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    海域地应力观测与地壳稳定性评价项目野外施工现场

    无人机航拍青藏高原活断层

    “当前,地质力学研究所上上下下都在积极学习全国两会精神。我们认为,虽然今年两会直接提到地质工作的内容不多,但实际上,地质工作作为一种具有先行性、公益性的基础工作,早已融合于国家经济社会发展的方方面面。就地质力学研究所而言,未来服务的领域更广了,肩上的担子更重了,大家的信心也更足了。” 3月19日,自然资源部中国地质调查局地质力学研究所所长邢树文对记者如是说。

    需求动能:为区域协调发展提供地质安全保障

    “无论是地质行业的发展,还是单位的发展,都离不开国家发展的大环境。近日闭幕的全国两会对我国今年各项工作作出了部署,也为我们下一步工作集中优势、突出重点指明了方向。”邢树文告诉记者,今年的国务院政府工作报告中特地谈到了“促进区域协调发展,提高新型城镇化质量”,而在活动构造、工程地质、地质灾害和区域地壳稳定性领域的调查服务恰恰是地质力学所这些年成果最为突出的部分。

    在服务区域协调发展方面,地质力学所近几年针对京津冀协同发展区、雄安新区、北京城市副中心、粤港澳大湾区、海南自贸区等地的规划建设需求,进行了活动构造与区域地壳稳定性调查,提交的阶段性成果报告,为这些区域的协调发展提供了基础地质数据,提出的有关问题及建议受到相关部门高度重视和充分肯定。

    今年,他们将继续深化对重点区域的服务,比如:在京津冀协同发展区调查重点活动构造的特征及演化、形成机理和对地质灾害的控制作用;全面对粤港澳大湾区及关键部位,进行较大比例尺的活动断裂调查,编制相关图件;在开展海口市江东新区活动断裂调查和地壳稳定性评价的基础上,支撑服务三亚新机场的扩建选址,为海南省解决空港客流量大的难题提供地质保障;在川西藏东等地质条件复杂地区进行交通廊道活动构造与地质灾害调查等。

    邢树文特地谈到了今年即将开展的沈抚新区及交通廊带主要活动断裂调查。“我们将结合区域断裂活动性研究、工程地质调查,进行区域地壳稳定性评价,编制活动断裂分布图和综合工程地质图,编写提交沈抚新区及交通廊带重大工程规划建设和防治工程地质问题报告。目前,地质调查方案已经确定,即将实施。”

    他告诉记者,地质力学所积极为沈抚新区规划建设提供服务有着多重意义。一是理论意义。这里位于我国重要活动断裂带——郯庐断裂的北段北延,此前地质界对该断裂的中段、南段研究程度较高,在断层形成演化等方面有着诸多成果,但对其北段北延认识不足。二是社会意义。沈抚新区建设是国家振兴东北老工业基地的重要举措之一,调查该区的活动构造和地壳稳定性,可为相关城市群和重大工程提供最基础的地质服务。三是环境意义。抚顺等资源型城市在长期矿业活动的作用下,存在着煤矿采区塌陷等比较突出的环境问题,要进行科学有效的治理,就要从地球系统科学的角度对其综合调查研究。

    “现在各地区越来越认识到地质基础调查工作对区域发展的至关重要,地质工作也正在从规划制定后的验证性服务,转化为规划制定、建设实施、运营管理等各个阶段全部过程的基础数据支撑。随着这种理念的推广和深化,来自政府规划部门的相关需求必然越来越强烈。在此背景下,作为力学所四大业务板块之一的活动构造和区域地壳稳定性调查,必将是未来需要持续发力的重要内容。”邢树文强调。

    责任动能:地应力监测和地灾机理研究服务防灾减灾

    人民生命安全历来是党中央国务院最为关切的方面,今年的政府工作报告也强调要“及时有效应对重大自然灾害”,“提高防灾减灾救灾能力”。

    邢树文说,地质力学所60多年的发展,就是急国家之所需,主动适应不同时期的国家发展需求,不断通过调查和研究服务支撑于国家经济社会发展。使命光荣、责任重大,地质力学人必须砥砺前行。

    谈及地质力学所在地应力监测和地质灾害防治方面的技术优势,邢树文介绍了该所去年完成南北活动构造带1∶100万地震滑坡危险性评估,发布《地质灾害InSAR监测技术指南》,编制《地震滑坡调查评价技术指南》《海域活动断层、区域地壳稳定性调查与监测技术指南》,完成《全国活动断裂、工程地质岩组和区域地壳稳定性评价图(1∶400 万)》等成果。

    “今年,我们将在渭河中上游开展城镇灾害地质调查,研究崩滑流地质灾害孕灾背景和发育规律,创新城镇多尺度地质灾害危险性定量评估技术,为服务划定或优化城镇开发边界提供地质安全建议,编写提交天水地区灾害地质调查报告、天水地区重点开发区国土空间规划管控建议报告等。”

    提高防灾减灾救灾能力,科学研究是基础。据介绍,地质力学所设有独立的地质灾害研究室,重点研究探索地质灾害内生和外生动力作用耦合及其致灾的机理。“当前,我们可以利用InSAR监测技术圈定滑坡和异常地质体,提供给有关部门引起注意,但还无法做到及时准确的临灾预警。确定地质灾害尤其是高位远程滑坡的发生时间是个世界性难题,破解的出路只能是依靠科技创新,研究致灾机理加现场密切监测。”

    地质力学所现已在全国建成近百个地应力监测台站,建立了国内领先的地应力测量与监测技术方法体系,可以为全国重要城市群、重要活动断裂带实时提供地应力测量与监测数据。下一步,该所将进一步整合和扩大数据覆盖面,制定统一的技术标准和方法,提高实时加工提炼解读的能力,为政府相关部门提供可直接应用的社会性成果。

    “自然资源部部长陆昊曾就地灾防治工作强调,要将专业技术能力和地方行政指挥需要结合,最大限度做到及时预警预报。当前,无论是政府部门、科研人员还是老百姓,都希望能够通过科技攻关,实现临灾预报,只要能提前一小时,都能挽救无数人的生命。这是我们协同创新的方向,也是我们共同努力的目标。”邢树文说。

    创新动能:双管齐下实现地调与科研融合发展

    发展是第一要务,人才是第一资源,创新是第一动力。邢树文介绍说,2018年地质力学所以理论和技术方法创新为突破口,取得多项创新型成果。“而这些理论成果,也很大程度上促进了地质调查工作的提质增效。”

    比如:获得对全球13.8亿年大火成岩省及相关大洋缺氧事件的新认识,对探索中元古代黑色页岩内油气资源潜力及其成因都具有重要意义;再比如,覆盖森林沼泽区、南方强风化层覆盖区、黄土区、岩溶区、山前平原区、新构造—活动构造区等6类特殊地质地貌区1∶5万地质填图示范,创新填图技术方法,形成了系列技术指南和覆盖区区域地质调查标准,引领和规范行业开辟1∶5万区域地质调查新区域。

    今后,地质力学所将修改完善提升地质力学、古地磁学、工程地质学、构造地质学学科中长期发展规划,继续加大基础研究和应用基础研究支持力度,强化原始创新,加强关键核心技术攻关,切实推进所“十三五”科技创新发展目标的实现,提升行业知名度和影响力。

    一是持续推进地质调查与科学研究融合创新。以科技创新改造、支撑、引领地质调查,深入总结凝练地质调查项目成果,找准突破口和创新点,提升理论认识,研发新技术;利用科技项目取得的新理论、新认识和新技术,指导地质调查工作开展,实现地调和科研项目的相互促进。努力在构造变形、多尺度地质灾害危险性评估理论与技术、地质灾害调查监测和隐患早期识别技术方法、南极大陆的形成与演化等领域凝练有一定影响力的创新成果。

    二是积极组织申报国家五大科技平台项目。主动与局深部探测中心、局油气调查中心等单位开展业务对接,谋划在大陆地壳活动、超深层油气富集机理、成矿系统及其三维结构探测等领域承担深部探测专项项目;组织申报国家自然科学基金等国家科技平台项目。

    三是全力推进创新平台建设。修改完善《活动构造与地壳稳定性评价国家重点实验室筹建方案》;筹建区域工程地质研究中心;支撑深部过程与流体监测实验室建设,积极参与联合申报国家实验室;推进全国地应力观测网建设,组织可行性论证,力争纳入部自然资源要素综合观测网。

    同时,地质力学所还将总结凝练优势学科和领域的整装代表性成果;全面实施科技成果转化,探索科技成果转化新路径;精心组织重大学术交流活动,深入开展国际交流合作等。

    “力学所四大业务板块的发展创新都是把地质力学作为重要的基础理论,我们要继承和发展地质力学整体观、系统观和成生联系的思想,与时俱进创新地质力学理论和技术方法。”邢树文着重强调。

    智力动能:营造良好的科研生态,弥补人才短板

    邢树文谈到,新时代,地质工作正在发生深刻的转变,以此为对照,地质力学所在业务结构、人才队伍、运行机制等方面还存在一些不适应。比如:业务结构还不够聚焦,协同作战能力还不够强,领军人才依然缺乏,队伍结构不尽合理,重点实验室建设相对落后,信息化建设基础薄弱,自主创新能力有待提高,服务水平需要提升等。“我们要抓住关键,对症下药,着力解决这些突出问题,唯此,力学所才能获得健康持续的发展,为国家社会经济发展提供更加精准的服务。”

    邢树文认为,科技创新本质上是人的创造性活动,要深刻领会部党组关于提升科技创新效能的实施意见和激励科技创新人才的若干措施等文件精神,落实局党组有关部署要求,在推动科技体制改革举措落地见效上下功夫。“力学所围绕业务能力建设和地质科技创新,精心组织编制了业务发展规划、人才发展规划(2019~2025),下一步,我们将全力推进实施人才发展规划,壮大人才队伍。”

    如何让各类人才的创造活力竞相迸发、聪明才智充分涌流?邢树文强调,要把优秀科技人才引导进入地质调查主战场,聚焦国家发展重大需求,解决地质调查中出现的重要地质科技问题,产出有宏观影响的成果,形成学科领军人才和优秀团队。

    一方面,汇聚优势人才,优化重点方向和优势领域,重点开展地表过程与多圈层交互作用调查,研究深部过程对地球浅表环境演变的作用及其资源环境效应;开展工程地质、地质灾害、区域地壳稳定性调查,服务国家重大战略、重大工程规划建设、城市地质调查、生态系统保护修复;支撑服务能源资源和其他重要战略资源评价;开展极地地质调查,提供地质图件和信息产品,提升国际影响力。

    另一方面,坚持把人才和团队建设摆在突出重要的位置,把能否解决实际问题和取得成果的影响力作为评价指标,持之以恒地推进创新性人才队伍建设。在设备、办公条件、绩效待遇等方面提供有效保障,赋予更大的技术路线决策空间,营造宽松、创新、诚信、风清气正的学术环境,“决不能让改革政策停留在口头上、纸面上,要想尽办法使科研人员潜心向学、创新突破。”

    具体措施有:加强岗位设置管理,优化人才队伍结构;继续探索优化和改进激励机制,提升广大职工干事创业的热情;积极拓展人才引进渠道和方式,有效带动人才成长、核心团队建设和学科发展;大胆使用有创新有担当精神的青年科研骨干人员;加强对科研人员的情感关怀和宣传力度,努力提升科研人员的创新成就感和荣誉感,激发献身地质力学事业的热情。

    邢树文认为,需求动能、责任动能、创新动能、智力动能将成为地质力学所新时代新发展的新引擎,“而更为核心的,则是继承发扬李四光精神,努力践行‘责任、创新、合作、奉献、清廉’新时期地质工作者核心价值的精神动能。它们,将汇聚成光,引领着我们快步踏上为国家经济社会发展作出更大贡献的全新征程。” 

    培育地质力学发展新动能

    “这几天,党的十九届四中全会召开,我激动得几天没睡好觉。全会提出,‘要全面建立资源高效利用制度’,这为矿产资源的综合利用提供了更加良好的发展环境。我从事矿产资源综合利用研究工作已有几十年时间,深刻地感受到现在是开展尾矿资源综合利用的大好时机。”2019年初冬的一个下午,一位耄耋老人迈着稳健的步子,来到中国矿业报社,邀请记者到他的工作室采访,到他的中试基地参观。这位老人,就是被业界称为“尾矿利用第一人”的中国地质科学院研究员李章大。

    今年已经87岁的李章大教授,精神矍铄,思维敏捷。他是国务院政府特殊津贴获得者,教授级高级工程师,中南大学、北京科技大学兼职教授,中国矿业联合会、北京节能和资源综合利用协会技术顾问,中国资源综合利用协会专家委员会成员,老科技工作者协会国土资源分会矿山固体废料综合利用专业委员会副主任委员。

    首钢矿业一处尾矿库(资料图)

    早在上世纪80年代,李章大教授就提出了“提高资源回收率,开发利用被视为尾矿废石的资源”的建议。“1981年,我提交了《我国铁矿区成矿特征及找矿区划》《钢铁工业发展应从我国铁矿资源特点出发》等建议;1983年,提交了《我国钢铁工业地质矿床资源方面的水平和差距》报告及《对挖掘生产矿山资源潜力的几点认识和建议》,建议除主要资源可提高回收率外,还应开发利用被视为废石的资源,如蚀变围岩中的玉石、宝石类矿物、珍贵矿物晶体及大量非金属矿资源,完成《大冶铁矿矿山地质工作的经验及存在问题》。1987年,我发表了《矿产资源综合开发和合理利用现状与分析》,阐述了矿产综合开发和合理利用是矿物原料产业发展的客观规律和物质基础,分析了我国目前尾矿利用的现状,建议由点到面全面查明生产矿山和后备矿区矿石、围岩、尾矿、废渣的有用组分及利用可能性,推广有效技术,提高资源综合利用率,从而最终实现整体利用废石、尾矿及非金属组分,实现无废料开发、改善环境的目的。”谈起自己热爱的工矿固废资源综合利用工作,李老如数家珍。

    几十年来,李教授潜心矿产资源综合利用,完成重大科研课题26项,采集了铁、铜、钼、铅、锌、钨、锡、金、钛、锰、铝(赤泥)、稀土金属、煤炭(煤矸石、粉煤灰)等16个矿种、60多个矿山的尾矿样品,以及炼渣、废石、花岗岩、斜长岩、辉长岩、霞石正长岩、火山凝灰岩、页岩等样品,利用这些样品进行了建材、道渣、水泥、陶瓷、玻璃、发泡陶瓷、岩(矿)棉、微晶非金属材料等产品的实验室研究及工业化中间产品扩大性试验。如今,李老的许多研究成果都已转化,并被企业批量生产。

    “1993年,我上报了《尾矿的处置、管理及资源化示范工程》,被国家计划委员会、国家科学技术委员会列为《中国21世纪议程优先项目计划(第一批)》;2004年,与周秋兰(原全国矿产储量委员会专业委员)共同提交的《我国尾矿利用现状及21世纪展望》,获文化部‘中国世纪英才业绩与论著征集活动’二等奖,全文载入《中国百业论著》中。”矿产资源综合利用必须树立循环经济的理念,具备多学科、跨行业协同研究的能力。李章大教授曾就职于冶金部北京地质研究所,后又进入中国地质科学研究院尾矿利用技术中心。丰富的多学科科研经历,以及长期的实战工作积累,使他在开展固废资源综合利用方面形成了一整套成熟的科学研究成果。

    李老告诉记者,矿产是我国社会主义经济建设、循环经济运行不可缺少的基础资源,只有资源化开发利用矿山尾矿、废石,矿业才能成为节约资源、维护生态环境、强国富民的现代化产业,经济建设才能形成良性循环,实现国民经济和矿山的可持续发展。我们要实实在在地查明矿产资源特点及其可利用途径,从资源特点出发,经过试验研究,选择可供开发的产品及主攻项目;与相关行业、专业、技术进行边缘杂交、互相结合,择优组合有关工艺、技术、设备,从而开发出复合矿物原料新资源;在这个过程中,逐步化解矿山历史积留下来的弊端和欠负,恢复或维护矿山生态环境,清除灾害隐患,增添物质财富,提高劳动就业率及人员素质;促进科技进步,开拓尾矿的新用途,实现和谐创新、强国富民。

    1990年,李章大带领尾矿利用技术中心精干力量,从典型矿山入手,对武钢大冶铁矿、首钢迁安铁矿、江西德兴铜矿、辽宁杨家杖子钼矿等矿山的尾矿进行了分析实验,并取得一系列科研成果。

    他们在武钢大冶铁矿调查了东露天尖山采区25条勘探线、110个钻孔、5512米岩心,补采了100个矿样、16个人工重砂样、15个硫化物精矿样,对样品进行了多元素分析、岩矿鉴定和小型选矿试验,查明尾矿资源特征,总结了矿山地质工作经验,摸索了含矿围岩工业利用评价方法,确定可采品位及铁、铜综合品位指标,新圈定10个矿体,计算出21.9万吨储量。同时,还发现洪山溪尾矿库中残存大量菱铁矿等非磁性铁矿,进行了经济评价,提交了3份研究报告。项目验收后获得原冶金部科技进步三等奖。

    随后,他们又对首钢迁安铁矿进行了历时4年的研究,取得丰硕成果:查明尾矿资源特征,利用围岩、废石及矿山尾矿生产出高速铁路道渣、建筑用砂、水泥、混凝土材料、陶瓷(日用瓷、美术瓷)、色釉、建筑瓷砖、玻璃等样品,在唐山陶瓷研究所试产了陶瓷产品;利用尾矿制造微晶玻璃的工艺试验及产品中试取得良好效果,建筑瓷砖成功投产,属尾矿资源化利用领域的首创。铁道部工务局为首钢矿山废石生产的高速铁路道渣建立了技术标准,为修建大同至秦皇岛运煤出口高速铁路东段所用道渣召开了多次铁道系统现场会。唐山陶瓷研究所结合此项成果申请了《铁矿尾矿制造陶瓷及方法》发明专利,被原轻工业部科技司综合处誉为“国内陶瓷原料的首创”,是我国尾矿资源化利用的首次突破。在北京玻璃研究所的协助下,他们不仅用尾矿制做普通玻璃产品,还开发出世界首创的“尾矿微晶玻璃花岗石”,使尾矿资源化利用进入高科技材料产业领域。这些研究成果不仅使首钢矿业公司获得了丰厚的经济效益(至今保有相关生产线),更使其成为首例“无废料绿色矿山”。

    在对江西德兴铜矿尾矿进行研究的过程中,他们利用尾矿研制出了日用-工艺美术陶瓷、无釉外墙砖、锦砖及水泥等产品。研究表明,德兴铜矿尾矿是良好的紫砂型陶瓷(带色)原料,可制作墙砖、锦砖、525号火山灰质硅酸盐水泥,是已经磨细了的绢云母质瓷及经济实用建筑陶瓷、优质硅酸盐水泥的原料。

    通过多年研究,李章大教授认为,我国金属矿山尾矿、废石资源化开发利用已经积累了许多研究成果和产业化经验,进入推广提高的新阶段。但还存在一些突出问题:知识和认识上囿于传统,把尾矿、废石作为废物看待,开发利用停留在低层次上,套用他人做法或只开发大路货产品;不做本矿山的资源特点查定,不愿做试验研究,满足于生产一二种简易产品;固守旧思想、旧技术,不顾国家社会和企业的长远利益;缺少更多可供开发的好产品、好成果;有的成果缺少工业化试验,技术不成熟;缺少风险基金支持和激励机制;技术力量分散单薄,研究者缺少经济实力,更缺少实验条件及实验室,难出新成果。

    为此,李章大提出:第一,建议把尾矿、废石等矿山固体废弃物作为国家自然资源依法保护和管理起来,禁止无序开发,加强技术指导,防止再次浪费资源和扩大环境污染。当务之急是立法和立项进行尾矿资源普查,同类资源宜先用尾矿、再开新矿。

    第二,矿山所在地政府科学管理和指导矿山固体废物资源化开发利用和环保治理,委托有资质的专业团体(如矿业联合会、矿山地质专业委员会、资源综合利用协会等)协助政府为企业搭桥和进行监督、咨询、协调,促进其节约资源,相关企业依法保护和使用矿山固体废物资源。三方齐心协力,从组织上落实矿山尾矿、废石等固体废物的资源化开发利用,提高实效。

    第三,建设一批示范矿山和示范工程,作为矿山企业样板和出台政策、技术标准及产业化转化的基地。

    第四,建立一个汇集综合人才、专门开发矿山固体废料的高硅无机复合新材料工程技术中心,从资源-工艺、技术、设备-新产品研发-产业化推广等全流程出发,开发符合中国矿产资源特点的复合材料系列产品,为复合材料工业奠基开路。

    第五,从尾矿微晶玻璃切入,开发高科技含量、高附加值的产品。微晶玻璃被材料科学家称为“可兼有别的类型材料不能达到的物理性能”,特别适合于我国矿山尾矿、煤矸石、炉渣、赤泥等组分多样化资源的开发利用。

    第六,建立矿山固体废物资源化开发利用奖励基金及制度,用于奖励有突出贡献的矿山企业、职工、科技和管理人员,支持专项研究成果的工业中间产品试验,推进新产品、新成果及时转化为生产力。

    现在正是综合利用尾矿的好时机

    编者按:作为自然资源的重要组成部分,矿产资源与山水林田湖草资源共同构筑起一幅多彩而珍贵的大自然画卷。在这幅地球馈赠的大自然画卷里,矿产资源不仅要有内在气质,还要有外在颜值,在有力支撑经济社会发展能源资源保障的同时,更注重绿色发展高质量发展的时代担当。对于地矿行业而言,开源是一方面,依靠科技创新和技术进步的“节流”,即矿产资源综合利用,也是不可或缺的另一方面——既提高了资源的利用效率和可持续性,又减少了尾矿排放及环境影响。

    “既要金山银山也要绿水青山”。珍惜自然资源,珍惜矿产资源,方可守护好我们的绿水青山、金山银山。从“三位一体”的综合地质调查,到全国重要矿山“三率”综合调查与评价,新发展理念已在地矿领域落地生根,并贯穿于地质勘查、选矿富集、冶金提取、材料加工的整个矿产开发利用过程。作为专注于矿产资源综合利用的科研单位,中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所多年来致力于矿产资源综合利用技术、装备的研发、推广,厚植工艺矿物学、难选冶金属矿产高效利用、非金属矿合理利用和二次资源循环利用等优势学科,在矿产资源综合利用及技术经济评价等方面走在了全国前列。

    值此第49个世界地球日之际,中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所干部职工围绕“珍惜自然资源 呵护美丽国土——讲好我们的地球故事”的主题,结合自身矿产资源综合利用工作的实际,从尾矿资源化利用、智能选矿技术研发、矿山地质环境保护、固体废弃物的处置、综合地质调查等方面进行了研究梳理、总结提炼,形成了多篇实用且具有科普价值的文章,现精选一部分,以飨读者,敬请垂注!

    不可或缺的矿产资源综合利用

    张艳娇 刘红召

    矿产资源综合利用目前已作为国策贯穿于地质勘查、选矿富集、冶金提取、材料加工整个资源开发利用过程,强调在开采利用矿床中主要矿产资源的同时关注共生、伴生矿产资源的利用效率。我国已探明的矿产储量中共、伴生矿占很大比例,全国25%的铁矿、40%的金矿、80%的有色金属矿及大多数煤矿都有共、伴生矿产。开展综合利用工作,既提高了资源的利用效率和可持续性,又减少了尾矿排放及环境影响。对部分资源而言,综合利用工作至关重要、不可或缺。

    山东石榴石矿选矿厂改造

    自然界中有部分元素,在地壳中含量很低,大都呈分散状态,很难形成独立的经济矿床。有独立矿物的,可以选矿富集目的矿物再冶金提取。没有独立矿物的,就只能选出其载体矿物再分离提取。这其中,如果载体矿物恰好是该矿床的主矿产,伴生组分可以随着主矿产的选矿富集而富集,其选矿回收成本最低,回收率相对也较高,在冶金提取主金属时作为副产品回收;如果载体矿物不是矿床的主矿产,但也能选矿富集,则伴生组分就可以回收,但需要论证经济可行性。还有一种情况,伴生有用组分分散在脉石矿物中,无法选矿富集,直接冶金加工成本昂贵,目前综合利用的可能性就很小。

    以金属铼为例,它具有高熔点、高硬度、抗蠕变性、抗腐蚀性以及良好的塑性,广泛应用于热电偶、金属涂层和电子工业。用于制造航空发动机涡轮叶片和发动机喷管,是其他金属不能替代的。此外铂-铼催化剂在石油催化裂化重整过程中极为重要。铼是自然界储量最少的金属之一,在地壳中丰度大约为10-9。世界上已探明铼储量2500吨,基础储量近10000吨,我国铼的保有储量237吨。铼没有具有开采价值的独立矿物,主要以类质同象形式分布在辉钼矿和斑铜矿中。开采利用钼矿床和铜矿床时,辉钼矿和斑铜矿的选矿提纯过程也就是铼的选矿富集过程。辉钼矿选矿中钼要富集数百倍,往往在钼精矿中才会检测分析铼的含量。铼随辉钼矿或斑铜矿进入精矿产品后,由于铼氧化物极易升华,在钼精矿焙烧和铜的冶炼过程中,铼与钼或铜分离进入烟灰和废酸,再通过离子交换或者萃取的方式从烟气淋洗液和废酸中提取。我国著名的钼产业基地栾川及金堆城,其选矿产品钼精矿中每吨均含有几十克铼,但长期没有合适的回收技术而无法综合利用。2015年,中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所研究成功从钼冶炼的烟气淋洗液中回收铼的工艺,在栾川钼业公司与金堆城钼业公司推广应用,从而使宝贵的铼资源能够在这两家企业回收利用,并由此给企业带来了可观的经济效益。

    共伴生矿产同主矿产资源一样,都是大自然赐予人类的礼物。开展综合利用便是我们接受并珍惜这份分量虽小但极其宝贵的礼物。

    合理处置被放错位置的资源

    吕振福

    联合国环境规划署定义自然资源为“在一定的时间、地点条件下,能够产生经济价值,以提高人类当前和未来福利的自然环境因素和条件。”自然资源通常包括矿产资源、土地资源、水资源、气候资源与生物资源等。作为自然资源的一部分,矿产资源是人类赖以生存的重要基础,是国民经济健康发展的物质保障。矿产资源产业是基础产业,对国民经济发展起到了重要支撑作用,同时不可避免地会产生矿业固体废弃物。如何正确认识和合理处理这些被放错位置的资源?

    矿业固体废弃物通常包括废石和尾矿。废石主要指采矿环节采出的、低于工业品位且未能进入选矿等后续作业的固体物料。尾矿是选矿分选作业的产物之一,是入选物料富集得到精矿和中矿后的固体废弃物。尾矿包括物理选矿产生的固体废弃物,也包括堆浸工艺、全泥氰化工艺提取金、铜等金属后产生的固体废弃物。

    尾矿和废石的排放水平与矿产资源共伴生矿多、品位低的特征分不开。平均入选原矿品位在一定程度上决定了废石和尾矿排放水平。原矿品位低、剥离的废石品位更低,使得矿山废石量巨大。中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所“全国重要矿山‘三率’综合调查与评价”项目对2011-2015年全国代表性矿山的废石、尾矿产生情况大数据进行了系统研究,结果表明:一方面我国经济社会发展对矿产资源的需求巨大,另一方面我国矿产资源具有富矿少、贫矿多,独立矿产少、共伴生资源多的特点;我国不仅矿产品产量居于世界第一位,在生产矿产品的同时,排出矿业固体废弃物也非常之巨量。

    废石与尾矿都具有潜在的资源属性。随着技术进步、经济发展,越来越多的废石和尾矿被用于采矿采空区充填、直接用作建材或者用于生产建筑材料。采矿废石、选矿尾矿的综合利用具有越来越好的前景。根据“三率”调查统计,我国20种典型矿产矿山当年排放的废石中有17.77%被消耗利用,当年排放的尾矿中有18.97%被消耗利用。

    2015~2017年,“22种重要矿产资源节约与综合利用调查”项目通过开展1300座尾矿库取样、分析测试,在其中的210座尾矿库中发现具有综合回收潜力的有价组分。如果对这些组分加以回收利用,潜在经济价值达349亿元。

    上述发现的具有综合回收价值的尾矿多为上世纪五六十年代排放的有色金属尾矿,说明技术的时空特征和尾矿的二次资源特征。从二次资源的角度考虑,合理处置和保护固体废弃物更加重要。

    废石与尾矿都具有环境扰动属性。废石和尾矿处置不仅占用土地,而且可能产生有机和无机污染物,并通过土壤、水体、空气和生物链传导。从技术上讲,当前技术经济发展水平条件下排放的废石和尾矿,不可能实现100%再利用。相比较而言,妥善处置可能比试图利用更加迫切。因为矿山废石和尾矿引发的环境问题必须认真面对和妥善解决,同时如果处置和保护得好,在若干年之后废石还有可能成为资源。

    我国尾矿、废石要加强减量化、无害化和资源化工作,需要加强尾矿和废石的分类处置、有效保护、合理利用的标准化工作和技术创新。通过技术经济、环境效应和资源属性三位一体的综合评价方式来确定废石和尾矿是选择利用,还是选择处置和保护。通过不断加强技术创新,提高矿产资源开采回采率、选矿回收率和综合利用率,促进废石和尾矿的源头减量化。

    矿石分拣机器人助推选矿技术智能化

    彭团儿 郭珍旭 陈明文 张继民 贾宇航

    矿石分拣机器人——智能光电拣选机是可以代替人工手选分拣矿石的智能化自动执行工作的机器装置,是集光、电、气、机为一体的具有感知、分析、推理、决策和控制功能的新型高端智能装备。它利用矿石表面特征、导电性、磁性、放射性及矿石对射线的吸收和反射能力等物理特性差异,借助各种探测仪器和执行机构实现矿石中有用矿物和废石分选。矿石分拣机器人可以拓展分拣物料的品种、粒度范围,提高分拣速度和精度,改善劳动条件。

    我国从上世纪60年代开始研制矿石拣选设备,70年代到80年代有了较大进展,但拣选理论和装备技术的发展远远落后于重磁电浮等传统选别技术,只停留在小试和工业试验阶段;90年代后期,光电选别装备——色选机在大米、杂粮等粮食加工领域快速发展,国内制造企业开始半学习模仿半自主开发色选机;从2000年开始,进口设备的市场份额大幅减少,国产光电色选机技术快速发展,色选机的规格、功能越来越丰富,多通道选别、二次复选、双面镜头检出、特殊波长光源等技术逐渐成熟;2012年后,随着矿石拣选预处理技术、高精度快速分拣、大颗粒拣选、规模化处理等行业瓶颈技术的突破,智能光电色选机逐步在非金属矿领域逐步推广应用。

    滑道式智能光电拣选试验机

    履带式智能光电拣选试验机

     

    智能拣选机工作原理及结构组成

    各种智能拣选机的组成都基本相同,主要由给料系统、照射及探测系统、信息处理系统和拣选执行系统四大功能部件组成。智能光电拣选机工作时,被选物料从顶部的料斗进入机器,通过振动器装置的振动,被选物料沿通道下滑,加速下落进入分选室内的检测识别区域,并从传感器和背景板间穿过。传感器将获得图像及数据信息经信息系统处理得出矿块品位或特征量化数据,做出决策输出信号,驱动机械打板或电磁阀工作分拣出目标颗粒至接料斗的废料腔内,而好的被选物料继续下落至接料斗成品腔内,从而达到选别的目的。

    给矿系统由料槽、给料机、滑槽、输送带等组成,使矿块呈单层、单列、多列均匀地给到机器的照射和探测系统。一般采用多级给矿,第一级控制给料量,第二、三级使矿石排队,矿块呈单层稳定离散状态,且矿块间拉开一定的距离。探测系统则通过敏感元件测定不同矿物的光学、磁学、电学或放射性环境下吸收、散射或反射特征参数作为选别依据。信息处理系统主要任务是对来自检测系统的矿块射线活度和光电信号经放大、降噪、整形、分析、转换后得出矿块品位或特征量化数据,与预定值比较后进入主控单元,做出决策,确定是否给执行机构发出命令。执行机构主要有机械挡板或高压气流两种,根据信息处理系统的命令通过使目标矿粒偏离正常运动轨迹,实现拣选分离。

    智能拣选机分类

    根据检测系统中矿物与不同波长电磁波作用吸收、散射或反射特征差异,拣选方法可以分为放射性分选法、中子吸收法、荧光法、X射线吸收法、紫外荧光法、光电法、红外法等。在各种拣选方法中,应用较多的主要是光电分选和X射线分选。根据X射线照射矿石后的不同特征反应,X射线分选法分为X射线荧光法、X射线激光法、X射线反射法、X射线吸收法等。光电法主要通过高分辨率传感器,在可见光条件下对原料进行颜色识别并剔除,从而实现分选。目前国内成熟的光电拣选机主要包括滑道式和履带式两种。

    滑道式拣选机利用斜槽滑道导矿,矿石在沿滑板平面下落完成检测和分离过程,适用于形状规则性的物料,不易翻转、干燥的块矿,具有结构简单、紧凑实用的特点。履带色选机使用皮带对矿石进行加速,使其稳定通过照射检测区域,具有给料平稳、输送物料种类多、色选精度高、破损小、产量高、带出比小、对物料的损伤相对轻微、破损小等特点,并且速度可控,产量可调整,可以具体根据客户的生产实际进行设计,但造价相对比较高。

    智能光电拣选实验室

    中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所依托原国土资源部公益性行业科研专项——《基于CCD技术智能光电拣选装备及矿石分选工艺研究》项目,建立了0.5吨/小时~2吨/小时规模智能光电拣选实验室,分拣矿石适宜粒度范围为2~25毫米,适用于钾长石、石英、滑石、硅灰石、方解石、蛭石等非金属矿分拣。项目采用智能光电拣选工艺与传统选矿工艺相结合,研发出光电拣选原矿预处理技术、中粗粒预选抛尾与湿法磨矿磁选精选联合选矿、花岗伟晶岩分质分类差异化分选、光电拣选与干法磨矿联合制粉等绿色节能选矿技术,对河南嵩县、方城、栾川,山西运城,内蒙古察右后旗、乌兰察布市等地钾长石矿进行拣选试验。

    根据项目研究成果,中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所在所属原国土资源部矿产综合利用野外试验基地建设5~8吨/小时规模工业试验生产线,目前已投入使用。核心设备LS1200双层智能光电拣选机具备二次复选功能,单台机器即可完成尾矿扫选或精矿精选,实现预选抛尾或直接获得合格颗粒精矿。工业化智能光电拣选机检测识别系统采用云技术相机,深度识别微小而精细的杂质,实现高清扫描、精准识别及高速运算,高速动态捕捉并实时分析显示物料,真正实现分拣目标实时可视化。执行机构采用专用新型高频电磁阀,超低耗气量,实现最优带出比,超高打击精度,拥有完美的自修复系统,维护成本低,使用寿命100亿次以上。光源系统采用高性能LED光学系统设计、光控技术,免维护,降低能耗35%。

    智能光电技术在典型矿种分选中的应用

    河南方城某风化花岗岩钾长石矿主要类型为斑状二长花岗岩和中粗粒花岗岩;主要矿物为斜长石、微斜长石、石英;杂质矿物主要为磁铁矿、黑云母。其中,高品位长石呈肉红色,致密块状,部分白色石英呈大颗粒分布在钾长石矿石中,造成矿石总体长石含量低,产品附加值低。为获得高附加值钾长石,传统选矿方法采用磨矿后在酸性或中性环境下浮选分离长石石英,磨矿能耗高,浮选废水造成一定环境污染。根据长石石英颜色差异及解离粒度,采用智能光电拣选对5~15毫米粒级原矿进行分拣,原矿K2O含量6.3%,Na2O含量3.1%,分拣后获得颗粒长石精矿K2O含量9.7%,Na2O含量3.7%,精矿产率53.6%,回收率82.7%。通过拣选工艺实现粗颗粒长石石英分离,提高湿法制备钾长石粉原矿品质,降低废石入磨量,实现中低品位钾长石高值化利用。

    5~8 t/h智能光电拣选工业试验生产线

    河南嵩县某低品位石英脉型金矿属脉幅窄、贫化率高的矿脉,由于金与黄铁矿呈密切伴生关系,根据判定矿石黄铁矿与脉石矿物颜色和晶体形态差异,采用光电分选技术对不均匀成矿矿脉、均匀成矿矿脉的边界与围岩进行处理,使低于工业品位的低品位金矿通过预选抛废可以经济利用,预选抛尾产率37.37%,尾矿金属量损失率10.18%。该技术可部分取代效率低而成本高的选择性开采方法,提高采矿效率,提高资源利用率。

    自20世纪70年代以来,计算机技术、信息技术、自动化技术与传统制造技术迅猛发展,形成了先进制造技术,促进拣选装备技术向精密化、自动化、智能化、图形化、可视化、集成化快速发展,智能拣选逐渐成为科研院所关注和研究的焦点。以人工智能为代表的智能拣选装备技术作为一种低成本、环保高效的分选工艺,有望成为继重选、浮选、电选、磁选之后又一重要的工业化选矿方法,并在有色、黑色、稀有、放射性、贵金属元素的矿石以及非金属矿领域得到广泛应用。建立和发展完善的低品位矿石拣选资源化利用知识体系已经成为选矿行业发展的主要攻关方向之一。

    (该研究为原国土资源部公益性行业科研专项——《基于CCD技术智能拣选装备及矿石分选技术研究》)

    综合地质调查谱地质新篇

    马亚梦 谭秀民 赵恒勤

    当前,我国矿产资源供需矛盾日益突出。因此,要加大勘查力度,实施找矿突破战略行动。随着矿产资源全球化配置,需要统筹协调的问题逐渐增多,单一传统的资源调查方式已不能适应当今的新时代、大格局。在此大背景下,助推单一资源调查向地质资源潜力、技术经济条件、地质环境影响“三位一体”综合地质调查转变,形成资源环境综合评价及勘查开发布局对策建议显得尤为重要。

    何为“三位一体”

    “三位一体”的综合地质调查是秉承“绿色矿业”的理念,以问题和需求为导向,按照“综合部署、科技引领”的原则,进行的逐层深入研究。其基本研究内容是以资源基地为研究对象,全面梳理资源基地资源、环境、技术经济相关数据及研究成果,在资源条件调查与潜力评价、地质环境条件调查与影响评价、技术经济调查评价的基础上开展的综合评价。

    相较于以往着重于地质找矿的单一传统的资源调查方式,“三位一体”的综合地质调查更加突出成果的集成,在推进实施过程中需要遵循自然规律与经济规律,统筹部署好相关工作,完成新发现大型资源潜力基地从资源基地到适应经济新常态的产业基地的转变,其主要包括:

    地质资源潜力——注重矿集区各类地质勘查资料的收集整理、二次开发和综合分析,注重矿集区找矿预测研究,总结成矿地质背景、成矿规律和控矿因素,开展重点区域靶区优选、野外查证、成矿预测工作。

    地质环境影响——调查评价矿山地质环境现状,着重分析评价地质环境容量,预测矿产资源开发对环境造成的影响及危害;探索矿产资源开发地质环境影响变化机制及防控技术创新,提出矿产资源绿色开发地质环境防治的对策建议。

    技术经济条件——注重资源的综合开发技术研究,提高矿产资源综合利用水平;评估矿集区资源开发利用的前景,对资源开发的经济效益、社会效益、环境效益等做出科学评价和预测,推进当地资源开发的资源-经济-环境的协调发展。

    怎样“勘查开发”

    党的十九大报告中指出,“人与自然是生命共同体,人类必须尊重自然、顺应自然、保护自然”,“为把我国建设成为富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国而奋斗”,这为我们矿产资源勘查开发工作指明了方向。

    现阶段,制约我国矿业经济发展的因素主要有以下几个方面:自然条件严酷,基础设施落后;矿产资源勘查投入不足,勘查程度普遍较低;矿产选冶加工技术研究滞后。因此,在资源环境综合评价的基础上,提出科学的资源勘查开发布局对策建议,不断提高地质工作服务经济社会发展的主动性和能动性,有助于将找到的矿产资源合理、有序、高效、集约、生态地开发出来。其主要内容是:依据矿集区成矿规律与成矿预测,结合国家和区域相关产业政策,划分矿集区勘查、开发基本区块;理论与实际相结合,构建资源勘查开发布局评价指标体系;建立评价标准,评价勘查、开发各区块的优劣度,提出适宜、科学的勘查开发布局对策建议。

    划分勘查开发区块——根据勘查区和开发区划分的依据,划分矿集区勘查、开发基本区块。勘查区的划分依据包括:不存在法律和其他禁止勘查的情况;矿集区成矿规律与成矿预测最新成果,包括矿床、矿点、矿化点及异常分布,找矿靶区分布等;整装勘查区勘查规划划定的预查普查区;矿产资源规划划定的重点勘查区。开发布局划分的依据包括:不存在法律和其他禁止开发的情况;区内存在已探明并具有一定资源储量规模的矿床;区内有一定的基础设施条件,区域范围有一定的工业基础;矿产资源规划划定的矿产资源开采区域。

    构建评价指标体系——评价的基本框架和指标体系的主体构成具有共同性和通用性,主要依据《矿产资源基地综合地质调查技术要求》中的矿产资源基地综合地质调查评价指标。此外,评价指标体系也应遵循因地制宜的原则,有关评价内容需要根据评价对象所处的经济地理和社会环境的不同而有所区别。也就是说,我国东、中部的矿产资源基地和西部矿产资源基地,在布局评价的指标设计上应该有所不同。

    勘查开发布局评价——主要包括评价指标的权重确定,评价指标的评分标准,评价指标的计算等。评价指标权重一般采用层次分析法来确定,把复杂事情分成若干有序层次,确定每一层次中各元素的相对重要性次序的权重;通过对各层次的分析,进而导出对整个问题的分析,即总排序权重。评价标准是指各级评价指标评价值的判别标准,起着一把尺子的作用,一个评价指标处于什么状态,用这把“尺子”去衡量,就可以清楚这个指标的状态是好还是坏。

    规划布局对策建议——根据区块评价的结果,借鉴国内外已有大型矿产资源基地的开发经验和管理措施,提出适宜的矿产资源基地勘查开发工作布局、资源规划、资源管理的政策建议。唤起全社会资源忧患意识,加强地质矿产勘查工作,实行开源与节流并重、开发与保护并重的方针,依靠科技进步,提高矿产资源勘查、开发利用水平,加强矿业规划管理,促进矿业经济可持续发展,为社会主义现代化强国建设提供安全、稳定、经济、可靠的资源保障。

    蕴藏在尾矿中的宝藏

    王威

    尾矿具有环境危害性和资源性的双重属性。近年来,尾矿的资源属性受到我国各级政府和生产企业的高度重视,尾矿资源化的发展趋势日益清晰,尾矿综合利用将是21世纪矿产综合利用范围最广、潜力最大的领域。因此,从国内尾矿资源的实际出发,开展系统调查评价,厘清尾矿利用、保护和处置的边界和先后次序,提出规模化消纳、资源化利用、无害化处置总体解决方案,实现尾矿资源化利用的同时,最大限度地消除其对周边环境的威胁,有着十分重要的经济效益和社会意义。

    尾矿是矿石经粉碎、选冶形成精矿后的剩余部分。我国尾矿来源按行业划分主要包括黑色金属尾矿、有色金属尾矿、稀贵金属尾矿和非金属矿尾矿。

    根据《中国矿产资源节约与综合利用报告(2016)》,截至2015年度11月底,我国在用或者未治理尾矿库有9565处,尾矿累计量超过200亿吨,占地约100万亩。矿石空场填充是尾矿利用的重要方式,占尾矿利用总量的53%,金矿石、铜矿山的尾矿及其他有色和稀贵金属矿山、铁矿山是尾矿充填利用的主要方向,分别占尾矿利用总量的18%、23.6%和11.4%。

    虽然我国尾矿综合利用起步较晚,但由于各级政府和生产企业的高度重视,我国矿产资源综合利用及矿山环境治理已经快速起步并取得了很大成绩,但还需进一步加强尾矿资源化利用领域研究,提高有价组分综合利用水平,丰富尾矿资源化利用的方法途径,实现尾矿利用由“削足适履”到“量体裁衣”的转变。

    中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所在地质调查项目支持下,开展铜、铅、锌、钼、金和萤石矿山尾矿调查评价,完成了1300个尾矿库的调查,形成了尾矿综合利用特征大数据,同时,发现了一批稀有稀散组分高的尾矿。栾川地区尾矿库中赋存高于工业品位的钨金属量>5万吨(估算),达到大型规模;在其他尾矿库中还发现了高于或接近工业品位的金1.1316吨,银114.3604吨,钴3581.4吨,铅36.152万吨,锌21.294万吨,萤石26.685吨(估算)。筛选其中42个尾矿库尾矿进行综合利用技术研发和评价,发现有38个尾矿库尾矿综合利用技术经济合理,这说明尾矿资源化具有广阔的前景。

    铁尾矿、铜尾矿和黄金尾矿分别占我国尾矿的51%、19%和13%,是我国主要的尾矿类型。铁尾矿的综合利用主要体现在铁矿物的回收利用、用作建材原料、用做土壤改良剂和微量元素肥料、进行生态恢复等。铜尾矿综合利用主要有铜尾矿再选、用于矿井充填或复垦土地、用于生产建筑材料等。金尾矿的综合利用主要体现在有价元素的综合回收、生产各种建筑材料、井下充填、复垦造田等。

    由于我国前期选矿技术水平的制约和“单打一、重主轻副”的思想等多种原因,我国尾矿中不仅含有可提取的金属组分,而且存有大量可用的以硅酸盐矿物、碳酸盐矿物为主甚至可直接提取的非金属组分,是我国矿产资源的新的宝藏。

    开展典型尾矿资源综合利用技术研究和推广尾矿资源产业化利用技术研究与推广,不但可使原来资源枯竭或资源不足的矿山焕发青春,而且还能够重新成为新的资源基地,以开辟新的材料科技领域,推动科技进步,同时也可以解决环境污染、改善生态环境,具有巨大社会效益、经济效益和环境效益。虽然我国在尾矿综合利用领域开展了很多研究,但仍缺乏关于尾矿的系统调查评价,尾矿综合利用依然停留在单一的综合利用模式,没有形成区域性整体利用模式。因此,亟须开展系统调查评价,厘清尾矿利用、保护和处置的边界和先后次序,提出规模化消纳、资源化利用、无害化处置总体解决方案,实现尾矿资源化利用的同时,最大限度地消除其对周边环境的威胁。

    揭秘日常生活中的高岭土

    赵恒勤 谭琦

    高岭土,俗称“瓷土”、“观音土”,是一种铝硅酸盐矿物,也是人们日常生活中必不可少的一种矿物材料,其中最广为人知的是用来制作陶瓷。

    我国是世界上最早发现和利用高岭土的国家,远在3000年前的商代所出现的刻纹白陶,就是以高岭土制成。江西景德镇生产的瓷器名扬中外,国际上通用的高岭土学名-Kaolin,就是来源于景德镇东郊高岭村边的高岭山。高岭土在陶瓷中主要用来做坯胎,将高岭土用于陶瓷坯胎中在我国陶瓷史上具有划时代的意义,高岭土在釉料中的作用主要是提高釉料的熔融温度和悬浮性,使釉水不宜沉淀。

    我国历史上闻名的“唐三彩”和“青花瓷”均采用高岭土来制作坯体。唐三彩的釉质,主要成分是硅酸铅,而呈色剂则是在釉料中加入各种不同的、适量的金属氧化物所形成的。青花瓷是我国陶瓷中的珍品,也是瓷器的主流品种之一。目前,陶瓷考古界和科技考古界较为认同的“青花”是指利用含钴的矿物作为着色颜料在白瓷坯上绘画,经上釉后在高温下一次烧成(非低温铅釉)而呈现蓝色装饰的釉下彩瓷器。青花瓷的制作工艺复杂,整个工艺流程主要分为瓷土加工工艺-制坯工艺-釉与料工艺-装饰工艺-烧成工艺等5个部分。其中高岭土主要用于制作瓷胎,高档青花瓷对于高岭土原料要求很高,要求Al2O3含量>21%,Fe2O3+TiO2<0.5%。

    现代人们的日常生活中也处处可见高岭土制品,比如日用陶瓷、建筑卫生陶瓷等。我国是世界上最大的日用陶瓷和建筑卫生陶瓷生产国和消费国,且产品逐步被世界认可和接受。近年来,其生产工艺技术进步迅速,整体已接近世界先进水平,但存在过度消耗高岭土资源、中低档产品居多、污染环境等问题。随着陶瓷行业的不断发展,优质的高岭土资源日趋枯竭,对陶瓷生产质量造成很大影响,故中低品位高岭土成为陶瓷行业的接续矿物资源。

    此外在人们日常生活中用到的各种纸张中也不乏有高岭土的身影。高岭土作为造纸涂布颜料的主体组分,其特性对造纸生产可操作性和涂料特性以及成纸质量有很大影响。国外发达国家高岭土主要用于造纸行业。高岭土既可用于填料,也可用于涂料,在造纸中的要求要比陶瓷用高岭土高。此外,高岭土还能用来制备化肥、农药、杀虫剂载体等。

    我国高岭土资源储量丰富,总储量约30亿吨,主要分布在广东、广西、福建、江苏、江西、湖南、河南、山西和内蒙古等省区,可划分为煤系高岭土、软质高岭土和砂质高岭土三种类型。其中煤系高岭土储量约17亿吨,主要分布在我国北方地区。软质高岭土为热液蚀变型,主要分布在苏州。砂质高岭土属风化型或沉积型矿床,主要分布在南方亚热带多雨地区。根据不同的资源类型,采用不同的加工工艺,煤系高岭土主要采用破碎-磨剥-煅烧-超细解聚-分级,部分磁选工艺,应用方向是油漆、涂料、造纸、橡胶、电缆、陶瓷等;砂质高岭土和软质高岭土主要采用捣浆-螺旋除砂-旋流器分级-离心机分级-磁选-漂白-洗涤-压滤-干燥等工艺,陶瓷土主要采用磁选除铁增白,造纸涂料土主要靠漂白除铁增白。

    现在我国多数高岭土企业的现状是:规模较小、产量不大、产品质量不高,与美国、英国、巴西等国相比,存在较大的差距,甚至全国高岭土总产量不及国外一个高岭土大公司的产量。因此,我们应在资源合理利用与保护、产品和市场开发、工艺技术和装备以及管理和政策支持等方面,共同努力,尽快使我国由高岭土资源大国变为高岭土产业强国。

    高寒荒漠区金属矿产资源开发中的矿山地质环境保护

    张永康 曹耀华 谭秀民

    青藏高原东北部、柴达木盆地西南缘铁铜等金属矿集区,是我国西部地区重要的铜、铁、铅、锌、镍多金属成矿带,目前已发现大型、超大型铁、铅锌、铜、镍等矿产资源多处,其中夏日哈木镍矿资源丰富,镍资源量达106.24万吨,有望成为继甘肃金昌镍矿之后我国又一“镍都”。

    该地区平均海拔在3000米以上,属于典型的高寒、干旱内陆高原盆地气候,区内地势陡峻,沟谷深切,地貌以戈壁滩、沙丘、高山为主,地表处有厚1米左右的土层覆盖,底下为岩石及沙石层,土壤类型主要为灰棕漠土。植被覆盖率一般小于15%,呈现典型的高寒荒漠景观。

    高寒荒漠区金属矿产资源的开发历史悠久。随着国家对紧缺矿产资源需求量的增加,该区丰富的铁铜镍等金属矿产资源的进一步开发将对国民经济发展起到重要作用,可为国家经济安全提供有力保证,带动交通、通信等基础设施发展,提供一定数量的就业岗位,促进工业化和城镇化建设,为更好地实现西部地区脱贫攻坚提供经济支撑。

    金属矿产资源的开发一般包括采矿、选矿、冶炼三个过程。以往粗放式的采、选、冶过程对生态环境的影响主要有矿山地质灾害、地形地貌景观破坏、土地资源破坏、含水层破坏和水土环境污染等。

    那么,高寒荒漠区矿山地质环境灾害如何防治?

    建设绿色矿山

    我国历来重视环境保护。习近平总书记指出:“既要绿水青山,也要金山银山;宁要绿水青山,不要金山银山;而且绿水青山就是金山银山。”这为矿业开发环境保护指明了方向。2017年,原国土资源部、原环境保护部等六部委联合出台了“关于加快建设绿色矿山的实施意见”,详细阐述了绿色矿山的建设。

    绿色矿山是指在矿产资源开发全过程,既要严格实施科学有序的开采,又要将对矿区及周边环境的扰动控制在环境可控制的范围内;对于必须破坏扰动的部分,应当通过科学设计、先进合理的有效措施,确保矿山的存在、发展直至终结,始终与周边环境相协调,是融合于社会可持续发展轨道中的一种崭新的矿业形象。绿色矿山建设是一项复杂的系统工程,代表了一个矿业开发利用总体水平和可持续发展潜力,以及维护生态环境平衡的能力。它着力于在科学、有序、合理开发利用矿山资源的过程中,最大限度保护和恢复治理矿山环境。

    加强矿山地质环境防治

    在高寒荒漠区,这样一个矿产资源丰富、动植物资源丰富、环境又极为恶劣的区域,结合矿山开发对地质环境造成的影响,建议从以下几方面进行矿山地质环境防治及保护:

    针对新建矿山,应按照“加快建设绿色矿山的实施意见”精神,建设绿色矿山,从源头保护矿山地质环境,实行过程控制的保护性开发措施。

    针对已发现的矿山地质灾害,应加强治理与监测工作,加强对不稳定边坡监测和移动规律认识,消除和减小不稳定边坡崩塌滑坡灾害可能对过往行人和车辆的威胁。

    针对高寒荒漠区矿山开发过程中主要造成的影响是土地资源破坏和地形地貌景观破坏这一现状,加强土地资源的保护,尽量减少对原生态土地的占用与破坏,特别是尽量减少对表层土壤的破坏,以地下开采为主,采取以钻代槽、浅钻的绿色勘查技术,对于必须破坏部分土地时,必须对表层土采取保护措施以防止表层土散失和退化。

    锡铁山铅锌矿废石堆上的人工林

    采取封育、地表植被重建,在草皮的种属选择、工艺的采选上要与矿区所处的地理位置、气候条件、土石环境相匹配,以确保植被重建的成效;废石、废矿渣堆覆土绿化;废石、废矿渣堆积台面整治,压实台面,加固边坡、衬砌护坡,在有效部位建设拦挡工程,设计相应的排水、防水工程;地质探槽治理,采取土方回填。

    开展人工现场调查、遥感监测工作,动态掌握矿产资源勘探开发活动对土地资源的破坏类型、面积及破坏程度等,同时监测监督矿山地质环境治理恢复工作情况。

    建设矿山公园

    在青海西部大柴旦地区,西部矿业股份有限公司锡铁山铅锌矿分公司在矿山地质环境保护方面就是一个优秀的典范。该矿山位于青海省柴达木盆地北缘戈壁滩上,常年刮风,沙尘暴天气时有发生,降水量稀少,植被稀少,难以存活。整个矿区及周围只有少许骆驼草和麻黄草生长。经过改造,该矿山在废石堆、厂区内种植了大量杨树、柳树、红柳和草皮,在厂区形成了具有防风固沙能力的人工林,绿化覆盖率达到了可绿化区域面积的80%以上,改变了矿区小环境,降雨量增加,风沙天气逐年减少,逐步形成了适宜人居住的环境。

     

    珍惜矿产资源 助力生态文明

     

    二○一六年,苏德辰在广东丹霞山世界地质公园进行科普宣传

    地球已经有46亿年的历史了,在漫长的演化过程中,大自然鬼斧神工般创造了无数奇美的风景,而地质科学正是探索地球之美的最佳途径。一砂一世界,一石一天堂,苏德辰想用自己的努力,剥开地质科学看似深奥枯燥的坚硬外壳,展现动人心魄的内在之美。

    近日,国土资源首席科学传播专家聘任仪式举行,中国地质科学院地质研究所研究员苏德辰正是首批受聘的12名专家之一。

    4月14日一大早,苏德辰就和同事赶往房山地质博物馆,在4月22日地球日这一天,他将在这里为200名中小学生做一场地质科普讲座,之后,他还要带领孩子们到房山世界地质公园进行野外科普训练,帮助孩子们认识沿途的各种地质现象。因此,他提前一个星期去现场“踩点”,并搜集一些资料补充到自己的讲座中。

    “你们打那口5000米的科学钻井会不会把地球打穿?”

    谈起自己选择科普的缘由,苏德辰认为最早萌芽于2001年开始实施的中国大陆科学钻探项目,当时他负责将每天的项目进展、各项主要活动等信息上传到国际大陆科学钻探英文网站上,并负责更新中国大陆科学钻探中文网站的相关信息。

    中国是继苏联和德国之后第三个实施大陆科学深钻的国家,因此,中国大陆科学钻探的项目在实施过程中非常轰动,每天都有很多人到江苏东海的钻探现场参观访问,现场展版的解说词就要求写得通俗易懂些。尽管科学家们觉得这些展版已经很通俗了,但还是会有人提出各种各样的疑问,苏德辰就负责回答他们的问题。当有重大进展通报时,科学家们常常用专业的术语发布他们的成果,不要说普通读者如读天书,就连专业的记者都大呼看不懂,这个时候,苏德辰往往担任“翻译”,将专业名词解释成大家能够理解的文字。

    苏德辰,1981年考大学时第一志愿就填写了长春地质学院的地质系,毕业后到北京市地质调查所工作。有一年,他们在北京北部山区用化探法寻找石英脉型金矿,正常的工作流程是每隔40米采取一份土壤样品,而在采样时,白色的石英脉往往就暴露在野外,大部分人就只管取土壤样,以尽快完成任务,对出露在脚底下的石英脉看也不看。苏德辰每次见到石英脉露头或特殊的地质现象,都会对它们进行详细记录,并顺手采集一些样品。就这样,在采样的过程中,完成了填图的工作。这种习惯让他在之后的科研工作时,认真思索科普的必要性。

    而真正下定决心做科普,来源于两次亲身经历。

    2000年,苏德辰等6位地质学家参观德国的一个陨石撞击坑,刚一打开地质图,旁边一位女游客就凑上来看,并准确地指出陨石坑的位置和撞击构造,苏德辰非常惊讶,就问她:“你是学地质的么?”没想到女游客告诉他自己是一名医生。

    另一次是2005年参加科技部“973”项目答辩会,在会间休息的时候,苏德辰和另一组搞生物的科学家聊天。他简单介绍了在江苏东海进行的大陆科学钻探的情况,有人就问:“你们打那口5000米的科学钻探会不会把地球打穿?”苏德辰解释说,5000米的深钻,对于人类来讲已经是比较难为的一件大事,但是,地球的直径有12800公里,如果把地球比喻成一个鸡蛋,地壳就相当于蛋壳,只不过这个蛋壳的平均厚度有30多公里,5000米的深钻不过是在“鸡蛋壳”上打个浅浅的小孔,连蛋壳的五分之一都没有钻透。

    这两次经历让苏德辰感触颇深,国内不同领域的科学家对地学知识的了解几乎是空白,虽然这可能是个例,但是德国一位普通医生却具备相当丰富的地学知识。对他来说,身为一名地质学家,有责任将最基础的地学常识整理出来,让其他领域的科学家以及普通民众了解地学,喜爱地学。

    2008年,苏德辰在科学网开通了博客,算是开始了“科普生涯”,他的科学网博客标签是“地学科普与地质灾害”,内容多是与地质相关的内容。

    从开始做科普到现在,苏德辰觉得自己最成功的一次科普发生在2011年,当时他带着一个记者去北京西山参观他发现的15亿年前的古地震遗迹,回京的路上到灰峪采了一些化石,之后这位记者就喜欢上了地质,现在已经是三叶虫化石专家,专门收集和整理世界各地的三叶虫化石。

    “有的时候一个定义就要花三四天的时间,阅读好几十篇相关文章”

    决心投入到科普领域之后,苏德辰给自己定了一个小目标,从两个方面科普地学,一是从专业角度如地貌、矿物晶体等方面发掘地质之美,二是向公众全面系统地介绍中国的世界地质公园。

    而真正投身于科普事业,苏德辰才发现科普比科研困难多了,“科研工作有模式化的东西,就拿矿物来说,采集样品后,分析它的化学成分、物理性质、形成环境和年龄等等,基本上按照固定的套路往下做就可以了。科普就完全不一样,在介绍不同的矿物时,要根据受众的兴趣点,除了介绍矿物的基本特征外,还要联系实际和受众的兴趣,变换不同的角度来介绍它的用途、功效等与日常生活相关的常识,甚至与考古和历史故事融合在一起。”

    有些专业术语对于地学专业人员非常简单,但如果想让没有地学基础的人明白其含义,则要重新审视,为了用通俗易懂的语言精准描述,“有的时候一个定义就要花三四天的时间,阅读好几十篇相关文章,然后再绞尽脑汁地去组织文字。”

    地球已经有46亿年的历史了,在漫长的演化过程中,大自然鬼斧神工般创造了无数奇美的风景,而地质科学正是解释地球之美的最佳途径。一砂一世界,一石一天堂,苏德辰想用自己的努力,剥开地质科学看似深奥枯燥的坚硬外壳,展现动人心魄的内在之美。

    有一次苏德辰到广东丹霞山世界地质公园考察,正好遇上两个三年级的学生,趴在解说牌上抄简介,原来,老师给他们布置了一篇写丹霞地貌的作业。苏德辰上前和他们聊天,“既然叫丹霞,为什么周围的岩石看起来并不是红色的啊?”面对孩子的问题,苏德辰耐心给他们解释了砂岩和砾岩的知识,再分析为什么有的地方很红,有的地方不红。“不要低估孩子们的认知能力,和他们聊天,对我的书也很有帮助。”

    不久前,河北兴隆六道河中学找到苏德辰,原来师生们在阅读《温家宝地质笔记》的过程中,普遍反映看不懂,希望苏德辰能带领学生们现场演示一下《温家宝地质笔记》中描述的测量和绘制地质剖面的过程。苏德辰提前用一天时间找到了一处地质意义很重要的位置,第二天带着19个学生和几位老师来到这个这个野外露头,教孩子体验如何使用罗盘、如何观察和描述岩石、如何测制野外地质剖面。在他的指点下,学生们发现看起来普普通通的大石头里面藏有很多很多的学问啊。

    “做科普实际上对科研工作也有所促进”

    作为一名科学家,地质科研仍然是苏德辰的工作重心,“做科普大多是利用空闲时间在做,没想到几年积累下来,逐渐得到了社会的认可。”最近,苏德辰成为国土资源部首批首席科学传播专家之一。“就我自己来看,虽然在做科普的过程中会占用一些时间,但并没有因此而耽误这几年的地质科研,并且,这几年的科普对科研工作还有所促进。”

    2016年纪念地质百年的时候,苏德辰受邀在门头沟区做了一场科普讲座,主要介绍他们最近几年在北京西山的重要地质发现。讲座结束后,一位姓李的地理老师拿出一张照片来请教,李老师平时观察能力比较强,遇到不能解释的地质现象,就拍了张照片。而这张照片中的地质现象,正好与苏德辰正在研究的古地震有关,是他一直在寻找但还没有找到的。“如果没有这次科普讲座,最终也会有所发现,但可能会晚一些,不可能这么快就出来成果,这也算是无心插柳柳成荫吧。”

    有的时候,听众会向苏德辰提出各式各样的问题,出于科学家的严谨,知道的马上回答,不知道的他会回去查找资料寻找答案,如果资料上没有,说明这就是科学上的一个疑点,值得进行研究。

    每次出野外,苏德辰会随身携带两个相机,只要见到有意思的地质现象就会拍下来当成资料。这个习惯源于1997年,当时苏德辰与一位澳大利亚的专家在辽宁寻找金刚石矿,这位澳大利亚的专家是学地球物理的,但是他对野外见到的各种岩石都很熟悉。细究根源,原来国外所使用的教材大都特别精美,图片多是彩色的,而国内的教科书很多还是的黑白印刷,书中的岩石或矿物与野外实际看到的相关极大。 “在科普时,一张好的图片能让观众一目了然,每张照片背后都有一段精彩的故事。”10多年来,他已经积累了40多万张照片,今年年初,苏德辰花了一个多月的时间,从自己的照片中选出200多张,再加上网上征集的一些图片,出版了《地质之美——经典地貌》,这也是“地质之美”系列科普图书中的第一本,这本书刚一问世便荣获了2017年国土资源优秀科普图书荣誉。

    探索地质之美

    近些年,深海矿产资源勘查开发引起了世界各国的高度重视,海底技术进步、原材料价格上涨和价格大幅波动造成的原材料供应风险,已成为推动各国开展海洋矿产资源商业化开发的三大驱动力。近日,《地质调查动态》撰文对深海采矿现状、面临的主要挑战进行了深入探讨,并对深海采矿的前景进行展望,本期摘编其精华内容。

    ●海底矿床勘查目前正在加速进行,不断有国家或公司要求签订新的合同,其中在公海地区进行的勘查项目需经国际海底管理局批准。

    ●虽然开采海底矿产的技术取得重大进展,但还远远不够,亟待开展技术创新,采用降低成本的绿色技术是未来深海采矿的必由之路。

    ●深海采矿将成为本世纪人类满足自身发展需求的战略之举,但其前景受到技术、经济、地缘政治、国际法律法规等多重因素制约。

     

    动因

    唤醒沉睡海底的矿产宝藏

     

    传统意义上的“深海”,是指大陆架以外的海洋部分,通常水深在200米以上。深海资源一般指公海以及国家专属经济区(EEZ)以外的海洋资源部分。深海资源可分为矿产资源和生物资源两类。矿产资源主要分为多金属结核、富钴铁锰结壳和海底块状硫化物(SMS)三种类型。

    这些富集在深海的金属或非金属资源的副产品,很多都是现代高科技、绿色技术或新兴技术必不可少的原材料。例如:碲用于光伏太阳能发电,钴用于混合动力汽车和电动汽车电池,铋用于核反应堆的液体铅-铋冷却剂,铌用于高科技高温合金等。

    过去15年来,深海矿产资源勘查开发引起了世界各国的高度重视。有的国家以国有企业或专业科研院所为主进军深海,有的则是通过国家层面的立法为民间投资深海创造便利条件。至于全球层面的深海资源勘查开发治理平台也不断涌现,并日臻完善。从根本动因上来看,海底技术进步、原材料价格上涨和价格大幅波动造成的原材料供应风险,已成为推动各国开展海洋矿产资源商业化开发的三大驱动力。

    开发深海矿产资源的意义在于,它不仅可以满足国家产业发展对战略性矿产供应安全的需求,还能促进洋底填图及相关技术的发展,促进海底采矿相关服务和装备的研发,提升对深海资源的认识,维护国家战略利益。21世纪以来,世界各国对深海矿产资源的兴趣与日俱增,竞争日趋激烈。据荷兰资源专业中心数据,2010年美国在深海采矿方面的创新力排在第一位,欧洲排名第二,中国居第三位,其后依次为日本、韩国。

    此外,相较于陆地采矿,深海采矿的优势较为显著。例如:陆地采矿会在环境中留下大量“足迹”:需要修路,建造房屋和基础设施,挖掘露天采矿场矿坑,影响河道,并产生数百万吨的废石。而海底采矿不需要修路,没有海底矿石运输系统或建筑物,几乎不需要建任何海底基础设施。铁-锰结壳和结核基本上都是暴露在海床之上呈平铺状态。SMS矿床厚度可达几十米,但矿床上几乎或完全没有覆盖物。开采陆地矿床需要剥离覆盖层,挖掘出来的废石量在总挖掘量中的占比可达75%之高。而深海采矿的平台是船,可以很方便地从老矿点转移到新矿点,选择规模虽小但品位高的矿床进行开采。除矿石品位高外,海底采矿的另一个优点是可以在一处采矿场回收3种或更多种金属。3种主要类型的深海矿床(结壳、结核和SMS)都具有这样的优点。陆地采矿影响土著居民或原住民生活的问题正日益受到关注,而深海采矿不会引发这样的问题。

     

     

    挑战

    深海矿产开采存在法律空白

     

    深海采矿将是本世纪人类满足自身发展需求的战略之举,其前景受到技术、经济、地缘政治、国际法律法规等多重因素的制约。

    对深海矿产资源认知不够,勘查开发监管存在风险。行业内和研究学者们基本都知道深海矿床在哪里,但是对于资源的集中度、规模大小却知之甚少。这对于需要据此开展成本效益评估的单个项目来说,矿床品位及规模的不确定性成为制约其开发的主要因素。例如:加拿大鹦鹉螺矿业公司圈定的索尔瓦拉1号矿床,是当前世界上最先进的深海采矿项目,但其资源仅够开采两年。其结果是,现在还不能确定,该公司为开矿而进行的巨大投资是否具有经济效益,因为仅仅建造一艘船的费用就高达10亿欧元。

    深海采矿主要的缺陷和风险在于“社会环境运营许可”。由于深海采矿通常位于国家管辖区外,关于勘查活动的国际监管框架的制定进程缓慢。这就导致企业参与无章可循,使得投资者望而却步。环境组织和科学家们也声称,当前对于深海采矿给生态系统造成的环境破坏风险知之甚少。

    国际法律框架不完善,开采条款未出台。大部分深海资源都位于国家管辖区以外的国际水域,法律框架复杂。对于深海采矿引发的新问题,国际法律框架层面还存在着诸多的不确定性和空白。规制海洋活动最重要的国际法是联合国海洋法公约(UNCLOS),其在1982年通过,1994年开始实施,目前世界上有166个国家已经签约成为会员国,但也有例外,如美国。

    为了管理和协调深海矿床相关事宜,1994年在UNCLOS下成立了自治国际组织——国际海底管理局(ISA)。所有公约签署成员国自动成为ISA的成员。截至目前,ISA分别于2000年、2010年和2012年通过了勘查结核、硫化物、结壳的条款,但是关于开采的条款还在制定当中。

    结核和SMS勘查开发技术较为成熟,结壳挑战性大。深海采矿通常包括几项关键技术。首先是要有现代化的装备齐全的船。目前,已有好几艘勘查船在运营,它们通常属于国家研究机构和地质调查局。开展巡航研究是很昂贵的事情,一艘船的运营成本约5万~10万欧元/天。另一项关键技术是可用于深海采矿作业的遥控机器人(ROV)。SMS在输送至海面之前,要用ROV进行开采。散落于海底淤泥中的锰结核,可通过ROV真空将其从海底吸出来。锰结壳可通过在洋底作业的ROV进行剥离并磨碎。ROV可将这些混合物运送至提升系统,管运至海面的船上。通常,一套深海采矿系统包括4个子系统:采掘系统、提升系统、海面平台和处理系统。

    对于深海采矿技术,行业内似乎对商业化开采很有信心,认为以当前的技术水平足以满足需求。这些技术源自油气钻探,钻进深度通常可达2000米以上。然而,开采不同类型的深海矿产,其技术要求不尽相同。现有的或目前正在建立的第一代深海勘查开采技术只适用于铁-锰结核和SMS,不适用于铁-锰结壳。勘查和开采铁锰结壳需要克服两个主要的技术难题,一个是勘查和描述矿山特征,另一个是开采。勘查工具必须是深海拖曳式或可以装载在ROV上,并且可以在现场测量结壳的厚度以计算储量。最佳途径可能是开发一种多光谱地震探测工具和伽马辐射探测器,但必须解决伽马射线信号在海水中衰减的问题。与铁锰结壳相比,结壳基岩的种类繁多,伽马射线探测器在区别结壳基岩物理性能方面效果最好。开采方面的难题是,采矿工具必须能把铁-锰结壳与结壳基岩分离开,从而做到只开采结壳,不开采基岩,因为基岩开采会大大稀释矿石的品位。困难在于,结壳是牢固地附着在基岩之上的。分离结壳与结壳基岩的工作必须在水下1500m~2500m处的不规则且往往是粗糙的海床上进行,而且结壳以下的各种结壳基岩的韧性又各不相同。攻克这一难关需要进行高水平的技术创新。

    资源价格和资本成本是制约深海采矿的两个主要外在因素。深海采矿主要受到包括资源价格和资本成本在内的外部因素影响。对于采矿本身,用于造船和开发必要技术的初始投资成本是巨大的。不是所有项目都在商业上可行,但是走向深海在很多情况下却是一个战略性问题。采矿业一直是一个高成本产业,将深海采矿成本与陆域采矿进行对比很重要。对于陆域采矿,总成本包括环保成本、固定基础设施成本和劳动力成本,相较而言,深海采矿对投资者颇具吸引力。

    据欧盟方面测算,深海勘查一天的成本超过10万美元,大部分勘查航次的预算在5000万~2亿美元之间。对开采而言,一天的运营成本高达好几亿欧元,这还取决于矿床及其位置。最大的成本是船、钻探及船员的费用。从经济角度来看,很多方面都取决于上述外在因素,主要包括某种资源在一定时期的市场价格以及相较于陆域采矿的成本控制。

    深海采矿的环境影响可能会很大,要提前开展风险评估。所有扰动地球表面的活动,无论是陆上的还是深海的,都会扰动甚至摧毁动植物栖息地。因此,必须制定最环保的工作计划,并使所有地球表面的活动都按计划开展。与陆域采矿相比,深海采矿具有环境影响小的优势。然而,至今业界对于深海采矿会造成哪些环境问题尚知之甚少,目前全球只有一座海底矿山——索尔瓦拉1号矿,拥有此矿的加拿大鹦鹉螺矿业公司提交了一份开采此矿的环境影响报告,这是当前现实中唯一的陈述海底采矿环境影响的报告。考虑到矿床类型和开采工具等方面的因素,海底采矿的环境影响可能会很大。因此,基于不同尺度原地实验的风险评估是深海采矿实施前必不可少的工作环节。

    研究人员通过实施一些国际科学计划研究了开采铁-锰结核可能会造成的影响,这些国际计划以广泛的野外考察以及理论和实验室研究为基础。在采矿车辆经过的地方,动植物栖息地显然会遭到破坏,海底水层中还会产生沉积物卷流,卷流的范围有多大则不可预知。国际海底管理局2008年开展的一个项目得出这样的结论:难以预料开采海底结核会对生物多样性产生什么样的威胁,以及会带来多大的物种衰落风险,因为我们对海洋物种数量和地理分布情况的了解十分有限。存在潜在毒性的金属可能会在短时期内从孔隙水中释放出来,或在结核碎屑解吸作用下产生,特别是当采矿作业降低了表面沉积物中的氧含量时,这种情况会发生。

    从深海采出的矿石将被运送到陆上的选矿厂。一旦矿石被运到现有或新建的选矿厂加工处理,也会引发与现有陆上选矿厂同样的环境问题。但新建选矿厂可能会更高效并采用先进的绿色技术。船上的选矿工作可能将仅限于矿石脱水,把水回灌到水下采矿场。如果是开采结壳,可能会在船上进行浮选,以去除结壳基岩。

     

     

    现状

    各国加速“淘金”探明深海富矿区

     

    其实,科学家早在100多年前就知道深海里有矿产。然而,对深海矿床成因、分布和资源潜力的研究却始于最近几十年。20世纪70年代,科学家首次对东北太平洋克拉里昂-克利伯顿断裂带(CCZ)铁-锰结核进行了详细研究。当时有人预言,对CCZ海区铁-锰结核的开采将于20世纪70年代末至80年代初开始,但这一预言没有成为现实。1977年,科学家又在太平洋加拉帕戈斯海脊发现了热液系统。此后不久,研究人员又于1979年在东太平洋隆起发现了“黑烟囱系统”。20世纪80年代早期,对海底铁-锰结壳的研究引人注目,因为从铁-锰结壳中开采钴的前景被看好。然而,由于全球市场金属价格在20世纪90年代前后直至21世纪初持续低迷,开采海底矿产的积极性受到打击,开采计划被搁置。但针对海底矿床的研究与开发工作一直没有中断。进入21世纪以后,随着全球金属价格的上涨,深海矿产资源的勘查开发再次引起广泛关注。

    结壳通常沉淀在海底山岭、山脊和高原上,水深400m~7000m,厚度最大和含金属最多的结壳位于水下800m~2500m处,采矿作业最佳水深1500m~2500m。西北太平洋底海山的年代为侏罗纪,是全球海洋中最古老的海山,其结壳最厚,稀有金属的含量通常也最高。因此,西北太平洋中部赤道海区被认为是勘查海底结壳的主要地带,即通常所称的“中太平洋主结壳带(PCZ)”。

    对于结核而言,太平洋尤其是东北太平洋的克拉里昂-克利伯顿断裂带(CCZ),秘鲁盆地,以及南太平洋的彭林-萨摩亚盆地是发现结核最多的海域。印度洋盆地中部也发现了一处大型结核带,西南大西洋的阿根廷盆地和北冰洋等海域内可能也有铁-锰结核带,但这些海域的勘查程度非常低。CCZ海区最具经济吸引力,在这一海区内,已经或正在等待与国际海底管理局签署勘查合同的勘查区块有13处。矿业公司之所以对CCZ海区感兴趣,是因为此海区有大量铁-锰结核且镍和铜的富集度高。

    总体来看,截至2013年,已签署海底勘查合同的占地面积约为1843350km2,其中约一半勘查项目是沿海国家在其各自的专属经济区(EEZ)内进行的,其余勘查项目是在国家管辖区外的公海地区进行的,在公海地区进行的勘查项目需经国际海底管理局(ISA)批准。SMS矿床勘查项目的面积约占海底勘查总面积的45%,大多数都位于西南太平洋国家的EEZ范围内,公海地区SMS矿床勘查项目的占地面积仅有5万km2。在占据其余55%海底勘查面积的项目中,大多数为铁-锰结核勘查项目,这部分项目全部在公海范围内进行。此外,还有两个占地面积很小的磷灰岩勘查项目,一个在新西兰海域,另一个在纳米比亚海域;还有一个面积非常小的多金属泥勘查项目,此项目在红海海域进行。这3个小项目以及一个位于西南太平洋的SMS项目已被批准签署采矿合同。2012年7月,ISA理事会和大会通过了勘查海底铁-锰结壳的法规,此后不久便收到了申请在西太平洋进行勘查并签订合同的两份工作计划,勘查合同的占地面积9000km2。

    中国、法国、德国、印度、日本、韩国、俄罗斯以及一个名为“洋际金属”的多国集团(成员国有:保加利亚、古巴、捷克共和国、波兰、俄罗斯和斯洛伐克共和国)签署了勘查海底铁-锰结核的合同,每块勘查区的面积约为7.5万km2;中国、法国、德国、韩国和俄罗斯等国已经或即将签署勘查SMS矿床的合同,每块勘查区的面积约为1万km2;中国、日本和俄罗斯已经制定或预计将制定勘查海底铁-锰结壳的工作计划,每块勘查区的面积约为3000km2。此外,有4家公司已经或即将签订勘查海底铁-锰结核的合同,其中3块勘查区的面积为7.5万 km2,1块为5.862万km2。海底矿床勘查工作目前正在加速进行,不断有国家或公司要求签订新的合同。

     

    前景

    铺就“产学研用”深海采矿之路

     

    至今我们并不十分清楚全球海洋中铁-锰结壳、结核和SMS矿床的资源潜力到底有多大。相对而言,对CCZ海区和中印度洋盆地结核矿床的特性描述最为清楚。必须用评价陆地矿床的方法评价海洋矿床,从而发现海洋矿床作为许多种稀有、战略性和紧缺性重要矿产来源的重要性。对比评估工作应包括对每一种重要矿产整个生命周期的评价,以及对矿床开采环境影响的评价。

    从工程技术的角度看,必须取得几方面的重要突破才能使结壳开采具有可行性。与结壳开采相比,结核开采技术较为简单,因此已进入可开发阶段。阻碍铁-锰结壳勘查的最大难点是,需要在原地实时测量结壳的厚度,开采矿石的最大障碍则是把铁-锰结壳与结壳基岩有效地分离开。减少或消除对铁-锰结壳和结壳基岩物理性质测量结果的偏差有助于解决这一技术问题。需要对种类繁多的样品,尤其是磷酸盐化的厚层结壳进行分析。一个更困难的问题是,需要在原地测量浸透海水的样品。这些测量开展以下工作:认识从海水中捕获金属的机理;对比结壳和结壳基岩以开发勘查技术;描述结壳强度和结壳对各种采矿方法的承受程度。

    虽然开采海底矿产的技术正取得重大进展,但还远远不够,亟待开展技术创新,采用降低成本的绿色技术是未来深海采矿的必由之路。使用简单的酸浸法就可以浸出结壳和结核中的全部主要和稀有金属,因此,应该研发化学和生物化学选矿工艺,比如使用特定的金属结合药剂,以便能够选择性地回收想要回收的金属。在回收了想要的金属后,剩下的矿渣可以送入另一个提取流程,回收其他种类的金属。从矿渣中回收这类金属往往不具经济可行性,因此,回收这类金属的前提是国家有经济鼓励政策或战略需要。

    对于一个国家而言,要么是通过国家科学研究机构或地质调查机构加强深海矿床的勘查、开发研究及技术储备,要么是通过立法不断创造并完善有利于深海采矿的优良环境,吸引社会投资进军深海。深海矿产资源勘查开发将是一个事关民族发展、国家兴盛的重要领域,需要政府加强政策引导,强化监管与服务,铺就一条“产学研用”的深海采矿创新之路。

    深海采矿时代渐行渐近

        国庆是喜庆的日子,举国欢腾;国庆是人们期盼的日子,大家有长假,但正在太平洋执行大洋科学考察任务的海洋六号船国庆不休假。国庆前,还在太平洋执行大洋23航次科考任务的海洋六号遭遇了严重的设备故障,摄像系统的水下电源在一次调查中被烧毁,国庆长假中,海洋六号的科考队员们抢修设备,并完成了结壳区最后的任务。

    (一)

        9月29日,摄像系统发生系列故障,一波未平一波又起。摄像组负责人张锦炜带领一帮年轻人苦战了40多个小时…

        摄像系统出故障了,组织维修刻不容缓。以炜哥(摄像负责人张锦炜,高级工程师)为中心,刘哥、俊珠、黄宁、于彦江等第一时间来到现场参与检测、维修,何首席和刘助理也赶到可视化工作室了解情况。出了问题只有靠自己解决。我们先检查系统的水密和绝缘,确定没有异常,但发现对讲机时会对光纤通讯产生干扰,初步分析可能是由于水下接插件受到压力接触不良导致视频不稳定。已经凌晨5点,我和炜哥也连续工作超过了12个小时,由于进展不大,我们只能暂时休息,各自回去总结思考。

       休息了两三个小时,我们几个又爬起来继续工作。一觉醒来有了新想法:前一次焊接的那条缆出问题可能性最大。于是,我、刘哥、老许立即行动起来,很快把线拆了再重新焊接,里三层外三层地裹上了自粘胶带。为确保万无一失,每个环节我们都倍加小心,做好这条缆之后时钟已指向11:30。午饭之后顾不得休息,开始进行下水试验。200米,500米,随着设备的下放,我们的心一直悬着,终于设备下放到2000米以上,摄像头传来稳定的信号,海底世界清晰可见。正当大家准备庆祝维修成功的时候,系统突然停止了工作,不仅视频信号丢失,连光纤通路都指示不通。我立刻到绞车间测试绝缘,仪器显示绝缘值竟然为零!这就意味着:出现了更加严重的问题(电源短路)。

       真的是旧问题刚解决,新问题又来了。待摄像拖体回收后,大家一起将电源罐搬到修理间,打开罐体以后,所有人都傻眼了:全是水珠,电源罐进水了,摄像系统的水下电源被烧毁!我们遇到了出海以来最严重的设备故障。

       “自力更生,遇到困难绝不轻言放弃”。根据专业特长,大家分头解决电气问题和水密问题。刘哥和于彦江负责解决水密问题;我和炜哥负责重新制作电源与安装调试。很多同事都主动过来帮忙,柯部长亲自拆电源罐,王俊珠拿相机记录每一步的过程,许锦民耐心细致地做着清洗工作,海洋局一所的黄牧和浙大的潘杰也过来帮我标识接线柱,一时之间修理间人头攒动,忙碌但不失条理。我们先从最基本的电路查起,摸清了情况,我很自信:修复电源系统,没问题!吃过晚饭,我和炜哥挽起袖子就开始着手制作电源了,我们每一步都做好了充足的准备工作,拆线、焊接元器件、捆扎固定,一气呵成。到23:30,第一个电源已经全部制作完成,测试正常。但此时的我们感觉到头晕眼花。黄宁和俊珠看到我们这么疲惫,主动请缨制作另一个电源罐。

       10月1日,虽然很困,躺在床上却有些失眠,想起床又头痛眼神恍惚,迷迷糊糊睡到6:00,炜哥过来喊我起床继续抢修电源。黄宁和王俊珠连夜奋战,已经将另一个开关电源做好了。接下来则是进行电源安装、电源缆重新处理以及最后的测试,柯部长、许锦民、傅晓洲和我又忙碌了一上午。同步进行的水密检查和测试也在紧张地进行中,刘哥不到6点就开始清洁电源罐,更换密封件,之后把电源罐连同摄像拖体下放进行耐压和水密试验。午饭之后传来好消息,摄像拖体下放到3600米水深,水密性良好。

       中午1点,刘哥和炜哥将制作好的电源装进罐体,一切准备妥当了,整套系统可以下水试验了!这是一次凝聚所有人心血和希望的设备投放,在海山测站上,随着水深一米一米增加,拍摄时间的越来越长,摄像系统终于恢复了正常。我们悬着的心也终于放下了。

       国庆节到了,我们开心的不是可以过节放假了,而是设备正常了可以作业了。(胡波)

    (二)

       深海钱钻是大洋23航次的重头戏,海洋六号准备了2套钻机。其中1号浅钻完成了70次水下作业,为了检验另外一套浅钻的性能,国庆那天,2号钻机隆重登场,它能否延续前段时间1号浅钻的辉煌,能否承担完成接下来的浅钻任务,一切还待保障组于彦江等科考队员们的努力。

       2号浅钻是在国庆当天晚上登场的。一亮相,就给我们一个下马威,完全没有我们期望的那么给力。联机调试在雨中进行,由于空气潮湿,阵雨不断,光纤通讯时好时坏,四次清洗接头,才达到了工作要求。但是信号依然没有以前好,但还不至于影响工作的进行。

       联机调试完成后,开始作业。浅钻着底后,测试绝缘值很好,启动钻机,发现启动转速不正常。钻机空钻一段时间后,转速开始慢慢增加, 20分钟后,才接近正常值。但钻进能力偏弱,进尺困难。开始我们怀疑液压油路混入了空气,对系统进行排气后,有所改善。在第五个测站,钻透基岩后,进尺速度明显加快,判断应该为碳酸盐类的岩石,就尽量往下钻进。回收后,竟然取到一个1m多长的样品。第六个浅钻站位水深3780m,主要是为了检验浅钻在深水环境下的性能参数(浅钻最大工作水深为4000m)。该站位表层是结核,下面是沉积物,没有取到样品,但是证明了浅钻系统还是具备了深水作业能力,了解了深水对钻机性能的影响。经过6次下水作业,2号浅钻的性能得到检验,问题也得以发现,虽然没有1号浅钻性能那么稳定,但基本功能实现了,也顺利完成了最后的浅钻任务。(于彦江  机械工程师)

    (三)

       海底摄像故障排除,新浅钻性能也不错,分别完成了剩下的摄像和浅钻测站,本工区还有最后一个测站,那就是多管取样,三个月前的多管取样曾经历8次失败后才艰难获得成功,这一次顺利吗?

       浅钻作业完成后进行多管取样,是本调查区最后一个测站,大家希望能够在这个工区有一个完美的收工。回想在结核调查区,多管取样闹腾了半个航段,连续八次取样不成功,幸好最后还是把它折服了,摸准了它的脾气,掌握了较为成熟的作业程序。但是,时间又相隔了三个多月,多管取样设备在结壳区不同底质情况下,作业成功率会怎样呢?大家心里都没有底。

       “博士后技工”刘碧荣记性好,把第一个航段多管取样成功的几个关键环节和数据记得非常清楚,释放保险设置,收放缆速度、着底速度、离底速度等等都非常准确。13:30,多管取样出水,小刘第一时间向大家通报:成功了!设备回到甲板,八根管都有30-40cm样品,在土黄色的沉积物表面,管管都有3-4个结核,上面是半管左右清澈的上浮水(底层水)。沉积物样和水样均是原状原位,未受扰动和污染。管管样品都是宝贝,只见邓博士(邓希光 首席科学家助理)根据各管样品的大体特征,现场分配给了海洋局二所、大洋协会样品库、青岛所、一所、广海局等等,除大洋协会样品入库保留外,每个研究单位都分到了理想的样品进行生物、环境以及地质项目研究。这次多管取样的成功,是结壳区第一次多管取样,也是最后一个作业测站,为海山区结壳调查测站作业画上了一个完美的句号。

       多管取样结束后,进行了三条测线的综合地球物理测量,于晚上23:30结束。本航次结壳调查工区任务全部完成,紧接前往大洋23航次第三个调查区,也是最后一个调查区。(刘方兰  首席科学家助理)

    国庆:海洋六号不休假
      编者按:

      一个红军后代、一个共产党员、一个地质队员,在他退休后的整整二十载的时光里干了一件事:编写了近600万字的《江西南部地质、物化探找矿文稿》,篇幅相当于6部《红楼梦》。

      可谁曾想到,撰写这些文稿时,他的身体已经透支到了极点:肺、肝、肾、胃没有一样是好的,特别是肺气肿,让他彻夜难眠。可是,他硬是凭着一种执著的信念,在他生命的最后时光,基本上完成了自己的夙愿,并把这些珍贵资料无偿地献给了大队,献给了国家、献给了党。

      他就是赣南地质调查大队优秀共产党员、物化探高级工程师杨衍忠同志。

      杨衍忠生前的事迹读来令人感动、震撼:无论是他对“红色基因”及其信仰的矢志不渝地传承与坚守,他在生命中呈现出的鞠躬尽瘁、死而后已的无私奉献精神,他所诠释的对地质事业的始终不懈的热爱与追求,以及他用生命唱响并弘扬“三光荣”精神的崇高品质,还是他对同事、对朋友、对亲人的那种血浓于水的深情厚谊……一桩桩、一件件,感天动地,催人泪下。

      欧阳修说,圣贤者“虽死不朽,逾远而弥存”。今天本报推出的这篇长篇通讯《此情感天动地》,即是本报记者以手中之笔真实记录、以期再现这位可敬可亲的老人的典型事迹的用心之作。敬请读者垂注。

      

      6月5日。

      古城江西赣州。

      房间里,在几张桌子拼成近三米长的主席台上,层层叠叠堆满泛黄的资料。这些资料纸材各异,旧挂历、书信纸、药品说明书……这些纸片被按照内容分类打包成卷,整齐摆放。

      一张巨幅照片覆盖了整整一面墙。照片中的老人,一手拿放大镜,一手握笔,在伏案疾书。

      “这种信仰,这种坚持,很不容易……我更愿意说,他是‘穿越地层的烛光’。”赣南地质调查大队党委书记陈武面色凝重,兀自频频颔首,喃喃自语。

      这里,刚刚结束了一个简单而庄重的捐赠仪式:一位77岁的老人委托亲人将退休后20年带着各种病痛折磨而悉心整理的9套近600万字的《江西南部地质、物化探遥感资料信息卡片》和几百张地质图表无偿捐献给江西省赣南地质调查大队,捐献给党组织,捐献给国家。

      而这一刻,距离老人离世仅仅15天。

      他叫杨衍忠,生前是江西省地矿局下属赣南地质调查大队优秀共产党员、物化探高级工程师。

      老当益壮,宁移白首之心?

      四年前,杨衍忠的老朋友张祖廉偶尔到家里串门,发现了杨衍忠深居浅出的“秘密”——1994年病退后,杨衍忠便开始整理完善自己工作数十年来积累的地质、物化探资料卡片。

      而彼时,与杨衍忠1985年所设定的“至2000年完成一套赣南地区矿产和物化探异常卡片”的最初设想相比,已经晚了十年。

      这种“延误”,大概可以归结为两个原因:超常的任务量和太差的身体健康状况。或许,收集、整理这一整套的地质、物化探资料需要的精心构思,比他预想的要复杂得多,需要更多的繁复前期准备工作。

      

      有人专门做了比对,将600万字更直观量化:一部《红楼梦》约100万字,杨衍忠的资料信息卡片相当于6部《红楼梦》,而这其中的工作量还不包括思考和查阅资料需要耗费的大量时间。

      1994年,杨衍忠因为健康问题提前办理了退休手续。和他一起共事多年的同事说,他有严重的痔疮,发病时,血呈喷射状。连续数年,每出野外,他的爱人都会为他准备多条自己缝制的“尿不湿”。杨衍忠在这种简易的“防护”下,依然坚持在野外一线工作数年。

      他在1985年的自传里说,自己有很多“缺点”,其中就包括“不坚持搞身体锻炼,有胃病”。

      事实上,最让他饱尝痛苦、深受折磨的可能是伴随他生命直到最后一刻的 “肺气肿”。在最后的日子里,为了能更早地完成资料信息卡片初稿,他每天坚持工作六七个小时。常常写十几分钟,就斜靠在床上补吸氧气,稍加休息,整装再战。一些在他病重前往探望他的朋友说,那段时间,杨衍忠说话一直喘着粗气,不停地咳嗽吐痰,面色暗红,一对眼睛又大又暴,满是血丝。

      

      “年纪大了,眼睛不好使了,写字都需要用放大镜看着写。”杨衍忠向他的朋友自嘲。

      按照最初的构想,他要从9个方面编撰整理一整套完整的地质矿产信息卡:计划编撰赣南18个县市3000套矿产资源卡片,每套1000字,约300万字;编撰1000套江西南部岩浆岩卡片,每套500字,约50万字;编成六种矿藏异常卡片,包括1:25万航空磁测卡片、1:25万航空放射性测量卡片、1:10水系沉积物测量卡片、1:20万重沙测量卡片、1:20分散流测量卡片、1:20万金属测量卡片……

      去家里看他的亲戚和朋友回忆说,他家的壁柜,卧室里的衣柜,床下,沙发下,几乎每个角落堆的都是用资料袋子装着的、满满的地质资料、地质图纸和笔记本,一摞一摞整齐地摆放。

      

      有人问他,为什么一定要完成一项这么大的“工程”?

      他笑了笑说:“也没有人要我去做,是我自己坚持要做的。队上和国家用得着。”

      在他看来,自己参加工作50多年来,业余时间基本上都用在收集南岭山脉六个省的地质、水文、矿产、物探、化探资料,还收集了当年冶金、核工业、有色和多个地质队及省局科研所等部门近80年的地质资料。这些资料是几代找矿人智慧的结晶,是无价之宝。如果不能把这些资料变成一整套完整的信息卡片,指导后人地质找矿,那就是浪费。

      他说,人老了,走不动了,可以给后人做一块铺路石。

      其实,在他虽然身患重病但还能勉强走得动的时候,他还会每年搭乘队上的车,跑到野外的矿化点去逐一验证。

      谢万优是杨衍忠带出来的徒弟,可是他更愿意叫他“老大哥”。2005年4月份,杨衍忠在完善地质卡片时,怀疑赣县沙地有硒矿异常,决定亲自去验证。恰好谢万优也在赣县沙地做项目,就打了招呼,一起同行。爬山,已经不是70多岁的杨衍忠能够“胜任”的体力活了。尽管一路停停歇歇,爬到矿点,他还是累得粗声喘息,但他仍然坚持亲自操作。最后发现异常还是存在,但不是很好。完成任务后,杨衍忠已经没有力气走下去了。最后只好被谢万优背下了山。那一次,他说了一句很伤感的话:看来,我以后再也没有机会上山找矿了。

      他的大儿子杨忠明回忆,杨衍忠有一次和儿子闲聊时无意间“吹嘘”自己是赣南地区的“活地图”。

      其实,“活地图”不是吹的。杨衍忠“学识渊博”是他的同事公认的,他们把他叫“杨博士”。因为“肚里有货”,杨衍忠被很多人盯上了。矿业走俏的那几年,一个找矿线索就能卖个大价钱。于是很多矿老板找他,找他的儿女,希望搭上关系,求个指点。甚至有人明码标价,年薪50万聘请杨衍忠做“投资顾问”,都被他一一婉拒。他的堂侄也在投资矿业,拎了礼物专程去家里“探望”,却被他骂得不敢再说话:“吃完饭赶紧滚!”

      后来有人说,其实那时候,他的小儿媳正罹患胃癌,全家已经负债超过20万,急需用钱。

      

      近两年,他开始忧心自己的病痛,他怕“马克思”不再给他更宽限的时间。“我现在每天坚持工作8小时以上,但总感到时间不够用了。假若时间允许,我准备在2013年把全套信息卡片编撰完成。”

      事实上,他的工作远不止8小时。

      张祖廉说,1994年退休后,他和杨衍忠被返聘,在局里编写项目设计书。睡到半夜,听见有响动,张祖廉睁眼一看,杨衍忠又爬起来工作。“大半夜不睡觉,在搞什么?”被扰了酣梦,张祖廉有点懊恼。“刚想起一个问题,得赶紧写下来,要不明天会忘掉的。”杨衍忠陪笑解释。

      工作,成了杨衍忠眼里甚至睡梦里的甜蜜“负累”。他也已经习惯了这种方式,想起问题随时写下来保存,不管这种“积累”附存在什么样的纸上。

      于是我们看到,他保存整理的地质、物化探异常信息被写在各种纸上:挂历、药品说明书、信纸、香烟包装纸……他写坏了几百支圆珠笔和水笔,写完了几百斤的草纸。

      “都七老八十了,这么拼命干什么!”有时老伴实在气不过,就会拧着不让他弄。他就会给老伴儿解释:“我要先把资料编出来,到时再上电脑打印出来。如果我的生命和时间不允许,就把这些资料全部捐给大队资料室,让后人去完成……”

      “你的后人又没有学地质的,你给谁?”老伴儿生气反击。

      “干地质的年轻人都是我的小孩!都是我的后代,你懂什么!”杨衍忠眼睛一瞪,这回他真生气了。

      杨衍忠的老家在瑞金市一条老街的巷子里,低矮的房子,潮湿,光线暗淡。据了解,杨衍忠兄妹共五个,他最大。五个兄弟,除一个弟弟外,都是党员。

    唐代诗人王勃在他的《滕王阁序》里说:“老当益壮,宁移白首之心?穷且益坚,不坠青云之志。”意思是说,年纪老迈而情怀更加豪壮,岂能因白发而改变人的心愿?境遇艰难而意志越发坚定,决不会坠掉直凌青云的志向。这几句用在杨衍忠的身上,恐怕最妥帖不过。

      南山有鸟,三年不鸣

      从赣南队的院子向北,穿过几栋旧楼,从靠西边的单元门进去,沿着楼梯爬到四楼,就是杨衍忠的家。



      

      房间里陈设简单,都是一些旧得不能再旧的家具。

      朝南的卧室是杨衍忠生前居住的。床最特别:床板被支起来,一头高一头低,上面堆满书籍。他的家人解释说,由于身患重度肺气肿,他的床特制成高差20公分,即头的一端高出脚的那头20公分,这样他才能让呼吸顺畅些,睡得舒服一点。呼吸机就放在床边,以备不时之需。一只旧得发黑的双层立柜敞开着,这原来是放各种资料用的。一张几十年前的高腿桌漆面斑驳,上面还放着杨衍忠先生的放大镜、绘图尺,还有一盒没有开封的圆珠笔。

      “我和他结婚50年,印象里,他一回家就一直坐在桌子边上,写啊写啊,总是没完没了的写,也不知道他写的什么东西。他也从不和我提起。‘你不懂哟!’我稍一追问,他就这样回答我。”杨衍忠的老伴儿、72岁的胡香娇回忆,她坐在一把藤椅上,不停翻看散落在桌子上的老照片,幽幽叹息。

      窗外,雨声淅沥。在晦暗天光的映照里,老人满脸泪痕,单瘦的肩膀微微颤栗。

      

      “他身体一直不好。每天都要吃八九种药片。如果他能多点时间去搞搞锻炼,或者多休息一下,也许不会走的这么早,这么快。可是,他总是太忙了,总是没有时间。”

      “那天,他把所有的衣服从衣柜里丢出来,把他的那些宝贝一卷一卷的整理好,放进去。我生气,我还和他吵。他眼睛一瞪:‘你的那些破衣服算什么!你懂什么!’”胡香娇擦擦眼角,“我和他吵,其实心里是好高兴。他这回可能是忙完了,不再写了,闲下来也许可以陪我去买买菜,带着孙子孙女出去慢慢走走。他好多年不出门了,因为走不了几步就喘得厉害,就要靠墙歇歇……谁想到这么快就走了。”胡香娇的泪流干了,但记者分明还是看见了她眼角的泪光。

      没人想到杨老这么快就走了。可能也没有人想到,其实,杨衍忠很早就萌发了编撰整理这套地质资料初步设想。为了他的鸿篇巨制,他已经酝酿和准备了近30年——

      早在1985年6月22日完成的一份自传中,他这样写道:要找矿,必须抓住选区选点这一环。自己要亲自参加。每年至少有2~3处可供物化探普查的基地,有1~2处可供详查的基地。在1~2年内,收集和掌握全赣南地区物化探测绘资料。特别是赣南西部资料。1~2年内绘制一本全赣南地区1:20万地质、矿产、物化探综合图件。到2000年,建立一本完整的矿产和各类异常卡片和工作程度卡片。

      

      杨衍忠家客厅的北面,杨衍忠的遗像靠墙而立。他的长子杨忠明躬身上香,而后退步凝望,良久沉默。

      “坦白地说,对于父亲的坚持,我始终不能理解。在父亲离开的这些天,我也在不断的问自己,在不断追寻:到底是什么力量让他对自己的事业如此执着?”而这,也许是所有人都在心里追问的一个深沉的问题。

      不知道谁说过这样一句话:怀念一个时代,就是怀念自己的所在。

      在杨衍忠的庞大的“资料库”里,能找到的他的自传有两份:一份写于1966年元旦以后;一份写于1985年6月。两份自传均详细介绍了他的家庭情况。

      杨衍忠于1938年出生于江西瑞金的一个红色家庭。母亲刘招娣是个老红军,在红军五次反围剿后,作为红军妇女宣传队队长留驻瑞金继续开展革命,尔后被国民党反动派抓起来关进监狱迫害多年。受苏区文化的熏陶和家人的耳濡目染,杨衍忠从小就有着一股别样的红色情怀。

      1956年,年仅18岁的他,作为县里最优秀的学生之一,被瑞金县委分配到中南煤田地勘局128队参加工作。从此,杨老把一身的红色基因,转化为对地质事业的热忱,用执着与奉献唱响了一曲地矿人的生命礼赞。

      “1956年~1960年,连续两次被单位先后保送到中南煤田地勘地质干校和北京煤炭工学院地球物理化学探矿系学习深造三年;1965年,加入中国共产党员;1966年被列入国家选派出国从事物化探工作人选……”透过杨老发黄的档案简历,就能直观感受到他的优秀与卓越。

      自参加工作以来,杨老在野外从事物化探工作整整有38个年头,先后承担过《南岭地区地质找矿成矿预测大普查》和《江南地轴多金属成矿预测》等多个国家级、省级找矿重大项目,为地质事业的发展作出了积极贡献。他作为主要发现者之一的“会昌岩背锡多金属矿田”找矿成果,先后荣获1988年地质矿产部三等奖和1990年江西地矿局地质找矿一等奖。1994年,经他优选三次的两项物化探异常查证,安远园岭寨发现中型以上钼矿,大龙-淘金湾矿区发现25条金矿脉,均取得了显著的找矿成果。

      自1983年起,杨衍忠作为华南物化探科技情报网江西分网联络员、中国地球物理学会赣南片联络组组长,到闽、粤、湘、赣四省的地勘单位,参加各种地质学术报告、交流会,并深入赣南多个知名矿区勘察、调研,搜集了大量珍贵的地质矿产、物探遥感资料,为南岭地区找矿工作提供了大量的地质数据遵循。也正是这段经历,让杨老真切感受到了地质基础资料的薄弱与匮乏。

      “作为一名红军后人,作为一名老党员,作为一名地质高级工程师,我有责任把收集到的珍贵资料作进一步的研究整理,给后人提供一些找矿信息。”从1985年起,杨老开始为他的鸿篇巨制努力工作。

      他在1985年的自传中写到:“……党给了我第二次生命,这几年的事情我会终生不忘,我感谢党的关怀。我要加倍努力为党为人民工作,充分发挥自己的能力,每天要坚持工作十个小时以上(我也基本上是这样做的),去研究地质情况,研究物化探异常。”“虽然在矿点异常上小有成就,但离党的要求相差甚远。我决心更加努力(同时加强锻炼,把身体搞好才能更好工作),争取3~5年内在找矿方面有重大突破,为国家做出重大贡献,不达目的誓不罢休!”

      “哥哥上班时忙,我们指望他退休之后去看看他,和他叙叙旧,或请他回老家看一看,可他退休后更忙了。我们几个弟弟妹妹偶尔去看他,他和我们聊几句就赶紧又回到他的屋子里去了。尽管我们知道他在忙正事,可为他的身体担忧啊!”在杨衍忠的老家,他最小的妹妹含着眼泪说。

      

      “其实,在老人家的自传及其他的实践行动中,所有问题都能找到答案。简单总结,就是对‘红色基因’的传承。” 江西省地矿局局长、党委书记彭泽洲说。这也是江西省地矿局领导班子以及赣南地质调查大队的干部职工在了解了杨衍忠先生的感人事迹后,对其崇高精神寻根溯源的高度一致的结论。

      共谁争岁月,赢得鬓边丝

      雨季的江南,时光变得细碎悠长。在这样的细碎悠长里,一种追念痛彻心扉。

      厅堂里,借着幽暗的天光凝视杨老的遗像,清瘦,颧骨突出,看起来像个倔犟的老头。

      “老头儿的脾气有时蛮倔的,认准的事儿,九头牛也拉不回来。”胡香娇回忆,杨衍忠一直希望几个子女里能够有人继承他钟爱的地质事业,所以,最小的女儿填报高考志愿的时候,他专门从队里请了一天假赶回来。

      “我那时候还没退休,是小学老师。我们一家人围坐在学校餐厅的大圆桌旁帮女儿填志愿,很高兴,女儿考了高分,又难得团聚。他要求我小女儿第一志愿填写长春地院,两个儿子不同意,意见出现分歧。老杨就生气了,站起来一撩,把大圆桌掀翻在地,摔门走了。”

      “后来呢?”

      “后来,一家人商量后,还是瞒着他填了别的大学。但他仍坚持要女儿填报长春地院。几天后,趁女儿不在家,他竟然偷偷改掉了女儿填报的志愿,最终女儿还是读了长春地院。他说:‘长春地院有什么不好?那是地质院校的王牌!’”

      “毕业后,女儿被分配到地质大队化验室。再后来,女儿又考了北京大学的工商管理研究生。女儿离开地质行业,老杨心里可能一直还是蛮失落的。”胡香娇说。

      杨衍忠的女儿说,父亲走时,披上了他最看重的党旗,她很欣慰。因为她最知道,父亲为了党的事业奉献了自己的一生,他当之无愧!直到住进重症病房,家人才知道,他的身体已经到了特别严重的程度,肺、肝、肾、胃没有一样哪怕是一点点好的,肝硬化,肿块都突出来了,手就能摸到。女儿说,难怪父亲这几年都不愿去做单位安排的体检,只是去开些药回来。父亲说过,要是体检检查出什么来,就肯定要在医院折腾好久,折腾家里人,还花好多钱。父亲这是在替家人省心省力、在替单位省钱啊!

      在大儿子杨忠明的眼里,“父亲”仅限于一个亲近的概念,和父亲相处却是一种陌生的感觉,“对父亲的感觉,小时候生疏,长大了依然生疏,叫他爸爸都觉得很拗口。他放松的就是每年过年那天打几个小时牌。跟儿女没有过多的话语交流。表扬和批评都是简单的几句话。”

      但杨忠明心中清楚知道,父亲也有侠骨柔情的时候。杨忠明回忆,那年,他和弟弟一块考上大学,父亲特别高兴,专门请了假回来,和妈妈一起给他们买被褥,买日用品,还给哥俩每人买了一套新衣服。临走前,还给哥俩各自十元钱作伙食费。叮嘱哥俩好好学习,学成后好好报效国家。

      

      杨忠明说,他大学快毕业的的时候谈了女朋友,是学校的校花。杨衍忠知道后很高兴。但是,女朋友的父母不太同意。为了娶到这个优秀的儿媳妇,杨衍忠亲自出马,找亲家见面沟通。女朋友的父母和杨衍忠一番长谈,最终同意了这门婚事。女朋友的父母说,看杨衍忠先生的人品,就知道他的儿女们错不了。

      前几年,三儿子杨卫民的前妻罹患胃癌,杨衍忠几度流泪,召开家庭会议,筹钱治病,坚持不放弃治疗。还经常鼓励儿媳一定会治好。儿媳妇临走时,杨衍忠拉着她的手动情地说:“你是我们杨家的好媳妇,你放心地走,我们好好帮你把孩子带大,抚养成有出息的人。每年清明节,我们都会带着孩子去祭奠你,永远记得你。”据说,尽管不忍离去,但儿媳妇是带着笑容走的。

      他的同事、邻居也承认,杨衍忠是个倔老头,不善言辞,但“他心地好善良”。

      邻居杨阿姨说,杨衍忠救过她全家的命。她丈夫有心梗,一次半夜在卫生间里摔倒了,她着急害怕,给胡香娇打了电话。杨衍忠闻讯,翻身起床。怕力气不够,杨衍忠带着三儿子赶过来,送来速效救心丸,并把病人送到医院。

      杨阿姨自己有偏头痛,一次病发了,剧痛难忍,到医院一看大夫却开错了药,结果病情越发严重。杨衍忠了解情况后,想到前不久恰好从报纸上看到一种治疗这种病的新药,就把报纸送给她,叮嘱她按报纸上说的做,结果救了她一命。

      杨衍忠带过的徒弟深有感触,“所有工作,他都会仔细检查,稍有马虎,他都会严厉批评。批评完了再耐心教你,不懂你还可以问,他不厌其烦,毫无保留。”

      近几年,杨衍忠常感觉身体吃不消,哮喘,受不了汽车尾气。所以,他通常不出门。每到节日,他会抽出半小时来给朋友、同事打个电话问候。老伴儿和他吵架:“打电话,打电话,你就和你的那些同事有话说!”杨老就会反击:“平时我不出门,很久难得见到,过节问候一下,知道他们都还好,我就高兴。”

      “他是个好人,只是不太会表达。”在胡香娇的眼里,杨衍忠也是会叫她“香蕉冰棒”的“顽皮”而又柔情的丈夫。“他好聪明,读书时一直是班里的第一名。偶尔打回牌,你会发现,他能把对家的牌算得很精准。他看过的书和资料,能过目不忘。”胡香娇说这番话的时候,你能感觉到一对在一起长达半个世纪的患难夫妻的款款深情。

      胡香娇说,他也曾很温情地给她交代自己的“后事”。“他说,‘你身体也不好,有一天我走了,你要保重身体,要按时吃药,按时去检查。我在,孩子们只是过节回来看看我,聊两句就走;要是你在,你会做一桌子饭菜给孩子们吃,有凝聚力,孩子们就更团结,这个家就不会散。”

      今年5月初,杨衍忠或许已预感到了什么。他每天都尽量把工作时间延长至7~8个小时;5月9日,他病情加重,住院治疗;在离世前五天,队领导收到了杨衍忠的信。他在信中写道:“郑队长、陈书记:我现在身体很不理想,我拟编的江西南部地质矿产(3稿)9套卡片、登记表已基本完成,本想定稿,估计有困难了。我要将这600万字、几百张图无偿献给大队、献给国家、献给党,估计可提供几百处找矿信息,这次可能是我为地矿事业奉献最后的力量。杨衍忠,2014年。”

      5天后,77岁的生命戛然而止。

      5月27日晚,江西省地矿局党委书记、局长彭泽洲在驱车专程赶往赣州看望慰问杨衍忠的遗属时感怀地说,杨衍忠同志红色基因浓郁。他退休前为地质找矿事业作出了重要贡献,退休后20年如一日,以每年30万字的编写速度与时间和生命“赛跑”,弥留之际,他将自己呕心沥心编撰的《江西南部地质、物化探找矿文稿》无偿献给大队,献给党,表现了一位共产党人的高风亮节和地矿情怀。他是地矿部门实践“三光荣”、“四特别”精神的突出代表,他身上体现出的老一辈地质工作者对党的无限忠诚、对事业的执着追求和无私奉献品格令人动容,感人至深。

      一个红军后代,一个共产党员、一个地质队员,他用毕生的追求,完成了一个红军后代用红色血脉继写的战斗不休、生命不止的绚丽的生命诗篇!完成了一个共产党员最初的对崇高信仰的庄重承诺和誓言!完成了一个地质队员献身地质事业无上荣光的生命绝唱!□

      后记:

      在本文即将完稿之际,记者得知,近日,江西省地矿局党委作出了《在全局开展向杨衍忠同志学习活动的决定》。

      6月6日,江西省委书记强卫作出重要批示,“杨衍忠同志事迹十分感人,值得我们学习”。要求省委宣传部帮助做好总结宣传工作。

      6月9日,江西省委常委、宣传部部长姚亚平作出批示:杨衍忠同志是我省红色土地上涌现又一先进模范,其先进事迹应认真总结,大力宣传。要求更深地了解、挖掘杨衍忠同志先进事迹,在全省掀起向杨衍忠同志学习热潮。

      斯人已逝,精神长存。

    此情感天动地

    新元古代地球表生环境与生态系统发生重大变革,是早期生命与环境协同演化研究的重要前沿领域。自然资源部中国地质调查局地质研究所朱祥坤研究员课题组就该领域一些关键问题进行深入研究,取得了系列性创新成果,深化了对该领域的认识。

    一是,确定了Sturtian冰期的结束时间。成冰纪Sturtian冰期结束时间缺乏有效的限定。课题组对贵州铜仁将军山剖面成冰纪非冰期沉积底部火山凝灰岩层的U-Pb锆石定年分析,界定了Sturtian冰期的结束时间约为659 Ma,为完善新元古代成冰纪地层框架提供了依据,相关成果发表于国际Journal of Asian Earth Sciences期刊。

    二是,建立了成冰纪条带状铁建造的形成模型。成冰纪条带状铁建造(BIF)形成机制还存在着争议。课题组对我国华南新余地区成冰纪BIF剖面研究,表明其铁同位素组成从底部到顶部逐渐变重,这一趋势很有可能是一种全球性普遍现象;提出了含铁建造的铁同位素主要受铁的沉淀比例控制,而非“水体铁同位素变化梯度”,并建立了新的成冰纪条带状铁建造的形成模型,相关成果发表于国际Precambrian Research期刊。

    三是,证实了新元古代非冰期(大塘坡期)海洋存在有机碳库。有机碳库氧化被认为是新元古代地层δ13Ccarb负异常的主要原因,但还存在争议。课题组对华南南华盆地不同水深成冰纪非冰期δ13Ccarb负异常相当层位的δ13Corg进行研究,显示南华盆地δ13Corg的空间分布存在明显差异,证实了成冰纪非冰期南华盆地深水地区存在有机碳库。这对理解新元古代表生环境及生命演化具有重要意义,相关成果发表于国际Precambrian Research期刊。

    四是,提出了古海洋研究的新的全球性指标-锌同位素组成。锌同位素反映全球尺度古海洋信息的潜力还需要进一步论证。课题组对华南峡东地区埃迪卡拉系陡山沱组盖帽碳酸盐岩系统的锌同位素研究显示,九龙湾剖面锌同位素演化趋势与南澳Nuccaleena剖面相应层位高度一致。不同陆块上两个剖面所记录的极其相似的锌同位素演化特征,证实了锌同位素具有全球尺度的一致性,为古海洋研究提供了一个新的全球性参数,相关成果发表于国际Precambrian Research期刊。

    上述研究受国家自然科学基金重点项目(41430104)、地质调查项目(DD20190002)、中央财政基本科研业务费项目(J1637)等联合资助。

    1.华南贵州铜仁大塘坡组底部火山凝灰岩锆石SIMS定年图

     

      华南贵州铜仁大塘坡组底部火山凝灰岩锆石SIMS定年图

      

     

    华南新余地区4个成冰纪条带状铁建造剖面的铁同位素组成变化图

       

     

    华南南华盆地不同水深成冰系非冰期地层有机碳同位素分布图

       

     

    华南陆块与南澳陆块不同剖面的锌同位素组成变化趋势图

    地质所在新元古代环境演化研究方面取得系列性创新成...

     

    青海地质工作者在施工完成后回填恢复土地

      

    青海地质工作者进行植被揭层养护

     

    阅读提示

    地质勘查工作必然要与生态环境保护发生矛盾吗?如何从根本上解决矿产勘查环境恶化的痼疾,在地质矿产工作低迷的大环境下重拾信心,走出一条快速发展的新路?或许,从近日在北京召开的全国绿色勘查工作经验交流研讨会上,从一个个推进地质勘查与生态环境保护协调发展的新思路、新技术、新举措中,人们可以寻找到答案。

     

    这是一场会聚政府部门、行业协会、国有地勘单位、矿业企业、科研单位、公众媒体的交流研讨会,也是一场凝心聚力、提振信心、携手共进的动员宣传会。在会上,人们分享了来自青海、贵州、四川等地绿色勘查的宝贵经验,了解了最新的绿色勘查技术与装备,更深深体会到了地勘工作在我国生态文明建设中必须担负的责任和使命。

    地勘行业的绿色大潮势不可挡

    国土资源部地质勘查司司长王昆引用德国哲学家雅斯贝尔斯的名言为研讨会开篇。他说,绿色勘查也应该像教育一样,是“一棵树摇动另一棵树,一朵云推动另一朵云,一个灵魂唤醒另一个灵魂”。50多年前,《寂静的春天》犹如旷野中的呐喊,用它深切的感受、全面的研究和雄辩的论点改变了历史的进程,使环保进入了公众视野,开启了全球的环保运动。今天,我们也是一棵棵树,正在用绿色的枝叶,摇曳呼唤着绿色环保思想为地质勘查工作带来一场从内到外的重要变革。

    王昆所说的“一棵棵树”,是指一些绿色勘查典型单位以及来自他们的探索实践:青海省国土资源厅正在推行绿色勘查开发年活动;青海省有色地勘局在多彩地区铜多金属矿整装勘查项目中切实融入生态优先理念,在矿产勘查与生态保护协调统一方面形成了可复制的多彩模式;贵州西南能矿集团已获得突出效果的绿色勘查示范;成都探矿工艺所研发的一基多孔、一孔多支等绿色钻探技术;国土资源储量评审中心围绕绿色勘查标准规范所进行的研究;中国矿业联合会就海外绿色勘查经验的集纳和分享等。

    显然,这些行动汇集在一起,已经逐渐形成了地质勘查行业的绿色大潮。在今年5月10日召开的中国地质矿产经济学会2016年地勘局长座谈会上,一份《绿色勘查行动宣言》发出了地勘行业共同的心声:地勘行业要坚持生态保护优先,努力做先进理念的领跑者;要坚持推行绿色勘查,努力做建设美丽中国的践行者;要坚持依靠创新驱动,努力做保护生态和保障资源的双赢者;要坚持像保护眼睛一样保护生态环境,努力做大自然的呵护者。

    思想决定行动。据王昆介绍,当前我国已经开始从顶层设计方面规范、扶持、引领绿色勘查,不仅在《固体矿产勘查工作规范》中增加了绿色勘查的要求,还将对储量技术标准进行调整——改掉不合时宜的,提升标准过低的,增加先进适用的,鼓励创新领跑的,考虑在过渡期出台《关于在地质勘查工作中加强生态环境保护的指导意见》,以满足应急性需要。同时,在找矿突破第三阶段中从布局上对全国的找矿工作进行了调整,国家级整装勘查区全面退出自然保护区,并在矿种上更注重地热、煤层气、页岩气、石墨、锂等清洁能源和战略性新兴产业矿产的勘查。

    王昆认为,绿色勘查的核心就是把之前粗放型的勘查升级为生态型的勘查,身处其中,无论是政府部门、勘查单位、技术研发团队,都需要各司其职,积极行动。“在矿产勘查的生态化进程中,我们都是一棵树,要从自己的职责出发,摇动、推动、唤醒行业中的每一个人,共同让地质勘查走向生机盎然的绿色。”

    青海“生态立省”迫使地勘转型升级

    会上,50多位代表共同聆听了来自基层实践最鲜活的实例。

    青海省国土资源厅副厅长李志勇告诉大家,实施绿色勘查是构建和谐地勘必由之路。

    青海省地处青藏高原东北部,“三江源”地区被称为“中华水塔”,生态系统脆弱,是国家生态保护与建设的战略要地,也是重要的水源地和生态屏障,在维护国家生态安全中具重要作用。为此,青海省委省政府把生态保护作为青海省的特殊责任,提出“生态立省”战略,全力推进包括地质勘查在内的诸多工作的“生态化”。2014年,青海发布了《青海省主体功能区划》、开展生态文明先行区创建,实施国土空间利用管制,有序推进生态保护建设工程,改革生态保护制度。同时,对地勘工作过程中生态环境保护的要求也越来越高。

    显然,面对这样的情势,地勘工作不转型升级就无法持续发展。据李志勇介绍,青海绿色勘查的做法主要有三点:

    其一,优化地质矿产勘查工作部署。调整了2015年~2020年的《全省找矿突破战略行动实施方案》,优化地勘工作布局,取消整装勘查区2个、重点矿产勘查区11个,调整范围整装勘查区2个、重点矿产勘查区9个。工作重点区域调整至东昆仑、柴北缘、阿尔金等地区,原先在自然保护区核心区、缓冲区设立的探矿权、采矿权则一律退出。

    其二,分类处置涉及自然保护区的地勘项目及矿业权。除基础性、公益性调查项目外,对4宗财政出资的地勘项目全部结题并注销探矿权,退出面积221.61平方公里;从2015年起,全面停止了三江源、祁连山地区省地勘基金项目设置和商业性探矿权投放,共取消设置省基金项目27个,取消投放探矿权10个;商业性探矿权全部停止勘查活动,按照“尊重历史、稳妥有序”的原则,采用依法依规、分类处理的方式进行处置,逐步退出自然保护区。

    其三,将2016年定为“绿色勘查开发年”。共筛选安排省地勘基金绿色勘查示范项目10个,并在7个示范项目中同步开展绿色勘查专题研究,总结提升近几年地勘工作中一些好的经验和做法,探索建立绿色勘查工作管理制度及相关工作规范。

    “通过一系列措施,青海的绿色勘查理念和生态环境保护意识得到了增强。地勘单位积极开展绿色勘查,探索建立绿色勘查制度规范。各项目均建立了绿色勘查相关制度,制定了野外工作生态环境保护措施,并将环境保护工作纳入了项目日常管理工作中。”李志勇告诉大家,绿色勘查大大推动了地勘外部环境的改善,在多彩整装勘查区,地勘队伍通过草皮恢复、垃圾管理等措施,得到了当地基层政府、牧民群众的信任和支持。甚至在玉树州治多县政府“虫草采挖前,外地单位一律不得进场”的情况下,地勘单位人员、机器设备特许提前进场开展地勘工作。地方牧民对环境恢复治理非常满意,很多人已不再参加破坏草原面积测量和恢复治理验收,对地勘工作人员表示出充分的信任。

    “推进矿产资源绿色勘查开发,既是国家发展的战略需要,也是生态环境保护推动经济社会发展的客观需要,更是新常态下做好地质矿产勘查工作的现实需要,是化解矛盾、维护矿区社会稳定、推动矿产资源勘查开发持续发展的有效途径。”李志勇说。

    谁说地质勘查与生态保护之间矛盾重重?青海经验证明,只要在地勘工作中坚持做到“生态保护第一,尊重群众意愿”,地勘工作就能在新形势下获得充足的发展空间。

    “绿色”是现代地勘企业的生命线

    如果说李志勇讲述的是政府与国有地勘单位在国家高度重视生态文明建设大背景下势在必行的思考和行动,那么,西南能矿集团股份有限公司董事长李在文则阐述了现代化地勘企业在社会价值、企业责任、可持续发展等方面对绿色勘查的内在需求。

    他说,西南能矿集团是贵州省委、省政府为推进全省资源配置体制改革、加快资源优势向经济优势转化、促进矿产资源产业一体化发展而建立的省管大型国有企业。集团组建于2012年,正赶上生态文明建设的大潮,因此,其一“出生”便把生态放到了事关生存和发展的重要位置上。

    去年,按照习近平总书记去年视察贵州提出要守住“生态和发展”两条底线的要求,西南能矿集团在“十三五”规划中提出了建设“生态环保型绿色能矿、科技创新型智慧能矿、资本运营型金融能矿”的转型升级目标任务,并在今年年初启动了绿色勘查示范项目建设:从50多个勘查项目中,组织5家地质勘查单位的7个项目作为绿色勘查示范项目,开展绿色勘查。

    “我们在示范项目的实施中,十分注重地质勘查与生态环保相结合、与转型升级相结合、与扶贫帮扶相结合、与标准化机台建设相结合,在方案设计、设备选型、钻机施工全过程,坚持绿色勘查理念,全面促进地质勘查与生态环境和谐发展。”

    李在文告诉大家,通过半年来的探索,西南能矿在绿色勘查方面已经取得了初步成效。

    一方面通过最大限度减少土地使用,减少钻探工地“三废”排放,开展复垦复绿,实施节能降耗,大幅降低了对生态环境的破坏。如:优化设计合理避让林地耕地,采用浅钻代替槽探,减小对土地植被的破坏;钻探机场占地面积由平均120平方米减少到70平方米;搬迁道路用地面积仅为原大型设备的30%;在钻探工地铺设防渗土工布,搭设钢网,实现了土地零污染;工程完工后,对开挖地段按原地类进行恢复,播散草种,种植树苗,进行复垦复绿工作,复种的庄稼生机勃勃,苗木郁郁葱葱。

    另一方面,通过优化勘查方案,实施设备模块化、轻型化、集成化、信息化,大大提高了工作质量和效率,不仅提高了找矿效果,而且使勘查周期和征地、搬迁成本有所下降。

    更重要的是,得益于示范项目,西南能矿形成了《绿色勘查钻探施工机场管理办法》、《绿色勘查钻探施工现场质量管理体系》等系列制度,以及《绿色勘查技术标准》、《绿色勘查预算定额》等绿色勘查标准,相应的绿色勘查企业管理体系正在建立,使以环保、高效、和谐、法治为主要内容的“绿色发展”理念,真正成为西南能矿员工入脑入心的重要行为准则。

    李在文认为,要想在贵州能矿产业发展中当好“龙头”,西南能矿就要敢于担当、敢于创新、敢于示范带动。“有人说绿色勘查是自己给自己套上枷锁。可我们认为,绿色发展既是我们的社会责任,也是自身发展的需要。只有绿色发展,才能实现经济效益、社会效益、生态效益的统一,才能实现能矿产业的提质增效和转型升级。在我看来,绿色勘查绝不是政府强制的产物,而是企业从自身发展需要出发作出的正确选择。”

    “绿色勘查是现代地勘企业发展的生命线。”李在文坚定地表示。

    应尽快建立绿色勘查技术体系

    中国地质调查局探矿工艺研究所副所长李子章介绍了近几年该所为绿色勘查提供的技术支撑。

    他说,绿色勘查是一项系统工程,需要集成创新、综合研究采用多项技术进行解决。作为我国探矿工程技术的专业研究所,钻探工艺所组建了绿色勘查技术团队,加强了技术研发和应用示范,开展了“高原生态环境脆弱区综合钻探技术应用示范”等项目,在四川若尔盖高原和青海等生态环境脆弱区取得了很好的效果。

    同样来自探矿工艺研究所的吴金生告诉大家,目前,在探矿工程中,对环境影响较大的因素主要表现在两个方面:一是工程的实施对植被的破坏,如槽探工程、钻井基台修建、交通道路修建和物资的搬迁等;二是施工过程中,泥浆、粉尘和“三废”对环境的污染。所以,目前研究采用的技术方法也是从“减少植被破坏、降低环境污染”两个方面入手,实现绿色勘查。

    吴金生说,减少植被破坏的技术方法,主要有这样几个:

    一是“以钻代槽”,即用浅钻代替槽探,同时应用空气潜孔锤跟管取芯钻进方法,解决了常规方法效率低、在复杂地层成孔困难等问题;二是利用定向钻进技术,实现“一基多孔、一孔多支、一孔多用”,从而减少基台的数量、道路修建和物资搬迁工作,这也是中深孔钻进中实现绿色勘查有效的技术手段;三是采用模块化、轻便钻探设备及机具,便于人工搬迁和减少基台面积,为此他们还专门研制了一种轻便、多功能的履带式钻机;四是改变物资搬运方式,减少道路修建。

    降低环境污染的技术方法主要有:

    采用环保泥浆,减轻对环境的影响。对此,他们特别提倡使用生物聚合物环保泥浆体系,除具有抑制、防塌、润滑、封堵等钻探性能外,还能满足生物自然降解的特性,不破坏外界的酸碱平衡,无毒性,避免了泥浆组分以及废浆液对环境污染。

    对废泥浆进行无公害处理。对于没有回收利用价值的废浆液,禁止直接排放,现场进行三级净化无害化处理;对于有利用价值的泥浆,使用泥浆罐和管汇连接等方式实现循环利用。

    减少空气钻进粉尘的影响。如,从粉尘产生的源头进行控制,做好钻探设备连接的密封,增设孔口除尘装置,避免扬尘;对岩芯取样布设防尘罩,及时清理岩屑;在施工场地洒水,防止地面粉尘二次起扬。

    “技术创新是推动绿色勘查的不懈动力。现有的技术可以解决一部分问题,但还不成熟,要不断探索新的技术、新的方法和新的工艺,逐步形成绿色钻探技术体系。”李子章如是说。

    西南能矿建设工程有限公司董事长黄继平曾经在钻探队当了8年的队长。他认为,在地质勘查工程中实现绿色环保的目标,设计是前提,工艺是基础,设备是关键。目前,该公司作业区生态环境脆弱、人文环境复杂,而他们在施工中采用的“以钻代槽”、“定向钻探、斜孔钻探”、“一孔多支、一孔多用”等方法都取得了明显成效。同时,他们还普遍采用了模块式便携式钻机和组合式动力设备,满足了钻探孔深1000米~2000米的设计要求。

    中国地调局地科院勘探技术研究所所长张金昌表示,推广绿色勘查需要国家大力发展有效保护生态环境、提高勘查效率的技术。其中有三个关键点:深入人心的绿色理念、相应的标准和规范、持之以恒的技术创新。近几年,勘探所围绕绿色勘查研究推出了适合西部高原地区轻便钻机、高精度对接井技术等创新性成果,大大提高了钻探取芯的效率。他认为,地勘行业也需要颠覆性的创新,或许在不久的将来就会用微波、用孔内机器人代替现在的钻头钻杆,为传统地勘工作带来一系列革命性的变化。

    推进绿色勘查还需要解决诸多问题

    尽管在全国地勘行业推广绿色勘查已成为政府、行业协会和许多地勘单位、矿业企业、科研院所的共识,但一些实际的难题仍然横亘在管理者和项目实施者的面前。

    大家普遍关心的一个问题就是勘查成本的提升。

    青海省有色地勘局副局长肖积图谈到,要进行绿色勘查,就必须有生态环境方面的投入,这将直接导致勘查成本的增加。而且,现行项目预算费用标准已完全不能满足绿色勘查的需要。如高寒草甸草原植被恢复费标准为2890元/亩,实际恢复费用则达到6000元/亩左右,加之工作区道路修建和为当地群众修建道路始终未纳入预算标准,大部分均需要从其他经费中支出,致使地勘单位负担较大。

    青海省这几年的探索实践表明,成本与以往相比大概会高于10%。肖积图希望一方面基层单位积极提高自身的技术水平和管理水平,降低绿色勘查的成本;另一方面,政府相关部门调研,按照实际情况研究提高勘查预算的标准。

    “企业都是要追求最大利益的。在目前法律法规没有明确要求的情况下,勘查成本的加大已成为许多地方商业性矿产勘查工作难以推进的重要因素。”李志勇这样认为。

    另一个问题是国家层面绿色勘查标准的缺失。

    对此,青海省有色地勘局地质矿产勘查院总工程师王凤林结合实际工作举例说明。比如,除近几年颁发的钻探类几项规范规程对环境保护有较具体要求外,大多数现行标准未有环境保护方面的要求,地质勘查中及结束后的地质环境恢复治理与土地复垦的相关要求,也没有纳入《矿山地质环境保护与治理恢复方案编制规范》中。再比如,现有相关勘查技术规范中没有纳入绿色勘查的诸多新方法、新技术,也没有增加“以钻代槽”等绿色环保施工内容,无法计算资源量。他希望国土资源部在向全国推广“绿色勘查”的同时,应组织专门力量开展不同地区、不同地貌环境下绿色勘查方法技术系统研究,编制绿色勘查规程,为绿色提供技术支持。

    “国土资源政府部门将围绕生态文明建设做好服务工作,帮助地勘行业尽快适应环境、法律、市场的最新要求。而地勘行业的每一个人,也要行动起来,在各自的实践工作中播撒绿色的种子。”王昆呼吁,“推进绿色勘查,我们不要等待,不要嫌小,不要照搬,更不要心急。相信在中国,地质勘查的绿色时代终将来临。”

    播撒绿色勘查的种子
      2015年3月7日,根据《科技部关于开展“十三五”国家重点研发计划优先启动重点研发任务建议征集工作的通知》和国土资源部部署,在前期工作基础上,中国地调局在地科院组织召开了“十三五”国家重点研发计划优先启动重点研发任务建议审查会。国土资源部有关司局领导到会指导,局科外部、地科院及编写组近50人参加了本次审查会。

      按照“十三五”国家重点研发计划优先启动重点研发任务建议编制分工,“深地资源勘探、战略稀缺资源利用、非常规油气资源勘探开发、海底天然气水合物探采、大洋矿产资源探采、构建国家深海探查技术研发应用试验基地、中国大陆岩石圈巨变及深地探测、地下水资源综合利用、地质灾害快速识别与风险防控、土壤重金属激活机制与风险评价、城镇化地质安全保障”等11个建议编制召集人进行了汇报,与会专家进行了认真的点评,提出了中肯的修改完善建议。

      专家一致认为,这次“十三五”国家重点研发计划优先启动重点研发任务建议编写组织及时,编写组认真编制,初步达到了科技部的要求,但还需要充分理解科技部通知的精神,聚焦国家重大战略任务,瞄准重大科学问题、重点共性关键技术和产品、应用示范,考虑优先启动的八个方面的重点研发任务,进一步剖析立项意义,尽可能进行从基础研究、重大共性关键技术(产品)开发到应用示范的全链条创新设计,一体化组织实施,分清与其他类项目的边界,避免重复交叉,尽可能凝练和明确5年内的阶段性重点任务目标。对于海洋领域的任务,建议集成优势进行整合,避免小而散。

      会议要求召集人根据专家意见,认真修改建议文本,并按期上报国土资源部。





    中国地质调查局召开“十三五”国家重点研发计划优先...