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古德生:创新驱动金属矿业转型升级

来源: 时间:2014-11-13 14:25:15


矿业是人类文明和社会进步的奠基石,是国家经济价值链中最上游的产业,是国民经济可持续发展的基础。世界矿业支撑着全球经济。

    矿业是人类文明和社会进步的奠基石,是国家经济价值链中最上游的产业,是国民经济可持续发展的基础。世界矿业支撑着全球经济。

  我国金属矿业的成就举世瞩目,保障了世界经济大国的可持续发展,成绩巨大,也面临新的挑战。

  建设矿业强国是国家发展战略

  进入21世纪,世界矿业快速发展,给我国金属矿业带来巨大冲击。我们要从战略的高度前瞻未来,大力推进由矿业大国向矿业强国的转变。

  用矿产资源的视野看世界

  当今世界,除了用政治看世界,用军事看世界之外,人们还必须要有一种更彻底、更本质的用资源看世界的视野;世界经济、政治,乃至于军事,倚重于天下矿业。

  最早认识到资源重要性的是工业革命发源地的英国,这个重视资源垄断的传统,后被美国继承。早在20世纪50年代,美国就开始实施争夺、垄断全球矿产资源的战略;例如,美国在70年代的短短几年内,就垄断了拉丁美洲64%的铝土矿、62%的铁矿石、45%的锰矿和锌矿。

  资源争夺是国际冲突的根本动因。为了夺取石油资源,世界才有伊拉克战争,才有颠覆利比亚的行动。在我国周边,南海风起云涌,主要源自于它可能是地球上最后、最大的油气宝库;东海主权纷争,同样是因为东海存储有大量的天然气,并隐藏有大量的稀土资源。所以,矿产资源与矿产开发,深刻地影响着世界态势。

  资源安全是保障经济永续发展的根本

  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。

  国家工业化的水平如果按中国社科院提出的综合指数K来衡量,2005年时,K=50;多年来,K值年均提高4~5倍,到2010年,K=80左右。根据衡量标准,我国已经进入工业化的后期阶段。

  我国经济持续快速发展,2010年我国人均GDP达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,但现实情况并非如此。据预测,我国的钢、铝、铜等主要金属消费到高峰时,其总需求量相当大,矿产资源对外依存度很高。预计今后相当时期内,我国金属消耗强度仍将持续处于高位。

  我国铁、铝、铜等主要战略性矿产资源储量的占有量只有世界人均水平的42.4%、7.3%和23.3%,长期短缺已成定局。“走出去”势在必行。国家资源安全,是保障国家经济可持续发展的根本。

  推进矿业转型升级迫在眉睫

  我国探明的金属矿产资源储量与第二经济大国的需求量远不相适应,致使成为大宗矿产品的主要进口国。综观世界,现有4300多国际矿业公司(不包括煤和石油),在100多个国家开展资源勘探与开发,其中加拿大、美国和澳大利亚三国在全球国际矿业公司中所占比例高达63.5%。鉴于国外矿业大公司经营世界矿产资源已有半个多世纪,把已探明的大型优质矿产几乎瓜分殆尽,剩下的是一些地勘程度很低、投资规模比较大、建设回报周期长、基础设施落后的项目。由于我国矿业步入国际市场比较晚,虽是矿业大国,但缺少具有相当竞争力和影响力的跨国公司;在全球矿业市场上,科技竞争力相对薄弱,高端工程技术与管理人才严重不足,国际话语权不多;加上进入国际矿业市场充满资源风险、经济风险、市场风险和东道主国的政情风险等,使我国在国际市场中处于十分不利的地位。

  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,除了受到国际矿业市场环境影响外,国内矿业开发水平与世界水平相比也有相当差距,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。因此,大力推进矿业转型升级,大力提升国际竞争力,已经迫在眉睫。它攸关国家经济的可持续发展和“中国梦”的实现。

  制约我国金属矿业发展的主要因素

  我国金属矿业相对落后,这与国家的工业化水平有关,除此之外,也存在一些重大制约因素,及其衍生的许多问题,给矿业发展也带来很大影响。

  主要战略性矿产资源严重短缺

  我国主要战略性矿产不足,如铁、铜、铝、钾盐的人均探明储量分别约占世界人均的35%、17%、11%和5%。

  上世纪末以来,我国支柱性矿产的消费急剧上升,超过国家GDP的增速,加上近年地质勘探和新矿建设投入不足,致使可采后备储量紧缺,铁、铜、铝、锰、铬、钾盐等的供需缺口不断扩大,对外依存度高达52%~97%。

  矿床赋存特点给资源开发带来困难

  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。

  总体来说,我国矿产资源禀赋较差,开采难度大。主要特点之一是中小矿床多、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、管理落后、生态破坏严重。

  我国金属矿床埋藏相对较深,因此,90%以上矿山采用地下开采。开采越来越深,条件不断恶化,技术要求越高,这不仅带来严重的安全隐患,还使生产成本大幅上升。

  我国矿产资源贫矿多、难处理共伴生矿床多。因此,资源综合利用率较低,约30%~40%(发达国家70%左右)。赋存有共伴生资源的矿山,约有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,使本就紧缺的资源雪上加霜。

  地下金属矿采掘机械制造业相对落后

  机械制造业是国民经济的装备部,国家经济发展很大程度上取决于机械制造业的发展,矿业发展也是如此。先进的采矿装备,是构成先进采矿方法的基础;先进装备与采矿工艺的工程结合,是创造高效率采矿的根本条件。

  近几年来,我国矿山机械制造业虽然取得长足进步,但发展较快的主要是选矿设备和煤矿采矿设备,而金属矿山采掘设备这一大市场,却似乎少有关注。金属矿以地下开采为主,地下大型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。

  对矿业的产业定位存在问题

  我国矿业一直定位为第二产业,是何来由?早在建国初,学习前苏联,产业分类不按经济活动性质,而是按生产单位划分。前苏联企业的特征是“托拉斯化”,所以把矿业视为冶炼企业的车间,被打包成为加工业,这显然是不合适的。

  矿业开发的对象是不确定性与差异性很大的矿床,这注定矿业是个投资风险高、投入工程大、建设周期长、开采条件多变、作业环境恶劣的生产初级原料、效益主要在下游的基础产业。

  国家应该深入探讨矿业的定位问题,这对矿业发展至关重要。如果改划为第一产业,将有利于根据行业的特殊性,统一制定发展战略和相关的法律法规、出台相关支持政策,避免国家利益部门化,加速矿业融入经济全球化。

  上述制约矿业发展的四大因素,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。

  创新驱动金属矿业的转型升级

  面对全球化的矿业形势和我国矿业发展中的重大问题,我们要不失时机,充分发挥后发优势,创新驱动,推进矿业转型升级。它涉及理念转变、模式转型和技术创新。下面就五个方面逐一探讨。

  加强国内勘查 有效利用外国资源

  我国主要矿产资源的查明程度约1/3,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,并部署大比例尺地质、物探、化探及专门找矿工作。近年来,国家启动的新一轮找矿已取得重大成果,发现大型矿产地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。青藏高原找矿获得了重大突破。

  另外,现有金属矿山的采深多在500米左右,矿区深部和外围的找矿潜力也还很大。我们要重点破解现有矿区、特别是广大矿集区内中小矿床深、边部勘探的难题。

  我国金属矿床约绝大多数是中小矿床,传统采用各自独立的开采模式。由于小矿开采深度有限,开采覆盖范围狭窄,人为地割裂了相邻矿床赋存和矿化的信息,深部勘探工程难以展开,因此,严重制约矿山的深、边部找矿,使广大中、小矿山出现资源危机成为常态,给国家和地方带来巨大的经济损失和资源损失。要破解这一难题,出路在于整顿矿业秩序,整合资源,采用云锡“区域矿山”的建矿新模式,走集约化、规模化开发的道路。

  我国矿产资源对外依存度很高,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。我们完全可以借鉴国外经验,利用国家体制优势,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,牢固构建合作趋同基础;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,将国家部分外汇储备转为资源储备,使组建的经济联合体成为国家实施全球矿产资源战略的中坚。这也许比争取矿产品定价话语权更为重要。

  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相对落后,致使绝大多数矿山仍然采用浅孔凿岩机和电耙等传统设备,长期停留在上世纪60年代的装备水平;少数大型矿山,依靠价格高昂的国外无轨设备,才基本达到上世纪80年代~90年代的水平。装备落后必然采矿技术落后。半个世纪以来,我国金属矿业的生产规模虽然有很大发展,但其主要依靠资源、资本、劳动力要素的投入。

  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、大采场和更高效率方向发展。无轨采矿技术已成为矿业发展的主体技术,国外无轨采矿的矿山比重已达2/3以上,全员劳动生产率普遍提高了5~7倍;基本上实现了集中强化开采和规模化经营。

  无轨采矿技术的发展过程中,无轨设备的自动化、机电仪一体化,已经展现了智能采矿的美好前景。无轨设备智能化、遥控化是实现智能采矿的基础条件,智能采矿是矿业发展的未来目标。

  金属矿采掘机械制造业要大力发展,与此同时,由于地下矿山的机械作业环境比其他行业恶劣,设备购置和维护费用也高,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”。

  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,它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。因此,要十分重视采矿方法的创新和发展,它反映着矿山采矿技术水平。

  我国金属矿床经过长期的大规模开发,已逐步转向开采条件较差的五类矿床——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。

  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,以安全高效采矿为核心目标,转变采矿方法标准化的传统思维定势,树立开采环境条件可再造的创新理念,以焕发无穷的创新思维,去实现采矿方法的创新,创造出如“缓倾斜多层松软破碎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落矿嗣后充填采矿法”等。上述采矿方法的创新,使采场的日生产能力分别由100吨~110吨提高到320吨~440吨、由120吨~200吨提高到800吨~1000吨、由70吨提高到360吨。采矿方法的创新,为矿山实现扩能增效提供了最直接、最有效的技术支撑。

  应该特别指出,矿山企业需要与时俱进精神,要十分重视采掘设备的更新和采矿方法的创新,这样才能有效地把巨大的潜在效益挖掘出来,推动企业不断登上新台阶。

  建设数字矿山 用信息化改造矿业

  我国矿业相对落后,如何去适应矿业全球化的形势,参与国际竞争,向矿业强国转变?

  早在2006年国家就提出用信息化改造传统产业的发展战略,但是, 矿业行业推进迟缓,只是为了提高矿山安全生产保障能力,2010年国家提出建立矿山安全避险六大系统的强制性要求后,才逐渐引起重视。

  我国金属矿业还处于工业化中期阶段,要赶上矿业发达国家,必须走工业化与信息化融合的发展道路,以信息化带动工业化,别无选择。几年来,一批企业和科研院所顺势而为,为推进数字矿山建设取得很大成绩。当前的重要任务是开发集矿产资源评价、开采优化设计、矿山安全监测、生产过程管控及矿山经营管理等功能于一体的矿山综合信息平台,它是建设数字矿山的基本任务。

  信息化已成为衡量一个国家,一个企业的先进和文明程度的重要标志。数字矿山建设是矿业信息化的基础,而矿业信息化是实现智能采矿的过程,智能采矿是矿业发展的未来目标,也是当今矿业科技发展的主要方向。我国地下金属矿山有2/5已进入深部开采,在建的一批大产量的深部矿山,在“高应力、高井温、高井深”的特殊开采环境下,要实现规模化开采、保障矿工安全、降低生产成本,正急迫需要智能采矿技术的支撑。

  智能采矿,是从工业经济向知识经济过渡的产业形态,虽然完整实现智能采矿约需20年左右,但建设矿业强国始于脚下,从建设数字矿山开始。

  建设区域矿山 加速中小矿山转型

  如上述所言,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。云锡公司的个旧矿区,在20×30平方公里范围内散布着228个矿点,在采矿史上,传统采用“小矿小开”模式,其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。这是关系金属矿业发展全局的大事,应引起各方高度关注。

  路在哪?云锡公司走出了一条新路子。首先,在个旧600平方公里的矿区内,开展矿业秩序整顿和资源整合,在此基础上推进矿区全面转型升级。实施了伤筋动骨的综合配套改革措施,包括全矿区统一规划设计,优化矿区资源配置,调整全区产业结构,简约区内矿山及选厂的数目,构建全矿区集约化的开拓、运输及各大生产辅助系统,更新采掘设备,变革传统采矿方法。历时7年,创建了“区域矿山”,实现了全矿区内“多、小、散”矿群的集约化、规模化开采,矿区发生了巨大变化,主要表现如下:

  转变产业结构,实现了矿区内“多、小、散”矿群的集约化、规模化开采。

  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吨~1000吨的新成绩;全矿区的采矿工效提高4~6倍。全区矿石年产总量由380万吨/年,上升到640万吨/年。

  创建“区域矿山”的7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),转变为连续多年锡产量居世界第一的公司,从此步入了矿业现代化的快车道。

  “区域矿山”正在不断完善和发展过程中,在我国金属矿界已经引起极大关注,并逐步得到推广。它破解了我国金属矿床“多、小、散”矿群开发的难题,开创了广大中、小矿群走集约化、规模化开发的新模式,为矿业集群转变经济增长方式,走出了一条具有中国特色的新型工业化道路。

  21世纪,是世界走向知识经济的伟大时代,中国将再次走到世界前列。我们矿业工作者,肩负使命,共同努力,大力推进金属矿业的转型升级,为我国矿业现代化做出新贡献。(中国工程院院士 中南大学教授 古德生)



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