SYZX系列绳索取芯液动锤

3500米全液压地质岩芯钻机在山东招远金矿进行勘探

今年是中国地质调查局勘探技术研究所成立60周年。

60年，一甲子，岁月峥嵘，成就辉煌。

作为我国第一家探矿工程专业科学研究机构，中国地质调查局勘探技术研究所以地质钻探装备与工艺技术的研发和推广应用为核心工作，通过引进消化吸收再创新、集成创新、原始创新等，60年来交了一份闪亮的成绩单——累计完成重要科研成果500多项，150余项获国家、省部级以上奖励。其中，国家科学技术进步一等奖1项、二等奖2项，国家创造发明奖和新产品奖6项，省部级科技成果一等奖10项、二等奖34项；拥有国家专利93项，中国专利优秀奖4项。如今，勘探所已成为我国地质装备与技术研发的领航者。

我国成立首个探矿工程科研机构，开启国产钻探装备自主研发新征程

新中国成立之初，国家确定了地质工作“大发展，大转变”的战略方针。探矿工程作为地质工作的重要手段，其技术基础却很薄弱。在上世纪50年代初期，当时国外的岩芯钻探已普遍推行金刚石钻探技术，而国内仍是“硬质合金、铁砂加钢粒”钻进，钻探设备主要是从前苏联和瑞典进口的低转速手把式和油压钻机。1956年，我国第一个五年计划进入实施的第四个年头，工农业大发展，急需各种矿产资源、能源、水资源。集中力量发展探矿工程技术的呼声也越来越高。

1957年1月，原地质部组建的我国第一个从事探矿工程专业研究的科研机构——地质部勘探技术研究所（以下简称“勘探所”）成立了。我国地质勘探装备自主研发的新征程由此开启。

建所初期，为发展适合我国国情的勘探设备，勘探所在国内最先开始了探矿工程小型设备和机具的研制工作，随后，岩芯钻机、物探钻机、坑道钻机、工程地质钻机、反循环水井钻机等，及其配套泥浆泵、钻塔等的研制工作全面铺开。在建所后的10年间，勘探所开展了多项探矿工程领域的开创性工作。比如：率先成功研制了我国第一套地质岩芯钻机；用液动锤首次进行全孔反循环取芯试验，并获成功；在国内最早开展了天然金刚石表镶和孕镶钻头的研制工作，并利用冷压浸渍法制造成功……通过10年努力，我国的地质勘探装备开始自给，探矿技术水平空前提高，使得白云鄂博、大冶铁矿，白银厂多金属矿，淮北、平顶山煤矿等大型矿产基地和多个水利资源勘探进程大大加快。

与钢粒钻进相比,金钢石钻进具有效率高、质量好、消耗低和操作轻便等优点。1960年，勘探所开始了天然金刚石钻头制造工艺研究，次年便试制成功我国第一批天然金刚石钻头和扩孔器。由于我国天然金刚石产量少，价格昂贵，生产难度大，为天然金刚石钻头广泛使用增加了难度。1969年，勘探所开始了人造金刚石钻头的研究，并于1974年首次进行了小口径人造孕镶金刚石钻进技术配套试验。随后，勘探所与河南省地质局合作，在河南地质九队午阳铁矿区第一次打出人造孕镶金刚石钻头的高水平。1975年，小口径钻探技术又进行了第二轮配套试验。到70年代末，我国仅用20年左右的时间走完了国外金刚石钻探技术发展所经历的100多年的历程。

此外，在工程地质钻探和水文水井钻探领域的设备研究也屡战告捷，坑探掘进技术和试验室选矿设备研究提交了多项有价值的科研成果。岩芯钻探从手把式低速钻机、大口径硬质合金和钢粒钻进，向液压式高速钻机、小口径金刚石钻进发展；工程地质和水文水井钻探设备，实现了多样化，钻进工艺日趋完善；坑探工程开始从手工作业向半机械化、机械化迈进。我国地质钻探和坑探工作从此朝着赶超世界先进水平的方向迈上了一个新台阶。

钻探服务领域扩大，钻探技术向多领域、多工艺和科学化发展

随着改革开放的逐步深入和国民经济的高速发展，我国钻探技术开始向多领域、多工艺和科学化发展。

20世纪70年代前的钻探技术，主要用于地质找矿和地下资源开采，而进入80年代，则应用到工农业建设和国防建设的各个方面。比如：山东青岛海上柔杆电钻炸礁工程，西藏羊八井地热开采，广东珠江口番禹大桥基桩施工，北京、廊坊等地的定向穿越马路、建筑物的非开挖铺管工程施工，以及北京十三陵蓄能电站锚固工程施工等。

根据市场急需，勘探所以《螺杆钻受控定向钻探技术》成果为依托，1991年开始了采卤对接井钻井技术研究，与湖南省地矿局、湘衡盐矿一起完成了两对对接井施工，到1995年末，共完成5对对接井，成功率达到100%。两井高精度直接对接成功，使我国水溶采矿技术进入了世界前列。盐业系统的老专家说：“这项技术开发成功，解决了我们几十年想解决而未解决的问题。”该技术的成功，不仅为盐业提供了一条低投入、高产出的途径，也为勘探所科研成果的转化提供了重要经验。

80年代初，为了满足各种高层建筑、高速公路、桥梁等基桩工程施工的需要，勘探所率先在国内研制大口径工程施工装备与技术配套，研制了GJD工程钻机、CG型全套管施工设备、大口径无循环施工机具与技术，以及大口径桩检测仪，目前已经形成了系列成套设备、器具及配套工艺，其中大口径无循环钻探技术在青藏铁路建设施工中发挥了重要作用。

1993年，勘探所针对广泛用于市政、电讯、电力、煤气、自来水、热力等管线施工工程的“定向钻进非开挖铺设地下管线技术”进行立项研究。1994年，第一条非开挖铺设的管道顺利完成。到1997年，勘探所自行研制成两种型号的非开挖钻具和器具，并用此设备完成了70多条管线铺设工程，包括穿越公路、铁路、首都机场飞机跑道和建筑物等，至目前已形成高效环保的GBS系列（5Ｔ－320Ｔ）钻机及配套施工技术体系。

冲击回转钻探技术在硬岩钻进中具有较高钻进效率。勘探所是我国首个开展液动冲击回转钻探技术研究的单位，至今仍在坚持这项研究。勘探所最初研制成功的5个系列的液动潜孔锤，品种达20多个，几乎涵盖了全部钻孔口径。后续又开发出了更大口径的、嵌岩桩钻进用的ZC-800型液动潜孔锤。勘探所的这一成果在国外引起了广泛关注，吸引了日本、德国、英国、俄罗斯、澳大利亚、古巴、泰国、越南等国家的专家前来考察。德国、澳大利亚、加拿大等在钻探技术方面比较先进的公司先后从勘探所购置了液动锤。该成果在英国权威杂志的《地质钻探》1995年第5期一经发表，有10个国家的13家公司来电来信索取资料和要求报价购置。

随着钻探技术服务领域的扩大，钻探工程面临的地质条件越复杂，施工难度也越大。如何提高钻探效率、保证质量、降低成本？勘探所根据生产需要及施工条件，将新技术、新方法进行配套，先后研发了小口径金刚石岩芯钻探、井底动力钻探、空气钻探、水力反循环钻探、大口径基桩孔施工等工艺。勘探所实施的原地质部“八五”攻关项目《中心取样地质钻探新技术》《液压顶驱式车装钻机》及《CD－3型岩芯钻机》，结束了我国钻探方法单一的局面，使我国钻探技术的整体水平有了较大幅度的提升。与此同时，勘探所还与各有关探矿机械厂共同合作，使常用钻探设备基本上实现了标准化、系列化和国产化。

钻探技术迎来发展新机遇，科学钻探体系进一步丰富

1999年，新一轮国土资源大调查开始实施。地质、矿产及资源勘查钻探技术的应用迎来新的发展机遇和更广阔的发展舞台。

在地质大调查项目、科技部“863”项目和危机矿山专项项目的支持下，勘探所完成了2000米全液压岩芯钻机及配套设备的研究，并在山东乳山金青顶金矿区完成了终孔深度达2212.80米（Φ76毫米 N级口径）示范孔的工程施工，创造了国内H级绳索取芯钻进深度及岩芯钻探套管应用深度的两项最深纪录。用自主研发的XJY-850无缝合金钢管材制作的Φ73毫米、Φ89毫米绳索取芯钻杆，在示范孔施工期间未发生孔内钻杆事故，标志着我国2000米地质岩芯钻探技术体系已基本形成，同时也结束了我国2000米以深钻孔绳索取芯钻杆依靠进口的局面。

全液压动力头钻机具有取芯钻进效率高和安全性高的特点，尤其在斜孔施工方面极其方便，可提高钻探质量。勘探所开发的YDX系列全液压岩芯钻机的所有功能均为液压驱动，操控精准便捷，与传统的立轴式钻机相比，取芯作业的效率及安全性大大增加，钻机采用模块化设计、先进的高转速动力头设计、负荷敏感控制液压系统等部件设计，提高了钻探工作效率，减轻了工人的体力劳动，提高了钻机工作可靠性。勘探所先后完成了300米、600米、1000米、1500米和2000米系列钻机的设计开发，并出口到澳大利亚、俄罗斯、吉尔吉斯斯坦、蒙古等国。

在地调项目的支持下，勘探所研发的高精度定向对接中靶系统——“慧磁”系统，实现了地下导航高精度定向技术的重大突破，也使得我国成为继美国之后第二个拥有此项技术的国家。从2003年开始，勘探所与中国机械进出口总公司合作，实施了土耳其BEYPAZARI天然碱采集卤项目钻井工程，到2010年12月共完成了56口井的定向钻井，获得了土耳其业主公司的高度评价。通过土耳其天然碱工程的实施，勘探所实现了从两井对接连通到多井对接连通的技术跨越。

2001年4月18日，受国内外地学专家高度关注的中国大陆科学钻探工程在江苏省东海县破土动工。该井井深达5158米，孔径256毫米。针对科钻工程中硬岩深井连续取芯钻进技术难题，勘探所完成了液动潜孔锤理论及工作原理的创新，攻克了液动潜孔锤零件设计、选材及加工方面的多项工程技术难题，配套开展了全面冲击回转钻进、绳索取芯钻进、液动潜孔锤跟管钻进、螺杆马达液动潜孔锤提钻取芯钻进及螺杆马达＋液动潜孔锤＋绳索取芯三合一钻进等配套工艺的研究，至2008年底基本完成了YZX系列液动潜孔锤及其配套工艺技术的研究与开发。科钻一井的统计数据表明，采用液动锤钻进施工，钻进效率提高54%，延长回次进尺178%，大幅度减少了施工周期、降低了施工成本，为科钻一井的顺利完成发挥了重要作用，并创造了单孔应用进尺和使用深度两项世界纪录，使我国的液动锤技术达到了国际领先水平。目前，YZX系列钻具已经成为国内外市场上实现规模化应用程度最高的产品，不断刷新的液动冲击回转钻进技术应用孔深和累计使用进尺等世界纪录，使我国在该领域的研究应用水平站在了世界之巅。

2007年10月22日，勘探所承担的松辽盆地“松科一井”主井（北井）钻探工程顺利完钻。这口深达1810米的科学探井，以取芯钻进1630米、岩芯直径92毫米、岩芯采取率94.59%的技术成果，为中国乃至世界的环境地质科学研究提供了丰富详实的必要信息。该井在实施过程中，综合运用水源钻探设备、岩芯钻探技术与石油钻井技术，为在复杂沉积地层环境中进行低成本钻探探索了一条成功之路。2014年，勘探所又牵头组织实施了“松科二井”科学钻探工程，目前进展顺利。

2008年至今，勘探所又以骨干成员单位参与了汶川地震断裂带科学钻探工程（WFSD）。期间，勘探所研制的深孔复杂地层取芯钻具和长半合管取芯技术，在提高高应力极破碎复杂地层的岩芯采取率、岩芯质量和复杂地层深部综合钻探效率等方面发挥了重要作用。其中，9米超长半合管的应用创世界纪录。

大力推进科技创新，多项钻探技术领跑世界

随着找矿突破战略行动、生态文明建设、国土资源“三深一土”科技战略的推进，中国地质调查工作更加聚焦国家重大需求和国土资源中心工作，更加关注重大资源环境问题和地球系统科学问题。勘探所按照中国地质调查局党组确立的建设世界一流新型地调局的目标，充分发挥科技创新的引领支撑作用，强力推进科技进步、人才成长和团队建设，自主研发了一批高精尖钻探技术设备，使我国在多个钻探领域领跑世界。

勘探所承担的《2000米以内全液压地质岩芯钻探装备及关键器具》项目，针对我国地质岩芯钻探技术与装备落后的状况，对全液压岩芯钻机及地质岩芯钻探关键器具进行了全面技术攻关，先后研制了系列全液压岩芯钻机、高强度钻探管材和绳索取芯钻杆、高效液动锤、新型事故处理工具等关键技术装备，突破了严重制约我国地质勘探工作发展的技术瓶颈，从而建立起我国2000米以内地质岩芯钻探技术体系，也使得我国由全液压岩芯钻机、高性能绳索钻杆进口国一跃成为出口国。2015年，该项成果获得了国家科学技术进步二等奖。

勘探所还自主研发了用于深部矿产资源勘查的3500米全液压岩芯钻探装备。该装备具有较高的机械化、自动化水平，配套高精度仪表及钻参系统，满足金刚石绳索取芯、冲击回转、定向钻进等深孔地质钻探工艺要求，既可用于深孔岩芯钻进，也可用于我国浅部石油勘探，以及新兴能源如煤层气、页岩气、干热岩等的勘探，既可以打丛式井，又可以钻进定向孔。目前，该钻机正在深部地质找矿和油气资源调查中发挥作用。此外，勘探所还研发了大型车载深井钻机、全回转套管钻机、反循环取样钻探装备、地质勘查深孔用高强度铝合金钻杆、轻便岩芯钻机、涡轮取芯钻进系统、大口径长钻程同径取芯技术等，填补了国内多项钻探领域的技术空白。

钻探过程中，孔壁坍塌、掉块、溶洞、漏失等孔内事故时有发生。针对此种情况，勘探所开展了76毫米和96毫米规格的小口径地质钻探波纹管护壁技术研究，攻克了小口径膨胀波纹管成形技术、膨胀波纹管悬挂锚固技术和多根膨胀管对接技术等三大关键技术难题，填补了该技术领域的世界空白。该技术能有效解决深部地质钻探施工中的孔壁坍塌、掉块、溶洞、漏失等孔内事故，其处理效果相比传统泥浆调配、水泥造壁等更加可靠安全，同时简化了钻孔结构、优化套管级数，大大降低了钻探成本，被誉为21世纪国际钻探工程领域的核心技术之一、小口径钻孔的“血管支架”。该技术在广西、山东、甘肃、福州等地进行了现场应用，完成了地质岩芯钻探超深孔护壁、长距离连续护壁、页岩气孔护壁、大斜度钻孔等不同类型的护壁任务，单次护壁长达21米，护壁深度达到2000余米。

自从2003年开始勘探所用自有技术在土耳其从事对接井工程，取得了土方业主的高度认可。鉴于勘探所与土耳其业主在工作中建立了良好的合作关系，2014年勘探所作为独立承包商签订了贝帕扎里天然碱矿钻井工程四、五期合同，共计145口井。2015年9月10日，由勘探所承担的土耳其卡赞天然碱地下工程开钻，标志着世界上最大规模的对接井水溶采集卤工程正式拉开序幕，该项目计划在2015年～2018年施工74个采卤水平井组，单井总数达222口。勘探所运用“慧磁”技术创造性地设计并实现了多井组的连通，真正使得地下“穿针引线”技术成为了现实；在施工中大胆创新，克服了地层结构复杂、地磁场异常、地层破碎严重等困难，积累了处理复杂问题的丰富经验。

60年风雨路，勘探所人用聪明才智和心血汗水铸就了一座座功绩累累的丰碑。在前期研究成果的基础上，近些年来，勘探所取得了4项国际领先技术成果：高精度对接连通井技术、液动冲击回转钻探技术、大口径长筒取芯钻探技术与小口径膨胀波纹管护壁技术；1项国际先进钻探技术体系：2000米以内地质岩芯钻探技术体系；2项国内领先技术：3500米全液压地质岩芯钻机与车载全液压深井钻机；实施了4项科学钻探工程：牵头实施“松科二井”工程、承担“松科一井”主孔工程施工作业、为中国大陆科钻一井工程提供核心钻探技术、为汶川地震科学钻探工程提供极破碎地层取芯技术。

步入新时代，继续为钻探技术装备研发贡献中国力量

党的十九大召开，中国特色社会主义步入新时代。新时代，世界抱以新期待。

步入新时代，勘探所将继续为钻探技术装备研发贡献中国力量：一是制定1.3万米科学超深井钻探技术方案。围绕国家实施科学超深井的需求，对实施我国超万米科学钻探工程的相关技术与装备研究开发提出了系统建议，形成一套满足1.3万米科学超深井的钻探技术方案，为我国入地计划的实施打下了基础，为超深井关键技术研究指明了方向。二是进行海域天然气水合物开采技术探索。针对海域天然气水合物开采面临的粉砂质地层低渗、松散无胶结等问题，综合应用水平井施工技术、多介质反循环钻探技术、定向对接连通井技术等，探索超大直径井眼扩径砂砾充填完井、水平井砂砾充填完井及对接井完井等技术，以实现增大产层接触面积、控制涌砂、抑制粉砂运移、举升排沙等目标，力争解决我国及世界海域天然气水合物开采的关键技术难题。三是拓展“慧磁”系统在地下热能开发的应用；“慧磁”系统为定向井提供关键技术保障，确保井组的平行，解决地热勘查开发关键技术难题，为最后热储层的压裂提供有利条件。四是拓展“慧磁”系统在矿山救援井的应用。勘探所创新提出了一套利用“慧磁”系统进行井下被困人员的定位和救援孔定向引导技术方案：在矿山井下预设磁信标装置，矿难发生后可由被困人员启动，磁信标可连续30天以上向外发射磁场信号，用于提示井下存活人员及所处位置，并精确引导地面救援孔钻入被困区域，提高救援效果和效率，为矿山抢险救援提供了一种高科技手段。

六十载峥嵘岁月，笔墨春秋著华章；六十年风雨征程，薪火相传见精神。勘探所将在支撑服务国家重大需求和国土资源中心工作的大路上勇往直前，继续在高精尖勘探装备和技术领域的研发领先国内，力争实现部分技术与世界水平并跑或领跑。

探索资源环境和谐发展之路

邓杰 邓善芝

资源的综合利用，主要是指在矿产资源开采过程中对共生、伴生矿进行综合开发与合理利用；对生产过程中产生的废渣、废水（液）、废气、余热余压等进行回收和合理利用；对社会生产和消费过程中产生的各种废物进行回收和再生利用。

资源综合利用的重要性

矿产资源综合利用不仅是解决矿产资源短缺的重要途径，而且是实现矿业经济可持续发展战略目标的现实选择，对有效利用和合理保护自然资源起着积极的推动作用。矿产资源综合利用是矿产开发的一项重要政策，也是合理开发、保护环境、维护生态平衡的一种有效手段。在矿产资源综合利用过程中，倡导低碳经济不仅有利于缓解我国经济发展的资源约束矛盾，调整优化结构和转变经济发展方式，而且对于减少污染排放、改善环境质量具有重要意义。

1.矿产资源低碳开发

就我国有色金属工业来说，每年排出废石上亿吨、尾砂7000多万吨，占用大量土地；数亿吨废水只有少部分复用或处理达标后排放。有色金属材料生产过程的许多材料含有一定量的有毒金属，如汞、镉、钍等，产生的废弃物已成为环境污染的重要因素之一。有色金属采选回收率仅为50%～60%；矿产资源综合利用率达70%的矿山仅占7%，综合利用率达50%的矿山不到15%，75%的综合型矿山企业综合利用率不到2%～5%；选矿回水利用率65%～70%；尾矿综合利用率为20%左右；冶炼的资源综合利用率为40%～60%，许多共、伴生矿没有综合回收；工业水重复利用率为72.8%；固体废物资源综合利用率为7%～8%；SO2的利用率约70%左右，致使每年排放大气中的SO2高达50余万吨。因此在有色金属工业的采、选、冶、加工过程中，对尾矿及“三废”进行综合利用显得格外迫切。

2.再生资源回收利用

除开展矿产资源的综合利用之外，发展再生资源回收利用也是非常重要。

发展再生资源回收行业，可以节省采矿、冶炼、电解等工艺环节，大量减少污染排放和能源消耗，也是降低资源对外依存度、推动我国生态文明建设的必由之路。业内预计，到2020年末，我国再生资源回收行业整体产业链产值将达3万亿元。

资源综合利用的途径

综合利用固体废物生产的产品包括：利用煤矸石、铝钒石、硼尾矿粉、锅炉炉渣、冶炼废渣、化工废渣及其他固体废弃物生产建材产品、电瓷产品、肥料、土壤改良剂、净水剂、作物栽培剂；利用制糖废渣、滤泥、废糖蜜、淀粉废渣、造纸污泥等生产造纸原料、建材产品、酒精、饲料、肥料、赖氨酸、柠檬酸、核甘酸、木糖，碳化硅、饲料酵母，及多种有机糖类。

综合利用废水（液）生产的产品包括：利用化工、纺织、造纸工业废水、制盐液（苦卤）及硼酸废液，生产银、盐、锌、纤维、碱、羊毛脂、多种无机盐类、粘合剂、酒精、香兰素、饲料酵母、肥料、制冷剂、阻燃剂、燃料等；利用酿酒、酒精、制糖、制药、味精、柠檬酸、酵母废液生产饲料、食用醋、酶制剂、肥料、沼气，以及利用糠醛废液生产的醋酸钠；利用石油加工、化工生产中的废硫酸、废碱液、废氨水以及蒸馏或精馏釜残液，生产硫磺、硫酸、硫铵、氟化铵、芒硝、硫化钠、环烷酸、肥料，以及酸、碱、盐等无机化工产品和烃、醇、酚有机酸等有机化工产品。

再生资源生产的产品包括：回收生产和消费过程中产生的各种废旧金属、废旧轮胎、废旧塑料、废纸、废玻璃、废旧家用电器、废旧电脑及其他废电子产品 ，从中提取金属（包括稀贵金属）非金属和生产的产品；利用废棉、废棉布、废棉纱、废毛、废丝、废麻、废化纤、废旧聚酯瓶和纺织厂、服装厂边角料，生产造纸原料、纤维纱及织物、无纺布、毡、粘合剂、再生聚酯产品；利用废轮胎等废橡胶、废塑料生产的胶粉、再生胶、轮胎、防水材料、橡胶密封圈、塑料制品、建材产品、装饰材料、保温隔热材料；利用杂骨、皮边角料、毛发等生产骨粉、骨油、骨胶、明胶、胶囊、磷酸钙及蛋白饲料、氨基酸、再生革、生物化学制品。

城市矿产垃圾：放错地方的资源

据测算，每回收利用1万吨再生资源，可节约自然资源4.12万吨，节约煤1.4万吨，减少6万吨～10万吨垃圾处理量；每利用1万吨废钢铁，可炼钢8500吨，节约铁矿石2万吨，节能0.4万吨标煤，少产生1.2万吨废渣，减少86%的空气污染。

在“城市矿产”回收体系当中，垃圾分类处理是废弃资源再生回收利用中重要的一个环节。通过分类投放、分类收集，把有用物资，如纸张、塑料、橡胶、玻璃、瓶罐、金属以及废旧家用电器等从垃圾中分离出来回收利用，既提高垃圾资源利用水平，又可减少垃圾处置量。按照一般城市特点，我们将城市可能产生的垃圾进行分类，主要分为：动物尸体、人畜粪便、可回收垃圾、餐厨垃圾、有害垃圾和其他垃圾。

垃圾分类处理大致分为三个步骤：湿垃圾（有机垃圾）在有机垃圾加工利用厂被加工成有机肥或有机复合肥，用于绿化或农业施肥；干垃圾（无机垃圾）在生活垃圾分拣中心被进一步细化分类为废纸张、废塑料、废玻璃、废金属等可回收利用成分，再由相应的再生利用厂进行再生利用；有害垃圾在有害垃圾分拣处置站分拣，可回收利用物送去回收利用，残渣进行焚烧或安全填埋处理。

对垃圾进行分类收集，有以下诸多优点:

一是减少占地。生活垃圾中有些物质不易降解，使土地受到严重侵蚀。垃圾分类，去掉能回收的、不易降解的物质，能减少垃圾数量达60％以上。

二是减少环境污染。废弃的电池中含有金属汞、镉等有毒的物质，会对人类产生严重的危害；土壤中的废塑料会导致农作物减产；抛弃的废塑料被动物误食，会导致动物死亡。

三是变废为宝。中国每年使用塑料快餐盒达40亿个，方便面碗5亿~7亿个，一次性筷子数十亿支，这些占生活垃圾的8％~15％。1吨废塑料可回炼600公斤柴油。回收1500吨废纸可生产1200吨纸。1吨易拉罐熔化后，能炼结成1吨很好的铝块，可减少开采20吨铝矿。生产垃圾中有30％~40％可以回收利用，应珍惜这个本小利大的资源。

石墨，缘何脱颖而出？

曾小波 徐明

2008年，英国曼彻斯特大学两位学者因发明石墨烯材料获得诺贝尔奖，在全球引发“石墨热”；欧盟宣布石墨烯入选“未来新兴旗舰技术项目”，并设立专项研发计划；日本将石墨作为重要战略性矿产资源进行储备；美国将石墨列为高新技术产业的关键矿物原料，实行立法保护。2015年10月，习近平总书记考察访问英国莫彻斯特大学石墨烯重点实验室；2015年10月，华为与曼彻斯特大学石墨烯研究所签订石墨烯合作战略协议；2016年，《全国矿产资源规划》将晶质石墨列为我国战略性非金属矿产资源。

石墨烯晶体结构模型

石墨到底是一种什么样的资源，为什么会在众多矿产资源中“脱颖而出”？在中国经济面临新常态、产业转型升级的关键时期，晶质石墨资源开发及高科技利用将会带来怎样的机遇与挑战？

一、晶质石墨是什么

石墨，别称“石涅、石黑、石螺、石黛、画眉石”，是C元素的结晶矿物之一，素有“黑金子”的美称，呈钢灰色、黑灰色，具半金属光泽，有滑感，易污手。

石墨分为天然石墨和人造石墨，天然石墨可分为晶质石墨和隐晶质石墨。晶质石墨特别是大鳞片晶质石墨是高端石墨产品的重要原料，工业价值较大。

中国石墨矿产分布及生产加工基地示意图

二、晶质石墨的战略地位

1.晶质石墨的性质

晶质石墨具有金属和非金属两种特性，同时是碳结晶矿物，具有优异的导电、导热、自润滑、耐高低温、高化学稳定性、密封、抗辐射及可塑性型强等特点，使其在光学、微电子、热力学等方面具有独特的优异性能。

2.晶质石墨的主要产品

耐火材料：鳞片石墨大量应用于冶金工业中的石墨坩埚和镁碳砖生产等。

高纯石墨：高纯石墨材料要求C≥99.9% ，用于核能、半导体等高新技术产业的材料，则要求C≥99.99 %。

铸造工业用石墨：用石墨作铸模涂料，增加铸件的光滑度，减少铸件的裂纹和孔隙。对石墨原料的要求一般粒度0.074mm，含碳70%～80％。

柔性石墨：具有较高的化学稳定性、耐高低温、耐腐蚀、耐辐射、导电、导热、安全无毒，且具有良好的柔韧性、自粘性和润滑性，广泛应用于石油、化工、冶金等领域。

胶体石墨：拉丝用石墨乳粒度小于10μm，含碳98%～99％；模锻用石墨乳呈鳞片状，含碳要求在80%～99％以上，粒度＋0.15μm。

锂离子电池负极材料：目前成熟应用的主要是碳石墨材料，是电子、新能源汽车等新兴产业的关键性材料。

各向同性石墨材料：是核能、半导体、电火花加工等高新技术产业发展急需的高端石墨产品，大量用于单晶硅、多晶硅等半导体材料的制造设备。

电气工业用石墨：利用石墨制作电极、电刷、碳棒、碳管、阳极板、石墨垫圈等。对石墨原料的要求为粒度43μm，含碳94%～97％。

石墨烯：是目前发现的最薄最轻、硬度最高、韧性最强、导热性和导电性最好的纳米材料，被誉为“21世纪的新材料之王”。

3.晶质石墨的战略地位

晶质石墨是多种工业必需的关键性原料：在航空航天方面，用于制造远程导弹或者航天火箭推进器的材料、宇宙航行设备的零部件等；在国防军工方面，用于制造新型潜艇的轴承，生产国防用高纯石墨、火药、石墨炸弹、隐形飞机和导弹的鼻锥等；在化工方面，用于制作热交换器、反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、泵等设备，用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业；在电子方面，用来作电极、电刷、碳棒、碳管、水银整流器的正极、石墨垫圈、电话零件、电视机显像管的涂层、电磁屏蔽的导电塑料等；在新能源汽车方面，可用于锂离子电池负极材料；在核能工业，高密度的高纯石墨和氟化石墨，用作核反应堆中子减速剂和防原子辐射的外壳；在光伏产业，石墨烯是一种较好的储氢材料，用于制作大比电容的超级电容，提高锂电池的充放电效率，石墨烯也是太阳能电池较好的备选材料。

晶质石墨将带动新能源、新材料等领域的技术革命。石墨烯将带来诸多工业革命性的技术进步，是未来科技竞争的核心。计算机及互联网领域的技术革命：石墨烯芯片的主频可达1000GHz，是普通晶硅电脑芯片的数百倍；通信领域的技术革命：石墨烯制成的天线以1000GHz的频率正常工作，远超目前常规的天线；新能源工业技术进步：石墨烯制成的超级电容器，充电时间只需1 毫秒，新能源汽车电池有望充电10分钟，连续开行1000公里；国防军工：石墨烯强度比钢强200倍，是现有测试材料中轻度最强的，这将带来武器工业的技术革命。

4.晶质石墨的需求

未来，传统领域石墨需求保持稳定，新兴产业石墨需求将快速增长，需求增长集中在晶质石墨。据中国地质调查局预测，2020年晶质石墨需求将达到95万吨，新兴产业需求占比将超过45%，其中，新能源和新能源汽车领域需求约23万吨，核电领域需求约14万吨，高端制造和电子信息等领域需求10万吨以上。预测到2030年，晶质石墨需求将达到135万吨，新兴产业需求占比将进一步提高。

三、晶质石墨产业发展机遇与挑战

1.我国石墨资源丰富，资源保障程度高。

据美国地质调查局（USGS）统计，2017年，全球石墨储量2.7亿吨，80%集中分布于土耳其、巴西和中国。矿石种类上，晶质石墨主要分布在中国、乌克兰、斯里兰卡、马达加斯加、巴西等国；隐晶质石墨矿床主要分布于土耳其、印度、韩国、墨西哥、奥地利、中国等地。多数国家只产出某一类型石墨，中国是少数几个石墨资源种类齐全的国家之一。

中国石墨资源丰富，总保有量长期位居世界前列，其中晶质石墨资源量约2.6 亿吨。晶质石墨以大、中型矿居多，占矿产地总数的70%，全国晶质石墨保有矿物储量约88%集中分布于大型矿中。目前，我国已形成六大石墨生产加工基地，产量占全国的80%以上，其中晶质石墨主要产地有黑龙江鸡西、黑龙江萝北、山东平度、内蒙古兴和等；隐晶质石墨主要产地有湖南郴州、吉林磐石等。

2.晶质石墨深加工技术相对落后，尚未成为资源强国。

长期以来，我国晶质石墨深加工技术相对落后，大量出口低附加值产品，高端深加工产品主要依赖进口，开发利用粗放。

石墨产品一般分为高纯石墨（固定碳含量>99.9%）、高碳石墨（94%~99%）、中碳石墨（80%~93%）和低碳石墨（50%~79%）四大类，国内企业主要生产低碳、中碳石墨产品，高碳和高纯石墨产品较少。球化石墨、柔性石墨和氟化石墨等深加工产品占比有限，深加工技术相对落后。出口的石墨产品80%为初加工产品，同类产品进出口价格相差悬殊，如球化石墨进口价格是出口价格的两倍以上。

石墨矿石中含有大量的杂质矿物，晶质石墨矿石的品位较低，一般为3%~15%，但可浮性很好。在选矿过程中，需采用多段磨矿多段选别，通过筛分或水力旋流器分级，及时将已解离的大鳞片石墨分离出来，避免受到反复磨损。

我国中小型采选企业数量多，生产规模小而散，技术设备落后，采富弃贫、采易弃难等现象突出，晶质石墨利用率仅为40%，资源浪费严重。

四、结语

晶质石墨不仅应用于耐火材料、电极电刷、铅笔、铸造、密封、润滑等传统工业领域，更是高端装备制造、新能源、新材料等战略性新兴产业及核电领域的关键资源，被誉为“21世纪支撑高新技术发展的战略资源”，素有“黑金”美誉。随着技术发展和应用领域的不断拓展，晶质石墨资源的战略地位越来越受到重视。

我国是世界石墨资源大国，第一大石墨生产国、出口国和消费国，但长期以来石墨加工技术落后，大量出口低附加值产品， 高端深加工产品主要依赖进口，资源优势未能转化为技术和经济优势。未来，随着我国石墨资源战略地位凸显，科学利用和保护天然石墨资源，开发深加工技术和发展高端产品，将成为石墨产业发展的必然趋势。

尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的，用来堆存金属或非金属矿山进行矿石选别后排出的尾矿或其他工业废渣的场所。

尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流危险源，存在溃坝危险，一旦失事，容易造成重特大事故。

尾矿库一般由尾矿堆存系统、尾矿库排洪系统、尾矿库回水系统等几部分组成，分为以下几种类型：

尾矿库的分类

山谷型尾矿库是指在山谷谷口处筑坝形成的尾矿库。它的特点是初期坝相对较短，坝体工程量较小，后期尾矿堆坝相对较易管理维护，当堆坝较高时，可获得较大的库容；但当汇水面积较大时，排洪设施工程量相对较大。我国现有的大、中型尾矿库大多属于这种类型。

傍山型尾矿库是指在山坡脚下依山筑坝所围成的尾矿库。它的特点是初期坝相对较长，初期坝和后期尾矿堆坝工程量较大。由于该类尾矿库尾矿水的澄清条件和防洪控制条件较差，因此管理、维护相对就比较复杂。国内位于低山丘陵地区的小矿山常选用这种类型的尾矿库。

平地型尾矿库是指在平缓地形周边筑坝围成的尾矿库。其特点是初期坝和后期尾矿堆坝工程量大，维护管理比较麻烦；国内平原或沙漠戈壁地区常采用这类尾矿库。例如山东省的一些金矿的尾矿库。

截河型尾矿库是指截取一段河床，在其上、下游两端分别筑坝形成的尾矿库。它的特点是不占农田；库区汇水面积不太大，但上游的汇水面积通常很大，库内和库上游都要设置排水系统，配置较复杂，规模庞大。这种类型的尾矿库维护管理比较复杂，国内采用的不多。

溃坝原因

洪水漫顶

洪水漫顶是造成尾矿库溃坝的重要原因。由于排洪设施的设计、施工或管理不能满足要求，往往会造成尾矿库排洪能力不足、排洪设施出现堵塞垮塌，汛期时大量雨水涌入库内，极有可能导致洪水漫顶，使坝体溃决。

坝体裂缝

坝体的某些细小裂缝有可能成为坝体集中渗漏的通道，裂缝的出现也可能是坝体滑塌的预兆。裂缝产生的主要原因有：坝基承载力不足导致局部坝体坍塌开裂、坝体边坡及断面尺寸设计不当、坝体施工质量差等。

渗透破坏

正常稳定的渗流可以加速尾矿库干滩的形成和尾砂的固结，提高坝体的稳定安全性。若坝体没有进行合理的设计及施工，未根据稳定运行要求设置坝体排渗层，将会造成坝体浸润线偏高，有可能引发溃坝事故。

坝体滑坡

有些坝体滑坡是突发性的，有些则是先由细小裂缝开始，然后裂缝慢慢扩大，最终导致滑坡，发生溃坝事故。滑坡按滑坡的性质可分为剪切性滑坡、溯流性滑坡和液化性滑坡；按形状可分为圆弧滑坡、折线滑坡和混合滑坡。

防范措施

加强安全监测

尾矿库溃坝事故常在汛期发生，此时应加大监测力度：尾矿库干滩是否已经形成，干滩长度是否与设计要求相符合，排水构筑物是否完好通畅，库区周边有无引发地质灾害的不利条件，泥石流拦截设施是否完好有效。尾矿库坝体边坡是否符合设计要求，是否产生隆起或者塌陷；坝体表面是否有冲刷的现象，有无裂缝。若产生裂缝，应立即了解裂缝的形状、走向，并分析其产生的原因和发展趋势。

采取预警行动

当企业发现坝体存在洪水漫顶、排水管坍塌等危险时，应及时报告相关安全监管部门、当地政府部门和设计单位，尽力排除险情。如果险情不断扩大，应组织尾矿库下游人员疏散转移，防止事故扩大，避免人员伤亡。

开展隐患排查治理专项行动

各单位应根据国家相关部门的要求，在尾矿库所在地政府的统一组织领导下开展专项整治和隐患排查治理专项行动。

做好汛期防洪工作

开展全面、细致的尾矿库防汛安全检查，特别是曾经发生过滑坡、泥石流等地质灾害的重点地区。加强对排洪、泄洪设施的维护，保证尾矿库的调洪库容和干滩长度符合标准，对一时难以整改到位的隐患进行重点巡查，制定应急措施。

五个“必须”

1、必须确保全员培训合格，“三项岗位人员”持证上岗生产经营单位必须对从业人员进行安全生产教育和培训。未经培训合格的人员，不得上岗作业。

2、必须确保排洪、排渗设施设计规范、运行可靠排洪设施是尾矿库必备的安全设施，它的安全性直接关系到尾矿库防洪安全。排渗设施可及时降低库内水位和浸润线埋深，有效防范渗流破坏。

3、必须限期消除病库安全隐患，严禁危库、险库生产运行尾矿库可分为危库、险库、病库、正常库。对危库须采取应急措施；对险库必须立即停产，及时消除险情；对病库必须限期整改，及时消除安全隐患。

4、必须按设计及时闭库，这主要是指生产经营单位应按规定时限及时履行闭库程序，严格进行尾矿库整治和排洪系统整治。

5、必须建立应急联动机制，确保应急装备、物资及应急演练到位政府、生产经营单位和尾矿库周边村镇要建立应急联动机制，确保在尾矿库发生事故或险情时能够及时启动应急预案。

2019年4月22日是第50个世界地球日，为响应自然资源部“珍爱美丽地球、守护自然资源”倡议，自然资源部中国地质调查局沈阳地质调查中心基础室依托“辽东-吉中地区区域地质调查”及“松辽盆地西缘扎赉特-巴林左旗区域地质调查”两个二级项目，在吉林省公主岭地区开展了世界地球日科普宣传活动。

上午9:30-11:00，相关人员在公主岭路和迎宾大街举行了“世界地球日”科普宣传单发放活动，呼吁普通大众“同一个地球，保护环境，从我做起”，对发放人讲述了保护地球的重要意义及保护方法，共计发放传单600余份。下午来到吉林省公主岭二十家子学校，进行“地质科普走进中小学校园”活动，让乡镇中小学生了解地质工作。唐振以“走进地质调查”为题目，进行科普讲座，用通俗的语言及图片，向同学们讲解了什么是地质、地质与我们的生活存在的联系以及地质调查的简单工作方法；葛锦涛以“地球的 “照相机”——人造卫星”为题目，形象的讲解了遥感以及航空卫片在地质工作及生活的应用；李斌以“恐龙时代的确定”为题目，以恐龙为切入点，向同学们生动地介绍了恐龙从死亡到深埋，从成岩作用到出露地表，从样品采集到锆石U-Pb法测年，环环入扣，引人入胜。会后，同学们纷纷提问，唐振、葛锦涛、李斌、陈井胜、刘淼、杨帆分别给学生们进行了详细解答，现场气氛热烈，同学们对地质产生了浓厚的兴趣，会后几位同志分别留下了E-mail以便交流。

在数据驱动的背景下，我们已经进入了数字经济时代。据统计，2016年中国数字经济总量已占全国GDP总量的30.6%，数据之于本世纪就像石油之于20世纪，它是发展和改变的动力。如果将数据比作土壤，再加上标准管理、元数据管理、主数据管理等各种营养成分，可以培养滋润出丰富多彩的上层数据应用。地质大数据作为国家空间基础信息重要的部分，为满足不断扩展的应用需求，将数据资源管理模式提升为数据资产管理模式势在必行。

一、大数据与数据资产管理 

数据资产管理（DAM）是指规划、控制和提供数据及信息资产的一组业务职能，包括开发、执行和监督有关数据的计划、政策、方案、项目、流程、方法和程序，从而控制、保护、交付和提高数据资产的价值。数据资产管理是需要充分融合业务、技术和管理，确保数据资产的增值。

2013年，英国商务、创新和技能部发布《英国数据能力发展战略规划》，旨在使英国成为大数据分析的世界领跑者，并使公民和消费者、企业界和学术界、公共部门和私营部门均从中获益。该规划中数据能力主要包含三方面：人力资本、基础设施和数据资产。其中，数据资产主要体现在数据本身的丰富性、可用性和开放性等方面。同《美国大数据白皮书》一样，《英国数据能力发展战略规划》中也使用了data assets一词。

2014年，美国发布了《大数据：抓住机遇，保存价值》，即《美国大数据白皮书》。白皮书指出：“政府机构根据开放程度已将数据资产划分为三个种类：开放性、半开放性、非开放性，并且只能出版发行开放性密级的信息。”

美国联邦地理数据委员会（FGDC）地理空间数据生命周期管理架构

2015年7月，国务院出台了《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》，鼓励企业利用电子商务平台的大数据资源，提升企业精准营销能力，激发市场消费需求。9月，国务院发布的《促进大数据发展行动纲要》指出，在全球信息化快速发展的大背景下，大数据已成为国家重要的基础性战略资源，正引领新一轮科技创新。数据资源一词出现在纲要正文中。

党的十九大报告提出要“推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合”，进一步突出了大数据作为国家基础性战略性资源的重要地位，掌握丰富的高价值数据资源日益成为抢占未来发展主动权的前提和保障。

数据资产管理是一种新型的数据管理理念，其改变了“数据只是企业经营活动的副产品”的旧有观念，将数据作为“一种同货币或黄金一样的新型经济资产类别”来进行管理。

数据资产管理的核心是数据资产化，即将数据作为与实物资产、知识资产、人才资产一样的能为企业不断创造价值的核心资产，构建完善、统一的管控架构对其进行 管理，更好的应对大数据发展对企业运营带来的挑战。

大数据背景下，数据资产管理呈现出五大新特征：数据对象转为多源数据，形成了“数据湖”的概念；数据处理的底层架构快速向分布式系统迁移；组织过程扩展为业务部门为主角，IT部门执行，并衍生出兼具业务与技术能力的首席数据官即CDO岗位；管理手段趋于自动化和智能化；数据使用群体扩大，不仅包括企业决策人员、运维用户、业务管理人员、数据分析人员等内部用户，还包括数据科学家、数据应用专业企业等外部用户。

国外的组织和机构在数据管理方面有着丰富的经验。在地学领域，美国2014年发布了国家空间数据基础设施战略计划（2014-2016年）。

二、国内外数据资产管理与实践现状

国外的组织和机构在数据管理方面有着丰富的经验，形成了以国际数据管理协会（DAMA）、能力成熟度模型集成（CMMI）为首的几大流派；提出了数据资产管理的理论方法、技术思路以及相关软件系统，在金融、电信、商业领域较早开始数据资产管理的实践应用。在地学领域，美国2014年发布了国家空间数据基础设施战略计划（2014-2016年），截至目前通过4年实施，取得了显著成效。

我国的金融和电信等行业，较早开展了信息化和大数据工作，积累了一定的数据管理、治理乃至资产运营的经验，对促进国内数据资产管理的发展有着重要意义。中国信息通信研究院2017年、2018年分别发布了《数据资产管理实践白皮书》1.0和2.0，为中国地质调查局开展地质大数据资产管理工作提供基础参考框架与思路。

截至目前，中国电信、中国移动、建设银行、中国电网企业、中石化等行业大型企业开展了不同程度的大数据资产管理实践，形成了数据资产目录，搭建能力平台，研发数据资产管理工具及系列产品体系。中国建设银行于2013年全面启动数据资产管理，将原有的120多个系统，以及九大业务领域1700多个标准中的14000多张数据表、20多万数据字段，对照模型进行了梳理和规范，建成数据资产的统一管理和权威发布平台，目前已形成了包含4000多个实体、2万个属性的数据体系，基本上覆盖了各种基准数据，在全行系统内建立了统一的数据管控流程，实现了数据单点采集、多方共享，明确了数据不同节点的责任方，用元数据贯穿整个数据周期进行管理，同时也加强了数据安全和隐私的管理等。

三、美国地理空间数据资产管理方案

1. 目标

2010年美国管理和预算办公室（OMB）发布了OMB通告A的A-16号文补充指南。A-16号文（地学信息与相关空间活动的协调）是联邦政府促进地理空间数据协调使用、共享、传播和国家空间数据基础设施（NSDI）建设的基本政策文件。A-16号文明确了美国联邦地理数据委员会（FGDC）在实施地学信息与相关空间活动协调的角色和责任，A-16号文补充指南首次提出联邦政府在国家空间数据基础设施战略计划（NSDI）框架下，为协调联邦地理空间数据资产和投资更有效地支持国家优先事务和政府任务，启动组合管理，纳入国家空间数据资产组合管理体系进行跟踪、维护、扩展和调整数据资产和资源，在国家层面，通过统一的政策与标准、组织体系、管理体和公众参与等措施，消除数据鸿沟。

为完成A-16号文规定的任务，FGDC于2014年发布了国家空间数据基础设施战略计划（2014-2016）。该战略计划以全美国家级地学数据共享的角度，提出了三大战略目标，具体分解为9项任务、29个项目活动。三大战略目标分别为提升国家地学数据共享服务能力、确保联邦地理空间信息资源的责任明确和有效开发与管理、实现对全美地理空间信息界的领导。编制与实施国家地理空间数据资产管理计划任务，纳入确保联邦地理空间信息资源的责任明确和有效开发与管理的第二战略目标中，对地理空间投资的有效管理可以使得联邦机构及其合作伙伴控制成本、优化服务、减少重复投资、节省纳税人的钱，并推动联邦政府提高效率。OMB的A-16通告补充条款提出了对联邦地理空间投资和对国家地理空间数据资产（NGDA）管理实施组合管理的指导方针。组合管理方法将允许对数据专题和数据集的识别，满足政府和利益相关者的需求。FGDC也将提出政府开放数据政策的框架来将整个生命周期的信息作为资产来管理，以促进数据的互联互通与开放，保证系统和信息的安全。这一战略目标描述了联邦地理空间信息界将采取的用以落实组合管理的措施，以便更有效地规划地理空间数据收集工作，评估数据资产的状态，并尽量减少重复投资。推进国家地理空间数据资产NGDA的组合管理带来的好处如下：

——使得使用高级、可信和标准的国家地理空间数据集和服务更加方便，以及联邦行动和提供管理、访问地理空间资源更加透明；

——基础数据资产、高级的数据主题和数据集应该被列入NSDI组合管理；

——明确联邦在国家数据管理方面的角色和责任，包括数据与元数据的发布、研究OMB A-16通告补充条款中的组合管理、开放数据政策、地理空间平台、Data.gov和其他相关要求；

——落实和实施A-16通告中的组合实施计划，包括申报投资和确定投资要求；

——制定对A-16通告中数据主题和地理空间信息平台管理过程的监测和报告制度，包括对内容和技术标准的使用与扩散的推广和报告。

2. 联邦地理空间数据组合资产数据体系

FGDC提出了联邦地理空间组合资源（Federal Geospatial Portfolio）和联邦地理空间数据组合资产（Federal portfolio of geospatial assets）两个全新的概念。

联邦地理空间组合资源包括许多类别的多种资产，包括：非A-16号文规定的空间数据组合资产、基础设施、硬件、软件、人员、应用、服务和产品。联邦地理空间数据组合资产是登记在册的、可靠的、可访问的国家级数据集的体系。联邦地理空间数据组合资产包括不同层级的数据体系：

（1）国家地理空间数据资产组合（NGDA Portfolio）

国家地理空间数据资产组合是由多个国家级地理空间数据专题数据库（集）构成，每个专题数据库（集）由相关的国家地理空间数据集组成，能够入选国家级地理空间数据集多是数据量大且持续更新的国家级数据库。不是所有的数据集均可作为国家级地理空间数据资产进行管理，对于符合作为数据资产管理的数据集，须由国家级地学空间数据专题组提出建议，由FGDC协调小组同意并由FGDC指导委员会指定方可纳入。

（2）国家地理空间专题

一个NGDA专题（与“A-16主题”同义）是一个组织结构，在这个组织结构下多个相关的NGDA数据集在逻辑上作为一个单元进行分组和管理。国家地理空间数据专题确定的原则如下：

——原则1，专题是相关国家地理空间数据资产按应用专题的逻辑分组，用于满足普通公众的，容易被发现并且任何人都可以访问；

——原则2，专题的数据覆盖范围原则上需覆盖全国，数据的生产与管理能满足跨联邦机构或组织的应用需求；

——原则3，专题确立需有明确的立法授权、规定的法令或是核心空间参考数据集；

——原则4，专题的确立可促进多个相关数据集在联邦、州、市和地方政府、私营或非营利部门机构之间的凝聚力和协作开发、维护和深化；

——原则5，专题应侧重于选取对国家很重要的自然和人造数据资产数据集，例如境界线等。

（3）国家地理空间数据集

空间数据集将进行定期清点，如果符合要求则纳入并建议纳入国家地理空间数据资产组合管理（NGDA Portfolio）。NGDA专题领导和专题委员会负责空间数据集的清点。要获得FGDC指导委员会批准作为NGDA空间数据集，必须至少符合以下标准之一：

——数据集被多个机构或与州、市和地方政府等机构合作伙伴使用；

——应用于实现OMB所规定的总统优先事项；

——需要满足多个联邦机构的共享目标；

——法定授权明确要求；

为了确保NGDA数据集的质量和能被机构组织广泛应用的可用性，数据一定是：

——可发现，已发布和可获取；

——可靠性，由公认的国家管理机构维护；

——一致性，统一的代码、标准和相关定义，确保其完整性（包括符合适用的FGDC标准）；

——现势性和适用性，定期维护并满足当前需求；

——资源化，作为企业资产。

3. 联邦地理空间数据组合资产管理方案

NGDA管理计划支持建立A-16 NGDA组合资源管理流程（MP）的两个主要阶段——

（1）准备管理和报告框架

建立数据资产管理委员会、专题领导协调组、数据集管理团队；明确数据组合资产管理的目标任务，优选核心国家级地理空间数据集目录清单并在GeoPlatform共享平台发布元数据；建立在线的工作协调平台、数据集成熟度评估模板、年度专题报告模板、数据服务应用投资报告模板、组合资产管理报告模板等及相关软件工具；建立对地理空间投资定义与预算报告的代码。预计全面实施A-16 NGDA数据资产组合管理流程可能需要3到5个预算周期。

（2）执行数据资产组合管理

共分为评估、规划、报告和预算设置4个阶段实施：

评估包括对国家地理空间数据集的成熟度评估和国家地理空间专题的成熟度评估；

规划阶段包括创建国家地理空间战略专题规划、执行和维护数据集管理方、专题委员会等多方协调机制、管理与维护GeoPlatform共享平台中专题内容等；

报告阶段，分阶段分别提交国家地理空间数据集、主题和组合资产的年度进展与评估报告；

预算设置阶段，建立地理空间数据资产组合管理的预算安排流程。

（3）按NGDA数据集生命周期成熟度评估

FGDC制定了5个成熟度指标评估地理空间数据生命周期中的7个阶段。

根据用户需求将数据的生命周期划分为定义、清理与评估、获取、访问、维护、使用与评估、归档7个阶段。

每个阶段使用6个等级来评价，分别是：

0级：没有任何措施

数据集未开发或不能满足主要用户的项目或业务需求。没有考虑次要用户、其他的或合作伙伴（利益相关者）的应用需求。数据集目前不是权威数据，或者是权威数据集的一部分。没有采用数据生命周期管理的任何一个阶段进行管理。

1级：计划或建设初期

数据集在初始计划中且可部分满足主要用户的项目或业务需求。初步采用数据生命周期对数据进行管理。准备考虑次要用户、其他的或合作伙伴（利益相关者）的应用需求。数据集的开发建设还处于初期阶段。采用生命周期部分或有限阶段进行管理。

2级：过渡或转型阶段

数据集满足主要用户的业务需求，并可被次要用户适度使用。至少采用3个阶段的数据生命周期管理。可获得阶段性的资金、合作伙伴以及数据获取等相关的支持。采用生命周期有限的阶段进行管理实践。

3级：管理或可预测的阶段

数据集满足主要用户的大量业务需求，并被次要用户广泛使用。至少采用4个阶段的数据生命周期管理。采用恰当且一致性的数据生命周期进行管理实践。数据集在生命周期的不同阶段与业务需求变化紧密结合，整体成熟度随之变化。

4级：成熟或一致性阶段

数据集满足主要用户和大多数次要用户的所有业务需求。该数据集是主要用户和次要用户的权威数据资源。对未来的数据应用需求有着明确的规划和实施方案。数据集在生命周期所有阶段进行循环的支撑和审查。数据集完全按照生命周期全过程进行管理。

5级：优化或公认阶段

数据集几乎满足所有用户的所有业务需求。该数据集是主要用户和次要用户的权威数据资源。数据集完全按照生命周期全过程进行管理。主要用户和次要用户对数据资料未来的应用需求有着明确的规划和实施方案。

地质大数据资产管理实施策略

考虑到不断变化的业务需求，数据集生命周期成熟度评估是反复进行的过程，定期重新评估可反应出数据集成熟度的变化趋势。成熟度水平不会固定在一个等级水平，而是一个持续的变化过程，同时也表征了NGDA数据集如何满足不断变化的业务需求。

从2015年底完成的177个数据集的初始成熟度评估结果来看，大多数NGDAs已经取得了很高的成熟度，并且满足了为数据集建设时设定的业务需求。此外，大部分NGDA数据集正在积极更新和维护，并且正在进行定期补充、审核和更新。

数据集的成熟度评估提供了从数据生产到即时在线服务全流程数据内容的透明度和健康状况，并且通过评估可以明确需要生产哪些新的数据或者对哪些现有数据进行维护更新，从而进行有效的投资。

（4）目前的阶段性成果

截至目前，FGDC完成联邦地理空间数据组合资产管理计划（2014-2016）的任务，共确定了17个专题类别和176个NGDA数据集构成了国家地理空间数据资产组合（2017年度有1个被删除）；FGDC NGDA数据集网页提供完整列表（www.

fgdc.gov /ngda-reports/NGDA_Datasets.html），这些数据也共享在了GeoPlatform上。

2017年成立了一个跨机构团队，重新对2015年177个纳入NGDAs数据集成熟度评估结果进行分析。在GeoPlatform.gov共享平台上，提供了NGDA400余个正在进行数据集成熟度评估可视化展示列表与相关统计结果。无论是数据管理方、数据审核方还是用户，可以及时的掌握国家级地理空间数据集的相关进展。

四、地质大数据资产管理方案建议

1. 需求与目的

通过多年的数字化及数据库建设，自然资源部中国地质调查局积累了海量的多门类地学数据，包括水、土地、矿产、能源、森林、湿地、草地、海洋等资源，以及环境与基础地质等十余类专题数据库（数据集）。2017～2018年实施的地质云建设工程，将全局29个直属单位的200余个地质数据库（数据集）在地质云进行互联互通与共享服务。2016～2018年十大工程300多个项目又积累了海量的调查数据，数据涉及的专业多、类型复杂，除了支持地质调查业务流程运转之外，越来越多地应用于提升管理决策效率、实现价值挖掘和科研技术创新。如果不能构建形成核心数据库体系，对核心地质数据库进行有效梳理及精细化管理，建立动态更新及实时共享机制，其价值就得不到很好体现，严重影响数据价值发挥和高效服务。

大数据综合应用对数据管理和应用提出了更高要求：

一是需要创建地质大数据核心数据库体系。明确国家级地质大数据核心数据库的内容、更新维护责任、周期、技术流程，建立更新维护机制，保障数据更新维护工作的持续性、有效性、完整性和权威性。

二是需要创建统一的数据按生命周期进行管理的标准。数据采集、传输、存储、应用、共享、维护更新与归档统一标准，将有效避免数据混乱冲突、一数多源、多样多类等问题。统一标准是解决数据的关联能力，保障信息交互、数据流通、系统访问功能顺畅的必要前提。

三是明确数据更新周期。明确不同级别数据库中数据的采集、传输、存储、应用、共享、维护更新与归档等全生命周期及流程。

四是建立统筹数据管理。建立分布式数据中心数据管理协调机制和统一的数据管理渠道，将分散在不同单位、不同业务部门的数据需求、数据质量、数据应用等问题的统筹管理和解决，支撑数据服务对科研与管理动态需求的即时响应。

五是建立规范的数据治理流程和数据质量监控与评估措施，解决数据质量参差不齐、数据冗余、数据缺值、数据冲突等数据质量问题。

六是建立有效的数据安全管理机制，对内部数据、敏感信息、隐私信息、保密信息的访问建立有效控制，使其脱敏脱密合规。

七是建立数据价值或成熟度评估体系。评估数据生产、传输、管理维护、更新等投入的成本，与数据应用产生的社会效益与经济效益，及时剔除冗余数据，支撑相关数据库建设、管理与应用系统研发以及共享应用的相关投资决策。

2.地质大数据资产管理的定位与内容

（1）定位与实施策略

数据资产管理在大数据技术体系中，位于应用和底层平台中间。数据资产管理包括两个重要方面，一是数据资产管理的核心业务职能，二是确保这些业务职能落地实施的保障措施，包括组织架构、制度体系。数据资产管理在大数据应用体系中，处于承上启下的重要地位。对上支持以价值挖掘为导向的数据应用开发，对下依托大数据平台实现数据全生命周期的管理。

实施地质大数据资产管理，主要包括4个阶段：一是建立地质大数据资产管理的框架。二是开展数据审计，对数据资产进行识别和分级，形成地质大数据资产目录，并对现有的数据管理与共享应用现状进行评估，形成改进报告与投资建议；三是数据资产管理方案的实施，梳理优选形成国家级地质大数据核心数据资产目录，通过标准管理、元数据管理、数据质量管理等措施对数据进行治理，提升数据综合管理的整理能力。四是数据资产运营。数据资产管理是这四个阶段不断优化的循环过程。

（2）建立地质大数据资产管理的框架

开展数据资产管理的顶层框架设计，明确数据资产管理的总体目标、业务框架、数据标准和数据视图、数据清洗管理规范、绩效评价体系、整体推进规划以及相关的组织、人才保障机制等。

（3）数据审计

梳理不同单位创建和现在拥有的数据，建立数据资产目录；

梳理目前数据存储、分享、管理和共享应用的方式和途径；

评估当前数据管理政策以及数据生产、数据管理、共享应用中存在的不足，发现错误的数据使用、数据丢失情况和不可恢复的数据；

定性/定量明确主要用户及其他用户对数据的需求，包括数据过去对用户需求满意程度的分析；

提出改进数据管理、共享应用的方法和维护管理的预算投资。

（4）数据资产管理实施

参考国内外相关数据资产管理的相关成果，提出地质大数据资产管理实施主要包含7项管理内容和2个保障措施。7项管理内容指的是国家级地质大数据核心数据库体系、数据标准管理（数据模型管理）、元数据管理、数据质量管理、数据安全管理、数据治理与数据价值评估；2个保障措施包括组织架构和制度体系。

——国家级地质大数据核心数据库体系

在全局地质大数据资产目录的基础上，建立地质大数据库的评价指标和标准，按重要程度、价值高低进行分级处理，优选形成国家级地质大数据核心数据库体系，并将国家级核心数据库纳入数据资产进行管理。

国家级核心数据库是地质调查、国土空间规划、地质环境评价、矿产能源资源保障等领域需求的基础数据，能够被重复、共享应用于广泛的科研工作、跨越各个单位与部门，并能够在各个系统之间共享、高价值的基础数据，覆盖范围广、数据信息全面、数据质量高、是专题领域的权威数据等特点。为满足多级用户变化的需求，国家级核心数据库需要持续稳定地更新，用以支撑相关的科学研究与政府决策。

——数据标准管理

梳理并管理现有不同专题数据的建库标准（技术要求），包括数据的定义、数据模型、数据格式、比例尺、参考及引用的标准及公共代码等。基于数据模型与当前的系统应用模型，建立全局地质数据通用的数据模型库，将数据的生产与应用模型纳入到统一的语义框架下，即明确数据的首要的创建点，且单点创建多方共享，就是避免原来同一个数据多方采集，多头管理等导致的不一致的问题；同时也保证现有与未来应用系统模型的一致性与可维护性。

通过数据模型管理可以清楚地表达不同单位、不同专题各种应用之间的数据相关性，使不同部门的业务人员、应用开发人员和系统管理人员获得关于地质大数据核心数据的统一完整视图。

——元数据管理

元数据是描述数据的数据。元数据按用途不同分为核心数据库元数据、业务元数据。

核心数据库元数据：描述核心数据库采集、空间参考、格式、内容、管理与维护责任单位信息等，也包括数据生产、数据转换的描述与质量信息等内容。

业务元数据：描述数据不同应用系统中业务领域相关概念、关系和规则的数据；包括业务术语、信息分类、指标、统计口径等。

元数据管理的主要内容包括：建立地质大数据资产管理维护元数据标准；建设元数据管理工具；创建、采集、整合元数据；管理元数据存储库；分发和使用元数据。

——数据质量管理

数据质量管理是指运用相关技术来衡量、提高和确保数据质量的规划、实施与控制等一系列活动。内容主要包括：开发和提升数据质量意识；建立数据质量监控方案及技术要求；清洗和纠正数据质量缺陷；设计并研发数据质量管理工具；监控数据质量管理操作程序和绩效；确定与评估数据质量水平等。

——数据安全管理

数据安全管理是指对数据设定安全等级，保证其被适当地使用。通过数据安全管理，规划、开发和执行安全政策与措施，提供适当的身份以确认、授权、访问与审计等功能。数据安全管理主要内容包括：明确数据安全需求及监管要求；对涉密及业务敏感数据分级分类，定义数据安全强度，划分信息等级；定义数据安全策略；定义数据安全标准，定义数据安全控制及措施；管理数据访问视图与权限；监控用户身份认证和访问行为；部署数据安全防控系统或工具；审计数据安全等。

——数据治理

根据上述5个步骤提出的要求与规则，对现有的国家级地质大数据核心数据库进行清理与整合，建立地质大数据资源池，实现各个关联系统与数据资源池的数据同步，使得不同部门可以跨系统地使用来自权威数据源的一致、高质量的核心专业数据，降低成本和复杂度，从而支撑跨部门、跨系统数据融合应用。

——数据价值评估

数据价值管理是对数据内在价值的度量，可以从数据成本和数据应用价值两方面来开展。数据成本一般包括采集获取和存储的费用（人工费用、IT设备等直接费用和间接费用等）和运维费用（业务操作费、技术操作费等）。数据应用价值主要考虑数据资产的分类、使用频次、使用对象、使用效果和共享流通等因素。根据不同单位不同数据库的集成度水平与应用场景，计算或估算数据在不同应用场景下的收益及单位数据资产的总体价值。

（5）保障措施

数据资产管理是体系化非常强的工作，需要充分考虑企业内部IT系统、数据资源以及业务应用的开展现状，同时也要考虑围绕业务开展所设立的人员和组织机构的情况，在此基础上设计一套有针对性的数据资产管理组织架构、管理流程、管理机制和考核评估办法，通过管理的手段明确“责权利”以保障数据资产管理工作有序开展。保障措施包括组织架构和制度体系。

典型的组织架构主要由数据资产管理委员会、数据资产管理中心和各业务部门构成，还需要明确组织架构中不同角色相应的职责，让工作职责融入到日常的数据资产管理和使用工作中。

为保障活动实施和组织架构正常运转，需要建立一套覆盖数据引入、使用、开放等整个生产运营过程的数据管理规范，从制度上保障数据资产管理工作有据、可行、可控。

五、结论与建议

地质大数据资产是利用数据助力自然资源部中国地质调查局为国家生态文明建设服务的有效利器。地质大数据资产管理的水平某种程度上决定着自然资源的开发利用保护、资产估价和空间规划的发展进程与水平。因此，建议以目前中国地质调查局正在开展的地质云建设为契机，提高数据资产的意识，开展数据资产管理的顶层框架设计，尽快编制并实施地质大数据的资产管理方案，构建国家级地质大数据核心数据库体系，建立全局地质数据通用的数据模型库，创建统一的数据按生命周期进行管理的标准，对现有的国家级地质大数据核心数据库进行治理，建立统一数据模型的地质大数据资源池，使得不同部门可以跨系统地使用来自权威数据源的一致、高质量的地质大数据核心专业数据，从而支撑跨专业、跨部门、跨系统数据分析挖掘与融合应用，才能更好地为资源管理与环境评价提供坚实的数据支撑和服务。

今年4月22日是第49个世界地球日。世界地球日是宣传我国国土资源国情国策、提高公众节约集约利用资源意识、普及地球科学技术知识的重要平台。

习近平总书记指出，“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼，要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。没有全民科学素质普遍提高，就难以建立起宏大的高素质创新大军，难以实现科技成果快速转化。”

中国地质调查局成都综合所结合工作实际，围绕今年的世界地球日主题“珍惜自然资源 呵护美丽国土——讲好我们的地球故事”，策划开展一系列主题宣传活动。这些活动，充分利用地质科普特色优势，以丰富多彩的形式开展科普宣传，引导社会大众树立“绿水青山就是金山银山”和“人与自然和谐共生”的理念，向公众宣传地质工作新理念、新方法、新技术，引导全社会节约集约利用资源。

下面，我们摘选该所推出的贵金属-黄金、新能源应用、尾矿库安全与维护等科普知识，以飨读者。

贵金属的黄金世界 

巷道采矿

选矿、冶金专业是成都综合所的传统专业，主要从事矿产资源、化工产品、金属及合金材料、无机材料和“三废”治理及资源化等方面的开发利用技术研究，长期以来，承担了国家、部、省级多项重点研究课题和攻关项目，研究领域涉及黑色金属矿、有色金属矿、非金属矿、贵金属矿、稀土以及复杂多金属矿等不同矿种的开发与合理利用技术研究，获得多项国家、省部级科技成果奖。今年的“4·22”世界地球日，带来的是贵金属-黄金的科普介绍——

金矿重选生产线

大型露天采矿场

黄金是怎么炼成的 

金在地壳中的平均含量仅为1亿分之1.1，在1吨岩石中含有1～5克的金，就可以称之为“金矿石”而被开采。从如此低含量的矿石中提炼出金含量99%以上的产品，是极其困难的。

一般来说，一块黄金的炼成，主要包括以下流程：采矿、选矿、冶炼（粗炼）、精炼等程序。

采矿将含金矿石从其他岩石剥离、运输至加工场地。

选矿采用重选、浮选等工艺，将金矿石含量从1g/t~5g/t，提高到40g/t以上，抛弃90%以上的杂质。

冶炼采用预先处理、浸出、纯化富集等工序，通过物理、化学方法除去有害杂质，获得粗金产品。

精炼采用高温氯化、溶解沉淀、萃取还原和电解工艺等将粗炼后的产品提纯，使产品的金含量应达到99％~99.9％以上，得到黄金成品金出售。

金矿是如何形成的 

黄金，在成为贵金属之前，它首先是一块石头。今天，自然界的金矿分为原生金矿和砂金两大类。

金的年代久远，几乎可以追溯到地球形成初期。大约在26亿年前，地核中的金元素，慢慢到达地幔，再由火山喷发等形式来到地壳，这些最初的金矿源，在漫长的地质时代中活化、迁移、富集，形成原生金矿，又称之为“岩金”。

地表浅层的岩金，经过千万年的风化与剥蚀，岩石变为砂土，含金的砂土被流水搬运，在此过程中，金子因比重大而沉积下来，形成砂金。

黄金的主要用途 

金的用途广泛，作为一种贵金属，黄金是人类最早发现和开发利用的金属之一。

用作国际储备，这是由黄金的货币商品属性决定的。由于黄金的优良特性，历史上黄金充当货币的职能，如价值尺度、流通手段、储藏手段，支付手段和世界货币。

用作珠宝装饰。华丽的黄金饰品一直是人的社会地位和财富的象征。

黄金由于具有优良的物理化学性能，被大量运用于宇航、电子、电气工业中。宇宙飞船、人造卫星、火箭、导弹、飞机中的电器仪表。

黄金由于具有较高的化学稳定性、无生理毒性和高的延展性，除用于药物以外，金与合金还用于医用材料。

新能源应用前景广泛

对保障国家能源安全意义非凡

1980年联合国召开的“联合国新能源和可再生能源会议”对新能源的定义为：以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源，重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能（原子能）。

新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环等；此外，还有氢能、沼气、酒精、甲醇等，而已广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能 等能源，称为常规能源。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。

在我国可以形成产业的新能源主要包括水能（主要指小型水电站）、风能、生物质能、太阳能、地热能等，是可循环利用的清洁能源。新能源产业的发展既是整个能源供应系统的有效补充手段，也是环境治理和生态保护的重要措施，是满足人类社会可持续发展需要的最终能源选择。

一般地说，常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源，而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此，煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源，而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及氢能等作为新能源。随着技术的进步和可持续发展观念的树立，过去一直被视作垃圾的工业与生活有机废弃物被重新认识，作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用。因此，废弃物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式。

新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源，相对于常规能源而言，在不同的历史时期和科技水平情况下，新能源有不同的内容。当今社会，新能源通常指太阳能、风能、地热能、氢能等。

按类别可分为：太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能、海洋能、小水电、化工能（如醚基燃料）、核能等。

太阳能

核能

风能

生物质能

潮汐能

新能源具有六大特点：

一是资源丰富，普遍具备可再生特性，可供人类永续利用；比如，陆上估计可开发利用的风力资源为253GW, 而截止2003年只有0.57GW被开发利用，预计到2010年可以利用的达到4GW, 到2020年到20GW，而太阳能光伏并网和离网应用量预计到2020年可以从的0.03GW增加1至2个GW。

二是能量密度低，开发利用需要较大空间；

三是不含碳或含碳量很少，对环境影响小；

四是分布广，有利于小规模分散利用；

五是间断式供应，波动性大，对持续供能不利；

六是除水电外，可再生能源的开发利用成本较化石能源高。

新能源产业政策

新能源的环境意义和能源安全

能源需求的急剧增长打破了我国长期以来自给自足的能源供应格局。自1993年起我国成为石油净进口国，且石油进口量逐年增加，使得我国必须参与世界能源市场的竞争。由于我国化石能源尤其是石油和天然气生产量的相对不足，未来我国能源供给对国际市场的依赖程度将越来越高。

国际贸易存在着很多的不确定因素，国际能源价格有可能随着国际和平环境的改善而趋于稳定，但也有可能随着国际局势的动荡而波动。今后国际石油市场的不稳定以及油价波动都将严重影响我国的石油供给，对经济社会造成很大的冲击。大力发展可再生能源可相对减少我国能源需求中化石能源的比例和对进口能源的依赖程度，提高我国能源、经济安全。

此外，可再生能源与化石能源相比最直接的好处就是其环境污染少。

未来的几种新能源

波能：即海洋波浪能。这是一种取之不尽，用之不竭的无污染可再生能源。据推测，地球上海洋波浪蕴藏的电能高达9×104TW。在各国的新能源开发计划中，波能的利用已占有一席之地。尽管波能发电成本较高，需要进一步完善，但进展已表明了这种新能源潜在的商业价值。日本的一座海洋波能发电厂已运行8年，电厂的发电成本虽高于其它发电方式，但对于边远岛屿来说，可节省电力传输等投资费用。美、英、印度等国家已建成几十座波能发电站，且均运行良好。

微生物：世界上有不少国家盛产甘蔗、甜菜、木薯等，利用微生物发酵，可制成酒精，酒精具有燃烧完全、效率高、无污染等特点，用其稀释汽油可得到“乙醇汽油”，而且制作酒精的原料丰富，成本低廉。据报道，巴西已改装“乙醇汽油”或酒精为燃料的汽车达几十万辆，减轻了大气污染。此外，利用微生物可制取氢气，以开辟能源的新途径。

第四代核能源：正反物质的原子在相遇的瞬间湮灭，此时，会产生高当量的冲击波以及光辐射能。这种强大的光辐射能可转化为热能，如果能够控制正反物质的核反应强度，来作为人类的新型能源，那将是人类能源史上的一场伟大的能源革命。

新能源应用-新能源汽车

什么是新能源汽车？

1.串联式混合动力（增程式电动）：车内只有一套电力驱动系统，包括电机、控制电路、电池，电动机直接驱动车轮，发动机则用来于驱动发电机给电池进行充电。

2.并联式混合动力：车内有两套驱动系统，大多是在传统燃油车的基础上增加电动机、电池、电控而成，电动机与发动机共同驱动车轮。车内只有一台电机，驱动车轮的时候充当电动机，不驱动车轮给电池充电的时候充当发电机。

3.混联式混合动力：主要靠电机，发动机为辅助的，电动机和发动机都能单独驱动汽车。

新能源汽车优势

节能：新能源汽车使用太阳能、电能等能源，有效减少石油资源的消耗；

环保：新能源汽车能耗有效减少二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、含铅化合物、苯并芘及固体颗粒物等传统汽车尾气中的污染物的排放，减少环境污染。

健康：新能源汽车不会排放含铅化合物、苯并芘、固体颗粒物等对人体有害的物质。

电池技术的瓶颈：

一是锂电池价格贵。

二是电池性能。锂电一次过充过放就能永久降低性能，一次严重的过充过放就能报废。

三是电池组管理落后。

四是充电，锂电池支持快速充电，尤其是动力锂电池，但是没有快速电源，用普通的220V充电的话，电流大得惊人。高压对汽车本身和充电器都是一种考验。

电动车推动因素（DRIBING FACTORS FOR EV）1.能源战略安全； 2.有害物质排放PM2.5； 3.碳排放； 4.汽车产业发展

中国未来新能源发展的战略发展阶段：

第一阶段到2010年，实现部分新能源技术的商业化。

第二阶段到2020年，大批新能源技术达到商业化水平，新能源占一次能源总量的18%以上。

第三阶段是全面实现新能源的商业化，大规模替代化石能源，到2050年在能源消费总量中达到30%以上。

新能源作为中国加快培育和发展的战略性新兴产业之一，将为新能源大规模开发利用提供坚实的技术支撑和产业基础。

汽车新能源环境污染、能源紧张与汽车行业的发展紧密相联，国家大力推广混合动力汽车，汽车新能源战略开始进入加速实施阶段，开源节流齐头并进。

尾矿利用大有可为 

矿产资源是人类社会赖以生存和发展的物质基础。国内95%以上的一次性能源、80%以上的工业原料、70%以上的农业生产资料都来自矿产资源。但由于我国贫矿多，单一矿少、共伴生矿多，矿石组成复杂、难选冶矿多的特点，以及多数矿山选矿设备陈旧、老化现象普遍，管理水平和选矿回收率低，矿产资源得不到充分利用。

尾矿是选矿厂在特定经济技术条件下，将矿石磨细选取有用组分后所排放的固体废料，是矿业开发特别是金属矿开发造成环境污染的重要来源；同时，受选矿技术水平、生产设备的制约，也是矿业开发造成资源损失的常见途径。

尾矿资源是金属和非金属矿山废弃物中数量最大、综合利用价值最高的一种资源。将尾矿丢弃不仅需要占用大量土地，给周围的生态环境造成很大的伤害，而且要投入处理和维护费用。而进行尾矿资源的综合回收与利用，不仅可以充分利用矿产资源，扩大矿产资源利用范围，延长矿山服务年限，也是治理污染、保护生态的重要手段，还可以节省大量的土地和资金，解决就业问题，造福于人类社会，实现资源效益、经济效益、社会效益和环境效益的有效统一。所以，在全球矿产资源供应紧张的局势下开发利用好长期累积的大量尾矿是我国矿业可持续发展的必然选择。

尾矿中大多含有各种有色、黑色、稀贵、稀土和非金属矿物等，是宝贵的二次矿产资源，有待进一步开发、回收。例如，从铜尾矿中可选出铜、金、银、铁、硫、萤石、硅灰石、重晶石等多种有用成分；从锡尾矿中也能回收铅、锌、锑、银等金属元素。仅就从铁尾矿中回收精铁矿而言，全国铁尾矿品位平均 11%，最高达27%，如以回收品位达61%的铁精矿，产率2%～3%计算，每年从铁尾矿中就可增产（300～400）×104t铁精矿，相当于投资几十亿元建设的一个大型联合企业。

攀枝花市区全景

攀西地区优势矿产分布

攀西地区尾矿综合利用的大胆尝试

中国地质调查局成都综合所承担的地质调查二级项目“攀西地区多金属矿产资源集中开采区地质环境调查”，聚焦生态文明建设，针对攀西地区矿山地质环境问题，对矿产资源集中开采区矿山开发引起的矿山地质环境问题及危害进行调查，并探索矿山废弃物资源综合利用途径，旨在实现废弃物资源化、减量化和无害化。

攀西地区南部属于典型“岛状”南亚热带高原季风气候，干湿季分明，雨热同季，具有日照充足、气候温和、年温差小、日温差大、热量充沛的特点。由于海拔高、大气尘埃少、透明度大，该地区光照资源十分丰富。

攀西地区生物资源复杂多样，拥有多种类型的生态系统。其中特色植物资源有50多种，包括国内特有种4种（攀枝花苏铁、越西木香、凉山乌头、凉山虫草）。珍稀树种有香杉、云南大山茶花、黄杉、肉桂、米的杉、榨树、棺木、银杏等；珍稀动物有大熊猫、牛羚、小熊猫、豹、岩羊、大鲵等35种。

攀西地区是我国重要的矿产资源富集区，埋藏有多种矿床，已探明有大型钒钛磁铁矿、铜、铅、锌、锡、煤等54种矿产。在仅占全国国土面积0.3%的区域里，蕴藏着全国13%的铁、69%的钒、93%的钛和13%的水能。

攀西地区矿山开发共产生大大小小尾矿库147个，总占地面积1906.39公顷。尾矿的大量堆存易带来泥石流、滑坡、溃坝等地质灾害和环境污染。

减少尾矿库环境影响的措施首先是尾矿资源化节约集约利用，控增量、减存量，以期从源头上减轻地质灾害的发生。不能综合回收利用的尾矿库闭库后采用覆土碾压形成隔水层，种植本地草本植物，修建纵横向的截排水沟，截留上游余水经排水廊道排往下游，加强尾矿库下游重点流域水质监测的工程治理措施，尽量减少尾矿淋漓废水。

对于新建或老旧的含有害化学物质的尾矿库，必须按《防治尾矿污染环境管理规定》进行防渗漏处理，阻止尾矿水向地下渗透，避免造成库外水体污染等生态破坏及污染。

对于尾矿库尾水可采取澄清后直接返回或经过处理后返回选厂循环使用，以节约水资源，降低企业生产成本，同时避免尾矿库尾水因得不到回收利用排到库外而污染库外水源。

在中国地质调查局部署下，成都综合利用所组织实施了“攀西地区多金属矿产资源集中开采区地质环境调查”，针对攀西地区巨量堆存的尾矿，开展了尾矿可利用调查和综合利用技术攻关，成功研发了适宜攀西地区铜矿、钒钛磁铁矿和稀土矿等尾矿综合利用技术，为矿山地质环境保护与治理提供了新途径。

从拉拉铜矿矿集区尾矿中综合回收了铜精矿、铁精矿和云母精矿，利用部分二次尾矿成功开发出多功能硅肥产品，实现尾矿减量40%以上。从白马矿集区钒钛磁铁矿尾矿中获得硫钴精矿、铁精矿、钛精矿及长石精矿，实现尾矿减量20%左右。从大陆槽矿集区德昌稀土尾矿中综合回收了稀土精矿、萤石、锶钡混合精矿，实现尾矿减量15%以上。

攀西地区矿山规模化开采自上世纪60年代开始，尾矿的大量堆存带来了资源、环境、安全和土地等诸多问题。尾矿综合回收利用技术的突破，将实现资源化、减量化和无害化，对提高矿山节能减排水平，保护有限的矿产资源及土地资源，保护矿山地质环境具有重要的战略意义。

香杉

牛羚

我国尾矿利用与维护现存问题

一是综合利用意识淡薄，资源浪费现象严重。

由于人们大多对我国的资源情况缺乏正确的认识，矿山企业盲目开采，采富弃贫的现象十分普遍。许多矿山企业，尤其是中小型矿山企业，没有充分认识到尾矿综合利用对矿山企业特别是对亏损矿山企业、资源枯竭型矿山企业可持续发展的重要性,仍然采用“高开采、低利用、高排放”的粗放型发展模式,为了追求短期经济利益，人为地缩短了矿山寿命，导致矿产资源巨大浪费与破坏。另外，某些矿床过分关注主矿产品的价值，忽视其共(伴)生组分，缺乏综合利用的意识。

二是制度不健全，管理不规范。

倡导尾矿资源综合利用的理念已经提出了多年，但我国对资源综合利用的政策和立法，仍缺乏完善的管理体系和严格的强制性法律法规及政策措施。一方面，鼓励利用尾矿资源的政策未落到实处，国家投入较少，开发尾矿的成本较高，企业的经济效益低，导致矿山企业对资源综合利用的积极性不高；另一方面，现行有关法律、法规对矿山尾矿、废石等固体废料的管理与利用只有原则规定，没有制定强制性措施，缺乏有效的监管。

三是生产技术落后，资源利用率偏低。

我国对矿产资源的综合利用起步较晚，欧美等发达国家早在20世纪60年代就已重视矿产资源的研究开发，生产技术逐渐成熟，一般有色金属综合利用率达80％～90％，目前的趋势是开展“无废工艺”或“无尾工艺”。受矿石品位低、呈多组分、矿物嵌布粒度细、生产技术落后等因素制约，我国大多数矿山综合利用指数低，有色金属矿产资源利用率为60％，比发达国家低10％～15％，共伴生有色金属综合利用率仅为40％，比国外低20％；综合回收率低，目前矿产资源总回收率仅为30％，以采选回收率计，铁矿约为67％，有色金属矿为50％～60％，非金属矿只有20％~60％，造成大量的资源损失于尾矿中；矿产资源综合利用技术水平不高，综合利用产品档次低，市场销路有限，经济效益不理想。另外，由于我国矿业企业的准入门槛低，大量不具备开发资质的企业进入矿业开发领域，部分矿山选冶技术工艺落后，一些小企业的资源采收率低于50%。

四是资金投入不足。

从工艺技术、设备研究到生产经营管理与产品制取，矿山尾矿等固体废料的综合开发利用与治理都需要投入大量资金，但多数矿山目前的经济状况难以开展这项工作，尤其是许多老矿山累积的问题较多，经费问题更难以解决，而无论是公共财政的专项支持、国家财税杠杆的政策倾斜，还是社会资本的积极参与，都与现实需求相差甚远，而且目前尾矿综合利用项目的融资渠道非常狭窄，通过各种金融工具进行专项融资也十分有限，从而影响了这方面工作广泛深入地开展。

五是市场阻力问题。

产品的市场问题也是制约尾矿资源化利用的一个重要因素。有些资源，如钛、钒、钨、稀土等，因为市场需求有限或价格低，从尾矿中回收相应矿产也都受到影响。另一方面，则是人为因素造成的障碍，如由于地方保护主义，新产品无法与当地产品竞争，市场拓展很有限。

尾矿利用实验

尾矿成分鉴定

树立尾矿综合利用新观念

矿产资源主管部门和矿山企业应当基于长远的战略考虑，立足循环经济发展模式，把尾矿资源综合利用作为实现矿业可持续发展的必要措施来认识。同时注重科学规划，树立尾矿资源整体利用的新观念。针对我国全民矿情意识差、违规开采严重的情况，有关部门要大力加强我国的矿情及相关法律、政策宣传和教育，让全民了解我国的资源情况，加深对资源综合利用、环境保护的认识，增强全民合理利用矿产资源的自觉性。

完善尾矿综合利用的制度建设

由于尾矿利用是集环境、社会、经济效益于一体的长期性、公益性事业，因此政府部门应强化政策导向，强化管理，加大政策扶持力度，制定优惠经济政策，将尾矿利用纳入国家和行业发展规划中。参照国外相关政策、措施并结合我国实际情况，制定相应税收及经济资助等办法。如：国家将可持续发展、资源节约型项目列为国债投资重点；设立尾矿资源综合利用专项资金，对尾矿综合利用和开发所需资金贷款给予贴息、低息、延长还贷期、减免所得税和增值税等优惠政策；引导和支持矿山企业及科研部门对尾矿综合利用的投入。

同时，还应通过立法来促进尾矿资源的综合利用。1986年，我国颁发了《矿产资源法》，对矿产资源的合理开发和有效保护起到了积极的作用，但此项法规已不能完全适应新时期的要求。现阶段应研究可持续发展的法律、法规及《资源综合利用条例》、《资源综合利用专项规划》等，研究促进循环经济发展的政策和机制；尽快出台鼓励性和严格的强制性法律法规，使我国的综合利用工作纳入法制轨道，有效解决资源消耗高、综合利用率低、资源浪费和环境问题。

加强技术革新

尾矿矿物组分不同，其利用价值也就不同。应加强尾矿资源的工艺矿物学研究，尽可能开发高附加值产品。相关深度加工方法很多，如制造微晶玻璃、提纯，超微细粉碎，表面改性处理等。

搞好尾矿综合利用，矿业公司还应加大科技攻关力度，充分发挥矿山设计研究所的研究能力，并与有关科研院所一起，“产、学、研”结合，开展尾矿利用研究，重点解决尾矿中伴生有价元素的回收技术，开发高附加值产品、高技术含量尾矿产品等，以提高尾矿综合利用的经济性。

通过工程示范，推动尾矿利用发展

尾矿开发利用是一项大型系统工程，涉及的行业多、技术面广，应在全国逐渐展开矿山选厂堆存尾矿综合利用的研究(包括金属与非金属矿物分选回收、尾矿作复合矿物原料用于玻璃、陶瓷、建材及农业肥料)、尾矿作土壤改良剂及微量元素肥料的研究、尾矿制微晶玻璃等高附加值新产品的示范工程，积累实践经验。

引进市场机制

在市场经济条件下，应该让“排尾主体”与“利尾主体”分离，成立具有独立法人地位的尾矿利用公司，在矿山企业与尾矿利用公司间建立起市场供需关系，改变某些中小矿山企业资金、技术上的劣势。通过“排尾主体”与“利尾主体”的分离，达到“利尾主体”与“受益主体”的统一，同时推动尾矿资源市场机制的运作，从根本上解决矿山企业尾矿资源利用问题。由于尾矿回收利用行业涉及资源化、公益性和流通性行业属性，这个行业是不能完全市场化的，所以，在引入市场化体制时，还应发挥政府部门的相关作用。

随着科学技术的迅速发展，传统概念的矿山尾矿固体废料已从消极的环保治理转变为积极的资源化治理。多年的实践表明，将矿山尾矿作为复合矿物原料进行整体开发利用，正成为经济实用的新矿产资源来源。它不但可使原来资源枯竭或资源不足的矿山重新成为新资源基地，恢复和扩展生产，而且可以开辟新材料的科技领域，推动科技进步，同时也能解决环境污染、改善生态环境和整治国土，具有巨大的经济、社会和环境效益。目前，许多工业发达的国家已把矿业废料的开发利用作为矿山开发的新目标，把尾矿的综合利用及治理的程度作为衡量一个国家科技水平和经济发达程度的标志。因此，我们必须加速尾矿综合利用及治理的进程，树立长远的观念，把尾矿综合回收利用及治理作为保护有限的矿产资源、促进经济发展、保持矿业持续发展的必要措施。

实现稳步提高天然气消费比例的目标，除了保证气源，还要做好管网建设。而储气设施与天然气管道相连，是天然气管网系统重要的组成部分，是保障天然气安全、稳定供应的重要手段。

1月4日，14名两院院士、国内知名专家在北京评审我国22座储气库建设的创新技术成果，认为该成果总体达到国际先进水平，其中在复杂地质条件下大型储气库选址与建库技术国际领先。这标志着我国天然气工业发展的一大瓶颈技术获突破。

建设中的华北油田苏桥地下储气库群（资料图）

据专家介绍，地下储气库是把天然气注入地下圈闭或人造洞穴形成的一种储气场所，主要作用类似长江沿岸的湖泊，调节冬夏用气峰谷差，提升管道输送效率；或作为战略储备和应急储备，应对进口中断和短缺，保障国家能源安全。地下储气库一般建设在靠近天然气下游用户的城市附近。与地面球罐等存储方式相比，地下储气库具有储存量大、分摊造价较低、经久耐用、安全系数高等特点，是一种比较理想的储存天然气的方式。

2017年5月，中共中央、国务院印发了《关于深化石油天然气体制改革的若干意见》（下称《意见》），明确了深化石油天然气体制改革的指导思想、基本原则、总体思路和主要任务。其中，重点改革任务之一就是完善油气储备体系，提升油气战略安全保障供应能力。《意见》提出：建立完善政府储备、企业社会责任储备和企业生产经营库存有机结合、互为补充的储备体系；完善储备设施投资和运营机制，加大政府投资力度，鼓励社会资本参与储备设施投资运营；建立天然气调峰政策和分级储备调峰机制；明确政府、供气企业、管道企业、城市燃气公司和大用户的储备调峰责任与义务。

然而，我国地下储气库建设面临重大技术挑战。与国外90%地下储气库埋深小于2000米，构造完整相比，我国主要天然气消费区的地质构造复杂、破碎，埋深普遍大于2500米，储层非均质强，选址与建库难度大，必须解决“注得进、存得住、采得出”等重大难题；注采气井储层压力低，巨大的拉伸力和挤压力交替作用到地下储气库，对钻完井工程提出了更高的技术要求；国内缺乏地下储气库高压大型注采核心技术；安全运行风险大。

从国外经验来看，地下储气库一般需经历初期发展、快速发展和平稳发展3个阶段，以天然气消费大国美国和俄罗斯为例，地下储气库发展初期分别经历13年和15年，快速发展期分别为46年和35年。未来10~20年，全球对地下储气库调峰需求量将越来越大，地下储气库数量和规模将会随着需求量的增加不断扩大。根据国际气体工业联合会预测，到2030年地下储气库调峰需求量将达到5030亿立方米，在现有地下储气库基础上，需要新建地下储气库183座，预计需新增工作气量1406亿立方米才能满足今后的调峰需求。同时，安全供气与天然气贸易的需求是地下储气库增长的主要动力来源，新的理念和技术进步也将不断推动地下储气库发展。

随着大气治理的迫切需要、城镇化加快、碳减排与碳交易市场的建立，我国中长期天然气需求量将有巨大增长。据预测，2030年全国天然气消费量将达到4000亿立方米，对外依存度将超过40%。2016年印发的能源生产和消费革命战略、天然气发展“十三五”规划明确提出了力争2020年、2030年天然气占一次能源消费比重分别达到10%左右和15%左右的目标。随着天然气需求量的日益增加、进口气量的持续快速增长以及国内大型长输管道工程的提速建设，天然气储存和调峰矛盾日益突出。如何实现地下储气库业务可持续发展已成为我国天然气产业面临的主要问题之一。按照国际平均水平12%测算，调峰需求量将达到480亿立方米，我国地下储气库建设正处于黄金发展期。

我国地下储气库发展始于20世纪90代初，经过20多年的发展，地下储气库在平衡天然气管网的压力和输气量、调节区域平衡供气方面发挥了重要的作用。据了解，2000年起，在科技部、财政部等支持下，中石油组织2000余名科技人员深入研究，形成了地下储气库选址技术、地质方案设计优化技术等4项创新成果，支撑了我国复杂地质条件储气库建设。目前，中石油建设地下储气库的创新成果，已应用于北京、新疆、重庆等地16座新地下储气库的建设，刷新了地层压力低、地层温度高、注气井深、工作压力高等4项世界纪录；储气规模达400亿立方米，相当于三峡水库的蓄水量；冬季调峰能力超过100亿立方米，相当于我国“十三五”规划的67.5%；最高日调峰量近9000万立方米，相当于全国最高日用气量的1/10，惠及京津冀等10余省(市)2亿人口；累计调峰采气350亿立方米，相当于4座千万吨级特大煤矿贡献的能量，综合减排8000万吨。除了大型石油公司建设地下储气库以外，城市燃气企业和地方燃气企业也在积极自行筹建，如港华金坛储气库、云南能投等地下储气库。

专家认为，我国建设地下储气库，开拓了我国复杂地质条件下储气库技术创新之路，奠定了我国天然气战略储备格局的基础，推动了我国由采输气调峰向地下储气调峰的历史性转型升级。推广应用中石油地下储气库建设创新成果，建设更多地下储气库，对缓解我国天然气夏秋产能过剩、冬春供不应求的矛盾有重要作用。