張亞明，王海軍，趙玉鳳，李文超

(中國自然資源經(jīng)濟研究院，北京 101149)

我國是農(nóng)業(yè)大國，磷礦作為制取磷肥的主要原料在國民經(jīng)濟中處于重要的地位。由于多年來對磷礦資源綜合利用重視不足，粗放開發(fā)利用導致資源大量浪費、環(huán)境污染等問題。因此，開展磷礦資源綜合利用效益評價指標體系和方法研究，建立磷礦資源綜合利用效益測度指標體系，實現(xiàn)磷礦綜合利用效益評價定量化，為礦政管理部門綜合利用規(guī)劃、管理和技術(shù)經(jīng)濟政策制定提供決策支撐，促進磷礦資源向節(jié)約集約、提高綜合利用效率方向轉(zhuǎn)變。

1 礦產(chǎn)資源綜合利用效益內(nèi)涵

1.1 礦產(chǎn)資源綜合利用內(nèi)涵

礦產(chǎn)資源綜合利用是貫穿于勘探、采選、冶煉等全過程中的資源開發(fā)利用。從狹義上講，礦產(chǎn)資源綜合利用主要包括兩部分：一是對勘查、采選和冶煉過程中的共伴生礦產(chǎn)資源進行綜合回收和綜合利用；二是對礦山生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢棄物、廢水、廢氣等進行再次利用[1]。從廣義上講，礦產(chǎn)資源綜合利用除了上述狹義的礦產(chǎn)資源綜合利用內(nèi)容外，還包括對低品位、難選(冶)礦的開發(fā)利用，對采礦過程中損失礦產(chǎn)的回收利用，對社會沉淀的廢舊資源再利用等[2]。

1.2 礦產(chǎn)資源綜合利用效益內(nèi)涵

礦產(chǎn)資源綜合利用效益是指采用經(jīng)濟、技術(shù)、管理等方面的手段，對共伴生資源、當前條件下難利用的資源(低品位、難選資源)、“三廢”資源(廢水、廢氣(液)、廢石尾礦等固廢)回收利用以及提高采選環(huán)節(jié)關(guān)鍵指標所產(chǎn)生的直接效益和間接效益。直接效益包含資源效益、經(jīng)濟效益，間接效益包括環(huán)境效益和社會效益等(表1)。

表1 綜合利用效益內(nèi)涵Table 1 Connotation of comprehensive utilization benefit

2 磷礦資源現(xiàn)狀

2.1 資源分布特點

我國磷礦資源豐富，主要分布在湖北省、云南省、貴州省、四川省和湖南省，五省儲量合計占全國總量的79%，基礎(chǔ)儲量合計占全國86%，資源量合計占全國94%，查明資源儲量占全國85%(圖1)，資源特點是富礦少、貧礦多、易選礦少。磷礦床數(shù)量上以中小型為主，但儲量規(guī)模以大型為主。我國磷礦以中低品位居多，品位大于30%的富礦少，截至2016年底，高品位磷礦(P2O5>30%)基礎(chǔ)儲量僅占總量的9%，不足總量的十分之一。我國高品位磷礦資源主要分布在云南省和貴州省，兩省合計占全國總量的73.14%[3-5](圖2)。

圖1 2016年我國磷礦基礎(chǔ)儲量分布Fig.1 Distribution of basic reserves of phosphate rock

圖2 2016年我國富磷礦基礎(chǔ)儲量分布Fig.2 Distribution of basic reserves of high-grade phosphate rock

2.2 開發(fā)利用現(xiàn)狀

我國磷礦體以中厚-緩傾斜層狀為主，開采難度較大。磷礦開采方式分為地下開采和露天開采兩種，其中地下開采約占60%，露天開采約占40%。我國露天開采回采率都在90%以上，地下開采一般采用房柱法、分段崩落發(fā)，開采回采率最高為80%。近年來，由于安全生產(chǎn)、環(huán)境保護和土地成本增加，磷礦地下開采逐漸轉(zhuǎn)向充填采礦法，開采回采率提高到了90%以上(圖3)。

目前，我國磷礦開采以富礦為主，但隨著資源的貧化和技術(shù)進步，開始向利用中低品位、礦肥一體、礦化一體轉(zhuǎn)型，云南省和貴州省等示范基地中低品位膠磷礦得到開發(fā)利用，資源利用成效明顯。湖北省宜昌市采用重介質(zhì)法，選礦回收率在80%左右，利用浮選回收膠磷礦，回收率在80%以上。甕福集團采用反浮選、尾礦再選技術(shù)，選礦回收率在95%左右。近五年來，全國磷礦選礦回收率平均約為90%，從技術(shù)上講，降低磷礦入選品位是可行的，但經(jīng)濟的合理性是技術(shù)推廣的關(guān)鍵[6]。

2.3 綜合利用現(xiàn)狀

我國磷礦中共伴生礦產(chǎn)按其賦存狀態(tài)可以分為兩類:第一類是外生磷礦賦存在磷酸鹽礦物中或脈石礦物間的伴生元素，主要有氟、碘、鍶、稀土等；第二類是內(nèi)生磷礦以獨立礦物形式產(chǎn)出的伴生礦產(chǎn)，主要有磁鐵礦、鈦磁鐵礦、黃鐵礦、鉀長石等，可通過選礦或后加工回收。2016年，磷礦綜合利用年產(chǎn)值為6.74億元，同比增長5.64%，綜合利用產(chǎn)值在總產(chǎn)值的占比為4.74%，同比增長32.03%。2006～2016年，受成本、市場、政策等因素影響，磷礦綜合利用產(chǎn)值呈現(xiàn)大幅波動，如圖4所示。

圖3 2016年我國磷礦資源采選利用情況Fig.3 Utilization of mining and ore dressing of phosphate ore in 2016

圖4 2006～2016年我國磷礦企業(yè)綜合利用產(chǎn)值Fig.4 Comprehensive utilization value of phosphate ore enterprises from 2006 to 2016

3 綜合利用效益評價指標體系構(gòu)建

《石化和化學工業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016～2020年)》和《全國礦產(chǎn)資源規(guī)劃(2016～2020年)》中要求保障磷、鉀礦產(chǎn)供給，嚴格控制過剩行業(yè)新增產(chǎn)能。開展磷礦礦產(chǎn)資源綜合利用，提高資源利用效率，達到資源優(yōu)化配置，合理利用，走適合中國國情的綜合利用礦產(chǎn)資源的路程，形成資源節(jié)約型經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，是擺在我們面前的重要課題。為此，開展磷礦資源綜合利用效益評價指標的研究，具有十分重要的意義。

3.1 評價指標初定

評價綜合利用效益必須構(gòu)建一套明確的量化指標，指標體系是綜合利用效益評價的主要部分，是關(guān)系到評價結(jié)果可信度和準確度的關(guān)鍵因素。因此，構(gòu)建科學合理的綜合利用效益評價指標體系必須遵循客觀科學性、全面概括性、系統(tǒng)層次性、可操作性等基本原則。

從微觀上來講，礦產(chǎn)資源綜合利用是一種企業(yè)行為，是礦山企業(yè)對其資源充分利用的一種方式，為礦山企業(yè)自身帶來資源、經(jīng)濟效益。從宏觀來講，通過綜合利用，增加了資源保障程度，減少了開發(fā)過程中對環(huán)境的擾動，同時帶動了就業(yè)，具有環(huán)境效益和社會效益。因此，礦產(chǎn)資源綜合利用效益的測度指標應(yīng)包含資源效益、經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益四個方面。由于礦山環(huán)境多變，導致影響礦物綜合利用的因素紛繁復雜，為了提高評價的精度，通常需要選擇多方面、多層次的指標來進行評價。結(jié)合指標選取原則，運用“頻率法”和“專家意見法”初步構(gòu)建磷礦資源綜合利用效益評價指標體系，將綜合利用效益評價指標體系分為目標層、準則層和指標層，各層具體指標見表2。

3.2 基于層次分析法的指標篩選

層次分析法是由美國運籌學家薩蒂提出的將定性因素與定量因素進行統(tǒng)一分析的多目標決策分析方法[7-8]。其主要思想是把復雜問題分解成不同層次的影響因素，通過計算不同影響因素的權(quán)值，判斷各影響因素對于研究問題的重要性。

3.2.1 構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型

將綜合利用效益評價指標體系分為3個層次，如圖5所示。

3.2.2 建立判斷矩陣

根據(jù)專家打分法獲得的分值，采用1～9標度法(表3)建立各層判斷矩陣[7]。

圖5 層次結(jié)構(gòu)模型Fig.5 Hierarchical structure model

表2 綜合利用效益評價指標體系Table 2 Evaluation index system of comprehensive utilization benefit

表3 1～9標度法各取值的含義Table 3 The meaning of each value of 1～9 scale method

3.2.3 求解特征向量和特征根

對式判斷矩陣進行歸一化處理，計算各判斷矩陣的特征向量。

目標層特征向量C為式(1)。

(1)

準則層特征向量Ci(i=1，2，3，4)，為式(2)。

(2)

根據(jù)特征向量計算各層的特征根，目標層特征根記為λA，準則層特征根記為λB,i(i=1,2,3,4)，計算特征根為：λA=4.0812，λB,1=9.3200，λB,2=4.1213，λB,3=6.1489，λB,4=4.1213。

3.2.4 一致性檢驗

根據(jù)判斷矩陣一致性指標以及一致性比率，計算一致性檢驗結(jié)果見表4，判斷矩陣的一致性比率均小于0.1，表明各判斷矩陣均可以通過一致性檢驗。

表4 一致性檢驗Table 4 Consistency check

結(jié)果表明，年采礦石量(C1)相對權(quán)重值為0.0606，盤活的尾礦資源量(C4)相對權(quán)重值為0.0846，采出品位(C7)相對權(quán)重值為0.0353，精礦品位(C8)相對權(quán)重值為0.0431，噸精礦能耗(C15)相對權(quán)重值為0.0742，為相對弱權(quán)重指標，剔除這些指標。

資源綜合利用效益評價指標體系經(jīng)初選、優(yōu)化后，最終確定了由三個層級、18個指標組成的資源綜合利用效益評價體系，通過層次分析法再次計算各層次、各指標的權(quán)值，結(jié)果見表5。

由表5可知，準則層的資源效益、經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益相對于目標層的重要性排序為：資源效益>環(huán)境效益>經(jīng)濟效益>社會效益。其中，資源效益和環(huán)境效益對礦產(chǎn)資源綜合利用綜合效益評價起決定性作用，符合國家對礦產(chǎn)資源節(jié)約集約利用和保護的要求，滿足對環(huán)境保護和生態(tài)修復的要求。在考慮資源效益和環(huán)境效益的同時，還要統(tǒng)籌兼顧企業(yè)的經(jīng)濟效益和企業(yè)帶來的社會效益，通過綜合利用使企業(yè)獲得更大的經(jīng)濟效益，才能激發(fā)企業(yè)對礦產(chǎn)資源綜合利用的積極性，保證磷礦資源綜合利用持續(xù)高效的推進。

指標層對目標層權(quán)重影響最大的指標有共伴生礦利用率、選礦回收率、尾礦利用率、固廢利用率、開采回采率，說明提高資源利用率和對尾礦、廢石中有用組分的再回收等尤為重要，既可以實現(xiàn)資源高效利用，還可以減少采選過程中對周圍環(huán)境的影響，實現(xiàn)綜合利用效益最大化。經(jīng)濟效益中，綜合利用年產(chǎn)值和主礦物年產(chǎn)值起主要作用，說明當通過綜合利用使企業(yè)經(jīng)濟效益提高時，企業(yè)綜合利用的積極性更高。

表5 磷礦資源綜合利用效益評價體系Table 5 Evaluation system of comprehensive utilization benefit of phosphate ore

4 建 議

1) 以技術(shù)創(chuàng)新為突破，促進磷礦資源綜合利用。一是鼓勵企業(yè)加大新工藝和新設(shè)備研發(fā)的投入力度，創(chuàng)新工藝設(shè)備提高磷礦資源中共伴生資源及尾礦、磷石膏等廢棄物的綜合利用，提高資源綜合利用效益；二是改進采選礦工藝，引進國外先進的磷礦采選設(shè)備，盤活中低品位磷礦資源，提高磷礦資源開采回采率和選礦回收率，減少磷礦資源浪費。將不同品位磷礦進行不同程度的加工利用，做到“優(yōu)礦優(yōu)用”。

2) 以稅費優(yōu)惠政策提高企業(yè)綜合利用積極性。礦山企業(yè)綜合利用行為受市場價格因素影響較大，價格變動直接影響企業(yè)對資源綜合利用的積極性。因此，政府可以在稅費、利息等方面給與企業(yè)相應(yīng)的優(yōu)惠政策，政府讓利企業(yè)，鼓勵企業(yè)進行綜合利用。

3) 轉(zhuǎn)變資源利用意識，使資源綜合利用變被動為主動。磷礦資源綜合利用的主體是礦山企業(yè)，因此，提高礦山企業(yè)綜合利用意識至關(guān)重要。通過制度約束、政策激勵和政府宣傳相結(jié)合的方式，讓企業(yè)認識到資源綜合利用的重要性和必要性，達到主動綜合利用磷礦資源的效果