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简述对铝土矿开发利用的对策建议

2021-06-01 1786 上传者：管理员

摘要：铝工业是山西省经济发展的重要产业，是资源型经济转型跨越发展的重点领域。为解决铝土矿原矿供应紧张的问题，保障省内氧化铝企业正常稳定生产，文章在现状调查研究的基础上，分析了当前铝土矿开发利用方面存在开发利用和勘查程度较低、铝土矿石产量不能满足铝工业市场需求、大量的煤下铝资源未利用等问题，提出了加大综合勘查力度、加快矿权出让、加强煤铝联合勘查开发研究等适合山西铝工业发展的对策建议。

关键词：
氧化铝
矿产资源
资源勘查
资源开发
铝土矿
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1、引言

山西省矿产资源丰富，种类较多，且矿业开发历史悠久，不仅是能源大省，也是矿产资源大省。截至2019年底共发现矿产120种，其中查明的矿产65种，保有资源量居全国前10位的有29种。主要矿产资源有煤炭、铝土矿、铁矿、铜矿、金矿、耐火粘土、铁钒土、石灰岩矿等。其中，煤炭、铁矿、铝土矿为山西省优势矿种[1]。本文选择铝土矿作为研究对象，从全省铝土矿的资源分布、开发利用现状等方面进行分析，对铝土矿资源的合理利用提出可行性建议。

2、山西省铝土矿资源和开发利用基本情况

山西的铝土矿分布相对集中，集中分布在宁武—原平、兴县—保德、阳泉、沁源、临县—中阳、孝义、交口、平陆等8个铝土矿矿集区。截至2019年底，共有铝土矿勘查区131处，累计查明铝土矿资源量16.94亿t。其中保有铝土矿资源量15.57亿t，约占全国总量的28.48%，位居全国第一[1]。

铝土矿为沉积型矿产，赋存于奥陶系灰岩古侵蚀面之上的石炭系中统本溪组下段以铁铝岩为主的地层中，一般称之为铝土矿含矿岩系[2]。其形成过程主要为：山西陆台在中奥陶纪碳酸盐岩系沉积后整体上升遭受长达1.5亿年的风化剥蚀，至上石炭世早期自北东向南西的海侵将丰富的风化壳物质携带入奥陶系碳酸盐岩洼地内，在温暖湿润的条件和介质的作用下，在不同地区陆续沉积形成了绿泥石、菱铁矿、黄铁矿、铁质粘土岩（山西式铁矿）、铝土矿、粘土矿、硬质耐火粘土矿或粘土岩以及与其相伴生的稀有、稀土等矿产，形成了山西省铝土矿含矿岩系中一套具有成因联系的矿床自然组合[3]。

受奥陶系侵蚀面凹凸不平的影响，含矿层在垂向及横向、纵向变化都较大。矿体与顶、底板之间为连续沉积的渐变过渡关系。矿层底距奥陶系侵蚀面0.00-5.00m，矿层顶距上部最近一层稳定可采煤层38-58m，个别矿煤层底板下3-5m即为铝土矿层。铝土矿矿体厚度一般0.80-10.00m，平均2.00m左右；主要化学成分为：Al2O348.52%-79.58%，平均72.61%;SiO21.04%-19.90%，平均6.81%;A/S2.91-7.52，平均5.3；矿石以一水硬铝石为主，品位中等；矿体的形态复杂，一般呈窝状、漏斗状，矿体规模无明显规律，往往在古地貌低洼处沉积较厚，凸起处较薄甚至缺失[4]。铝土矿的共伴生矿产主要有硬质粘土、山西式铁矿和金属镓。铝土矿一部分埋藏较浅，上部较少或无石炭—二叠系地层，大多可露采；另一部分埋藏较深，赋存于石炭—二叠系煤系地层之下（煤下铝），其上部基本已设置煤炭采矿权。

截至2019年底，铝土矿已设采矿权62个，占用保有资源量3.39亿t，生产能力1724.4万t/年；已设探矿权15个，初步估算资源量约1.82亿t[1]。矿业权设置均为埋藏浅的铝土矿，煤炭之下的铝土矿截至2019年底还未设置矿业权。

铝土矿主要用于生产氧化铝，然后进一步深加工为电解铝和铝材。山西省氧化铝产量占全国的30%，电解铝产量占全国的2.2%，铝材产量占全国的0.78%。据山西省工业经济联合会统计数据，截至2018年底，山西省已建氧化铝企业15家，设计总生产能力2225万t/年，按矿石单耗2.4t/t.AO计算，每年需铝土矿矿石量约5300万t[5]。从全国铝工业产业格局来看，山西省处于铝土矿大省、氧化铝强省、电解铝小省和铝加工弱省的地位。

3、铝土矿资源开发利用存在的问题

3.1 铝土矿开采量不能满足市场需要

目前，山西62个铝土矿山总生产能力1724.4万t/年，而全省氧化铝生产每年的矿石需求量约5300万t，缺口约3576万t。据调查，氧化铝企业铝土矿石缺口部分主要购买吕梁部分县43座小型陶瓷土和铁钒土矿及阳泉等地23座粘土矿山生产的矿石，还有部分进口矿石、部分私采滥挖矿石。随着政府打击无证开采、越界开采和环保监察力度的不断加大，矿石开采量越来越少，供需矛盾日益突出。

3.2 铝土矿采矿权设置滞后

目前，全省设置的62个铝土矿采矿权均位于埋藏浅的地段，其中33个为露天开采，25个为地下开采，4个为露天—地下联合开采。自2012年以来至2019年底，受开采登记审批管理规定和环保政策的限制，未新设置铝土矿采矿权，煤下铝资源不具备单独招、拍、挂的出让条件，也不符合同一矿种深部协议出让条件。

3.3 铝土矿含矿岩系勘查程度、资源评价程度和工业利用水平偏低

全省8个铝土矿矿集区共有131个勘查区，其勘查程度大部分为普查，少部分为详查。煤炭勘查工程满足不了铝土矿的普查、详查工作要求，绝大多数探煤钻孔未达铝土矿层位，因此煤下铝土矿的勘查程度基本为预查阶段。

铝土矿含矿岩系中共生矿产有耐火粘土、铁矾土、硫铁矿、山西式铁矿及稀有稀土等，山西省共生矿产批准兼采的很少。铝土矿含矿岩系作为整体在开采时不可能做到只采铝土矿而不破坏顶底板的耐火粘土、山西式铁矿的，而以往圈定耐火粘土、山西式铁矿等共生矿产资源量时一直按照单一矿产圈定，铝土矿含矿岩系作为一个整体并没有按共生矿产来计算资源量，而实际开采过程中却可以同时将共生矿产一起采出。铝土矿含矿岩系资源评价程度总体较低[6]。铝土矿含矿岩系中对铁矿、耐火粘土有部分利用，对伴生元素的利用只有中国铝业山西分公司能对Ga进行回收，工业利用水平总体偏低。

3.4 大量煤下铝资源将面临浪费

据全国矿产资源潜力评价项目的子项目《山西省沉积型铝土矿成矿规律研究与成矿预测成果报告》，山西省煤下铝资源十分丰富。截至2009年底，全省铝土矿预测资源量20.88亿t（不含已查明的15.1亿t），其中大部分为煤下铝资源[7]。煤下铝土矿资源赋存于底部煤层下50m左右，铝土矿层厚度大多1-3m，少数地区如河东煤田北部矿体厚度可达4m左右，平均厚度为2m[8]；铝硅比一般为5左右，河东煤田东部和沁水煤田西部地区铝硅比略高，为7左右。

随着煤矿的开采，将形成煤层采空区、塌陷区并产生采空区积水积气。从经济和安全的角度分析，煤矿开采闭坑后，煤层采空区上部及下部的矿产资源开采难度将加大，甚至可能无法再进行勘探和开发。

3.5 煤下铝资源勘查开采审批遭遇瓶颈

早在2018年，为切实解决山西省氧化铝企业铝土矿石供应不足的问题，山西省自然资源厅根据中办、国办《矿业权出让制度改革方案》（厅字[2017]12号）和《山西省矿业权出让制度改革试点工作方案》（厅字[2017]48号）规定，开展了对144座正在生产的大中型煤矿下伏铝土矿资源以协议方式出让工作。笔者起草了《矿业权协议出让可行性论证报告编制提纲》，自然资源厅在门户网站进行了公示。

截至2018年底，已通过论证的煤矿22座，对16座煤矿下达了批复意见书。2018年底，自然资源部就矿产资源管理制度改革若干事项向各省厅征求意见，其中涉及“已设采矿权深部或上部同类矿产（《矿产资源分类细目》的类别，普通建筑用砂石土类矿产除外），需利用原有生产系统进一步勘查开采矿产资源的，可以协议方式向同一主体出让探、采矿权”，因煤和铝土矿不属同一矿种致使煤下铝资源协议出让工作暂时搁置。该规定于2019年12月31日由自然资源部以《自然资源部关于推进矿产资源管理改革若干事项的意见（试行）》（自然资规[2019]7号）发布实施。

4、铝土矿开发利用的对策建议

4.1 加快铝土矿矿业权出让

为解决氧化铝原料严重不足的现状，建议按照《矿产资源开采登记管理办法》的规定，对符合矿产资源规划不在生态红线范围内的已查明铝土矿资源，适时组织公开出让，对已达到相应勘查程度的探矿权尽快实现探转采，以满足氧化铝企业对铝土矿资源的需求。另外，应向省内大型氧化铝生产企业倾斜配置资源，利用大企业在资金、人才、技术等方面的优势，既实现资源的规模化开采、集约化利用，又保障矿山依法开采、安全生产。

4.2 加大铝土矿勘查投入，增加查明资源量

一方面，对已有勘查区在现有勘查成果的基础上，对低级别区进行补充勘查，进一步提升资源的勘查程度；另一方面，在勘查项目的立项、论证中，充分研究原有成果资料，鼓励寻找铝土矿成矿靶区，力争找到更多的铝土矿资源。另外，应加大煤系地层整装勘查、综合勘查力度，为提前查明煤下铝等共伴生资源，实现煤铝综合开采、综合利用提供地质保障。

除上述总体勘查部署原则外，应特别重视煤下铝土矿的勘查。山西煤下铝土矿勘查开发面临着矿体形态复杂多变、规律性差，跨采空区勘查等勘查难度和顶板维护困难、水文条件复杂等开发难度[9]。煤下铝土矿勘查时要首先查明基底构造形态和矿体赋存范围，要一孔多用，加大矿层的采样和控制程度；生产煤矿巷道掘进和采掘工作面布置时要统筹考虑煤下铝的开发利用，上部有采空区时，还需查明上部采空区的空间赋存特征和富水性。开发时需充分考虑上部采空区积水和下部岩溶水以及煤矿老窑水，并合理规划开采顺序与采掘方式，做好顶板支护。

4.3 积极推进煤下铝矿业权协议出让

建议进一步与部沟通协调取得政策支持，本着节约集约、先行先试的原则，充分合理利用共伴生资源，继续推进煤下铝协议出让工作。充分利用原有煤矿生产系统开采下部铝土矿，既减少工业场地建设及压矿量，又降低生产成本。力争使山西潜在的20.88亿t铝土矿资源得到合理利用。

4.4 加强煤铝资源联合开发的研究

国务院安委会办公室《关于进一步加强与煤共（伴）生金属非金属矿山安全生产工作的通知》（安委办[2015]6号文）规定：“要由煤矿设计单位和煤矿安全评价单位按照煤矿开采的相关法规、标准和有关规定对与煤共（伴）生矿山建设项目进行设计和安全评价。要按照煤矿开采的相关法规、标准和有关规定对与煤共（伴）生矿山进行安全监管”。

依据上述规定，政府主管部门和企业及设计单位应积极探索煤铝共同开发的模式和铝土矿的采矿方法，应根据煤、铝工业指标和经济价值确定主采矿种，按矿产资源法规规定，针对资源赋存条件、开采技术条件、矿权关系、主采矿种等因素确定合理开发模式[10]，可以是采铝兼煤、采煤兼铝、煤铝共采三种模式之一。既要保证煤层开采不影响铝土矿开采，又要保证铝土矿开采不破坏上覆煤层。因此，煤铝联合开采时应优先考虑下行开采，即先采煤层后采铝土矿，如果有特殊情况需要上行开采的需进行专门的研究论证。

4.5 尽快出台煤炭资源枯竭煤矿煤下铝资源配置方案

吕梁市作为铝土矿资源短缺重点市和煤下铝改革试点市，经山西省自然资源厅调研，选取了3座煤炭资源接近枯竭的煤矿开发深部铝土矿进行研究，提出了煤炭资源开采完毕后利用原有生产系统开采深部铝土矿资源的建议。即关闭煤矿注销煤炭采矿许可证后按空白资源出让铝土矿；关闭矿井实行形式上关闭，保留原来的生产系统用于下部铝土矿勘查开采使用。经初步测算，3座煤矿下部铝土矿资源约7437万t。

4.6 推动煤铝企业共同开发

在协议出让政策允许的前提下，坚持政府引导、市场主导的原则，鼓励组成以煤炭开采企业控股、氧化铝企业参股的合资公司，推动煤炭、氧化铝生产企业共同参与、合作勘查开发煤下铝资源。

5、结语

集约节约利用是资源开发的基本要求，合理进行资源配置才能大幅提高资源利用率。根据山西省铝土矿的赋存情况和煤铝共采的有利条件，加快铝土矿权出让，推动煤下铝资源开发，可以合理有效地开发潜在的铝土矿资源，促进铝工业进一步发展。

参考文献:

[1]中华人民共和国自然资源部.全国矿产资源储量通报[R].2019.

[2]陈平,柴东浩.山西地块石炭纪铝土矿沉积地球化学研究[M].太原:山西科学技术出版社,1997.

[3]马腾飞.山西省沉积型铝土矿成矿规律总结和未来勘查开发工作预测[J].科技致富向导,2011(27):313+323.

[4]王银川,李昭坤,翟自峰,等.山西本溪组铝土矿成矿条件及成矿规律探讨[J].西北地质,2011(4):82-87.

[5]山西省工业经济联合会,山西省有色金属行业协会,山西省有色金属学会.晋工经联办字[2018]16号,关于解决我省氧化铝企业铝矿石供应不足问题的建议[R].2018.

[6]张文旭.山西铝土矿含矿岩系勘查研究进展及存在问题[J].地质调查与研究,2019,42(1):30-36.

[7]史建儒,武爱明,许小平,等.山西省沉积型铝土矿成矿规律研究与成矿预测成果报告[R].太原:山西省第三地质工程勘察院,2010.