古德生院士

创新驱动金属矿业的转型升级中国工程院院士中南大学教授古德生2014年11月28日前言矿业是国家经济价值链中最上游的产业,是国民经济的基础。世界矿业支撑着全球经济。我国金属矿业成就举世瞩目，保障了世界经济大国的可持续发展。我国是矿业大国,但不是矿业强国，也面临新的严峻挑战。下面讲三个问题：一、建设矿业强国是国家发展战略二、金属矿业发展的主要制约因素三、创新驱动金属矿业的转型升级1一、建设矿业强国是国家发展战略1、用资源与矿业的视野看世界当今世界，除了用政治、用军事看世界之外，人们还需要有一种更彻底、更本质的用资源和矿业的视野看世界。当今世局纷扰，几乎没有一件不涉及资源与矿业的纷争，因此，保障资源与发展矿业已经上升为国家发展战略。世界经济、政治，乃至于军事，倚重于天下矿业。2上世纪50年代美国就确立了争夺全球矿产资源的国家战略。上世纪70年代，美国就垄断了拉丁美洲64%的铝土矿、62%的铁矿石、45%的锰和锌等等。资源争夺是国际冲突的根本动因。为了夺取石油资源，才有伊拉克战争和颠覆利比亚的行动。在我国周边，东海主权争纷、南海风起云涌，主要源自于油气资源和稀土资源。所以，矿产资源与矿产开发，事关国家△和世界的发展态势。32、资源安全保障经济的永续发展我国工业发展规模前所未有。1979年的工业总产值为4600亿元，2011年达到85万亿元,增长184倍。据美国商务部报告：2010年中国有221种工业品产量居世界第一，制造业产值是美国的1.4倍。国家发展之快,可按综合指数K值来表达，2005年,K＝50;到2010年,K＝80左右。据衡量标准,我国已经进入工业化的后期阶段。42010年,我国人均GDP为7371美元，粗钢消费强度69.4吨/百万美元（GDP）,已超过发达国家的消费峰值，理应缓慢下行。预计金属消耗强度仍将持续处于高位，矿产资源对外依存度很高（见下表）。所以，国家资源安全，是保障国家经济可持续发展的根本。金属品种2013年产量.万吨达高峰时间年高峰需求量万吨/年资源对外依存度%钢7.5亿20136-7亿吨65-75铝220020252700-300050铜68420251400-1600703、推进矿业转型升级已经迫在眉睫国际金属矿业公司现有4300多个(其中加.美.澳三国占63.5%）,在100多个国家开展勘探与开发。半个多世纪来,已探明的大型优质矿产几乎瓜分殆尽。剩下的是：地勘程度低.投资规模大.回报周期长.基础设施差的项目。我国步入国际市场较晚,有许多困难：缺少具有竞争力和影响力的跨国公司,科技竞争力不强,高端工程技术与管理人才严重不足,国际话语权不多；加上国际市场充满风险。6国家实施“制造强国”战略，需要一个“矿业强国”的强力支撑。但我国要由“矿业大国”向“矿业强国”转变,路程还很长，有相当差距，如：地下金属矿山采掘设备的研发能力不强，矿山装备与采矿工艺技术的水平提升缓慢；科研创新能力不足,缺乏自主创新性成果等等。因此,大力推进矿业转型升级,提升国际竞争力,已经迫在眉睫。它攸关国家的兴衰。7二、金属矿业发展的主要制约因素1、主要战略性矿产资源严重短缺我国主要战略性矿产如铁、铜、铝、钾盐的人均探明储量、分别仅占世界人均的35%、17%、11%和5%。近十年来，我国矿产品消费急剧上升,加上地质勘探和新矿建设投入不足，致使铁、铜、铝、锰、铬、钾盐的对外依存度高达52--97%。82、矿床赋存特点给开发带来困难我国小宗金属矿产(稀土.钨.锡.锑.钼.铋等)相对丰富,品质较好,而大宗金属矿产(铁.锰.铬.铜.铝.锌等）十分短缺,品质较差。矿产资源禀赋较差，开采难度大。主要特点是中小矿床多、大型矿床少。例如，我国已发现铜矿产地900余处，其中大型--超大型矿床占3%.中型占9%.小型占88%。广大中小矿山生产规模小、技术落后、生态破坏严重。9我国金属矿床埋藏相对较深。90%以上采用地下开采。开采越深，技术要求越高,不但增大安全隐患,生产成本大幅上升。我国矿产资源贫矿多、难处理共伴生矿床多。因此,综合利用率较低,约30～40%(发达国家约70%左右)。有共伴生资源的矿山约2/3还未开展综合回收利用，尾矿利用率不到10%，资源损失相当严重。….103、地下矿山采掘机械制造业相对落后近几年来，我国矿山机械制造业取得长足进步，但发展较快的主要是选矿设备和煤矿采矿设备，而金属矿地下采掘设备这一大市场,却似乎少有关注。在我国大型地下矿山主要依靠进口无轨设备,而占比例约80%的中小矿山，绝大多数至今仍停留在上世纪60-70年代的装备水平。装备落后，何谈发展矿业！114、对矿业的产业定位存在问题建国初，学习苏联，产业分类不按经济活动性质，而是按生产单位划分。前苏联的企业特征是“托拉斯化”,矿业作为冶炼业的车间而被打包归划为第二产业。采矿的对象是不确定性与差异性很大的矿床,这注定矿业投资风险高、投入工程大、建设周期长、开采条件多变、作业环境恶劣，它是生产初级原料、效益主要在下游的基础产业。12矿业应该划为第一产业，这有利于根据行业特殊性,统一制定发展战略和相关法律法规,出台相关支持政策,避免国家利益部门化,加速融入经济全球化。目前，中国矿业联合会高级资政委员会，正在讨论矿业的产业定位问题。国外矿业的定位:---第一产业—澳大利亚.新西兰.智利.南非;基础产业--美国.巴西印度.加拿大俄罗斯第二产业--德国、日本。对于上述四大制约因素,应通过加大改革力度,推进矿业转型升级来逐步改善和化解。13三、创新驱动金属矿业转型升级1、加强国内勘查有效利用外国资源我国主要矿产的查明程度约为三分之一，潜力还很大。中国地质调查局已将铁、铜、铅锌、铝、铬、镍、锰、金、银、钨、铋、钼等列为主攻目标，确定了重点找矿区带，并在部署大比例尺地质、物探、化探及专门找矿工作。国家已启动的新一轮找矿，已发现大型矿床162个,中型289个,新增铁矿资源储量92.5亿吨,铜矿1597万吨，铝土矿2.8亿吨。14我国矿山采深多在500米左右，东.中部矿区的深部和外围找矿潜力很大。重点要破解广大矿集区内中小矿床深部勘探的难题。我国金属矿80%是中小矿床,传统采用各自独立开采模式,由于小矿开采覆盖范围狭窄,开采深度有限,因此,人为地割裂了相邻矿床赋存和矿化信息,严重制约矿山深、边部勘探,广大中小矿山出现资源危机成为常态,给国家和地方经济带来巨大损失。15要破解上述难题,出路在于整顿矿业秩序,整合资源,采用云锡“区域矿山”建矿新模式,走集约化.规模化开发的道路(详见下5)。另外,要充分利用国外资源。世界矿产丰富,大部分已探明的支柱性矿产,储采比超过40年,铁矿和铝土矿超过100年。我们可借鉴国外经验，利用体制优势,通过有实力的冶金企业、海运行业和金融机构等单位，组建经济联合体，成为相互持股的利益共同体，牢固构建合作趋同的基础；16通过利益驱动,促使众多成员企业,在国外开展风险勘探.购买产权.并购重组.参股包销等方式的投资过程中,围绕竞争全球金属产业链的主导权,精耕细作；在雄厚的独立金融机构的支持下,依据优势互补、互利双赢的原则,把握国外冶金产业链的主导权,这有利于将部分外汇储备转为资源储备,使成为国家实施全球矿产资源战略的中坚。这也许比争取定价话语权更为重要。172、更新采掘设备提升采矿技术水平我国地下金属矿山采掘设备制造业落后。大多数地下矿山仍然采用传统的浅孔钻机和电耙,长期停留在上世纪60年代的装备水平;少数重点矿山，只能依靠进口国外无轨设备,才基本达到上世纪80-90年代的水平。矿山装备落后必然采矿技术落后。半个世纪来,我国金属矿业虽然有很大发展,但其主要还是依靠资源.资本.劳动力等要素投入。18在国外，以全自动液压凿岩台车、遥控铲运机和各种辅助车辆配套的无轨采矿设备及工艺，推动着采矿方法朝着高阶段、大采场和更高效率的方向发展。无轨采矿技术已成为金属矿业的主体技术，国外采用无轨采矿的矿山比重已经达2/3以上，全员劳动生产率普遍提高5～7倍，基本上实现了集中强化开采和规模化经营。19无轨采矿设备的自动化、机电仪一体化,已经展现了未来智能采矿的发展前景。无轨设备智能化、遥控化是实现未来智能采矿的基本条件。金属矿山采掘机械要大力发展，与此同时，由于矿山作业环境比其他行业恶劣，设备购买和维护费用高，获得持久运行的生命周期较短，因此，现代矿业要重视发展矿山采掘设备的”再制造”。203、创新采矿方法大幅提高采矿效率采场是矿山生产的基本单元，矿山采用什么采矿方法，与矿床开采条件和矿山装备水平密切相关。采矿方法决定着矿山生产系统、矿山安全环境、采矿生产效率、矿山生产规模、矿山经营效益等等。因此，采矿方法反映着矿山的采矿技术水平。我国金属矿床开采已逐步转向五类床:深部矿床.低品位矿床.水体下矿床.风化破碎矿床.高寒地区矿床。开采难度越来越大。21采用什么样的采矿方法？在矿床开采条件千变万化的情况下，采矿方法构思、设计和试验本身，就是一个创新的艰难过程。我们应该在追求更新采掘装备的基础上,转变采矿方法标准化的传统思维定势，以安全高效采矿为核心目标，树立开采环境可再造的创新理念,就可焕发无穷的创新思路,实现采矿方法的创新。采矿方法创新的举例如下：22“缓倾斜多层松软矿体深孔合采连续采矿法”,“缓倾斜厚矿体废石注浆成柱盘区深孔落矿连续采矿法”.“开采环境再造深孔诱导崩矿嗣后充填采矿法”.上述方法采场日生产能力分别由100-110吨提高到320-440吨,由120-200吨提高到800-1000吨;由70吨提高到360吨。应该特别指出：不少矿山几十年来不更新采掘设备、长期维持着传统的采矿方法,对它长期来给矿山带来的潜在经济损失,还一无所知，这种状况应该改变。234、建设区域矿山加速中小矿山转型如前所述,我国金属矿床约80%为中小矿床,在矿集区内以“多.小.散”矿群产出,如云锡个旧矿区20×30平方公里,散布着228个矿点。在采矿史上,传统采用“小矿小开”的模式,结果是：小矿星罗棋布.开采秩序混乱.装备技术落后.安全事故频发.资源大量损失.生态满目疮痍。因此,小矿开采注定没有现代化的未来。这是关系金属矿业全局发展的大事，应该引起各方高度关注。路在哪？24云锡公司走出了一条新路。在600平方公里的矿区内,开展矿业秩序整顿和资源整合,推进矿区全面转型升级的综合改革措施:一矿区统一规划,优化资源配置;调整产业结构,简约区内矿山及选厂数目,构建全矿区集约化的开拓.运输系统;重构全区通风、排水、供水、压气、供电集约化生产辅助系统；更新采掘设备；变革采矿方法。历时七年,矿区发生巨大变化,表现如下：25●转变产业结构,实现了中小矿群的集约化、规模化开采（见下表）矿区不同时期矿区不同时期的产业结构矿区资源整前（1990年前）42个小规模矿山；42个非正规的生产辅助系统;42个简陋的小选厂。矿区资源整合后（1991--2004）26个小矿山,平均年产量18.4万吨;26个分散的生产辅助系统；14座小规模选厂。“区域矿山”建成（2005--2011）5个大型矿山,平均年产量128万吨;3个风.水.电集约化生产辅助系统；3座现代化的大型选厂。●通过纵贯全矿区的深部开拓大系统，快速打开了深、边部矿床的勘探空间,新增金属资源量155.72万吨；●淘汰落后设备，更新成套无轨采掘设备，使矿山装备水平几乎跨越了半个世纪；●在更新设备的基础上,推进采矿方法创新,创造了盘区采场日产800-1000吨的新成绩;矿区的采矿工效普遍提高4-6倍。全区矿石年产总量由380万吨/年,上升到640万吨/年；27●创建“区域矿山”的七年间，扩能增效成果十分显著。矿区利润总额和营业收入,分别为2004年的2.45倍和4.26倍。百年云锡,通过创建“区域矿山”,实现了转型升级，使一个被国家列入首批资源危机的矿区（2004年）,转变为连续七年锡产量居世界第一。从此步入了矿业现代化的快车道。开创了中小矿群走集约化、规模化开发的新模式，走出了一条具有中国特色的工业化道路。正在大面积推广。285、开采深部矿床发展深井采矿技术（1）金属矿床开采正逐步向深部过