、优质石墨、纤维石膏、涂布级高岭土)等。叶锦华等对我国战略性矿产资源勘查评价提出了思考,指出战略性矿产勘查包括对战略性矿种的勘查评价和战略性矿产资源勘查评价活动,目的是增加战略性矿产查明资源储量,提高矿产资源对经济社会可持续发展的保障能力,保障国家资源安全。
王瑞江对中国战略性矿产勘查工作进行了初步探讨。2006 年1 月,国务院发布《国务院关于加强地质工作的决定》并批准实施《找矿突破战略行动纲要(2011—2020 年)》。王瑞江又对战略性矿产勘查工作提出了一些新认识和观点,如提出重要成矿区带、重点地区、重点矿种的大型、超大型矿床勘查,重点加强铁、铜、铝、铅、锌、锰、镍、钨、锡、钼、钾盐、金、银等矿产的勘查,合理部署重点成矿区带矿产勘查等建议,对推动战略性矿产资源调查和勘查评价有一定的指导作用。
王登红等总结了战略性关键矿产勘查开发中成矿理论、找矿方法、勘查技术。2011 年起,中国地质调查局设立了“三稀金属矿产战略调查”“大宗急缺矿产和战略性新兴产业矿产调查工程”“战略性新兴产业矿产调查工程”“战略新兴产业矿产地质调查工程”等项目或工程,发现了一批以锂、稀土为主的战略性矿产资源基地,形成了稀有、稀散和稀土等矿产的矿床成因模式、勘查评价方法。
2.2 战略性矿产资源潜力评价
世界上最早开展矿产资源潜力评价工作的国家是美国。20 世纪40 年代,美国杜鲁门政府佩里委员会的报告中提到了矿产资源评价工作。美国1960 年开始实施国家矿产资源评价计划,并出版了《820 项目报告》。USGS 从1970 年开始每五年开展一次矿产资源评价工作,2008 年实施了国家矿产资源评价更新计划(UNMRA)-规划阶段,2002 年组织实施了一项国际合作项目-全球矿产资源评价项目(GMRAP)。加拿大在1958 年开始编制铀矿成矿地质图,之后加拿大联邦地质调查局和省地质调查局共开展了20 多项全国性或者某些区域性的资源评价工作。澳大利亚在2006 年完成了矿产资源潜力评价计划。欧盟与上述国家不同,一些战略金属完全依赖于进口,境内战略性矿产资源潜力评价较少。2009 年,由芬兰地质调查局牵头,组织11 个欧盟成员国27 个合作伙伴共同进行了一项为期四年的ProMine 计划。
我国一直十分重视矿产资源潜力评价工作,为矿产勘查部署提供科学依据。1979—1985 年,原地质矿产部在全国范围内开展了基于统一标准、统一规划的以成矿带为目标区的成矿远景预测工作,也称第一轮区划。1992—1996 年,我国开展第二轮固体矿产资源潜力评价工作,该工作是以地质找矿为中心,把实现找矿重大突破作为基本目标,使紧缺矿种的找矿勘查取得重要进展。朱裕生总结了矿产资源潜力评价在我国的发展阶段和理论,包括研制成功先进的矿产资源潜力评价方法系统,建立了强有力的预测管理体系,预测成果在找矿勘查实践中获得较好的找矿效益,为全国矿产资源勘查中长期规划的编制、新一轮国土资源大调查纲要的编写和矿产资源勘查宏观布局提供了依据。宋国耀等提出了圈定矿产资源潜力区遵循的基本准则,全国矿产资源潜力评价提出的基本任务,在GIS 平台上实现矿产资源潜力评价的新系统(MARS),以及全国金、铜两个资源的预测实例,表明资源评价系统可以成功地应用于矿产评价和矿产预测实践,与人工预测差别不大,并且其预测结果可信度较高。
随着地质大调查项目的实施,中国地质调查局相应完成了几项重大的矿产资源潜力评价和成矿远景区划工作项目,如《中国成矿体系和资源潜力评价》《中国西部矿产资源潜力评价》《我国14 个重点片成矿区带的资源潜力评价》等。叶锦华等探讨了我国战略性矿产未查明资源潜力与可供性,综述了国内外未查明资源定量预测方法,评述了我国未查明矿产资源潜力定量评价工作。1983—1989 年,我国在16 个省、市、区开展了铁、铜、金、铅、锌、铝土矿、石灰岩等省级资源总量预测,部分省、区开展了锰、银、钨、镍、锑、锡等近20 种资源的省级资源远景总量预测。从1992 年开始,我国组织、部署了全国固体矿产部分矿种第二轮成矿远景区划(1992—1995 年)。新一轮地质大调查矿产资源调查评价提出了石油、天然气、煤、铁、锰、铬、铜、铅、锌、镍、钴、钨、金、银、铂族元素、钾盐、硼等19 种重要矿产可供普查的矿化潜力较大地区。
从2006 年开始,开展全国25 种重要矿种的资源评价工作。肖克炎等对此进行了总结,指出该项目运用成矿系列理论、成矿动力学理论和综合信息矿产定量预测理论为支撑的矿床模型综合地质信息矿产预测方法,在系统编制建造构造预测底图的基础上,建立了矿床综合信息预测模型。计算机GIS技术(MARS)在重要矿产资源潜力评价中得到全面应用。
樊铭静等把全球矿产资源潜力评价工作的进程大致分为三个阶段。第一阶段:1960 年之前,定性的矿产资源潜力评价阶段。第二阶段:1970—1999年,定量的矿产资源潜力评价阶段。第三阶段:2000年至今,机器学习与地质数据相融合,将各种算法运用至矿产资源潜力评价中,为传统的矿产资源潜力评价转型提供技术与平台。
黄贤营等指出,我国已经完成了四轮次的全国性矿产资源潜力评价,评价的理论、方法、模型和结果正走向成熟。我国矿产资源潜力评价主要进展表现为尺度标准化,基本摸清全国成矿带情况;信息精细化,成矿亚带、矿床等更小区域范围的矿产资源潜力评价发展势头强劲;模型规范化,矿床成矿系列理论、多矿种综合评价方法等公认度得以提高;评价结果为矿产资源规划和地质找矿提供了更为重要的决策参考。当前我国矿产资源潜力评价在数据归集、理论创新、靶区定向、数据应用方面还需努力。
原国土资源部组织实施的全国性重要矿产的潜力评价工作,为新一轮找矿突破战略行动的实施奠定了基础。但是,还有相当一部分矿种没有开展潜力评价工作,如8 种稀有金属中只对锂进行了潜力评价,且没有涵盖2013 年以来发现的新的锂矿区。王登红等认为,2006—2013 年开展的全国重要矿产潜力评价工作并没有重视战略性新兴产业,有必要从战略性新兴产业的角度对矿产资源潜力进行补充性评价。
3战略性矿产资源绿色高效开发利用
矿产资源开发利用是经济建设和社会发展的基础。1998 年原国土资源部成立以来,我国矿产资源开发布局不断优化,矿产资源开发利用水平持续提高,绿色矿山建设和生态修复取得重要进展,为新时代经济高质量发展奠定了重要基础。
3.1 战略性矿产资源集约高效开发利用矿产资源安全不仅涉及上游资源的供应安全,还包括产业链中间品生产加工和流通过程的安全。近年来,矿产资源全产业链研究成为一个热点,矿产资源全产业链包括矿产资源勘探、开采和洗选等矿业项目阶段,冶炼(或提炼)、加工和生产等矿产品生产加工阶段,产业嵌入和行业使用阶段、回收循环利用阶段等四个阶段。作为全球战略性矿产品生产大国、消费大国,我国在战略性矿产资源勘查、开发、选矿、冶炼、加工及资源回收利用的规模方面均有优势,形成了世界上规模最大的矿产资源产业。但由于存在短缺矿产供不应求、对外依存度高、进口来源地集中、供需缺口仍在不断扩大等问题,加之需要应对气候变化、俄乌冲突等因素引发的各类衍生风险,致使我国战略性矿产产业链总体中间强,紧缺型矿产两头弱,优势矿产下游利用相对较弱。
进入新时期,我国的矿产资源基础、矿业开发利用的结构和效率、矿业转型升级和绿色发展技术都发生了深刻的变化。陈从喜等、吴琪等研究表明,自2011 年以来,全国矿山数量持续下降,而大、中型矿山数持续增长,2021 年大、中型矿山数量占矿山总数的49.7%,矿产资源开发利用节约集约化程度不断提高。“十一五”阶段、“十二五”阶段、“十三五”阶段年度平均矿产资源产出率以约50%的增速稳步提升。高技术矿产、新能源矿产资源的开发利用受到重视。工业和信息化部提出,将加快铁、锂等资源开发,培育一批上下游一体化领军企业,提高战略性矿产资源发展水平。锂、钴、镍、钛、铷、石墨等高技术矿产资源开发利用取得重要进展。吴琪等围绕矿业的需求端、供给端、全要素生产率及社会贡献评价四个方面开展了我国矿业高质量发展研究,从矿产资源开发结构、资本效率、生产效率、资源利用效率、环境效率五类指标构建了高质量发展的指标体系,认为“十三五”以来矿业形势逐年回升,供给侧结构性改革在矿产资源开发领域效果明显,我国矿业正朝着资源安全、生态安全的高质量方向发展。董延涛等对战略性矿产资源高质量发展问题进行了研究,认为存在后备资源基础不牢、国内资源供应压力大、部分矿产竞争力减弱、科技创新能力有待提高、国际竞争力和话语权不足等五个问题,并提出加快构建“战略性矿种-战略性矿区-战略性企业”三位一体的战略性矿产资源规划和开发保护体系,加快战略性矿产资源开发利用技术创新,提高绿色发展水平等建议。杨丽丽等对我国油气资源开发利用高质量发展进行了研究,系统梳理了我国油气发展现状和取得的成绩,分析指出我国油气发展还面临资源品质变差、技术瓶颈待突破、基础设施不完善、体制机制改革需深化等诸多问题,提出要坚持把资源安全放在首位,不断释放油气领域新质生产力的动能,通过加强地质理论和关键技术装备的创新,提高油气领域数字智能化、低碳化、多元化水平,深化油气领域体制机制改革,不断提升全要素生产率,实现油气产业转型升级和高质量发展。
3.2 战略性矿产资源综合利用
矿产资源综合利用传统的定义多指共伴生资源的回收。广义的矿产资源综合利用包括对原矿资源的高效回收,通过综合勘查、综合评价、综合开采回收共伴生、低品位、难选冶等难利用资源;同时,对固体废弃物、废气、废液进行资源化利用;还包括高效回收废旧金属。成金华等指出,碳中和作为新时代全球范围内一次新的能源革命,对关键矿产资源的需求剧增,维护关键矿产资源供给的安全稳定成为影响世界各国未来能源资源发展战略转型与战略性新兴产业发展的核心要素之一。建议从国内循环角度,在加大关键资源勘查开采的投入,提升勘探开采技术水平,以及完善二次回收体系的同时,推进加工产品逐渐高端化。郭子一等论述了煤系金属矿产(锗、镓、铝、稀土元素)、非金属矿产(硫铁矿、高岭土、膨润土、耐火黏土、硅藻土、石墨)和能源矿产(铀矿、油页岩、煤系气、天然气水合物)的赋存状况、分布特征与加工利用研究进展。
近年来,随着政策压力和科技进步,我国矿产资源综合开发利用水平不断提升,开采和选冶加工技术水平不断提高。石油、天然气采收率分别稳定在25%和超过50%;煤炭平均回采率70%;铁矿开采回采率为地下85% 以上、露天95% 以上,选矿回收率77%;主要有色金属铅、锌、锡、钨等矿产开采回采率为地下85%以上、露天94%以上,选矿回收率85%左右;金矿采矿回收率平均90%,选矿回收率超过87%。我国废钢铁回收量居全球第一位,2022 年我国废钢铁资源总量占全球主要国家和地区的34%左右,再生有色金属产量约占全球产量的三分之一。但我国的废旧资源在冶炼中的比例与发达国家相比还有差距。同时,高技术矿产品也高度依赖进口。
3.3 战略性矿产资源绿色矿山建设和生态修复
2010 年,由原国土资源部制定出台的《关于贯彻落实全国矿产资源规划发展绿色矿业建设绿色矿山工作的指导意见》(国土资发〔2010〕119 号),明确了推进绿色矿山建设的总体思路、基本原则和工作目标,对全国绿色矿山建设工作具有重要的指导意义,试点示范工作由此正式全面展开。2011—2014 年,原国土资源部公布了四批次国家级绿色矿山试点单位共661 家,最终398 家试点单位达标。2019 年6 月,自然资源部遴选出绿色矿山555 家,全国绿色矿山数量达到953 家。自然资源部研制发布有色、煤炭等9 项行业绿色矿山建设标准,制定《绿色矿山评价指标》,组织开展绿色矿山遴选,建立矿业绿色发展的标准体系、评价体系、政策体系、创新体系等支撑体系。截至目前,我国累计建成国家级绿色矿山1 254 家,建成绿色矿山示范区50 个,省级绿色矿山超过3 100 家,这些矿山企业在提高资源利用效率、构建和谐矿区等方面发挥了积极作用。2024 年4 月,《关于进一步加强绿色矿山建设的通知》发布,要求到2028 年底,持证在产的90% 的大型矿山、80%的中型矿山达到绿色矿山的标准要求。绿色矿山建设在未来矿产资源可持续发展中将会发挥重要作用。
西方矿业大国在20 世纪初就开始了矿山生态修复相关研究,通过制定矿山环境保护法律、确立矿山环境管理制度、制定修复标准与技术要求、实施市场化机制和公众参与机制等,建立了比较完善的矿山环境管理制度体系。20 世纪中后期,美国、澳大利亚、德国等国家的矿区土地复垦率已达70%~80%。我国矿山生态修复工作起步较晚,1989 年1 月《土地复垦规定》的颁布实施,标志着我国土地复垦工作步入法制化道路。继2009 年发布《矿山地质环境保护规定》之后,2011—2012 年又相继出台了《土地复垦条例》《土地复垦条例实施办法》。进入新时期,前后三次修订《矿山地质环境保护规定》,探索完善矿山地质环境调查评价、矿山生态修复验收及监督检查等制度,将保证金调整为基金,减轻了企业负担,推动了矿山企业生态修复责任履行。2022 年发布了《矿山生态修复技术规范》系列标准,2024 年又针对生产矿山制定发布四项国家标准,指导落实“边开采、边修复”。针对历史遗留废弃矿山验收,发布《矿山生态修复工程验收规范》,推进了验收管理的制度化和规范化,修复成效显著。“十三五”时期以来,相关部门部署开展的历史遗留废弃矿山生态修复工程,带动全国累计修复治理面积32 万hm2。
矿山生态修复是一项复杂的系统工程,对理论方法和技术水平要求较高。随着我国对生态环境保护要求的不断提高,不断加强国际交流和技术引进,在恢复力理论、人工与自然恢复策略、生物多样性恢复和生态系统构建等理论研究和矿山生态修复关键性技术创新等方面取得一些进展。白中科等基于“山水林田湖草生命共同体”的理念,构建了“理论方法-工程技术-试验示范-标准规程-监测监管-推广应用”互逆研究范式,在系统诊断矿区生态系统受损特征与恢复重建的学科支撑基础上,提出并验证了矿区“地貌重塑、土壤重构、植被重建、景观重现、生物多样性重组与保护”的土地复垦与生态修复实现途径。
党电邦等系统分析了微生物在土壤改良、重金属污染控制及与植物协同作用中的作用机制,指出微生物通过分解有机质、形成团粒结构、固定和转化重金属,显著改善土壤结构,增强保水能力,并降低重金属的迁移性和生态毒性。同时,微生物与植物共生的协同作用显著提升了植被恢复的成功率,促进了生态系统的重建。迟崇哲等阐述了有色金属矿山典型尾矿土壤化技术,分析了铅锌尾矿、铜尾矿、黄金尾矿、稀土尾矿土壤化技术现状,探讨了有色金属尾矿土壤化利用面临的挑战和展望。
稀土矿的长期开采带来的环境问题与遗留稀土矿山废弃地生态修复是个难题。陈敏等指出,稀土矿山废弃地生态修复技术研究主要着重于稀土尾砂废弃地的土地复垦方面,采用工程措施与生物措施相结合的修复方法,在稀土尾砂地的水土流失治理、土壤改良、植被恢复等方面形成了较多的研究成果,有力地支撑了稀土矿山废弃地生态修复的工程实施。
姜杉钰等认为煤矿是各类矿山中生态修复技术研究关注度最高、持续性最强的领域,重点在于采煤塌陷区治理、煤矸石治理技术的研发。郭佳琪等、王亮等研究认为,微生物技术、氧化菌抑制技术及重金属钝化技术等技术手段可有效控制煤矸石中重金属释放。针对重金属和硫含量高的煤矸石,需加强对煤矸石生态修复利用过程中重金属的环境行为研究,同时研发物理、化学和微生物多途径联用技术,抑制产酸和重金属释放,实现煤矸石生态修复安全利用。王利群等阐述了植被恢复技术、生物修复技术、土壤改良技术及湿地构造技术的原理与实践,通过具体案例分析,展示了这些技术在实际矿区复垦中的应用效果和生态效益、社会效益、经济效益。
贾梦旋等指出,基于自然的解决方案(Naturebased Solution,NbS)理念与方法融入矿山生态修复,对当前矿山生态修复向着绿色、协调、可持续的方向发展具有重要意义。NbS 有效优化了矿山生态修复中地貌重塑与土壤重构方法,在土壤抗水蚀、可持续稳定性、视觉效果上优于传统方法且更接近原地貌,自然与人工相结合的植被重建方式可促进矿区生态演替,提升景观稳定性的同时利于开展生物多样性管理,达到提升矿山生态系统服务功能及实现矿山生态可持续发展的目的。陈珲等开展了矿山生态修复及其固碳潜力研究,建立了矿山生态系统碳循环的概念模型,以矿山生态修复原理为基础,梳理并讨论了包括地形地貌重塑、土壤重构和植被重建的三大修复措施及其固碳机制。梅振然等则认为,我国金属矿山废弃地生态修复已有了较大进展,但在污染治理模式、修复效果监测评价体系构建、生态修复新技术等很多方面仍有较大发展空间。
4战略性矿产资源管理和政策法规
战略性矿产资源安全保障是世界各国,尤其是西方发达国家制定政策和管理的重点。美国作为世界第一强国,充分展示其大国霸主地位,除通过扩大本土供给外,还强化了盟友合作等方式保障矿产资源供应链安全。美国2010 年出台《关键矿产战略》;2019 年发布《确保关键矿产安全可靠供应的联邦战略》报告,提出了保障关键矿产供应的具体措施。2022 年以来,美国修改了《采矿法》,鼓励本土战略性矿产开发生产,提出《能源资源治理倡议》,宣布与加拿大等10 个国家或地区建立“矿产安全伙伴关系”;与澳大利亚签署《净零技术加速伙伴关系》。欧洲委员会2010 年出台《欧盟关键矿产原材料》,之后出台了一些文件,如2012 年《为欧洲未来福祉提供原材料》,2015 年《迈向循环经济》,2017 年《关于欧盟循环经济行动的报告》《投资智能、创新和可持续发展工业-重新制定欧洲工业政策战略》,2018 年《危机原材料和循环经济报告》,2020 年《关键原材料弹性:绘制一条更安全和可持续性的道路》等,加强关键原材料供应和二次资源利用,缓解矿产资源高度依赖。日本最早在2009 年制定稀有金属战略,持续推进海外资源开发、本土资源回收利用、储备体系完善和融入美欧矿产资源供应链体系,保证60 d的国内消费量,未来将调整为更加灵活的储备政策,确保重要稀有金属180 d 以上的储备量;日本国会于2020 年6 月通过立法,允许日本石油天然气金属矿产资源机构(JOGMEC)帮助日本企业参与海外关键矿产上游,而不限于下游采、选、冶项目;日本企业还通过与以美国华尔街为首的西方金融财团互相持股,融入美国和西欧矿产资源供应链体系,确保矿产资源安全供应。西方发达国家对战略性矿产资源管理战略和政策对于我国战略性矿产资源管理具有一定的启示。
中国一直重视战略性矿产资源安全及其开发利用和保护,尤其是原国土资源部成立以来,加强了战略性矿产资源的找矿、勘查、保护和管理,并制定了一系列制度和政策。自1986 年《中华人民共和国矿产资源法》颁布实施以来,中国矿产资源管理政策范式经历了规范化管理(1986—1993 年)、市场化管理(1994—2000 年)、集约化管理(2001—2008 年)、战略化管理(2009 年至今)四个阶段。矿产资源管理的法制化、规范化、标准化和集约化水平不断提高,矿产资源保护和生态环境修复得到普遍重视。尤其是2024 年11 月8 日新修订的《矿产资源法》,从法律上构建了全面系统的矿产资源安全保障体系。新《矿产资源法》对矿产资源保护和勘查、开发利用、矿业用地,以及生态修复等作了规定,更重要的是从法律上明确了战略性矿产资源的特殊地位。
我国战略性矿产资源管理的政策不断完善。强化了规划管控,划定了战略性矿产资源安全保障区,把加强战略性矿产资源调查评价作为主要任务,在能源资源基地和国家规划矿区内,新设非战略性矿产勘查开采项目不得影响战略性矿产的勘查开采。深化战略性矿产资源管理改革,提出14 种重要战略性矿产由自然资源部负责矿业权出让登记,其余矿种由省级矿产资源主管部门负责。全面推进矿业权竞争性出让,有序放开油气勘查开采市场。实施生态保护红线内战略性矿产勘查开采差别化管理政策。对外商投资稀土等战略性矿产采取限制措施。2024 年12 月2 日,美国商务部宣布制裁140 家中国半导体相关企业后,中国商务部立即反应,12 月3 日宣布禁止两用物项对美国军事用户或军事用途出口。
5 信息化技术在战略性矿产资源开发利用中的应用
1998 年原国土资源部成立后,为适应矿产资源现代化管理的需要,矿产资源信息化建设得到快速发展。吴冲龙指出,地矿工作信息化水平也已经成为衡量地矿工作现代化程度的主要标志。姜作勤认为,地矿工作信息化工程的核心,是地质矿产信息系统建设,而主要技术手段是计算机应用。当前,计算机应用已经渗透到地质工作的全过程,成为地质工作新技术、新方法应用的主流,极大地推动了地矿工作的前进。地质工作的转变对地质工作信息化提出的新要求,包括新形势下数字化信息资源的积累与管理的地位和作用、地质调查全过程信息化的应用。任效颖综述了首轮全国矿产资源规划管理信息化建设取得的重要进展。胡建武等建立了新形势下油气资源勘探开发信息化的多层次技术框架模型。信息化在地质资源、矿床开发与生产、矿山安全管理、矿业投资管理等方面得到快速实际应用。运用计算机技术,以矿产资源储量为主线,以探矿权、采矿权为节点,展现矿产资源“全生命周期”的变化,构建自然资源“一张图”数据中心。邓颂平等完成了矿产资源储量管理信息化建设总体框架设计,实现了储量评审备案、年度动用储量、年底储量统计全过程管理,包括矿产资源储量评审备案报盘系统、矿产资源储量数据库管理系统(C/S)、行政审批系统之矿产资源储量评审备案专题应用、国土空间基础信息平台之矿产资源储量管理专题应用等系统建设。郭一柯等按照新时期信息化建设要求,设计了基于标准规范体系矿产资源规划信息化建设框架。顾陈浩利用GIS、物联网、网格化等先进技术,构建省-市-县-街道四级矿产资源开发利用“天上看、网上管、地上查”监管体系,搭建矿产资源开发利用监管信息化平台。
近年来,矿山建设密切结合大数据、人工智能、物联网等新技术,矿产资源大数据、矿业大数据不断推出。2016 年7 月,原国土资源部印发了《关于印发促进国土资源大数据应用发展实施意见的通知》,推动充分发挥数据资源战略性作用。2016 年9 月,在中国国际矿业大会上,陈从喜提出实施中国矿产资源大数据计划,在矿业圈打造全球矿业数据库。2018 年起,彭忠益、陈从喜等完成了国家社科基金重大项目,从大数据平台建设、情报收集、管理模式和机制等方面研究了大数据驱动下的战略性矿产资源安全管理现代化的重大问题。赵汀等实现矿产资源国情调查数据库设计与大数据集成平台建设,还开展了数据挖掘和知识图谱研究。大数据技术在智能勘探与开发、环境监测与预警、资源评估与管理,以及决策支持与规划等方面得到具体应用。利用机器深度学习对战略性矿产资源安全评价开展研究。史蕊等综述了全球矿床数据库建设现状和应用,介绍了中国“地质云”与全球矿产资源储量动态评估数据库、澳大利亚深部地球探测计划AuScope、美国矿产资源在线空间数据库、国际经济地质学家学会Geofacets 数据库、美国标准普尔公司SNL Metals &Mining 数据库等国际主要矿床数据库的情况,列举了应用大数据思维和人工智能方法在区域成矿规律、矿床成因机制、矿床类型判别、资源潜力评价、战略咨询等方面取得的若干重要进展。
6 主要结论与展望
当今世界面临百年未有之大变局,国际地缘政治、局部战争、新旧产能转换正在加速改变着全球政治经济格局和矿产资源供需格局。战略性矿产作为支撑能源转型、推动产业升级、实现碳中和的关键物质基础,已成为大国之间战略博弈的新领域。随着全球能源绿色低碳转型、新一轮科技革命和产业变革的快速推进,各大经济体纷纷参与到战略性矿产全球治理中,以谋求供应链和产业链的优势地位。战略性矿产已成为当下投资竞争的焦点,战略性矿产资源勘查投资和开发的持续加强则是未来全球发展的一大趋势。
战略性矿产资源是我国经济社会发展、国防现代化建设、新兴产业发展的基本保障,稳定、充足的资源供应对实现全面建成社会主义现代化强国的第二个百年奋斗目标至关重要。我国“十三五”期间将24 种矿产列入战略性矿产名录。未来还会有一些重要的、关键的矿产资源列入战略性矿产清单。目前,我国在主要矿产资源中的消费量排名靠前、占全球份额较大,一些大宗矿产对外依存度已接近或超过50%。2022 年中国的原油和天然气等能源矿产对外依存度分别为71%和40%;铁、铜、铝等大宗矿产对外依存度分别为81%、83%、65%;锂、钴、镍等关键矿产的对外依存度分别在85%、95%、90% 以上。预计到2035 年,这种大规模依赖进口局面难以根本扭转。
随着大国竞争的激烈加剧和科技进步的深入开展,全球战略性矿产资源开发利用将会发生新的变化,中国需要在战略性矿产清单更新机制、勘查和储备、产业链供应链全面协调、科技创新和应用等方面持续发力。
一是战略性矿产清单调整加大频率,战略性矿产资源战略和政策力度加大。为凸显一些矿产资源在经济发展或国家安全中的特殊重要性,世界主要国家或地区分别提出了“战略性矿产”“关键矿产”“关键原材料”“重要矿产”等概念。从发布周期看,俄罗斯、美国、欧盟都是3~4 a 更新一次,我国尚未明确发布周期。在世界主要国家或地区更新战略性矿产或关键矿产目录后,我国有必要根据其政策变化和新的国际形势,及时调整战略性矿产目录,可将更新周期调整为3~4 a,最多不超过5 a。
二是战略性矿产资源勘查开发得到加强,新一轮找矿突破战略行动将取得重要进展。战略性矿产对于经济发展和国防安全至关重要,其需求也会随着技术的发展和国际关系的变化而变化。深入推进新一轮找矿突破行动,以科技创新提升储量水平,以政策创新增储上产。对于战略性矿产勘查,可加大政策倾斜和资金支持。鼓励多元市场主体参与,通过减费降税鼓励私营主体参与,充分激发市场活力。与5G 通信站、物联网、新能源汽车充电站等新基建相关的战略性矿产需求未来可能会爆发性增长,如钨、钛、锑、钴、稀土等,有必要提前做好战略储备。同时,着重关注与军工产品有关的矿产资源,包括铀、钨、钛、锑、钴、稀土、铌、钽、铍、锆、锶、铯、铼、高纯石英等,依据国际先进军工产品技术,为未来军事工业领域发展准备好原材料。
三是长链补链措施并举,战略性矿产资源产业链供应链安全保障能力提升。我国部分战略性矿产虽然资源丰富,但缺乏高端应用技术。例如我国虽然是全球最大的稀土、粗镓产品生产国和出口国,但高端稀土、镓等稀有金属产品生产能力较低,仍处于稀土、稀有金属产业链的底端,资源高效利用仍受制于人。因此,应加强科技研发,延伸战略性矿产产业链;加强关键矿产产业链供应链的协调,及时“稳链、补链、强链”。通过技术提升来提高战略性矿产的附加值,跻身高端产品产业。聚焦双循环下我国矿业产业层次和全球布局,培养勘探、开发、冶炼、材料加工、循环利用龙头企业,打通产业上中下游“三条链条”,统筹中外战略性矿产产业链供应链多环节产能双向转移,提升总体规模效应。未来将会加大战略性矿产品战略储备。发挥国家、企业、民间三种投资力量,建立以产品为主、产能和产地为辅的“三位一体”储备体系,提高矿产资源的储备和应急调控能力。对大宗战略性矿产储备应以矿产地储备和产能储备相结合,国家储备和企业储备相结合;针对小品种战略性短缺矿产,应以国家采购实物储备为主。
四是应对绿色低碳转型和生态文明建设要求,绿色低碳智能化科技创新将会得到重视。近年来,矿山绿色低碳智能化技术不断向全生命周期方向发展。通过不断吸收新发展理念与新技术,绿色开采已开拓出绿智融合的低碳发展道路。未来数字化、智能化等新兴技术赋能矿山绿色开采,通过优化采矿方法,推广使用智能化采矿设备,引进新技术、新工艺,提高采矿技术水平,从而提高开采回采率,实现降本增效。在选矿环节,通过选矿流程的智能化设计,结合智能化技术和环保型设备的开发和应用、智能化数据管理和分析等手段,绿色智能选矿有望进一步降低选矿成本,提高选矿效率和选矿品质,有助于增加经济效益和社会效益。矿产品深加工技术和材料提纯技术也是未来发展重点,将会支撑我国高端装备制造和高新技术的高质量发展。发展循环利用技术,提升“城市矿产”开发能力,将继续提高二次资源回收利用水平,降低能耗和碳排放水平。
( 中国矿业杂志 2025年03月13日 )