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1、合理矿产勘查、开发与5R循环经 济的矿业可持续科学技术模拟 Technique-Scientific Modeling of reasonable Mineral Exploration, exploitation and 5R Recycling Economy for Mining Industry裴荣富 Pei Rongfu Institute of Mineral Resources, C.A.G.S.内 容 Contents 一、中国矿产资源战略 The mineral resources strategy of China 二、矿产勘查和矿业开发特点 The characters
2、of mineral resources exploration and development for mining industry 三、固体矿产合理勘查的“双控论、合理域”的模拟 The modeling of “double control, reasonable area” for mineral exploration 四、不同规模矿山开发与合理生产年限的模拟 The reasonable modeling for developed age of mining industry 五、矿产勘查风险投资决策支持系统的模拟 The modeling of risk investment
3、 decision for mineral exploration 六、矿业可持续发展5R循环经济的模拟 The modeling of 5R recycling economy for sustainable development of mining industry 七、结语 Summary一、中国矿产资源战略1-立足国内提高矿产资源自主保证程度中国领土辽阔，人口众多，工业化需要矿产量庞大， 必须立足国内。中国成矿条件优越，全国目前有5万余处 异常区，18万余处矿（化）点待查，已有大量老矿山深 部和外围有广阔找矿空间，据此： （1）首先加强全国矿产资源远景（潜力）评价，摸清家 底，指出远
4、景区； （2）核查已有储量利用现状，平衡储量合理开发利用； （3）促进公益性地质引导商业性地质过渡，发挥矿产勘 查社会力度； （4）开展矿产合理勘查、开发和5R循环经济的矿业可持 续发展科学技术模拟，指导找矿重大突破和矿产有效勘查 、开发。2-面向世界有计划地走向国外国内外是“同一个地球（one earth）”、“同一个地质 （one geology）”，全球成矿有统一性，不同国家地区 矿产有特殊性、矿产成矿有偏在性和超巨量金属堆积（大 -超大矿）有异常性，因而立足国内也必须重视全球。下 图为走向境外开展全球找矿奠定背景基础。二、二、矿产勘查和矿业开发的特点和矿业开发的特点1-矿产资源是人类赖
5、以生存的重要物质基础，但也是一种 耗竭性的经济地质体，必须合理充分利用国家矿产资源 ，不能浪费。 2-必须在充分研究和认识矿产资源成矿规律的基础上，通 过合理的勘查、开发和加工过程方能使该经济地质体被 消耗而转化为矿产品。 3-矿产资源大多具有赋存的隐蔽性，必须投入大量物化劳 动才能予以发现。即使进行了勘查，也是对之不同程度 推断的认识成果，必须通过地质的和经济技术条件可行 性的研究，方可满足矿山工业建设的要求。4-矿产资源在地球上分布具有不均匀性矿产资源不受国界、国家内部的行政区 划所限定；矿产资源的分布规律既具有全球 的普遍性也有一个区域的和国家的特殊性， 从而为矿业开展“两种矿产资源、两
6、个市场 ”的战略计划提供客观依据，也是在国内、 外开展矿产资源勘查和矿业开发、合理安排 工业布局的客观必然。这当然也必然在全球 政治经济“合理域”的范畴内。 5-矿产资源的形成是各种成矿因素的最佳耦合 ，但这种最佳耦合出现的机率很小，必须通 过大量地质观察、科学实验和深化认知，即 从描述矿床学（Description）、实验矿床学（Experiment）、比较矿床学（Correlative）、理解矿床学（Understanding）、理论矿床学（Theoretical）称之为DECUT深入研究的过程方能掌握其最 佳耦合的机制，合理地进行矿产资源勘查和 开发，多快好省的充分利用矿产资源，才能 保
7、证矿产资源工业的可持续发展。6-矿业与其他产业具有不同的经济规律性 其他产业可以通过补充所消耗的生产资源得以 持续发展，但是，矿业企业即使补充了生产资 源，它仍旧是从开发伊始即逐渐进入矿产资源 的消亡，最终在原地仍是不能持续生产。 按矿山不同规模设计的年限内，依靠科学技术 进步，运用新的“认知”在矿山本身的侧向、垂 向（深部）和外围发现新的矿产资源，是缓解 矿产短缺和不合理地发生危机矿山，以及影响 矿产资源工业可持续发展的重要举措。三、固体矿产合理勘查的“双控论、合 理域”模拟（1）我们通过对黑色、非金属和煤田的几十座矿山进行 了地质勘查与开发验证对比研究，提出矿产资源合理 勘查与开发的“双控
8、论、合理域”模拟； （2）“双控论”是对矿产勘查的地质和技术经济两项研 究保证程度。“合理域”是指两项研究保证程度的允 许误差范围； （3）按两项保证程度不同，在二维坐标图上通过斜率计 算，模拟出一条合理勘查与开发曲线（红线），并划 分出7个合理勘查开发阶段和13个评价程度，可作为评 定地质勘查和矿山开发建设是否合理的标准。矿产勘查双控论与合理域的模拟 矿产普查；矿床勘探(初步)；矿床勘探(详细)；矿山建设可行性研究；矿山建设；矿山基 础建设矿床地质研究；矿山生产矿床地质研究 1可进行勘探(初步)矿床；2工业远景不明矿床；3无地质 和工业远景矿床；4可进行勘探(详细)矿床；5成矿复杂但具开采技
9、术经济条件初步可行矿床；6成矿基本查明 但具未来开采技术经济条件可行矿床；7成矿复杂不具开采技术经济条件可行矿床；8可进行初步矿山建设设计 矿床；9按计划任务进行建设设计矿山；10达到最终开采技术经济条件可行研究的技术储备矿山(暂不建设)；11 投资单位基建矿山；12已建成矿山；13已投产和持续扩大远景矿山。135.0：工作周期投资百分比。以上划分了7个矿产勘查阶段和13个勘查和开发的矿床，并作出勘 查周期和投资百分比。据郑大瑜资料，结合 矿山生产规模和平均 设计服务年限，在二 维座标图上，对大、 中、小型矿山做了矿 山合理开发模拟，按 不同规模矿山及其合 理生产年限，划分出 试产 -达产 -
10、稳产 -萎缩 -补偿 - 闭坑 -复垦 共7期 ，可作为矿山合理开 发和闭坑评定标准四、不同规模矿山与合理生产年限的模拟试产阶段：大型矿山为5年达到设计能 力30%、中小型一般为2-3年达到50% 100%；稳产阶段：大型维持20年，中型15年 ，小型10年；萎缩阶段：是矿山必然的，但必须重 视再发现，否则进入闭坑；补偿阶段：必须在矿山垂向、侧向及 外围再发现来增储；复垦要贯彻矿山开发的始终。5252个个铁铁铁铁 矿矿矿矿探采探采 对对对对比投比投 点点图图图图根据52个铁矿山在合理开发模拟图上的投点显示，红色代表探 采对比情况不好的矿山，蓝色代表探采对比情况好的矿山，我 们得到24个情况良好
11、的矿山(包括8个大型矿山，14中型矿山， 2个小型矿山)，起到对矿山开发的验证和指导作用。 根据分析，我们得到24个情况良好的 矿山(包括8个大型矿山，14中型矿山 ，2个小型矿山)，选择其中的大型矿 山具体分析。 选择部分矿山进行分析，包括设计情 况和实际开采情况对比分析误差较大 的矿山和情况比较符合的矿山。固体矿产 资源合理 勘查与开 发模拟的 综合图示五、矿产勘查风险投资决策支持 系统的模拟矿产风险勘查西方国家称之为“勘查逻 辑”即包涵辩证之意，东方国家称之为“规 程”、“规范”，总之都是在我们上述“双控 论”、“合理域”科学模拟基础上按一定程序进行的风险勘查，为此建立不同勘查阶段 合理
12、的风险投资决策支持系统是开展找矿 勘查重要举措。模拟如下图：风险勘查决策的支持系统模拟图中普查阶段应回答哪里有矿，决策 目标是圈出有利成矿远景区，勘查费用以 不超过10%为限，风险可允许达到100%；勘查阶段应回答是否有工业意义的矿，最 多投入勘查费用可达35%，风险小于50%；工业勘探阶段应回答矿山如何开发和矿 山建设，投资费用达75%以上，风险应小 于2510%。六、矿业可持续发展5R循环经济的模拟矿产资源勘查和矿业的循环经济（Recycle Economy）不同 于其它产业，其他产业主要是3R：减量化（Reducing） ，少投入多产出； 再利用(Reusing)，综合利用；再回收(Re
13、cycling)，废弃物回收；在以上基础上，根据矿产特殊属性应增加 再发现（Rediscovery）是在开发过程中发现新资源和增储， 保证矿业可持续发展。 复垦（Reclaimation）是关系到生态环境问题，包括矿山绿化 、转型为公园、博物馆、农田等，贯彻矿山开发的始终。 以上为矿业的5R循环经济。地质地质矿业循环经济中的矿业循环经济中的5R5R原则原则 阶阶段再发现发现原则则 (Rediscovery)减量化原则则 (Reduce)再利用原则则 (Reuse)再循环环原则则 (Recycle)复垦垦 (Reclaim)勘查查在满满足矿矿山建设设计设设计 要求的矿产矿产勘查查基础础上 ，应应
14、在矿矿床深部和外围围 布置必要的构造钻钻探， 探索深部第二成矿矿空间间 和侧侧向延展提高勘查质查质量 和准确性，按 照“合理域”原 则则投入勘查查量深化认识认识共 (伴)生资资源 的赋赋存规规律 ，加强综综合 开发发和充分 利用矿产矿产的 地质质工作开展生态环态环境 承载载度研究开采在满满足采准和备备采储储量 基础础上，应应加强成矿矿新 信息的收集，开拓找矿矿 新方向，发现发现新矿矿体， 为为开采补偿阶补偿阶 段增储储创创新开采技术术 ，降低剥采比 ，贫贫化率，减 少消耗的人、 物力提高采收率 ，就资资源实实 际赋际赋存状态态 进进行回采就地取材，利 用废废弃尾矿矿、 矸石、积积土或 垃圾等回
15、填于 露天采坑、塌 陷地并将客土 覆盖和植被选矿选矿 冶炼炼创创新选选冶新工艺艺创创新提高选选冶 技术术，减少矿矿 石消耗量，降 低矿产矿产品的边边 界品位采用先进进流 程，提高选选 矿矿回收率提高技术术， 综综合回收有 价元素综综合利用废废弃 物，同时进时进行 无害化处处理深 加 工开发发新产产品新用途创创新加工工艺艺 ，减少原材料 的消耗采用先进进工 艺艺，提高产产 品质质量，节节 能降耗，达 到产产品标标准 化，综综合回收废废 产产品、废废料对难对难熔，难难回 收的有价元素 和用过过的矿产矿产 品进进行回收， 废废气废废水废废渣 的综综合利用， 进进行无害化处处 理尾矿矿 处处理发现发现
16、尾矿矿、矿矿石的有 用组组分减少废废石，废废 渣，废废气，废废 水的排放量尾矿矿、矸石 中有价组组分 的回收和综综 合利用增加再生金 属矿产矿产可以在尾矿库矿库 上复垦垦造田， 根据土壤的实实 际际情况，选择选择 作物矿业5R循环经济模拟 图解为实现矿产资源可持续发展的一个重要问题是如何实践上表 和上图的地质矿业5R循环经济的永续发展。5R循环经济能保证矿产资源再发现的增储，延长矿业开发的 补偿期，促使社会生产、流能、消费和产生废物等各个环节达到 循环充分利用，最大限度提高矿产资源的利用率，真正实现矿业 可持续发展，同时保证生态环境修复为绿色矿山开发造福。复垦保证体系矿山复垦 规划矿山环境治理和生态 恢复机制资金保证+制度约束矿产资源 总体规划勘查、矿山设计、开采 、选冶工艺、闭坑等环 节经济地理自然景观建立复垦保证体系的研究包括几方面内容，从宏观层面出发研 究全国的矿山复垦规划，从微观层面出发制定矿区复垦机制， 同时在两个环节之间需要建立复垦保障制度监督和
