深部金属矿产资源开发现状及总体思路探析

百科 2024-11-19 16:27 北京

　　伴随工业化进程的不断推进，全球浅表矿产资源越来越少，找矿难度越来越大。人类对矿产资源的探寻逐渐转向地壳深部、深海，以谋求资源的有效接续。

　　一、深地金属矿产资源开发经济可行性分析

　　从深部资源勘探和开发角度上看，目前人类已经在海拔-4500米以下至+4500米以上的超过9000米的作业空间内从事固体矿产资源的勘探与开发，而就以石油和天然气为代表的液（气）态矿产资源而言，其目前的钻井深度已经超过1万米。

　　以固体矿产资源代表的金属矿资源方面，目前全球最深的10座作业矿山均为黄金矿山，这与黄金始终不断高涨的价格和作为储备货币的性质不无关系。这10座矿山的平均作业面深度在-3200米至-4530米之间。其中，最深的矿山是南非的姆波尼格金矿，其地下各个矿坑和巷道总长度超过了370千米，在地下4000米水平附近蜿蜒延伸。姆波尼格金矿与其他两个姊妹矿山并称为西维兹矿山。西维兹矿山黄金资源储量丰富且品位较高，加之地下采矿自动化设备的应用，黄金开采成本甚至低于同行业平均水平，具备较高的市场竞争能力。

　　在金属矿产品中用量最大的铁矿石矿山方面，目前最深的在产矿山是瑞典基律纳山·奥卡索山（LKAB）铁矿公司的基律纳铁矿。该矿山位于瑞典北部，深入北极圈内200公里，是世界上纬度最高、最深和最大的地下矿山，同时也是目前欧洲唯一正在开采的特大型铁矿山，自1898年开始运营至今已生产超过10亿吨的矿石。基律纳铁矿平均作业深度为海拔-1450米至-1500米。作为目前全球智能化程度最高的铁矿之一，其井下作业面除必要的机械维修工人外，全部采用自动化机械作业，无人凿岩台车及其他无人值守设备的应用使该矿山能在超深度井下实现24小时循环作业。2023年，基律纳山·奥卡索山铁矿公司的FOB成本为59.2美元/吨，高于全球37.4美元/吨的平均值，但由于该公司在产品端主推优质球团业务，提高了其产品的附加值，使得其产品在欧洲市场具有较强的影响力。

　　从金属矿产品的代表品种铜来看，目前隶属于智利国家铜业公司的特恩尼特（EL Teniente）铜矿是世界最大的地下铜矿，作业面接近海波-1000米，年产铜矿（金属量）超过40万吨。俄罗斯的加伊铜矿则是欧洲最深的铜矿，深度达到海波-1075米。特恩尼特作为智利国家铜业的主力生产矿山之一，成本具有很强的市场竞争能力。

　　目前，在中国国内金属矿山中，五矿矿业旗下陈台沟铁矿是国内首个超深井、超大规模开采的“双超”矿山。该矿山位于辽宁省鞍山市，与鞍钢矿业的西鞍山铁矿毗邻，储量超过10亿吨，矿山建设项目总投资超过100亿元人民币。该矿山一期设计年生产规模1100万吨，设计铁精矿年产量470万吨。目前，该项目正在积极建设中，预计2025年年末投产。陈台沟铁矿设计采用“竖井+胶带斜井+辅助斜坡道”联合开拓方式，是国内首个采用超千米大倾角胶带斜井承担矿山井下矿石运输任务的金属矿山，总提升高度1125米，总提升距离长度3966米。通过大倾角胶带斜井，陈台沟铁矿将作业面矿石接力提升至地表山体内碎矿系统进行选矿并通过管道传输至矿石销售仓库。从设计上看，陈台沟铁矿的完全生产成本将有效控制在全国铁矿石（铁精粉）平均成本（2024年上半年为493.7元/吨）以下，在国内市场具有较强的竞争能力。

　　从采矿方法上来看，目前全球深部矿山依然采用传统的自然崩落法和充填法采矿技术。从环境保护和长期生产安全的角度考量，我国像陈台沟铁矿、思山岭铁矿等新建矿山更多采用了充填法采矿技术。

　　新中国成立75年以来，特别是改革开放以来，我国经济社会发展需要大量的矿产资源作为支撑。伴随浅表资源的减少，我国找矿不断转向深部，谋求资源接续。随着国家对资源安全的重视日益提高以及新一轮找矿突破战略行动中对深部优质矿产资源的陆续发现，深部正在成为未来我国金属矿产资源的重点领域。

　　二、制约深海金属矿产资源开发经济可行性的要素

由于对海洋的认知依然较少，人类对于海洋资源，尤其是海底一些矿产资源开发尚无成熟的经验借鉴，世界各国均停留在探索阶段。从这个意义上讲，海洋矿产资源的开发实属未来产业。目前基于现有技术及相关条件分析，制约深海资源开发主要因素有如下几个方面：

　　一是复杂的自然环境情况。相比陆地的深部资源开采，海底资源开发面临更深距离的挑战。如：勘探区块内水文波动剧烈，平均水深超过5000米等。

　　二是海底作业产生的复杂干扰因素较多。海底作为深藏水下的未知世界，可能存在的不确定性因素较多，如：海底脆弱生态环境和有效恢复难度，海底作业产生的声、光、电对水下生物生态系统的影响，日常作业对所在区块海域生物多样性的影响以及相关危机施救能力等。

　　三是不同深海金属资源开发利用技术路线带来的成本变化。不同的资源利用技术路线会对深海金属的综合成本带来较大的影响，比如：对海底多金属结核中镍的应用，是用以生产电解镍还是镍生铁？对锰结核应用加工成富锰渣还是电解锰？不同路线的金属含量和金属载体的下游应用均将对未来海底金属资源生产成本带来差异。

　　四是最终金属消费国对相关海底金属的原产地的界定和定义。原产地证书是出口商应进口商要求而提供，由公证机构或政府或出口商出具的证明货物原产地或制造地的一种证明文件，是证明货物的原产地的法律文书，是贸易关系人交接货物、结算货款、索赔理赔、进口国通关验收、征收关税等的有效凭证，是出口国享受配额待遇，进口国实行差别关税待遇和国别贸易政策、进行贸易统计、实行数量限制和控制从特定国家进口等的重要凭据，具有特定、公认的法律效力和经济效用。而海洋是人类的共同财产，不属于任何一个国家和地区，因此如何鉴定海底金属资源的原产地是制约开发的因素。关于如何使海底金属资源享受陆基资源的同等“待遇”问题，至今国际上还没有达成共识。

　　此外，相关陆地国家（地区）对海洋环保及相关金属选矿与冶炼加工的限制，未来海底多金属结核富含的相关金属资源需求增长情况，海洋的未知性使得对海洋金属资源的开发具有很大的不确定性，而且陆基金属资源供给格局也将对海底金属矿产资源开发的经济可行性产生影响，势必会对海底多金属结核中金属资源的开发产生较大影响。

　　三、深海金属矿产资源开发经济可行性探讨

　　作为未来产业之一，对于深海金属资源开发的经济可行性，各国都在探索和研究中，至今全球各海底金属资源勘探与开发的意向国、签约国尚无成熟、统一的经济可行性评估模型。目前，业内较为权威的是俄罗斯自然科学院和美国哈佛大学分别在2020年发表的关于海底多金属结核开发经济可行性的研究报告。根据报告内容，其一致性观点是海底多金属结核的开发与陆基金属资源开发（DLBPS）存在着一定的关联关系。

　　从目前看，陆基资源供给相对紧张且未来传统陆基资源持续供给来源不足的金属品种才是人类走向深蓝的主要驱动力。

　　同时，深海资源开发技术方案的可行性及实地测试的成功成为探索深海资源开发的又一前提。

　　而海洋作业面距离最近陆地国家至少应具备相关金属资源选冶合作意愿或具备相关金属资源选矿及冶炼能力则构成对海底多金属结核中相关金属矿产品实施实质性开发的第三个前提条件。

　　在前提条件满足的情况下，从事深海金属矿产资源开发的总体思路如下：

　　一是由于海底金属矿产资源尚未被系统性开发，即便在未来一段时间内能够实现有效开采，实际出产能力也受限严重。在此情况下，应将深海金属矿产资源与其他公布的数据共同用于某一金属矿产品的可采储量、有效出产量以及商品市场供需平衡的计算。

　　二是建立高效运行、依法合规、面向未知深海的大数据分析模型。参考价格竞争力分析、成本分析、百分位模型等工具，分析推导深海金属矿产资源开发的有效产量、实际产量、获得成本。

　　三是对海底多金属结核中的主要金属成份：铜、镍、钴、锰的未来需求按乐观、中观、悲观设置增速固定值，并以某年份为基数进行未来需求数量的核算，实现的需求与供给数量对比，得出供需平衡。

　　四是在假设技术方案完全可行以及环保措施完全符合联合国海底资源开发协议要求情况下，充分考虑相关资源开发中开采区与最近可供选冶的陆地之间的运距和相关运输、环保、施救等费用后，叠加计算论证并得出深海资源开发的可行性。

　　现有关条件下深海金属矿产资源开发经济可行性探讨得出以下初步结论。

　　依目前铜、镍、钴、锰的市场价格和市场供需情况，在对海底采矿与目前陆基资源开采成本充分对比后发现：作为未来行业之一，现有条件下进军深蓝的难度极大，开产、量产、达产均需时日，无法形成有效供给。仅海洋开发作业面与距离最近的陆地间有效运输的问题就将对后期金属成本、企业利润产生极大负面影响。现阶段条件下，深海金属矿产资源开采尚不具备充分的市场竞争能力。

　　随着经济的发展，未来全球对陆基资源的消费还将长期持续，陆基资源的供给能力将受到极大挑战。

　　随着人类社会的发展，资源越来越成为各国关注的重点。虽然深海金属矿产资源有很大潜力，但目前各国的着力点更多的是向地壳深部要资源。（中国五矿集团有限公司经济研究院左更）

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