劉 超, 陳甲斌*, 胡 聰

1)中國自然資源經(jīng)濟(jì)研究院, 北京 101149； 2)西北有色地質(zhì)礦業(yè)集團(tuán)有限公司, 陜西西安 710055

近年來, 我國戰(zhàn)略性礦產(chǎn)需求量總體延續(xù)增長趨勢, 戰(zhàn)略性礦產(chǎn)的安全、穩(wěn)定、可持續(xù)供應(yīng)成為資源領(lǐng)域關(guān)注的焦點問題之一(陳軍元等, 2021； 陳其慎等, 2021； 董延濤等, 2021； 郭娟等, 2021； 焦森等, 2021)。《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的意見》提出嚴(yán)守資源環(huán)境生態(tài)紅線, 樹立底線思維, 設(shè)定并嚴(yán)守資源消耗上線、環(huán)境質(zhì)量底線、生態(tài)保護(hù)紅線, 合理設(shè)定資源消耗“天花板”(中共中央國務(wù)院, 2015)。國家發(fā)展改革委等(2016)印發(fā)的《關(guān)于加強資源環(huán)境生態(tài)紅線管控的指導(dǎo)意見》(發(fā)改環(huán)資[2016]1162號)對能源、水資源、土地資源消耗的上線指明了方向。習(xí)近平(2017)在中共中央政治局第四十一次集體學(xué)習(xí)時強調(diào), 加快構(gòu)建生態(tài)功能保障基線、環(huán)境質(zhì)量安全底線、自然資源利用上線三大紅線, 全方位、全地域、全過程開展生態(tài)環(huán)境保護(hù)建設(shè)。黨的十九屆四中全會《決定》提出生態(tài)文明建設(shè)是關(guān)系中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計, 要求全面建立資源高效利用制度, 實行資源總量管理和全面節(jié)約制度(中共中央, 2019)。生態(tài)文明建設(shè)、自然資源利用上線劃定等內(nèi)容, 已經(jīng)在中央層面被多次提及, 必須充分考慮生態(tài)約束下的自然資源利用上線。

礦產(chǎn)資源是發(fā)展之基、生產(chǎn)之要(國土資源部,2016), 是具有耗竭性的自然資源, 構(gòu)建自然資源利用上線必須合理制定礦產(chǎn)資源利用上線, 盡可能減少對生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響。當(dāng)前對礦產(chǎn)資源開發(fā)上線的研究較少, 且不深入, 但有一個共同現(xiàn)象就是都考慮生態(tài)因素對礦產(chǎn)資源開發(fā)利用上線的影響。羅必良和王玉蓉(1990)認(rèn)為生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)所涉及的一個方面是在不高于生態(tài)系統(tǒng)最大承載力情況下高效的利用礦產(chǎn)資源, 換言之, 生態(tài)底線制約自然資源的利用量。余良暉等(2017)、余韻(2017)研究認(rèn)為在劃定礦產(chǎn)資源開發(fā)上線時應(yīng)充分考慮資源、市場、和生態(tài)三方面因素, 同時引入“資源容量、市場容量、生態(tài)容量”概念, 強調(diào)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用上線應(yīng)該取三者中較小者。

礦產(chǎn)資源開發(fā)利用上線是基于礦產(chǎn)資源可持續(xù)利用和盡可能保護(hù)生態(tài)環(huán)境而劃定的年度礦產(chǎn)資源開發(fā)最大規(guī)模。礦產(chǎn)資源的利用一方面促經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展, 另一方面又對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生擾動。合理的礦產(chǎn)資源開發(fā)利用上線就是尋求資源安全供應(yīng)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的最優(yōu)平衡, 因此要確定礦產(chǎn)資源開發(fā)上線這個度。本文對礦產(chǎn)資源開發(fā)利用強度的基本理論(圖 1)和評價模型進(jìn)行研究, 評價過程引入開發(fā)利用強度指數(shù)概念, 并劃分強度區(qū)間以及擬定開發(fā)利用強度指數(shù)上線。以戰(zhàn)略性大宗礦產(chǎn)鐵礦為例構(gòu)建鐵礦開發(fā)利用上線模型, 劃定 2020—2035年我國鐵礦開發(fā)利用上線。

圖1 資源開發(fā)利用強度概念框架體系Fig.1 Conceptual framework of resource development and utilization intensity

1 礦產(chǎn)資源開發(fā)利用上線的影響因素

準(zhǔn)確分析和識別礦產(chǎn)資源開發(fā)利用上線的影響因素, 對研究構(gòu)建礦產(chǎn)資源上線具有重要意義,本文研究認(rèn)為影響礦產(chǎn)資源利用上線的主要因素有以下五個方面：

1.1 資源稟賦與技術(shù)水平

礦產(chǎn)資源的資源稟賦和技術(shù)保障是實現(xiàn)資源開發(fā)利用的內(nèi)在因素和外部條件, 它對開發(fā)利用強度指標(biāo)具有正向作用。

(1)查明資源儲量

查明資源儲量：是一個專業(yè)的地質(zhì)名詞, 指截至某一時期, 經(jīng)地質(zhì)勘查工作發(fā)現(xiàn)和探明的不同級別的資源儲量總剩余量。自然資源稟賦是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長的一個重要因素(劉長生等, 2009)。礦產(chǎn)資源的查明資源儲量越大, 其能夠為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供能源或基礎(chǔ)原材料的潛力就越大, 因此礦產(chǎn)資源上線是正影響。應(yīng)該注意的是, 對優(yōu)勢、緊缺及全球資源競爭的焦點礦種應(yīng)區(qū)分其開發(fā)利用上線。

(2)開采技術(shù)條件

礦區(qū)的自然條件稱之為開采技術(shù)條件, 必須重點考慮, 適宜的開采技術(shù)條件較有利于經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、高效的利用礦產(chǎn)資源。應(yīng)對礦山開采的自然條件進(jìn)行全面的分析和了解, 需要考慮的因素包括但不限于礦體賦存條件、巖體的物理力學(xué)性質(zhì)、礦區(qū)地下水影響等。

(3)采礦回收率

采礦回收率不僅能體現(xiàn)礦山企業(yè)的開采技術(shù)水平, 也能反映開采環(huán)節(jié)對資源的利用程度。

可以通過礦山企業(yè)生產(chǎn)過程中的各項參數(shù)計算得來?；夭陕矢? 表明礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用越高效, 對開發(fā)利用上線是正影響因素。

(4)資源綜合利用率

綜合利用率指各精礦產(chǎn)品中主、共(伴)生有用組分的質(zhì)量和與動用資源儲量中有用組分質(zhì)量的比值。資源的可持續(xù)利用需要節(jié)約集約利用資源, 做到最大限度的綜合利用礦產(chǎn)資源, 盡可能的將已動用的資源應(yīng)用盡用“吃干榨凈”。益處有兩方面：一是可以降低因資源稟賦不佳帶來的資源供應(yīng)壓力,二是可以減少生產(chǎn)過程中的“三廢”排放, 降低生態(tài)壓力。資源綜合利用率越高, 表明礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用越高效, 對開發(fā)利用上線是正影響因素。需要指出的是, 由于綜合利用率統(tǒng)計數(shù)據(jù)不盡全面和系統(tǒng),故實際評價中可采用選礦回收率作為替代指標(biāo)。

(5)科教實力

人才是產(chǎn)業(yè)技術(shù)保障的第一資源力, 也是創(chuàng)新驅(qū)動的第一資源力, 礦業(yè)的發(fā)展離不開礦業(yè)相關(guān)技術(shù)人才隊伍, 人才的密集程度也同樣反應(yīng)了這個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平。本文以高校輸出的礦業(yè)人才作為指標(biāo), 礦業(yè)人才越多, 表示該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平和潛力均較好。

(6)經(jīng)濟(jì)支持力

即經(jīng)濟(jì)支撐能力, 它是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的軟實力。經(jīng)濟(jì)支撐能力是實施礦業(yè)活動的重要因素, 是正影響因素。

1.2 市場因素

不同的礦產(chǎn)資源具有不同的市場表現(xiàn), 如稀土、鎢、石墨等部分優(yōu)勢礦產(chǎn)限于市場需求因素, 極易造成產(chǎn)能過剩局面, 而石油、天然氣、鐵、銅、鋁等一些國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需的大宗緊缺礦產(chǎn)限于資源稟賦而不得不大量進(jìn)口。礦產(chǎn)資源市場因素指標(biāo)是要能直觀的反映了人們開發(fā)利用礦產(chǎn)資源的數(shù)據(jù),礦產(chǎn)資源需求量、進(jìn)口量、產(chǎn)量和能源消耗均是礦產(chǎn)資源開發(fā)結(jié)果的直接體現(xiàn), 其中前三者是正影響因素, 能源消耗是負(fù)影響因素。

1.3 開發(fā)利用效益

礦產(chǎn)資源開發(fā)利用效益是指在礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益, 可以用某礦產(chǎn)的開發(fā)利用總產(chǎn)值及其增長速度來兩個指標(biāo)來衡量,它是正的影響因素。

1.4 生態(tài)環(huán)境影響

礦山企業(yè)的開發(fā)利用活動會對周圍的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響是一個普遍認(rèn)識, 減少對生態(tài)環(huán)境的影響, 使這種影響不高于生態(tài)承載力的上線是礦業(yè)活動所必須遵循的準(zhǔn)則。礦業(yè)活動不僅對水、土地和空氣產(chǎn)生直接影響, 又會間接造成各類地質(zhì)災(zāi)害,破壞地表景觀?？梢杂脧U石排放量、尾礦排放量和廢水排放量三個指標(biāo)來衡量, 指標(biāo)越大, 對環(huán)境的污染越大, 是負(fù)的影響因素。

1.5 生態(tài)環(huán)境治理力度

對應(yīng)環(huán)境污染, 必然需要采取環(huán)境的治理, 即生態(tài)環(huán)境治理。體現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境損壞的彌補程度,是正的影響因素。

2 評價指標(biāo)體系構(gòu)建

為了研究礦產(chǎn)資源開發(fā)利用上線, 本文引進(jìn)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用強度概念。廣義上的開發(fā)強度是指特定區(qū)域工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的程度, 包括自然資源的開發(fā)程度、資金的投入、人力資源的占用等(趙小明,2013)。本文從周炳中等人(2000)對開發(fā)利用強度的解釋入手重新定義。首先, 資源開發(fā)利用強度是一個多層次的復(fù)雜概念, 反應(yīng)開發(fā)利用活動的開采速度、開采規(guī)模、資源變化、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境影響等。一般來講, 資源開發(fā)利用強度越大, 對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的促進(jìn)作用越高； 但資源開發(fā)利用強度過大, 以至于超出一國或地區(qū)資源稟賦、市場需求及生態(tài)環(huán)境的承載力, 則會對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生負(fù)面作用。開發(fā)利用上線既是在一定的開發(fā)利用強度下對礦產(chǎn)資源開發(fā)速度的限定, 也是對礦產(chǎn)資源開發(fā)質(zhì)量的提升,意在尋求礦產(chǎn)資源可持續(xù)利用和生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)的動態(tài)平衡線, 是一個動態(tài)變化的量。

資源開發(fā)利用強度指標(biāo)體系的構(gòu)建取決于個人對于礦產(chǎn)資源開發(fā)利用強度的科學(xué)認(rèn)知程度, 該體系是對資源開發(fā)利用強度的評價指標(biāo)的組合類型和表現(xiàn)形式。根據(jù)相關(guān)開發(fā)利用強度評價的研究成果(周炳中等, 2000； 黃偉彬, 2016), 認(rèn)為資源開發(fā)利用強度評價研究是資源稟賦與技術(shù)保障、市場因素、開發(fā)利用效益和生態(tài)環(huán)境影響四個維度相互聯(lián)系、相互作用的整體, 具有顯著的層次性。礦產(chǎn)資源資源稟賦與技術(shù)保障是資源開發(fā)利用強度得以實現(xiàn)的前提條件, 是歷史過程中資源開發(fā)利用強度的效果累積, 對當(dāng)前礦產(chǎn)資源開發(fā)利用強度的性質(zhì)產(chǎn)生直接影響。礦產(chǎn)資源市場因素是開發(fā)利用強度的主要推動力, 包括產(chǎn)量、需求量、進(jìn)出口量等。開發(fā)利用的目的是獲取較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的同時又能兼顧生態(tài)效益, 使他們達(dá)到一個協(xié)調(diào)均衡的狀態(tài)。如果開發(fā)利用的效益過于低下, 又或者僅能獲得某種效益而破壞、失去其它效益, 那么這種開發(fā)利用只能是在低層次徘徊, 不符合高質(zhì)量發(fā)展的時代要求。人類社會與自然環(huán)境是互相作用互相影響的, 礦業(yè)活動會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響, 稱之為資源對人類開發(fā)活動的反饋, 對人類社會不利的稱之為負(fù)反饋, 反之稱為正反饋。實踐證明, 人類無法在礦業(yè)活動中絲毫不引起負(fù)反饋, 但卻可以通過制定標(biāo)準(zhǔn), 改進(jìn)技術(shù)等手段, 盡量降低或減少負(fù)反饋的發(fā)生。對負(fù)反饋的治理也是資源開發(fā)利用強度需要考慮的因素。本文從礦產(chǎn)資源稟賦與技術(shù)保障、市場因素、開發(fā)利用效益、生態(tài)環(huán)境影響和生態(tài)環(huán)境治理力度五個方面進(jìn)行系統(tǒng)分析, 選取 19項指標(biāo)建立指標(biāo)體系框架, 進(jìn)而定量評價(表1)。

表1 礦產(chǎn)資源開發(fā)利用強度評價指標(biāo)體系Table 1 Evaluation index system of mineral resources development and utilization intensity

3 開發(fā)利用強度評價方法

3.1 評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法

礦產(chǎn)資源開發(fā)利用強度的評價涉及資源、環(huán)境、市場、經(jīng)濟(jì)等多個指標(biāo), 各個影響因素的單位不盡一致, 導(dǎo)致評價難以進(jìn)行。開展評價之前須對各項指標(biāo)進(jìn)行無量綱化必要的處理, 使其具有可比性, 即歸一化處理。

通常依據(jù)評價指標(biāo)值不同, 可分為三類：一是“越大越好”型指標(biāo), 如效益型、產(chǎn)出型指標(biāo), 采礦回收率、礦石工業(yè)總產(chǎn)值等。二是“越小越好”型指標(biāo), 如成本型指標(biāo), 生產(chǎn)工序單位能耗等。三是“適中為宜”型指標(biāo), 可以以適中值為分界, 分為兩部分(李美娟, 2004)。

極差變換法是一種應(yīng)用較為廣泛、較為成熟的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理方法。其優(yōu)點突出, 即無論指標(biāo)值是正還是負(fù), 處理后的指標(biāo)值都介于 0和 1之間,便于后續(xù)開展研究。本文采用極差變換法對指標(biāo)進(jìn)行處理。即對指標(biāo)數(shù)據(jù)的極大和極小值的差距進(jìn)行計算, 對于正向指標(biāo)：

對于逆向指標(biāo)：

式中,xij為所選指標(biāo)的實際統(tǒng)計值,yij為該指標(biāo)的評價值。矩陣Y=(yij)m×n, 稱為極差變換標(biāo)準(zhǔn)化矩陣(彭勇行, 2000)。

通過上述方法, 可將礦產(chǎn)資源開發(fā)強度評價的影響指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理, 為后續(xù)的評價指數(shù)計算奠定基礎(chǔ)。

3.2 評價指標(biāo)權(quán)重確定

目前評價指標(biāo)權(quán)重確定的主流方法包括主觀法、客觀法和主客觀綜合賦權(quán)法。而實際應(yīng)用過程中, 因評價指標(biāo)體系的層次多、維度廣, 且一些指標(biāo)數(shù)據(jù)波動幅度較窄, 熵值法計算結(jié)果會導(dǎo)致權(quán)重較為接近。因此, 本文擬在指標(biāo)權(quán)重計算過程中使用主客觀結(jié)合的賦權(quán)法。

根據(jù)礦產(chǎn)資源開發(fā)強度評價體系的特征, 本文采用模糊層次分析法, 在綜合分析基礎(chǔ)上構(gòu)建了具有5個指標(biāo)的準(zhǔn)則層和對應(yīng)的19個因素的指標(biāo)體系,并計算出5個指標(biāo)和19個因素的權(quán)重值。

層次分析法(Analytic Hierarchy Process)產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代, 是定量和定性相結(jié)合的決策方法,由美國運籌學(xué)家托馬斯·塞蒂等人提出(永學(xué)艷和陳建宏, 2010)。其基本思路是依據(jù)多目標(biāo)評價方法,結(jié)合問題總目標(biāo), 將問題層層分解形成層次結(jié)構(gòu)。其決策過程由以下幾個步驟構(gòu)成。

(1)問題分析。解構(gòu)系統(tǒng), 對其中各因素間的因果關(guān)系進(jìn)行確定, 確定決策所需的各種要素, 劃分等級以建立遞階(多層次)結(jié)構(gòu)模型。

(2)要素比較。將上一級的要素作為基準(zhǔn), 對同一等級(層次)的要素進(jìn)行成對比較。依照所參照的評定尺度確定要素的相對重要性, 依據(jù)對比結(jié)果建立模糊判斷矩陣。

(3)程度計算。利用計算的方法, 確定相對重要的要素。

(4)指標(biāo)評價。結(jié)合定性與定量, 對已有的各要素進(jìn)行評價, 確定其指標(biāo)值。

(5)結(jié)論生成。經(jīng)由計算加權(quán), 根據(jù)已確定的等級參數(shù)來評價各要素的綜合指標(biāo)值。評價流程及方法如圖2所示(馬航等, 2019)。

圖2 FAHP-模糊綜合評價法基本工作流程示意圖Fig.2 Basic procedure of FAHP

由于因素的重要性不同, 就需要首先確定其權(quán)數(shù), 然后進(jìn)行評價。層次分析法確定權(quán)數(shù)主要有五個步驟：第一步是構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型； 第二步是構(gòu)造判斷矩陣； 第三步是進(jìn)行一致性檢驗； 第四步是進(jìn)行層次單排序； 最后是進(jìn)行層次總排序(汪朝和郭進(jìn)平, 2015)。

(1)構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型

因素層次結(jié)構(gòu)有三種：即完全相關(guān)、完全獨立和混合結(jié)構(gòu)。模型構(gòu)建過程中, 要充分考慮各種因素, 納入盡可能多的指標(biāo)因素, 又要考慮實際情況,使得模型盡可能簡單。本研究采用混合結(jié)構(gòu), 設(shè)置三個層級對各因素的重要性進(jìn)行分析, 具體由目標(biāo)層(O)、準(zhǔn)則層(A)和因素層(B)構(gòu)成, 層次結(jié)構(gòu)模型如圖3所示。

圖3 因素集層次結(jié)構(gòu)模型Fig.3 Factor set hierarchy model

(2)構(gòu)造判斷矩陣

不同層次不同因素直接的重要性關(guān)系通過判斷矩陣可以體現(xiàn), 1-9比率標(biāo)度法是較為常用的重要性比較法, 通過因素兩兩對比可的構(gòu)造判斷矩陣,分別用aij、bij表示兩個因素的比較值(龔聲武等,2009), 1-9標(biāo)度法的意義如表2所示。

表2 比率標(biāo)度法意義(以準(zhǔn)則層因素為例)Table 2 Significance of scale method(with the factor of criterion layer as an example)

(3)一致性檢驗

為了避免判斷矩陣出現(xiàn)不必要的邏輯錯誤, 需要進(jìn)行一致性檢驗, 檢驗的主要內(nèi)容是各因素重要度間的協(xié)調(diào)性。一致性度量指標(biāo)用C.I.來判斷(張愛霞和李富平, 2011)：

式中λmax為判斷矩陣最大特征值, 當(dāng)C.I.≦0.1時, 判斷矩陣一致性較好。

(4)層次單排序

即計算某一指標(biāo)層上各因素對相鄰的上一層各因素的重要性, 并按照重要性程度依次進(jìn)行排序。計算方法為：

(5)層次總排序

低層各因素對目標(biāo)層的影響程度不盡相同, 通過層次總排序即可知道各因素對目標(biāo)層的影響權(quán)重,低層B各因素權(quán)重值：

式中：ai表示A層各元素對目標(biāo)層O的單排序。bij表示最低層元素Bi對上層元素Ai的單排序。

3.3 礦產(chǎn)資源開發(fā)利用強度評價模型

本文以礦產(chǎn)資源稟賦與技術(shù)保障、市場因素、開發(fā)利用效益、生態(tài)環(huán)境影響和生態(tài)環(huán)境治理力度5個子系統(tǒng)為研究對象, 評價過程引入開發(fā)強度指數(shù)概念, 并將礦產(chǎn)資源開發(fā)利用強度評價模型定義為：

式中,Ii為第i年的礦產(chǎn)資源開發(fā)利用強度指數(shù)；

m為年份數(shù)；

Si為第i年的礦產(chǎn)資源開發(fā)利用強度；

式中：Di,Ei,Fi,Gi,Hi以及與之對應(yīng)的Wα,Wβ,Wχ,Wδ,Wε分別為第i年各子系統(tǒng)的計算值及其權(quán)重(此處的權(quán)重由層次分析法求出),Dij,Eij,Fij,Gij,Hij以及與之對應(yīng)的Wαj,Wβj,Wχj,Wδj,Wεj分別表示為第i單元的各因素值及其權(quán)重(此處的權(quán)重由熵值法求出)。

根據(jù)評價指數(shù), 可將礦產(chǎn)資源開發(fā)利用強度劃分為三類：I＜1, 低強度開發(fā)利用；I=1(或其值附近)中等強度開發(fā)利用；I＞1, 高強度開發(fā)利用；

由此可知, 礦產(chǎn)資源開發(fā)強度是指一定時期和空間內(nèi)的礦產(chǎn)資源開采行為、結(jié)果以及周圍環(huán)境反饋效應(yīng)強度的綜合現(xiàn)象與過程。

3.4 礦產(chǎn)資源開發(fā)利用強度評價實例研究

鐵礦石是鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的重要原材料, 世界鐵礦資源集中在澳大利亞、巴西、俄羅斯、烏克蘭、哈薩克斯坦、印度、美國、加拿大、南非等國。中國作為世界上最大的鐵礦石需求國, 本國鐵礦石查明資源儲量數(shù)量較大, 但品質(zhì)較差, 平均品位僅在30%左右, 從工業(yè)經(jīng)濟(jì)的角度來講, 開發(fā)利用價值不高, 國內(nèi)鐵礦石長期依賴國外進(jìn)口, 進(jìn)口量占比最高達(dá)到需求量的 80%以上。因此, 正確評價國內(nèi)鐵礦的開發(fā)利用強度對鐵資源的供需具有重要意義。

3.4.1 數(shù)據(jù)來源

筆者統(tǒng)計了 2009—2018年我國鐵礦資源開發(fā)利用過程影響開發(fā)強度值的指標(biāo)值, 如表 3所示。需要說明的是, 這里面大部分?jǐn)?shù)據(jù)都來源于自然資源部、國家統(tǒng)計局等部委和中國冶金礦山企業(yè)協(xié)會等行業(yè)協(xié)會公開發(fā)布的數(shù)據(jù), 但仍有一些數(shù)據(jù)無法獲取其準(zhǔn)確數(shù)值, 為了不影響實例的論證, 文中部分?jǐn)?shù)據(jù)由筆者通過通過相關(guān)數(shù)據(jù)計算或其他礦種與行業(yè)評估報告推測而來, 最終的論證結(jié)果不一定能反應(yīng)當(dāng)年的實際情況, 僅供參考。

表3 鐵礦資源開發(fā)強度評價指標(biāo)值Table3 Evaluation index value of iron ore resource development intensity

3.4.2 指標(biāo)值的標(biāo)準(zhǔn)化處理

在進(jìn)行綜合評價之前, 必須對指標(biāo)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。同時我們發(fā)現(xiàn), 在上述指標(biāo)值中, 開采技術(shù)條件屬于定性表征數(shù)據(jù), 還需要對其進(jìn)行定量化表示, 采用定性指標(biāo)采用等級評定法, 可按表 4的七級賦值標(biāo)準(zhǔn)給出評定值：

表4 定性指標(biāo)等級評定法Table 4 Rating method of qualitative index

依據(jù)上述定性指標(biāo)的處理方法及前文介紹的評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化方法, 我們將評價值進(jìn)行了處理,結(jié)果如表5所示。

表5 鐵礦資源開發(fā)利用強度指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值Table 5 Standard value of iron ore resource development and utilization intensity index

3.4.3 影響因素權(quán)重的確定

(1)構(gòu)建模糊判斷矩陣

本文根據(jù)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用強度的有關(guān)理論,采用專家咨詢的方法, 確定資源開發(fā)利用強度A層、B層指標(biāo)的相對重要性判斷矩陣, 如表6所示：

表6 判斷矩陣Table 6 Judgment matrix

(2)矩陣的一致性檢驗

(3)層次單排序

分別計算出上述 6個矩陣的元素重要性權(quán)數(shù),對矩陣O-A、A1-B、A2-B、A3-B、A4-B、A5-B, 歸一化以后得：

WO-A=(0.44, 0.23, 0.16, 0.10, 0.07), 即資源稟賦與技術(shù)保障、市場因素、開發(fā)利用效益、生態(tài)環(huán)境影響、生態(tài)環(huán)境治理力度5個子系統(tǒng)在礦產(chǎn)資源開發(fā)利用強度中所占的比重分別為0.44、0.23、0.16、0.1、0.07。

WA1-B=(0.41, 0.26, 0.12, 0.05, 0.04), 即查明資源儲量、開采技術(shù)條件、鐵礦采礦回收率、鐵選礦回收率、科教實力(高校礦業(yè)類學(xué)生畢業(yè)人數(shù))與經(jīng)濟(jì)支持力(人均 GDP)對礦產(chǎn)資源開發(fā)利用條件與技術(shù)保障子系統(tǒng)的影響權(quán)重比重分別為 0.41、0.26、0.12、0.12、0.05、0.04。

WA2-B=(0.42, 0.14, 0.27, 0.11, 0.05), 即鐵礦石需求量、進(jìn)口量、鐵礦石年生產(chǎn)量、礦產(chǎn)資源勘查投入、單位礦石能源消耗對礦產(chǎn)資源開發(fā)利用程度子系統(tǒng)的影響權(quán)重比重分別為0.42、0.14、0.27、0.11、0.05。

WA3-B=(0.25, 0.75), 即礦產(chǎn)資源開發(fā)總產(chǎn)值、增長速度對礦產(chǎn)資源開發(fā)利用效益子系統(tǒng)的影響權(quán)重比重分別為0.25、0.75。

WA4-B=(0.33, 0.33, 0.33), 即廢石排放總量、尾礦排放總量、廢水排放總量對礦產(chǎn)資源開發(fā)利用效應(yīng)子系統(tǒng)的影響權(quán)重比重分別為0.33、0.33、0.33。

WA5-B=(0.43, 0.14, 0.43), 即土地復(fù)墾率、選礦廢水處理率、礦區(qū)綠化覆蓋率對礦產(chǎn)資源開發(fā)生態(tài)環(huán)境治理力度子系統(tǒng)的影響權(quán)重比重分別為0.43、0.14、0.43。

(4)層次總排序

各分指標(biāo)(B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、B9、B10、B11、B12、B13、B14、B15、B16、B17、B18、B19)對總目標(biāo)O的權(quán)重分配值可由表7計算求得。

表7 指標(biāo)權(quán)重W值計算表Table 7 Calculation of index weight W

由上表可知,

從指標(biāo)權(quán)重的計算結(jié)果分析可以看出查明資源儲量對鐵礦資源的開發(fā)利用強度影響最大, 其次是開采技術(shù)條件、行業(yè)總產(chǎn)值增長速度、礦產(chǎn)資源需求量等； 選礦廢水處理率對其影響最小。

3.4.4 資源開發(fā)利用強度及其指數(shù)的確定

首先將指標(biāo)值與指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行加權(quán)計算, 可得到各年礦山資源開發(fā)強度的評價值, 其計算結(jié)果如表8所示。

表8 資源開發(fā)利用強度評價值Table 8 Evaluation result of resource development and utilization intensity

從評價結(jié)果看, 近10年來, 鐵礦資源的開發(fā)利用強度總體逐年升高, 至2017年達(dá)到峰值, 2018年鐵礦資源的開發(fā)利用強度又有所下降, 這與 2018年的鐵礦石行業(yè)發(fā)展實際情況相符。

根據(jù)前文對礦產(chǎn)資源開發(fā)利用強度指數(shù)地質(zhì)學(xué)意義的解釋, 結(jié)合我國鐵礦資源開發(fā)利用的實際情況, 本文對鐵礦資源開發(fā)利用強度分級判定標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定如表9所示。

表9 鐵礦資源開發(fā)利用強度評價分級標(biāo)準(zhǔn)Table 9 Evaluation and classification standards for intensity of iron ore resources development and utilization

依據(jù)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用強度評價模型強度指標(biāo)的計算公式, 計算出了近 10年我國鐵礦資源開發(fā)利用的強度指數(shù), 如表10所示。

表10 2009—2018年我國鐵礦資源開發(fā)利用強度指數(shù)Table 10 Development and utilization intensity index of China's iron ore resources in 2009-2018

從資源開發(fā)強度的評價結(jié)果看, 近10年來, 我國鐵礦資源的開發(fā)強度逐漸由弱轉(zhuǎn)強, 其中 2009年開發(fā)利用強度指數(shù)最低, 為0.57, 2017年最高, 為1.32(表10)。這一指數(shù)的變化與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展密不可分。在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面, 道路、橋梁、高鐵的施工, 城市廠房、住宅樓的建設(shè)等, 都離不開鐵礦資源的供應(yīng)。

4 2035年鐵礦開發(fā)利用上線

4.1 關(guān)于未來鐵礦資源低開發(fā)利用強度的分析

一是全球鐵礦資源豐富且供應(yīng)充足。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)統(tǒng)計, 截止 2018年, 全球鐵礦石資源量約8000億噸, 儲量約1700億噸, 產(chǎn)量25億噸, 儲采比為68年, 而儲量前三且資源稟賦較好的澳大利亞、巴西、俄羅斯三國合計占全球儲量的62.9%, 全球優(yōu)質(zhì)鐵礦石供應(yīng)充足。

二是中國鐵礦資源稟賦特點。礦床類型以“大、貧、淺、易(選)”為特點的沉積變質(zhì)型為主, 該類礦床TFe平均品位約為30%(李厚民等, 2012)。我國鐵礦資源分布較為分散, 31省(市、自治區(qū))均有分布,但大中型礦床少。另外, 還具有共(伴)生組分多, 貧礦多、富礦少(王嬙等, 2018)的特點, 據(jù)《全國礦產(chǎn)資源儲量通報》數(shù)據(jù)顯示, 截止2018年底, 全國鐵礦石查明資源儲量852.24億噸, 其中富鐵礦占比僅為1.21%。

三是中國成品礦生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于世界平均水平。據(jù)中國冶金礦山企業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù), 2019年鐵精礦生產(chǎn)成本約370元/噸, 是當(dāng)年國際鐵精礦平均生產(chǎn)成本的2倍多。

四是廢鋼綜合利用率不斷提升。中國已連續(xù)多年占據(jù)全球鐵礦石進(jìn)口和消費第一的位置(劉超等,2019), 據(jù)中國廢鋼鐵應(yīng)用協(xié)會數(shù)據(jù)顯示, 2018年廢鋼應(yīng)用量達(dá)到 1.88億噸, 廢鋼比達(dá)到 20.2%, 到2035年, 我國社會鋼鐵累積量將達(dá)到140億噸左右,廢鋼比將達(dá)到 30%以上, 可以極大緩解對鐵礦石的需求。

五是供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革將降低未來鐵礦石需求量。2020年 1月 23日, 國家發(fā)改委和工信部兩部委《關(guān)于完善鋼鐵產(chǎn)能置換和項目備案工作的通知》(發(fā)改電[2020]19號)要求, 自 2020年 1月 24日起, 各地區(qū)不得再公示、公告新的鋼鐵產(chǎn)能置換方案, 不得再備案新的鋼鐵項目?？紤]到中國經(jīng)濟(jì)增速放緩、社會鐵資源積累和二次供應(yīng)量的增加, 未來國內(nèi)粗鋼需求量將見頂, 2019年我國粗鋼產(chǎn)量 9.96億噸, 預(yù)測未來粗鋼產(chǎn)量將不超過10億噸(表11)。

表11 粗鋼產(chǎn)量及鐵礦石需求預(yù)測表Table 11 Crude steel output and iron ore demand forecast

基于以上幾點認(rèn)識, 為加快提升國內(nèi)鋼鐵工業(yè)發(fā)展質(zhì)量, 減少對生態(tài)環(huán)境的損害, 促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè), 在保證資源供應(yīng)安全底線的前提下, 應(yīng)盡可能多的使用國外質(zhì)優(yōu)價廉的鐵礦資源, 適當(dāng)降低國內(nèi)鐵礦開發(fā)利用強度, 劃定較為保守的開發(fā)利用上線。從資源可持續(xù)供應(yīng)及資源供應(yīng)安全的角度上講,筆者建議, 鐵礦資源的開發(fā)強度指數(shù)上線不應(yīng)大于1.1。

左更(2020)預(yù)測2020—2030年中國粗鋼產(chǎn)量將進(jìn)入8.8～10億噸峰值區(qū)平臺震蕩, 需要鐵礦石11.4～13億噸?？紤]到國產(chǎn)礦產(chǎn)量趨勢以及國內(nèi)每年約1000萬噸的社會廢鋼增量等因素, 預(yù)計需要進(jìn)口鐵礦石9～10.5億噸。張艷飛等(2015)認(rèn)為未來全球鐵礦石需求增速將低于粗鋼需求增速, 2020—2040年鐵礦石(62%品位)需求 10.76～7.66億噸, 呈下降趨勢, 粗鋼產(chǎn)量7.94～6.78億噸。

4.2 2035年鐵礦開發(fā)利用上線劃定

鐵礦石開發(fā)上線可以從需求端反向求出, 首先對未來未來粗鋼需求量進(jìn)行預(yù)測, 在粗鋼需求預(yù)測的基礎(chǔ)上, 扣除廢鋼的二次利用量和凈進(jìn)口量, 即可得到未來某個年份的粗鋼產(chǎn)量, 在由每噸粗鋼生產(chǎn)消耗的鐵礦石之間的比例關(guān)系, 考慮開發(fā)利用強度指數(shù)則可求出鐵礦石開發(fā)上線, 這里的開發(fā)上線特指產(chǎn)量, 實際動用或消耗的儲量更大, 此處不做探討。則鐵礦石開發(fā)上線模型如下：

Ui=Ii×Pi×ki×ei×(1-fi)×(1-hi)

其中,Ui為第i年鐵礦石開發(fā)利用上線；

Ii為第i年鐵礦石開發(fā)利用強度指數(shù), 由前文確定；

Pi為第i年粗鋼產(chǎn)量；

ki為第i年粗鋼生產(chǎn)系數(shù), 表示單位粗鋼產(chǎn)量鐵礦石成品礦消耗量；

ei為第i年選礦比, 即生產(chǎn)單位鐵礦石成品礦消耗的原礦量；

fi為第i年廢鋼比, 即廢鋼占當(dāng)年粗鋼產(chǎn)量的比重；

hi為第i年鐵礦石(成品礦62%)對外依存度；

i為年份數(shù)。

為了劃定鐵礦石開發(fā)上線, 結(jié)合前文分析對2020—2035年粗鋼產(chǎn)量、廢鋼比、鐵礦石對外依存度、粗鋼生產(chǎn)系數(shù)、選礦比、開發(fā)利用強度指數(shù)等指標(biāo)進(jìn)行賦值, 具體賦值結(jié)果如表 12。經(jīng)過計算,得出2020年、2025年、2030年、2035年我國鐵礦石開發(fā)上線分別為9.03億噸、8.62億噸、8.21億噸和7.9億噸。

表12 2020—2035年鐵礦石開發(fā)利用上線及相關(guān)指標(biāo)預(yù)測表Table 12 Prediction of iron ore development and utilization upper limit and relevant indicators in 2020-2035

5 結(jié)論

分析了影響開發(fā)利用上線劃定的影響因素, 引入開發(fā)利用強度和開發(fā)利用強度指數(shù), 并對2009—2018年鐵礦開發(fā)利用強度和開發(fā)利用強度指數(shù)進(jìn)行了評價測算, 確定了合理的開發(fā)利用強度指數(shù)上線。構(gòu)建了鐵礦石開發(fā)利用上線模型, 并劃定了2020—2035年鐵礦石開發(fā)利用上線。

(1)影響開發(fā)利用上線劃定的主要因素包括資源稟賦與技術(shù)保障、市場因素、開發(fā)利用效益、生態(tài)環(huán)境影響、生態(tài)環(huán)境治理力度。

(2)近 10年來, 鐵礦資源的開發(fā)利用強度逐年升高, 2009年開發(fā)利用強度為0.291, 至2017年達(dá),0.675的峰值, 2018年鐵礦資源的開發(fā)利用強度又有所下降。與鐵礦開發(fā)利用強度相對應(yīng)的鐵礦開發(fā)利用強度指數(shù)也是逐年升高, 2009年開發(fā)利用強度指數(shù)為0.57, 至2017年達(dá)1.32的峰值, 2018年又回落至 1.1。結(jié)合中央生態(tài)文明建設(shè)要求和鐵礦工業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展需求確定未來鐵礦開發(fā)利用強度指數(shù)上限為1.1。

(3)構(gòu)建了鐵礦石開發(fā)利用上線模型, 劃定了未來鐵礦開發(fā)利用上線, 到 2020年、2025年、2030年和2035年, 我國鐵礦石開發(fā)利用上線分別為9.03億噸、8.62億噸、8.21億噸和7.9億噸。對加快構(gòu)建自然(礦產(chǎn))資源利用上線提供了一定的理論基礎(chǔ)。

Acknowledgements:

This study was supported by Ministry of Natural Resources of the People’s Republic of China (Nos.121102000000180048 and 121102000000180052), and Word Bank (No.A14-2018).