周 潯,趙建安,崔 彬,羅立帆
(1.中國地質(zhì)大學 (北京)地球科學與資源學院,北京 100083;2.中國科學院地理科學與資源研究所,北京 100101;3.中海油能源發(fā)展有限公司監(jiān)督監(jiān)理技術公司,天津 300452)
水泥用灰?guī)r是水泥工業(yè)的基本原料。據(jù)預測,我國水泥用石灰?guī)r礦產(chǎn)資源遠景儲量約為3萬億~4萬億t[1]。截止到2011年底,我國石灰?guī)r礦產(chǎn)累計查明礦產(chǎn)資源儲量為1098.32億t[2]。作為世界最大水泥生產(chǎn)與消費國,我國石灰石資源較豐富,極有利于我國現(xiàn)代化建設。盡管中國2011年人均水泥消費量達到1.5t,遠高于世界平均水平,顯示行業(yè)成長巔峰已過,但中國人均水泥累積消費量僅為15t,城鎮(zhèn)化率剛突破50%,二維指標均顯示未來中國水泥需求仍有增長空間,行業(yè)將漸入成熟期,但還未到衰退期。考慮到我國的水泥生產(chǎn)技術創(chuàng)新與進步狀況,水泥生產(chǎn)對石灰?guī)r礦產(chǎn)資源的大量需求仍將持續(xù)較長時期。
我國水泥用石灰?guī)r資源是否能夠滿足水泥生產(chǎn)對石灰石的巨大需求?目前學術界就水泥用石灰石資源的使用年限的分歧較大,大致可以劃分為悲觀派與樂觀派。悲觀派認為,我國水泥消費日益增長,在相當長的時期內(nèi),我國經(jīng)濟建設,社會發(fā)展仍有很大空間,對水泥消費的需求仍然處于增長時期;根據(jù)《中國礦情》提供的數(shù)據(jù),我國可利用的水泥石灰?guī)r儲量為238億t,根據(jù)該數(shù)據(jù)推算,認為水泥石灰?guī)r只夠水泥工業(yè)生產(chǎn)用30年[3];樂觀派認為,雖然我國水泥消費需求量日益見長,但在短期內(nèi)石灰石資源在某些地方還是能夠維持相當長的時期,我國石灰石資源豐富,加之石灰?guī)r的勘探較易,可以隨用隨勘探隨開采,對于水泥產(chǎn)業(yè)來說,石灰?guī)r資源不是問題[4]。
對于我國石灰?guī)r資源儲量及對我國水泥生產(chǎn)供給,有關專家曾做過相關研究,如劉志學,劉發(fā)榮等預測,全國水泥用灰?guī)r資源潛在資源總量為3萬億~5萬億t,其中華東、中南、西南、西北資源量最多,資源儲量保障度最高的是青海125.9年,最低的是江蘇11.6年[5]。范金禾、李輝、崔源聲認為,我國水泥產(chǎn)量在2015年后將達到飽和,之后開始出現(xiàn)緩慢下滑[6]。對于我國水泥用灰?guī)r資源的格局與利用潛力,本文認為我國水泥生產(chǎn)目前年產(chǎn)量基數(shù)已經(jīng)很大,并且呈每年上升的趨勢,對我國石灰?guī)r資源能否滿足我國水泥生產(chǎn)需求,不能報過于樂觀的態(tài)度,同時,鑒于我國的石灰?guī)r資源潛在儲量比較豐富,也不必感到悲觀。本文將從三個方面對我國水泥用灰?guī)r資源消費作出討論:①首先對我國歷年水泥產(chǎn)量做一個總結,結合我國目前發(fā)展狀況,推算出我國水泥消費的拐點;②對我國石灰石資源儲量作出分區(qū)的統(tǒng)計,并且通過2004年及2011年的資源儲量對比,對我國資源潛在儲量進行預測;③根據(jù)我國石灰?guī)r資源儲量及潛在儲量,測算我國石灰?guī)r資源消費的保障年限,并提出相關建議。
水泥產(chǎn)業(yè)是資源依賴性強、資金密集、工藝專一的窯爐工業(yè),屬于“遍在型”的產(chǎn)業(yè)[7]。隨著我國經(jīng)濟體制改革步伐加快,水泥投資主體呈現(xiàn)多元化,市場導向作用逐步得到發(fā)揮,水泥產(chǎn)能快速擴張,到2011年已達近30億t,且技術裝備日趨成熟,日產(chǎn)2500t/d、5000t/d乃至10000t/d成為水泥生產(chǎn)的主體;同時,由于水泥運輸方式的革新與變化,人們逐漸認識到公路運輸?shù)撵`活性和水路運輸?shù)木薮髢?yōu)勢,至“十五”中期,我國水泥工業(yè)己形成“網(wǎng)絡布局”的架構雛形,并涌現(xiàn)出一批引領行業(yè)蓬勃發(fā)展的大型企業(yè)集團。這些大型企業(yè)集團,又圍繞長三角、珠三角、環(huán)渤海灣“三大經(jīng)濟圈”,即三大水泥消費熱點地區(qū),以及西部大開發(fā)、振興東北老工業(yè)基地,形成了各具特色的戰(zhàn)略布局。如水泥界領軍企業(yè)——海螺集團率先實施原國家建材局提出的水泥工業(yè)沿江沿海布局的“T”型發(fā)展戰(zhàn)略,充分顯現(xiàn)出發(fā)揮沿江沿海水運的優(yōu)勢;山水集團提出“以濟南為中心,沿膠濟鐵路東進西擴、南北輻射”的戰(zhàn)略布局;冀東水泥股份公司制定的“三北”(即壯大華北、挺進東北、開拓西北)戰(zhàn)略布局等,都充分體現(xiàn)出與國家總體發(fā)展戰(zhàn)略相適應的布局特點。
近年來,我國在處理水泥市場與石灰石資源分布不對稱的矛盾方面,呈現(xiàn)出鮮活的布局特點,即在有資源的地方建熟料生產(chǎn)線,在有市場的地方建粉磨站,突破了企業(yè)組織結構青一色“全能廠”的格局。并通過兼并重組、優(yōu)勢互補、資源整合、市場整合等實現(xiàn)做大做強,提高了經(jīng)濟效益,開創(chuàng)了布局結構的新局面;同時,我國水泥工業(yè)“大而不強”,廠家眾多、區(qū)域布局不盡合理,產(chǎn)品大多同質(zhì)化,產(chǎn)業(yè)集中度偏低等問題依然存在?,F(xiàn)有企業(yè)近5000家,前10家企業(yè)集團產(chǎn)能占總產(chǎn)能不到30%,產(chǎn)業(yè)組織結構亟待優(yōu)化。
1.2.1 水泥生產(chǎn)增速趨緩
眾所周知,我國是世界水泥生產(chǎn)大國,自1985年我國水泥產(chǎn)量突破1.45億t以來,已連續(xù)27年全球水泥年生產(chǎn)量第一。在近幾年,我國水泥生產(chǎn)量呈現(xiàn)加速增長的態(tài)勢。據(jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布數(shù)據(jù)顯示,2000~2011年中,全國水泥產(chǎn)量只有三個年份保持在一位數(shù)的增長速度,2003年增長速度最快,達到18.91%;2009年,再達高峰18.59%。2000年我國水泥產(chǎn)量5.97億t,自2005年水泥產(chǎn)量突破10億t,到2012年產(chǎn)量已增至22.01億t,基本上實現(xiàn)產(chǎn)量五年翻一番。我國歷年水泥具體產(chǎn)量及增長率見表1、圖1[8]。
表1 2000~2011年我國水泥產(chǎn)量及增長率
圖1 2000~2012年我國水泥產(chǎn)量及增長率
但從國外發(fā)達國家水泥消費特點分析,水泥消費在一定時期內(nèi),隨著經(jīng)濟的增長而增長,且水泥消費增長速度快于經(jīng)濟增長速度;但經(jīng)濟發(fā)展到一定階段后,水泥消費將達到最高點。隨著經(jīng)濟的增長,水泥消費量將不再增長,或有所下降。因此,我們把水泥消費的最高點稱為水泥消費之拐點[9]。相關數(shù)據(jù)顯示,2012年,我國建材工業(yè)經(jīng)濟運行呈現(xiàn)趨穩(wěn)增長發(fā)展態(tài)勢,但水泥產(chǎn)量增速下降至6.84%。從長遠趨勢上來看,水泥產(chǎn)量很難再保持較高的增速。其原因除了水泥年產(chǎn)量基數(shù)已經(jīng)比較龐大以外,還會受到其它因素影響。其中,受投資的影響就較高。
2008年以前,全社會固定資產(chǎn)投資呈現(xiàn)過兩次高增長,第一次是1991~1995年,最高增速達到60%,第二次是2003~2007年,增速保持在了25%以上[10],其間水泥產(chǎn)量平均增速達到13.4%,水泥產(chǎn)量增速與固定資產(chǎn)投資保持了較高的正相關性,2009—2012年,我國全社會固定資產(chǎn)投資平均增速為20.5%,但水泥產(chǎn)量增速下降至6.84%。
1.2.2 單位固定資產(chǎn)投資消耗水泥量將趨緩
近年來,我國單位固定資產(chǎn)投資消耗的水泥量已呈逐年下降的趨勢。2012年全社會固定資產(chǎn)投資增速為16.1%,按以往經(jīng)驗,在五年規(guī)劃中,第二、三年國內(nèi)固定資產(chǎn)投資增速最快,之后則進入回落階段,在此設平均每年固定資產(chǎn)投資增速16%,單位固定資產(chǎn)投資消耗水泥量每年減少0.05萬t,則水泥年產(chǎn)增長率從正變?yōu)樨摰内厔菪怨拯c在2017年出現(xiàn)。
式中:Xn為第n年單位固定資產(chǎn)投資消耗水泥量;Yn為第n年我國全社會固定資產(chǎn)投資額;Zn為第n年我國水泥年產(chǎn)量。
此外,我們還可以用水泥累計人均消費量來計算我國水泥生產(chǎn)的成長空間。按以往發(fā)達國家經(jīng)驗,人均水泥累計消費量達到22~24t時,水泥消費達到峰值,則水泥消費將呈下滑趨勢。我國2012年底預計人均水泥積累消費量達到16.5t,如果假設水泥消費年均增長率為5%,總人口在13.8億的基礎上每年遞增1000萬,那么達到人均24t的消費頂峰在2017年,與上述預測相符(測算結果見表2)。
式中:為第n年我國水泥年消費量為第n年我國人口數(shù)量;為第n年水泥人均累計消費量。
由上述分析可知,隨著水泥年消費量和人均水泥積累消費量的不斷增長,水泥需求增長的空間將越來越小,增速將越來越慢。理論上說,在2017年人均水泥消費達到峰值后,我國對水泥的需求量將出現(xiàn)緩慢下滑。
表2 我國水泥消費拐點推算
石灰?guī)r是一種以方解石為主要成分的碳酸鹽巖,石灰?guī)r礦產(chǎn)資源可分為水泥用灰?guī)r,制灰用灰?guī)r,制堿用灰?guī)r和電石用灰?guī)r等種類。其中水泥用灰?guī)r的工業(yè)品位要求最低,其他種類除本身用途之外,均可用于水泥工業(yè)生產(chǎn)。
我國是世界上重要的石灰?guī)r資源產(chǎn)出國,資源儲量豐富,分布廣泛,在許多地層中,均有石灰?guī)r礦床賦存,主要有寒武系、奧陶系、泥盆系、石炭系、二疊系和三疊系。我國目前已探明的石灰?guī)r資源量大部分為優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r,主要分布在中南、華東、西南地區(qū)的泥盆系、石炭系、二疊系、三疊系等層位中,寒武系、奧陶系中的石灰?guī)r礦床主要分布于北方地區(qū)[11]。按大地構造劃分,我國的成礦區(qū)域可分為華北地臺、揚子地臺、塔里木地臺和青藏高原四大成礦區(qū)、天山-阿爾泰、內(nèi)蒙古大興安嶺、昆侖山、祁連山、秦嶺、“三江”、華南七大成礦帶共11個成礦帶。除了上海、臺灣和西藏三省市區(qū)外,預計有待探明潛在的水泥用灰?guī)r資源總量約為15萬億t左右[12]。
截止到2011年底,我國探明有石灰?guī)r資源儲存的礦區(qū)產(chǎn)地有2248處,查明資源量為1098.32億t,其中基礎儲量408.77億t,資源量為689.55億t。我國水泥用灰?guī)r在全國各大區(qū)及29個省市均有分布,其中華東地區(qū)最多,中南區(qū)次之,西南區(qū)第三,華北區(qū)、西北區(qū)、東北區(qū)分別排名第四、第五、第六位(圖2)。石灰?guī)r資源儲量排名居全國前十位?。▍^(qū))分別是安徽、山東、河南、山西、河北、四川、內(nèi)蒙古、廣東、廣西、重慶,其資源量分別是123.99億t、95.2億t、72.88億t、72.5億t、60.56億t、60.38億t、53.35億t、52.21億t、48.93億t、47.41億t,占全國石灰?guī)r資源總儲量的62.59%(參見表3、圖2、圖3)。近幾年,我國加大對礦產(chǎn)資源勘探力度,石灰?guī)r資源探明量較往年有所增加。其中,安徽省目前石灰?guī)r礦區(qū)數(shù)大約為140個,查明石灰?guī)r礦資源量為123.99億t,主要分布在淮北宿州、鳳陽、鳳臺、滁州、全椒、涇縣及寧國等地;山東省目前石灰?guī)r礦區(qū)數(shù)大約為109個,查明石灰?guī)r礦資源量為95.2億t,集中分布于濟南-淄博、萊蕪-沂源、新泰-蒙陰、泗水-臨沂、棗莊-蒼山等地;河南省目前有石灰?guī)r礦119個,查明石灰?guī)r礦資源量為72.88億t,主要分布在河南省西北部(澠池-焦作-新鄉(xiāng)-安陽)、中部(宜陽-滎陽-舞陽-南陽)、南部(信陽-新縣)、河南省西南部(淅川-鄧州)等。
圖2 我國水泥用灰?guī)r資源儲量地域分布情況
表3 2011年我國水泥用灰?guī)r分布概況/億t
續(xù)表3
圖3 我國石灰?guī)r資源分布
表4 2004年、2011年我國石灰?guī)r資源儲量對比/億t
表4對我國2004年及2011年全國各地市石灰?guī)r資源儲量進行了對比,結果表明,2011年除北京和西藏石灰?guī)r資源儲量有所下降外,其他所有地區(qū)有不同程度增加,其中安徽資源探明儲量增加90億t左右,其所在的華東地區(qū)增量為200億t左右。在目前水泥消費對石灰?guī)r需求日益增加的情況下,加大對我國各地區(qū)石灰?guī)r資源的勘查力度,相信今后我國的石灰?guī)r資源儲量會有很大提升空間。
一方面,我國已探明石灰?guī)r資源儲量總量到2011年底為1098.32億t;另一方面,經(jīng)預測從2000~2017年,我國水泥年產(chǎn)量平均值為16.4億t,水泥產(chǎn)量達到峰值后,預計其后10年將處于動態(tài)平衡狀態(tài),大約為15億~17億t。
根據(jù)配料的不同,我國平均每生產(chǎn)1t水泥大約需消耗石灰石礦石1.3t左右[13]。則我國石灰?guī)r資源保障年限可用下述方法計算
式中:Y為礦產(chǎn)資源保障年限;T為礦產(chǎn)資源探明總量;P為水泥年產(chǎn)量。
按照目前探明總儲量1098.32億t計算,取年產(chǎn)量最大值27.34億t,計算出資源保障年限大約為31年。
按照目前探明總儲量1098.32億t計算,取年產(chǎn)量平穩(wěn)值16億t,石灰?guī)r保障年限大約為53年。
以上預測計算可知,總體上我國已探明石灰?guī)r資源儲量可保障開采年限為31~53年。
我國水泥產(chǎn)量以東部沿海地區(qū)為主,2011年水泥生產(chǎn)主要地區(qū)是山東省1.5億t、江蘇省1.49億t、河北省1.4億t、河南省1.37億t、浙江省1.21億t,四川成為西南地區(qū)的水泥生產(chǎn)大省,年產(chǎn)量為1.45億t。按照1t水泥消耗1.3t石灰石計算,2011年各省探明石灰?guī)r資源靜態(tài)保障年限見表5。
表5 2011年全國各省區(qū)石灰?guī)r資源靜態(tài)保障年限
續(xù)表5
我國2011年靜態(tài)石灰?guī)r資源整體保障年限為42年,其中,石灰?guī)r資源保障年限最高的是青海省為110.4年,其次為安徽省103.6年,資源保障程度較低的有江蘇16.1年、西藏18.5年、浙江20.1年、天津20.9年等。
總的來說,我國水泥用石灰?guī)r資源比較豐富,有待進一步勘探開發(fā)的資源儲量巨大。截止到2004年底,我國已探明石灰?guī)r資源儲量為700.71億t,而到2011年,我國加大了石灰?guī)r礦產(chǎn)資源勘察力度,探明石灰?guī)r資源儲量增至1098.32億t,大部分地區(qū)的資源保障程度較往年有所增加,但由于我國人口多,水泥消費基數(shù)大,并且不斷增長,從整體來看,我國已探明水泥用灰?guī)r可開采利用31~53年,在我國已有石灰?guī)r資源遠景儲量中,只要加大勘察投入,我國石灰?guī)r資源保障年限可遠遠大于53年甚至達數(shù)百年。具有較高的保障度。
但由于我國石灰?guī)r資源分布不均勻,局部地區(qū)已出現(xiàn)了資源枯竭態(tài)勢,如江蘇,浙江,福建、天津等地,資源儲量保障年限僅為20年左右。但對于江蘇、浙江等石灰石資源面臨枯竭的發(fā)達地區(qū),可充分利用資源相對豐富且距離較近的安徽省熟料生產(chǎn),借助長江水運優(yōu)勢,進一步發(fā)揮水泥工業(yè)沿江沿海的“T”型布局功能,在江蘇、浙江沿江一帶建立粉磨站,通過安徽省熟料運銷持續(xù)該地的水泥供給。
由于地理位置、歷史條件及工業(yè)布局等原因,我國水泥用灰?guī)r資源地質(zhì)勘探評價工作程度比較高的地區(qū)集中在人口多、城鎮(zhèn)密集和工業(yè)發(fā)達的地區(qū),而邊遠地區(qū)特別是西部地區(qū),勘察程度相當?shù)?,甚至有的地方是空白區(qū),在今后發(fā)展中,對上述地質(zhì)勘察程度低的地區(qū)投入更多的石灰?guī)r資源勘探是有必要的,對我水泥用石灰?guī)r資源持續(xù)利用具有重要的意義。
4.2.1 大力開發(fā)利用資源替代
眾所周知,當今氣候變化引起了全球人類的關注,而水泥行業(yè)是我國與全球節(jié)能減排的重點領域,目前我國80%以上水泥生產(chǎn)已采用新型干法,其節(jié)能減排的技術創(chuàng)新與運用已成為目前水泥行業(yè)工作的重點。更為重要的是,開發(fā)利用替代資源,重點是對石灰石資源的替代,不僅對水泥生產(chǎn)節(jié)能減排有積極作用,也對我國石灰?guī)r資源開采年限延長有積極意義,目前世界上已有對無石灰石水泥生產(chǎn)的研究與產(chǎn)業(yè)運用,這些技術如果能夠在我國全面推進,在有替代資源保障的前提下,就可以大幅度減少了水泥生產(chǎn)的CO2排放。目前水泥行業(yè)能夠普遍大力發(fā)展的是以下方面。
第一,水泥燃料部分替代。水泥燃料部分替代是指利用如下可供選擇的燃料部分替代水泥行業(yè)中的礦石燃料(煤):例如礦物資源產(chǎn)生的廢物,如輪胎、塑料制品、聚合體的紡織物、橡膠等;過剩的生物殘留物甚至會在缺乏項目活動的情況下被傾倒或任其衰退或沒有利用,用其在替代能源的非控制方式下燃燒,可減少有毒氣體的排放并且被完全燃燒分解,不僅減少資源浪費,還帶來很好的環(huán)境效益。
第二,水泥生料替代。用不含碳酸鹽化學成分的各類礦物部分替代或全部替代石灰石作為生料來生產(chǎn)水泥熟料,主要包括:火電廠產(chǎn)生的粉煤灰、高爐礦渣、石膏、螢石、電石渣、各種尾礦等等。
第三,水泥熟料替代。水泥生產(chǎn)可通過高性能混凝土摻合料來增加粉煤灰、高爐礦渣、石膏等在水泥中的用量,從而減少水泥中熟料的比例。由于二氧化碳排放主要是在水泥熟料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生,此方法既減少了熟料的用量也降低了二氧化碳的排放。
4.2.2 加大勘察力度,加強礦區(qū)規(guī)劃與保護
目前我國石灰石資源有待深層次勘察的地區(qū)很多,特別是西部地區(qū),加強對這些地區(qū)的勘察開發(fā),對我國今后水泥工業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供資源保障。加強對水泥用灰?guī)r資源預測區(qū)的保護,關閉預測區(qū)內(nèi)所有民采建筑石料宕口,使其不被破壞和浪費。水泥用灰?guī)r預測區(qū)內(nèi)的探礦權實行有償取得。實現(xiàn)規(guī)?;_采,改變當前骨料粗放掠奪式開采,不僅對資源實現(xiàn)有效利用,更加具有保護生態(tài)環(huán)境的社會意義。
4.2.3 大力發(fā)展利用水泥生產(chǎn)先進技術
我國石灰?guī)r資源的保護,不僅體現(xiàn)在加強采礦權管理,規(guī)范礦業(yè)開發(fā)秩序等方面,更是體現(xiàn)在水泥生產(chǎn)的全過程當中。在礦山開采中推廣先進技術和管理方法,實行開采規(guī)范化,邊開邊綠化,采礦無害化的“三化”管理方式[14]。大力發(fā)展利用數(shù)字化礦山技術、破碎中波動輥式篩分技術,以及高效粉磨技術、變頻調(diào)速、新一代高效純低溫余熱發(fā)電等先進技術。水泥生產(chǎn)技術進步了,不僅對生態(tài)環(huán)境起到保護作用,對減少石灰石資源浪費,延長石灰?guī)r資源使用年限也起到間接的作用。
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