无废开采技术.doc
无废开采技术 中国铝业公司 彭怀生 1 无废开采的概念 在世界范围内,已对无废生产工艺引起极大的重视。1984年联合国欧洲经济委员会在塔什干召开了无废工艺国际会议,专门研究了有关无废工艺方面的一系列问题。在此次会议上,讨论通过了关于无废工艺的定义“无废工艺是一种生产产品的方法(流程、企业、区域生产联合体)。用这种方法,在原料资源──生产──消费──二次原料资源的循环中,原料和能源能得到最合理的综合利用,从而对环境的任何作用都不会破坏环境的正常功能。” 鉴于此,我们将矿床无废开采定义为矿床无废开采是最大限度地减少废料的产出、排放,提高资源的综合利用率,减轻或杜绝对环境负面影响的矿产资源开发的工艺技术。 实现矿产资源无废开采将不仅仅考虑经济效益,同时要重视社会效益及生态环境效益,使矿产资源开发及矿区发展步入可持续发展的良性循环之路。 2 国内外研究矿床无废开采的现状 出于环保与可持续发展的要求以及提高矿山企业经济效益的需要,无废开采已愈来愈受到人们的重视,目前,国内外主要从以下几方面对无废开采开展研究 1 加强资源综合利用,减少尾矿量 有色金属矿床大多是多金属矿床,共生和伴生着许多种有用矿物,其综合回收愈来愈受到人们的重视。美国、日本的铜、铅、锌、镍等多金属矿山综合利用率为76~90。 而我国的综合利用水平还很低。据对1845个重要矿山调查统计,综合利用有用组分70以上的矿山仅占2,综合利用有用组分50以上的矿山不到15,综合利用有用组分低于25的矿山占75。在246个共生、伴生大中型矿山中,有32.1的矿山未综合利用有用组分。这些未被利用的有用组分都被带入尾矿中排走,造成资源的极大浪费,增加了对环境的负面影响。 (2)减少废石量的产出 通过选择合理的开采工艺,减少废石的排放,在生产中不断改进采矿工艺,降低废石的产生,废石回窿等等。 3 尾矿和废石用做建筑材料 有色矿山的许多尾矿中都含有石英,因而比较适宜于用作玻璃原料,而且其粒度较细,与某些添加剂一起制作瓷砖及建筑用砖等建筑材料,其工艺简单、投资较低,这一方面,国内外许多矿山进行了大量工作,取得了明显的效果。 矿山掘进、剥离废石用于铺路、建房等。 4 废石和尾矿用做充填材料 在坑内开采矿山,废石和尾矿用做井下充填材料是最为广泛的做法。传统的分级尾砂充填未能从根本上解决环境污染的问题,常常引起细砂堆积尾矿坝困难、充填料浆浓度低、充填质量受影响、充填体脱水造成坑内污染等问题。全尾砂充填新工艺的产生,不仅为解决充填本身存在的一些问题提供了有效的途径,而且为实现无废开采开辟了广阔的前景。以全尾砂或全尾砂为主制成的各类充填材料用于矿山充填,既可减小或取消尾矿库、降低水泥消耗及充填成本,又可大大改善坑内外的环境,彻底解决了尾矿这一废料的处理问题。如我国的金川及凡口已可成功地实现全尾砂充填。 废石全部回窿充填也是目前彻底解决废石排放的主要途径,而且,废石胶结充填可有效地提高充填体的质量,在深井开采中更为实用。 目前,国内外使用块石胶结充填的矿山也逐步增多,如我国的大厂铜坑矿、加拿大的基德克里克矿以及南非的许多深部开采金矿。全尾砂与块石胶结充填为无废开采开辟了更为广阔的前景。 露天开采中,采用就地排废工艺,剥离废石及尾砂堆放于已采露天坑内,最后复垦,也是解决矿山废料行之有效的方法。 5 其它 除上述以外,目前实现无废开采还探索了以下一些途径 a. 尾矿及废石用于填沟造地,或者,矿山生产一定时间后对尾矿库或废石场进行复垦; b. 浸出采矿。在有条件的矿山采用就地浸出的方法,将有用矿物或元素采用生物或化学的方法提取出来,但该方法一般回收率较低,而且综合回收率较差; c. 尾矿用作肥料或填充原料。有些尾矿中往往含有一些微量元素,可用于生产微肥或混合肥;另外,有些尾矿中含有某些具有特种性能的非金属矿物,经一定处理后,可做为塑料、橡胶、涂料等产品的填充料,可大大改善其强度、电性等。 3 矿山无废开采设计原则 要实现矿山的无废开采,其规划设计非常重要。在对矿产资源特征、矿山开采特征进行深入研究的基础上,对矿山开采系统、如何实现无废开采进行系统的、完整的、科学的规划设计是实现目标的第一步。 只有从矿山的规划设计阶段就开始对无废开采及矿业可持续发展给予足够的重视,才是求源之术,才能从根本上解决无废开采及矿业可持续发展的许多技术经济与社会问题。 3.1 减量化原则 矿山开采,很难避免不产出废料,但要实现无废开采,首先必须坚持尽量减少废料产出的原则。在矿山的规划、设计、建设及生产过程中,通过方案选择、比较、优化,采用废石产出较少的方案,为废料的二次处理量最小化创造条件。 3.2 综合利用原则 首先,要加大资源综合利用技术、工艺、设备等的科研攻关力度,为综合利用矿产资源提供可靠的技术保证。在设计中着重研究、分析采出矿石中各种成份的含量、分布、物相,对选矿工艺方案进行综合比较、优化,选择综合回收率高的方案。同时,除考虑主要产品的选矿工艺流程、方案外,应对可回收利用“副产品”的有关工程技术、工艺流程给予足够的重视,在项目的规划设计中全面研究、考虑,使矿山采出的资源得到最大限度的综合回收利用,使有限的矿产资源为社会、经济的发展发挥最大的作用。 其次,对于无法避免而产出的废石及尾砂,要分析、研究,随着经济技术的发展,及时从中回收有用矿物,使其资源化。而确实在目前技术经济条件下难以作为矿物进行回收利用的部份,则必须拓宽其利用范围及思路。矿山采选排出的污水也可资源化。有的矿山通过污水处理,既回收了其中的有用成份,又将污水重复利用,降低对环境的污染;有的矿山直接利用矿山污水酸性化的特点,将其用于低品位矿石的浸出,回收有用矿物。 3.3 就地处理、利用原则 就地处理、利用原则主要体现在以下几个方面 首先,对矿产资源的开发利用尽量原地进行,一方面减少矿物的运输,降低成本;另一方面,生产过程、地点的简单化可大大减少对环境的影响与破坏;同时,就地处理利用更有利于降低废料的排出量,从地下提取出的都是有用成份含量极高的物质。 其次,由于矿山开采产出的废石、尾砂等数量较大,粒级不一,给交以通运输带来诸多不便,且在运输中会对环境进一步造成新的污染。因而,矿山废料的综合利用、资源化,最好是在矿区进行。 第三,就地处理原则要以前述两个原则为前提,即要符合减量化原则与综合利用原则。无废开采的最终目标是实现矿业的可持续发展、提高矿区的综合效益,因此,若就地处理废料难以实现,而外部环境条件又具备时,则可将废料运往外地进行处理、利用,使其移地资源化。 第四,若所产废料暂无用处,则要就地妥善处理,建立其资料、管理数据库等,以便以后的二次开发利用;或者就地保管好,有条件时便进行矿山废石场与尾矿库的复垦,以尽早补偿矿山开采对环境造成的危害,以便将环境负效应降低到最小限度,在可能的情况下改良环境,使其成为影响环境效益的正面因素。 3.4 避免二次污染的原则 矿山开采必然要排泄出一定数量的废料,这些废料给矿区环境造成不同程度的污染,为实现无废开采,必须综合回收利用、处理这些废料。在选择工艺技术方案时,必须强调在废料利用处理过程中不会再次对环境造成污染,即在处理一种污染物时,不能产生新的、另一种污染源。同时必须坚持,即使污染物不能及时资源化,但决不能由于其未妥善处理而加重对生态环境的污染,这实际上也是二次污染。 3.5 经济效益、社会效益和环境效益相统一的原则 实现无废开采的前提是矿山企业必须有良好的经济效益,尤其在社会主义市场经济条件下,如果一个矿山没有好的经济效益,更难谈及社会效益与环境效益。 而不顾社会效益与环境效益只单纯追求经济效益是一种短期行为。从长远发展的角度来看,社会效益、环境效益对矿山企业的经济效益是有极大的促进作用的,三者应当是统一的。若社会效益与环境效益受到负面影响,则会给企业的经济效益留下隐患,企业甚至需几倍的努力来治理、改善业已造成的危害,从而造成总体经济效益的下降,使企业丧失发展后劲。诸如引起地区及区域某些环境功能的丧失、对矿区周围人群的身体健康造成危害、引发区域性疾病、产生某些社会不安定因素等等,均会给企业的经济效益造成很大的损害。 因此,经济效益、社会效益和环境效益是统一的,互为促进的,决不能将其对立起来。 3.6 依靠先进的科学技术促进无废开采的原则 科学技术对经济、社会、环境的良性发展愈来愈起着决定性的作用。当今社会,离开科学技术进步的社会全面发展几近于空谈,科学技术进步也是企业综合效益提高的必由之路。 无废开采的实现离不开先进的科学技术作支撑条件。从矿山开采技术、选冶工艺技术到综合利用技术,近十年来都有了极大的发展与提高,而且其发展、提高的速度越来越快,现代化设备的效率、自动化程度越来越高,为实现无废开采创造了空前的技术、物质条件。必须随时掌握、开发新的工艺技术,及时应用到实现无废开采的各个领域,使之尽快转化为生产力,在矿山企业提高经济效益、社会效益与环境效益的过程中发挥最大的作用。 3.7 因地制宜、因时制宜的原则 由矿产资源的不均衡性及矿山开采的各异性,在实施无废开采的规划设计及其实践中,就必须认真分析、研究各矿的实际情况。不同的矿山,其废料特性与数量各异,即使同一矿山的不同时期,其废料数量与特性也不尽相同。因而,必须仔细分析,对整个过程进行系统的、整体的分析研究,将普遍原则与实际情况相结合,只有这样才能作出适合所研究矿山特点的正确选择。 上述几条原则与传统矿山设计一般原则的最根本区别就在于突出了废料产出量的控制及废料的资源化,从而强调了从源头上实现矿山开采的经济效益、社会效益与环境效益的相统一。 这几条原则可用图1表明其相互关系 经济、社会、环境效益相统一原则 综合利用原则 就地处理原则 因地制宜、因时制宜原则 依靠科学技术进步原则 减量化原则 避免二次污染原则 图1 无废开采原则之间的关系图 从该图可看出,通过无废开采实现经济效益、社会效益与环境效益相统一,从而实现矿业可持续发展的主要目标,因此,这条原则便成为最主要的根本性原则。而其他几条原则都是为实现这一目标的具体体现。同时,科学技术是实现这些原则的最有力手段,而且,无论采用哪条原则,都需要遵守避免二次污染的原则。显然,应使这几条原则互为促进,不应偏废 4 无废开采的实践 南京铅锌银矿 位于南京城东北的栖霞山山势雄伟,层峦迭嶂,山深林茂,泉清石峻,景色宜人,被誉为“金陵第一明秀山”,是南京著名的旅游胜地,佛教文化活动的中心。 南京铅锌银矿就坐落在如此风景秀丽的栖霞山中。该矿是华东地区最大的铅锌矿床,已探明和经批准开采的铅锌矿地质储量近1600万吨,并伴生金银硫锰等有用元素。众所周知,矿山的开采,如不加以治理,会留下采空区隐患。而矿山尾矿及污水的处理不当更会影响到自然风景区的土壤、水资源。这样一个矿山如何能与自然风景区并存呢 南京铅锌银矿业有限责任公司走了一条清洁生产之路。为了实现铅锌硫化矿清洁生产,公司在生产技术、生产过程方面围绕关键问题开展多方面的系统技术攻关和技术创新工作,先后研究并应用了多项新技术。 为了提高铅、锌等矿石的回收率,公司与有关科研设计单位共同研究应用了硫化矿电位调控浮选新工艺,使铅、锌、硫、银的回收率分别提高了4.1%、4.9%、9.1%和6.6%,总的回收率提高了24.7个百分点,处理每吨矿石耗电量减少了8Kwh,浮选过程生产操作更加稳定,大大提高了选矿经济技术指标。 为了解决废水处理问题,研究并应用了废水净化处理技术,对废水通过优先直接回用,其余的适度净化处理再回用,实现了废水100%回用于选矿生产。 这一技术的采用,不仅解决了污水污染环境的问题,同时也节约了许多成本。这项技术没有应用前,如果直接将废水处理到达标排放,企业每年要多支出562万元。原先公司自己开了一个自来水厂,人工工资、电费、取水费、选矿药剂费用等等,每年至少需要一百多万元。这一项技术的使用,关闭了原自来水厂,从工艺上解决了选矿药剂制度与回水净化回用工艺的相互匹配,减少了选矿药剂成本,每年可节约新鲜取水162万立方米,同时减少了排放量。这样,不仅减少了成本,为企业带来了好处,也避免了环境污染,为社会带来了好处。 尾矿的处理问题对于矿山来说也一直是个难题,公司与有关单位合作进行了风景区地下矿产资源开采“零排放”综合技术研究、高浓度全尾砂膏体胶结充填综合技术研究、采空区综合治理技术研究等,并将科研成果应用于生产实际,找到了处理选矿尾砂的最佳方案,即最大限度地提高选矿回收率以降低尾矿产率,采用尾砂充填治理空区,将多余的尾砂经浓缩脱水后外销,用作水泥辅料,从而实现了矿山尾矿固体废物的零排放。这不但使矿产资源得到了有效合理利用,从根本上消除了采空区对地表的影响,同时还彻底消除了尾矿废渣对环境的污染,实现了矿山开采和保护环境的有机结合,达到了“既采矿又保护风景区”的目的。 这些项目实施后,将南京铅锌银矿地下矿石回采率从80%提高到90%以上,即可多采出矿石100万吨,价值达3亿元,可延长矿山服务年限3年,由于充填料浆浓度从66%~68%提高至76%,在充填体达到同等强度的前提下每年可节约水泥5000~6000吨,节省充填成本120万~150万元。矿山达到35万吨/年生产规模,年新增销售收入4029.63万元,税金877.48万元,利润977.32万元。还可使该矿在更高的技术水准上实现尾废的“零排放”,使地下资源开发与矿区生态环境保护达到和谐的统一。 5 无废开采与矿业的可持续发展 5.1 矿山开采与环境负效应 特定的自然环境造就了特定的生态系统,一旦自然环境受到破坏,则必然引发生态系统的破坏。矿山开采引起的环境负效应主要有以下几种。 5.1.1 占用土地及粉尘污染 所有的矿山开采都伴随着废(矿)石和尾矿的排放,从而占用大量土地。尤其是高品位矿产储藏量呈日益减少的总体趋势下,需要越来越多地使用、开发贫矿,因而矿山废物数量呈增加趋势。 世界各国矿业开发所产生的尾矿每年达50亿t以上。而我国固体矿产采选产生的各种固体废弃物累计存量已达30余亿t。据统计,全国固体采选业年产出的各种废料直接破坏和侵占的土地高达0.4~2.0万hm2,并以每年约200hm2的速度递增,到2000年将达340hm2。另有资料表明,全国冶金矿山已占用的土地面积约为7万hm2,其中被破坏需复垦的土地面积约为3.3万hm2。我国每形成1万t矿石生产能力,平均占地为3.97hm2,每生产1万t矿石占地400~1000m2。而且过去的矿山建设模式是小而全、大而全的小社会,致使矿山的非生产建筑用地占总占地面积的20以上。 大量尾矿及废石的排放,不仅占用了许多土地,同时也导致了环境的恶化。废石场与尾矿库选址或管理不善往往引起粉尘飞扬,有些废石场或尾矿库甚至就堆放在河流两岸或河漫滩,严重堵塞河道的泄洪能力。经常可见尾矿库、废石场由于暴雨、洪水冲垮导致泥石流或尾矿库冲垮等恶性事故的报道,不仅给环境造成较大破坏,而且给人民的生命财产造成很大的损失。 我国用占世界7的耕地,养活着世界22的人口,土地资源短缺的矛盾一直制约着经济的发展。减少土地资源的浪费,实现土地资源的动态平衡已成为我国的一项基本国策。 5.1.2 水资源受到破坏污染 主要表现在两个方面, 即一方面对地表及地下水系的破坏,另一方面对地表及地下水造成污染。 矿山开采必然涉及到对地下水的疏干和排泄。而由于地下水的不断疏干和排泄,必将导致地下水位的大面积大幅度下降,含水系统的边界外移,矿区主要供水水源枯竭,地表植被干枯,严重时可引起地表土壤沙化,土地肥力降低,作物减产等。 我们不能把水资源的破坏都归咎于矿山开采,但我们也不得不承认,矿山开采对水资源的破坏确实有很大影响。 废石与尾矿露天堆放,遇到雨天,雨水冲淋,可形成酸性水,酸性水及其它有害物质流入地表水系或渗入地下潜水层,对水资源造成污染。选矿厂的废水同样也会对地表、地下水源造成污染。 地表水系的污染往往是显而易见的,且容易治理。而地下水的污染具有隐蔽性和难以恢复性。由于地下水的流速极其缓慢,切断污染源后,仅靠含水层本身的自然净化,则需长达十年、几十年甚至上百年的时间。因此,地下水一旦遭到污染,便很难治理及恢复。如果人类饮用了受有害或有毒组分污染的地下水或食用了受污染土地生长的植物,对人体的影响也只是慢性的长期效应,而不易觉察。 5.1.3 破坏植被,造成土壤沙化及水土流失 矿山开采占用大量土地,必然要破坏部分植被,尤其是尾矿与废石的堆放,使矿区环境受到较大破坏。有时因地表沉陷造成河流断流,也严重影响到地表植被的保持与发育。当遇到暴雨时,形成地表片流,在片流作用下不断潜蚀土壤形成冲沟,严重时可形成泥石流和山洪,威胁地面建筑和人们的生命安全。同时,因疏排水而引起地下水源干涸以及水源的污染等原因,使地表植被干死或难以生长。如山西因采煤而造成450万亩水田变成旱地。 矿区植被破坏,给矿区本身也带来极大的危害。植被、土壤的蓄洪能力下降,使得矿山的尾矿库、废石场在雨季被冲垮的危险性增加,直接危及着矿山的安全生产及矿区人民的生命财产的安全。 5.1.4 地面沉降、塌陷 在矿山开采过程中,矿区地下大面积开挖,在地下形成大量采空区,一旦放顶后,冒落带、裂隙带和变形带不断向上发展,造成地面沉降,在地表形成低地,由于地表潜水位埋深较浅,而在沉降低洼处地下水位接近或高出地表,从而在地表形成沼泽地或积水池。沼泽地或积水池的形成,使地表耕地减少或受到破坏,生态环境也受到严重影响。 矿山开采引起的地表塌陷问题也日趋严重。由于对地表保护不力,尤其是一些开采深度较浅、矿石价值不高的矿山,为了降低生产成本,采用非充填采矿方法,常常导致地表出现塌陷区。塌陷区的发展又可引发山体开裂、滑坡等。 露天开采由于边坡控制不力,也常诱发山体开裂、滑坡等塌陷性灾害。若遇到地面恰为建筑物时,可造成地面建筑塌陷甚至陷入地下。 这些灾害不仅加速、加重了矿区生态环境的破坏,给矿区环境带来极大危害,同时,给矿山生产也造成极大的隐患。若遇到河流或降雨季节,地表水涌入井下,使地表形成断头河,而给矿山生产也造成极大的被动。不仅使矿山生产成本增加,同时影响着矿山的正常安全生产。 5.1.5 废气污染环境 与其它一些废气量排放较大的工业相比,矿山开采排出废气对环境的污染也许不是主要的,但也不能忽视。如1985年,矿业开发排放的废气量高达5411万m3,造成严重的社会公害,危及森林、农作物和人类自身。尤其是一些小型煤矿又伴随土法炼焦,产生的废气十分严重。 我国的矿山分布较广,覆盖区域较大,矿山开采造成的环境污染、生态平衡破坏影响范围也较大,而且其影响的深度与广度确实值得重视,尤其是矿业界的人士。如果任其发展,则会给我们的经济发展以及子孙后代带来无法估量的严重后果。我们决不应也决不能由于开发利用一种资源而以其它资源的破坏为代价。 5.2 可持续发展的提出及其概念 可持续发展作为一种划时代的全新发展观,是20世纪人类最根本性的观念变革之一。 可持续发展最初是由国际自然保护联盟(IUCN)提出来的。1980年3月5日,IUCN发表了世界保护策略、可持续发展的生命资源保护,在该文件中首次提出“可持续发展”。同一天,联合国大会也向全世界发出呼吁“必须研究自然的、社会的、经济的以及利用自然资源过程中的基本关系,确保全球的可持续发展。”可持续发展被明确提出,这标志着人类对环境与发展关系的认识有了质的飞跃。 1987年,联合国环境与发展委员会(WCED)在挪威首相布伦特兰(Brundtland)我们共同的未来报告中第一次对可持续发展进行了全面详细的阐述,并将可持续发展明确定义为“既满足当代人的需要,又不对后代满足其需要的能力构成危害的发展”。WCED对“可持续发展”的定义是唯一被国际社会广泛接受的定义。 1992年联合国通过的“里约热内卢宣言”与“21世纪议程”等文件,全面系统地阐述了可持续发展的战略及行动方案。 可持续发展包括三个基本点,即公平性、持续性与共同性。 公平性是指机会均等的发展。体现在当代人之间,也体现在世代之间的均衡发展。既满足当代人的需要,又不能损害子孙后代的发展能力。而同一时代不同区域之间的发展也应强调公平性。 持续性则意味着可持续发展是动态的、长期的问题。即可持续发展不否定经济增长,但是要求人类要重新审视如何实现经济增长,使传统的经济增长模式逐步向可持续发展模式转变,要求人类能长久地与自然、社会统一,相互支持,均衡稳定地长久发展。 共同性则表明公平性、持续性是共同的,必须采取全球联合行动,以系统的思想、观点、方法去认识、处理人类共同发展的问题,整个人类采取共同的战略,共同行动,确保自然与人类社会及经济能够共同进步,实现可持续发展。 5.3 矿业可持续发展的要点及发展模式的选择 矿产资源开发利用的实质是人类作用于矿产资源系统而矿产资源又为人类提供其生存发展所必须的基础矿物原料的理性活动。即在矿产资源的开发利用中既要注重资源利用率,达到资源优化配置,又注重资源利用过程中的经济效益、社会效益及生态效益。矿业可持续发展作为一种全新的矿产资源开发的发展观,要求人们在制定矿业发展战略和开发资源过程中,既要考虑当前的发展需要,又要考虑未来的发展需要,绝不能以牺牲后代人的利益为代价来满足当代人的利益,也不能以牺牲其它地区的利益来满足当地的需求,同时更不能以其它资源的破坏为代价来实现单一的矿产资源开发,必须走资源、环境协调发展、持续利用的道路。 我们在实施矿业开发可持续发展的过程中,必须点、面结合,既从宏观的矿业开发战略、政策上给予足够重视,又必须对矿区开发的实际环境进行控制。 5.3.1 矿业可持续发展的要点 (1)矿产资源是有限的、不可再生的,必须综合地、合理地利用。 矿产资源的可持续利用是一切经济、社会发展的基本前提。但是,矿产资源只能作为劳动对象来使用,只有消耗它才能得到矿产品。矿产资源的这种不可再生性特点要求我们必须十分珍惜资源,作好矿产资源的保护工作,同时在开发利用过程中尽最大可能地综合利用这一不可再生资源。 在科学合理地利用现有资源的同时,还必须积极寻求新的可替代的资源,包括废料的资源化。 (2)矿产资源的开发必须注重综合效益 矿业开发过程中,必须注重可持续发展的共同性。即既要强调矿业经济本身的发展,又必须综合评价其社会效益以及良好的生态效益,注重所有自然资源的合理配置与利用。只有建立在良性的生态平衡基础上,矿业的发展才能实现健康、可持续的发展。 (3) 科学技术的发展是矿业可持续发展的基础 我们必须综合应用矿床学、系统论、地质学、经济学、社会科学、生态环境学、采矿学、选矿学、冶金学及计算机科学等多种学科的理论和技术,不断提高矿业开发的技术、工艺水平及装备水平,以期充分利用有效开发利用有限的矿产资源。离开科学技术的应用与发展来谈矿业可持续发展,只能是空谈。 5.3.2 矿业发展模式的选择 矿业开发系统是一个复杂的巨系统。系统是若干相互联系、相互制约的要素之间有机集合体,具有集合性、相关性、目的性、序次性、整体性和环境适应性。矿业开发系统与生态环境系统、社会环境系统及人类合理调控则构成一个动态的互相作用的系统(见图2)。 持续矿业 生产和生活的废弃物破坏环境 提供人类生存发展的适宜条件、空间 生态环境系统 社会经济系统 矿业开发系统 人类合理调控 图2 矿业可持续发展的构成系统及动态特征范围 世界各国在近十年来对矿业可持续发展从战略上、政策上都作了不懈的努力。人们的观念也发生了重大变化。如澳大利亚,“保证产权”(security of tenure)这一概念在60年代意味着一个公司对矿山享有绝对的开采权;而在90年代则意味着一个公司对矿山享有开采权,但必须满足环境标准要求。 国际矿业界关于“采矿与环境保护”的专题会议及有关矿业可持续发展的文章逐年增多,矿业界人士对矿业可持续发展从战略角度、新工艺、新技术等方面都作了大量而富有成效的探索与发展及推广应用。其中包括废料管理、其危险性的评价、废水对水资源及土壤破坏的预防、矿山复垦以及矿山资源综合利用的工艺、技术等等,为矿业可持续发展奠定了良好的基础,提供了可靠的技术保证。 矿业可持续发展强调矿业的持续发展,更应强调生态环境和自然资源的持续利用,并不断追求矿业、经济、生态以及人类自身协调的统一。能否实现这一目标,取决于人类、资源、环境之间冲突协调和增长平衡的互相作用的动态过程中,即人类对矿业发展模式的选择上。只有完全满足人类、环境、资源目标协调发展的矿业开发模式,才能实现矿业的可持续发展。 矿业的发展应按照统筹规划、总体调控、注重内涵、节约资源、适度开发、保护环境、建设生态矿山的总体方针,走集约型的可持续发展模式。 5.3 矿区可持续发展的探讨 在注重宏观政策、战略性研究的同时,我们不能忽视矿区可持续发展的具体实施。矿区的可持续发展才具有可操作性。 矿区内除矿产资源这一主要资源外,还有土地、水、大气、地表景观等生态资源以及人口、劳动力、人文历史、乡镇、社会等其它重要的环境及社会资源。 如前所述,矿业可持续发展是与人类自身调控与生态环境系统、社会经济系统相互作用、相互制约的一个动态的复杂的系统,而矿区这一基本单元的可持续发展是完全与这一系统相一致,只是其规模及范围要小罢了。显然矿区作为矿业可持续发展的基本单元是合理的,而且可操作性更强。只有单个矿区能够实施可持续发展,才能实现整个矿业的可持续发展。 (1)矿区可持续发展的目标 矿区可持续发展至少应作到矿区经济可持续发展、矿区社会可持续发展及矿区环境可持续发展。 矿区经济可持续发展是首要的。没有矿区经济的可持续发展,也就谈不上矿区的可持续发展,因为,经济是基础。可持续发展把消除贫困作为重要的目标和最优先考虑的问题。目前我国大多数矿山经受着经济和生态的双重压力。只有加速矿区经济的发展才能实现“有钱好办事”的目标。 矿区社会的可特续发展是矿区可持续发展的重要内容及条件。一般来讲,在我国矿区开采对矿区社会影响是正面的,如人口的教育程度、矿区基础设施的建设、就业率等都会由于建矿而有不同程度的提高。尤其是地处边远山区的矿山,对当地社会的发展起到了极其有益的推动作用。 但是,我们必须进一步研究矿区社会发展的规律,提高矿区群众特别是管理决策人员的可持续发展观念与意识,充分认识到矿区开发对矿区社会的正、负面影响,提高人们对当今社会、相关区域及后代的责任感,增强参与可持续发展的能力,努力创造良好的矿区可持续发展的社会条件与环境。加强其它产业的发展,办矿新模式,将矿山的辅助配套设施及生活配套设施尽量与当地的社会系统及社会环境结合起来,减轻矿山的负担,不搞矿办社会,为矿山闭坑后矿区社会的持续发展奠定基础。 同样,矿区生态环境的可持续发展也是矿区可持续发展追求的重要目标。没有良好的生态环境作保障,就不可能实现矿区的持续发展。必须研究、了解矿区的环境容量即环境承载能力。选择正确合理的工艺方法,减少废料的排泄,减轻矿区生态环境的负荷,重视污染源的治理,推广洁净、无废生产技术,重视水土资源的保护,控制水土流失、特别是要对大量的闭坑和转产矿区进行环境恢复工作。 (2)矿区可持续发展质量与水平的重要衡量标准 人类只有一个地球,人类社会的发展离不开其赖以生存的生态环境。矿山开采给矿区带来诸多环境负效应,因此,如何降低和消除这些环境负效应,保证矿区良好的生态环境,就成为矿区可持续发展的重要内容。良好的生态环境是矿区持续发展的重要支撑系统和根本保证。矿区生态环境保护程度自然就成为衡量矿区可持续发展质量与水平的重要标准。 (3)矿区可持续发展的中心问题 首先,应不断提高矿山开采的工艺技术水平与管理水平。依靠科技的进步促进资源的合理开发利用,提高矿产资源的综合利用水平,尽可能地综合回收有益组分、元素,提高矿产资源的利用率,从而减少废料的排泄量或变废为宝,使废料资源化; 其次,应想方设法降低矿区资源的耗竭速度。这并不意味着降低矿山生产规模,而是指提高资源的回收率、利用率,降低贫化率,在开发利用资源的同时,实施保护性开采措施,加强资源的保护; 第三,要提高集约化程度。必须加强矿区内矿产资源的管理,改变大矿小开、乱采滥挖、浪费资源的混乱矿业秩序,这对于保护资源、提高资源的利用率也非常重要; 第四,重视矿区资源的增储工作。资源是矿区开采、矿区经济发展的基本条件与保证,因此在开采利用现有资源的同时,必须重视矿区外围及深部资源的勘察工作,并不断使储量升级,为矿区矿山开采奠定重要的物质基础,延长矿山服务年限,使矿区已有的其它资源得到更加充分的利用。 (5)矿区可持续发展的基本体系要素 综上所述,我们可以将矿区可持续发展的基本系统要素概括如图3。 矿区可持续发展 矿区社会发展 矿区资源合理利用 矿区生态环境保护 矿区经济发展 矿区生态系统均衡发展 矿区环境负荷 矿区水土资源保护 无废生产技术水平 矿区资源保证程度 资源综合利用程度 矿区社会保障体系完善程度 矿区大众观念转变程度 就业率 矿区基础设施建设 地方文教卫科发展水平 综合发展模式 生产要素投入效率 地方经济发展水平 团体与公众参与调控 图3 矿区可持续发展基本体系要素及关系图 5.4 对我国矿业可持续发展的几点具体建议 可持续发展是人类实现持久生存和发展的明智选择,也是我国在未来和下一世纪发展的自身需要和必然选择。要把节约资源、保护环境放到重要的位置, 使经济建设与资源开发、环境保护相协调,实现良性循环。矿业可持续发展作为社会、经济可持续发展的重要组成部分,必须引起政府、社会团体及公众的高度重视。为此,提出几点具体建议。 1更新观念,转变模式 和谐的环境是可持续发展的基础。必须坚决摒弃矿山只是“打洞采矿”的观念。从政府到公众,都要从根本上认识环境与发展是相辅相承的有机整体,发展不当会造成环境问题,健康发展可以促进环境的改善,不要把环境与发展对立起来。 要变只索取为珍惜保护。矿业工业是以矿产资源为基础的产业,树立正确的资源意识和环境意识,认识自然资源的有限性,限制过度消耗与不合理消耗。 转变矿山开采中污染防治的基本战略目标、中心问题、衡量标准及___________________________________________________________________________________________________________________。生态环境的承载能力是有限的,要变末端治理为全过程控制、预防。 更新观念的同时,要逐步转变行业发展模式。目前,我国经济及矿业经济基本上仍沿用高投入、高消耗的落后、传统的发展模式。这种资源、能源高消耗的传统发展方式和粗放经营的传统模式,导致结构不合理、技术水平低、发展不协调平衡,必然会造成许多被动,使发展本身难以持久。因此,转变矿业发展模式已是当务之急。 目前,我国的有色金属工业已面临后备资源不足的局面。到2000年,现有铜、铅、锌矿山生产能力将消失40。一批主要矿山的生产进入中晚期,已开发的矿产资源,由于不注意合理利用,浪费大,综合回收率低,损失十分严重。矿产资源的保证问题已十分严峻。资源已成为有色金属工业发展的严重制约因素。如果不把合理使用资源、提高资源的利用率、保护自然环境等纳入发展模式,将很难实现矿业的可持续发展。 2制定适应矿业可持续发展的政策 矿产资源具有不可再生性,在开采利用上具有不可逆性及非弹性和集中垄断性。同时,矿产资源的形成、分布并不依人的意志而转移,资源的分布不平衡性往往会导致资源开发的垄断性(集中性)。 作为开发矿产资源的矿业,是对我国“可持续发展”战略实施有重大影响的基础产业,但目前我国矿业都面临着经济、环境的双重压力。在实施可持续发展的过程中,必须重视经济增长和本国资源与资本积累能力相适应,注重经济增长、社会发展、环境保护三者的均衡发展,否则在实现目标的过程中就会遇到困难和扭曲。最明显的困难将是“百业待兴”与“财力不足”的矛盾。 首先是目前矿山税赋问题非常突出。1994年税制改革后,矿山除上交与其它行业企业同等的税之外,还有资源税、资源补偿费等税费,加上各种摊派,使矿山不堪重负。 再者,由于一般矿山都地处较偏僻的地方,不同程度地背上矿办社会和长期扶助地区经济的沉重负担,从基建开始就背上较重的负荷。与一般工业企业相比,矿山企业有建设周期长、风险大、对资源依赖性大、劳动条件差等等特殊性,决定了矿山企业的建设与生产及持续发展都要付出更大的代价。 因此,应在政策的制定上有适当的倾斜性,如考虑减轻矿山税赋,使矿山能有余力来完成可持续发展的实施,为地方经济的全面发展创造更良好的条件。同时,对矿区的社会保障及统筹体系尽快制定出特殊的政策,使矿区的社会发展进入一个良性循环的轨道。 3以科技进步促进矿业发展 科学技术是第一生产力。矿山企业要努力成为科技投入的主体,逐步加大科技投入,加强科技成果的工程化,解决我国采矿科技成果先进,而矿业整体生产力落后的矛盾。科学技术的研究、开发、推广应以降低成本、提高劳动生产率、提高矿产资源的综合利用率、减少废料排放、有利于生态平衡为主要目标。 实践证明,矿山企业新技术、新工艺的应用无论从经济上还是对矿区的社会与环境都起到了极大的推进作用。 4加强矿产资源管理,注重废料资源化的研究 资源作为矿业发展的核心,必须引起高度重视。矿产资源的优化配置是矿业可持续发展的基础。可持续矿产资源管理是指国家、地方关于矿产资源的政策制定、矿产资源开发的规划和管理中,寻求经济发展、环境保护和人类社会福利之间的最佳联系与协调[45]。这就要求我们在矿产资源管理中除了应考虑“量”的变化分配管理外,还应考虑“质”的变化分配管理,保持矿产资源质和量的完整性,同时要求资源的利用从长远的观点看有最佳经济效益,处理好经济效益与环境保护之间的矛盾。因此,必须把矿产资源管理纳入到人类生存的环境要求和未来变化中考虑,纳入到整个社会经济良性发展的战略地位,考虑到矿产资源未来的长期变化的影响和要求。 显然,以法开矿是矿产资源管理的必由之路。 废料资源化前景广阔,发达国家已有许多成熟的技术。矿业开采再也不能走单一的采选的路子了。必须对废石、尾矿等的利用加大研究力度,使之成为一种新的资源。例如废石、尾矿中其它有用组分的回收,尾矿、废石用作建材原料、尾矿造肥等等,从而将矿山废料变为有用的资源。 5综合利用好国内、国外两种资源 矿产资源的丰度效应[125]决定了其赋存的不均衡性。在一个国家内部以及在全球范围内,存在着极大的地域差异。因此,我们必须充分认识到这种差异。在本国资源的开发战略布置上要有足够的认识,制定出适合本国实际的矿业开发战略。 当今世界,没有哪一个国家的资源是完全配套、应有尽有的。在世界经济一体化不断增强、资源领域的国际合作不断扩大、国际资源供过于求的情况下,国内短缺的或未来保证程度不高的大多数资源,就要立足于国际。在立足用好国内资源的基础上,扩大资源领域的国际合作与交流,通过国际