2009年全国铁矿石产量达88 017.14万t,同比增长8.92%,增幅与上年相比下降近12个百分点。河北省是铁矿资源大省,铁矿产量自1997年以来也一直排名全国第一。2009年河北省铁矿石总产量为35 789. 47万t,同比下降0.61%,占全国总量的40. 66%,所占比例同比下降3.9个百分点,但仍高居全国第一。2009年,我国进口铁矿石6. 28亿t,同比增长41. 44%,对外依存度达到69%。河北省进口铁矿石8 275. 55万t,同比增长60. 59%,进口金额66. 18亿美元,同比下降4.86%,占全省进口总值的比例为47.5%,比上年下降0.8个百分点。
近年来铁矿的旺盛需求刺激了河北省铁矿开发,导致了铁矿资源紧张,一些中低品位铁矿(如超贫磁铁矿)也投入开发利用。但河北丰富的铁矿资源中仍有相当比例的难利用铁矿未得到有效开发。摸清难利用铁矿资源状况,加强其开发利用研究,将有助于降低对外铁矿产品依存度,保障钢铁工业健康、可持续发展。
一、河北省的铁矿资源现状
(一)铁矿储量、基础储量及资源量
铁矿是河北省优势矿种,资源丰富,类型齐全。截至2007年底,河北省累计查明铁矿资源储量85.43亿t,查明资源储量72.49亿t。其中,基础储量42.40亿t,资源量31. 79亿t。已勘查上表的(指经国家储量管理部门批准的)铁矿产地246处。其中,大型11处,中型99处,小型136处。铁矿查明资源储量占全国的11.82%,位居全国第3;基础储量、资源量分别占全国的18.96%和8.16%,位居第2、第5。
目前铁矿石供应仅能满足工业需求的60%左右,且由于近年来储量快速消耗,资源保证年限缩短到了10~15a。
(二)铁矿类型及分布
河北省铁矿资源类型齐全,目前已查明的铁矿床类型,主要有沉积变质型铁矿(鞍山式)、接触交代型铁矿(邯邢式)、岩浆岩型铁矿(大庙式)、沉积型铁矿(宣龙式)等,其次还有少量热液型及其他类型铁矿。不同类型铁矿累计查明资源储量所占比例见图1。
图1 不同类型铁矿累计查明资源储量所占比例
1-沉积变质型(鞍山式),占81.65%;2-热液型及其他型,0.20%;
3-沉积型(宣龙式),4.27%;4-岩浆岩型(大庙式),3.11%;
5-接触交代型(邯邢式),10.77%
1、沉积变质型铁矿。主要分布于冀东地区唐山市、秦皇岛市、承德市的部分县、邢台、石家庄、保定部分县。上储量表产地125处,累计查明资源储量69. 75亿t,占全省查明资源储量的81. 65%;保有资源储量61. 44亿t。矿床规模以大中型为主,埋藏较浅,矿石全铁品位在25%~33%之间,易选,多数矿床的选矿回收率都在85%,精矿品位能达到65%以上。
2、接触交代型铁矿。主要分布在邯郸市的武安、涉县、邢台市的沙河以及保定市的涞源、易县和张家口市的阳原等地。产地91处,累计查明资源储量9. 20亿t,占全省查明资源储量的10.77%;保有资源储量5. 89亿t。矿体形态复杂,埋藏较深,该类型铁矿石的品位相对较高,全铁品位40%~50%,选矿性能好,回收率一般可达85%~92%,精矿品位65%以上,属自熔-半自熔性矿石,但矿床规模较小。
3、岩浆型铁矿。主要分布于承德地区。产地10处,累计查明资源储量2. 66亿t,占全省查明资源储量的3.11%;保有资源储量2.09亿t。矿石为钒钛磁铁矿,全铁品位在25%~35%,有害组分磷含量大于0.35%,硅酸铁含量较高,选矿性能一般,回收率在66%~70%,精矿品位60%~62%,伴生钒、钛可综合回收利用。
4、沉积型铁矿。主要分布于张家口市的宣化、赤城、怀来等地。产地17处,累计查明资源储量3.65亿t,占全省查明资源储量的4.27%;保有资源储量2. 96亿t。难选。
5、热液型及其他类型铁矿。产地3处,累计查明资源储量0.17亿t。仅占全省查明资源储量的0.2%。保有资源储量0.11亿t。
(三)超贫磁铁矿
2005年,河北省国土资源厅专门制订了《超贫磁铁矿勘查技术规程(暂行)》,对“达不到现行铁矿地质勘查规范边界品位要求,在当前技术经济条件下可以进行开发利用的含铁岩石”统称为“超贫磁铁矿”,矿石TFe品位小于20%。截至2005年已发现和正在开发的超贫磁铁矿预测资源量为70~100亿t。近年来承德、邯郸市永年等地又发现了储量较大的超贫磁铁矿。
超贫磁铁矿由于其多为基性和超基性岩型的深成侵入体矿床,在地表环境容易风化,且岩体即为矿体,具有易采、易碎、易磨和易选的特征,适合大型机械化作业,矿石采选成本较低。
河北省目前已发现和正在开发利用的超贫磁铁矿,有3种主要成因类型。
1、超基性岩型超贫磁铁矿。主要分布在承德市、张家口市、秦皇岛市,其矿体产于深成的基性-超基性杂岩体中,受河北省北部尚义-赤城-平泉、丰宁-隆化、上黄旗-乌龙沟、密云-喜蜂口、滦县-青龙深大断裂或次级断裂构造的控制。该类型超贫磁铁矿是河北省超贫磁铁矿的主要成因类型,其矿石自然类型主要为辉石岩型、角闪岩型、辉石角闪岩型、角闪辉石岩型、透辉岩型,矿物成分主要为辉石、角闪石、橄榄石(少量)等暗色矿物,其次为斜长石、磁铁矿、磷灰石等。该类型矿床成矿母岩规模一般较大,矿床规模亦较大。其所含的V,Ti,P等元素可综合利用。
2、基性岩型超贫磁铁矿。主要分布在承德市承德县、滦平县一带的基性杂岩体中,在石家庄市元氏-赞皇-带亦有零星分布,其成矿母岩为辉长岩和苏长岩,主要矿物为基性斜长石,次要矿物为普通辉石、紫苏辉石、角闪石,副矿物为磁铁矿、钛铁矿、金红石和刚玉等。承德市的基性岩型超贫磁铁矿成因及产出时空特征与超基性岩型超贫磁铁矿基本相同。该类型超贫磁铁矿矿石品位TFe 12%~20%,MFe 5%~12%。
3、沉积变质岩型超贫磁铁矿。广泛分布在太行山地区和燕山地区古老的变质岩系地层中,目前已发现和已开发利用的有张家口的崇礼县,保定的涞源县、阜平县,石家庄的灵寿县、行唐县、平山县、赞皇县,邢台的临城县和邢台县。张家口的崇礼县沉积变质岩型超贫磁铁矿,赋存在太古界桑干群涧河沟组变质岩系地层中,岩性主要为斜长片麻岩和黑云斜长片麻岩。矿体一般呈似层状、大的扁豆体状和透镜体状。受地形和构造的影响,矿床资源储量一般在1 000万t以下。有用元素含量TFe 20%以下,MFe 6%~12%,S,P含量较低,无其它可综合利用的伴生有益元素。
分布在太行山地区的沉积变质岩型超贫磁铁矿有2个亚类。一类赋存在太古界阜平群团泊口组和南营组变质岩系地层中,一般开采技术条件不好,矿床规模较小;另一亚类为赋存于早元古界甘淘河群下部南寺组沉积变粒岩系地层中的超贫磁铁矿,有用元素含量TFe 15%左右,MFe 8%左右。
二、铁矿资源开发现状及供需形势
2000年以来,河北省钢铁产量以平均每年42%的速度增长。截至2007年底,全省已利用铁矿区177个,拥有钢铁企业202家,现已形成了包括唐钢、邯钢、石钢、邢钢、承钢、宣钢、新兴铸管等在内的国有钢铁企业和包括津西、建龙、国丰、宝业、德龙、普阳、文丰等一批民营钢铁企业在内的国有、民营两种经济成分共同发展的新格局,生铁产量10 484万t,钢产量达10 706万t,钢材10 475万t,钢产量已连续7年位居全国首位。
为有效缓解铁矿需求大与后备资源不足的矛盾,河北省对含铁岩石进行了较大规模开发利用。据不完全统计,2000年以来,河北省已建成超贫磁铁矿采选生产能力达2亿t以上,年可产铁精矿3000万t以上。2007年超贫磁铁矿采选生产能力估计超过2亿t。据2005年对26家超贫磁铁矿采选企业生产成本的调查,吨精矿生产成本在200~400元之间。
在2008年上半年铁矿产品市场价格高位运行的条件下,铁矿产量仍保持着强劲的增长势头,企业有着较高的利润空间,金融危机以来相当一批钢铁和铁矿产能已关闭或削减。2008年河北铁矿石产量38 097.21万t;2009年河北铁矿石产量35 789万t,仍居全国首位,进口铁矿石8 275. 55万t。目前河北省进口铁矿石使用量已达到全部使用量的一半左右。
三、河北省典型的复杂难利用铁矿山
河北省难利用铁矿山按其难利用的原因主要可分为开采技术条件复杂和选矿技术条件复杂两种情况。
(一)开采技术条件复杂的难利用矿山
该类典型矿山有滦县司家营-南区铁矿、滦县司家营-大贾庄铁矿、滦县常峪铁矿、滦县尹峪铁矿、滦南县马城铁矿、沙河市中关铁矿、沙河市白涧铁矿、武安市胡峪东南铁矿。
1、司家营-南区铁矿为“鞍山式”大型沉积变质铁矿床。表内、表外储量总计106 948.1万t。为磁铁矿、赤铁矿、混合矿石;矿石含TFe 30.79%,S0.15%,P 0.055%;矿体埋深0~160m,可露天-地下开采。特大洪水曾淹没过矿区。矿区地势平坦,排泄条件较差。据地质报告预测,矿区水文地质条件复杂和矿坑涌水量大。矿山开采对区域的第四系孔隙水环境影响甚大。
2、滦县司家营-大贾庄铁矿。司家营-大贾庄铁矿为“鞍山式”大型沉积变质铁矿床,其与司家营-南区铁矿相邻,实际上为司家营-南区铁矿的西矿带,两矿带基本平行分布,间距1200~2000m。表内、表外储量总计38 068.9万t。为磁铁矿;矿石含TFe 31.24%;矿体埋深50~500m,可露天-地下开采;矿石经磁选可得品位66. 62%,回收率80%的精矿。滦县司家营-大贾庄铁矿矿区范围15 km2,其开采技术条件与司家营-南区铁矿相同。
3、滦县常峪铁矿。矿体产于太古界单塔子群白庙子组(Arb)片麻岩地层中,为沉积变质型铁矿床。批准的(333)级资源储量9 988.5万t。该矿区位于司家营北区南侧,与司家营矿区处同一水文地质单元。矿体埋藏于平均85 m厚的第四系之下。开采技术条件较为复杂。目前河北樱花矿业有限公司正准备进行常峪铁矿采选工程。工程采选原矿260万t/a,矿石采出品位TFe24. 77%。最终产品为品位TFe66%的单一铁精矿,年产量76. 62万t。项目建设期3.5 a,服务期为22 a。
4、滦县尹峪铁矿。该矿区与司家营铁矿北区西北边缘相连,地理坐标东经118°44'25",北纬39°41'55",面积2.46 km2。批准的表内矿石储量C+D级5 060.4万t,矿石平均品位TFe 30. 510/0。矿区较大断层富水程度和导水性与构造破碎带的规模有关,一旦地下水均衡被打破,能起沟通地下水通路的作用,不利于采矿。
5、滦南县马城铁矿。该矿区位于滦南县城NE20 km马城镇境内,地理坐标东经118°47'30"~118°50'00",北纬39°35'30"~39°39'15"。估算的铁矿资源量79 213.2万t,平均品位TFe 34. 180/0。矿区位于司家营矿区东侧,同属一个水文地质单元,水文地质条件复杂,其开采技术条件相似。
6、沙河市中关铁矿。该矿为矽卡岩型矿床,矿体产于中-基性闪长岩体与中奥陶系灰岩的接触带上及其附近。矿体埋深达300 m以上,为隐伏矿体。批准的表内资源储量B+C+D级9 249. 75万t。矿石平均品位TFe 45.14%。矿床埋深较大,水文地质条件复杂。邯钢集团拟采用帷幕注浆方案对矿体进行开采,现帷幕注浆工程正在实施。
7、沙河市白涧铁矿。白涧矿区为-埋藏较深,规模较大,品位较高的矽卡岩型隐状铁矿床。矿体产于中奥陶统上马家沟组(O2S)灰岩与岩体接触带上。矿体埋深600~900m。批准的铁矿石表内D级储量3 241. 57万t。平均品位TFe 47.06%。矿区水文地质条件复杂,是典型的深、水、杂矿山。
8、武安市胡峪东南铁矿。为矽卡岩型次铁矿床,矿体赋存于奥陶系灰岩与闪长岩接触带,矿体呈透镜状产出。截止到2007年底,该矿累计查明资源储量(2S22)2 188万t。矿体平均品位TFe40.06% ,Co 0.002 7%,P 0.028%,S 1.597%。矿石自然类型按结构构造划分,主要为致密块状、浸染状磁铁矿,矿石工业类型为需选铁矿石。可采用磁选流程回收铁。该矿体埋深大(741.59~933. 36m),矿区水文地质条件复杂。
(二)选矿技术条件复杂的难利用矿山
该类矿山以沉积型铁矿和早元古代形成的沉积变质型铁矿为代表,典型的矿山有广泛分布在张家口-宣化地区产出在长城系地层的赤铁矿矿床和分布在秦皇岛地区的青龙县柞栏杖子磁铁矿矿床。
1、沉积型铁矿床。截至2007年底,河北省上表的沉积型铁矿床共17处,累计查明资源储量3. 65亿t,保有资源储量2. 96亿t。矿石自然类型为石英质赤铁矿,矿石硬度较大,全铁地质品位在38%~45%,难选。该类型矿床分布在张、宣地区,产出在中元古界长城系地层中,属浅海相沉积构造。矿体呈层状产出。矿体厚度一般0.5~4m,最厚达5.9m,矿体倾角较缓,一般为15°~ 30°。矿体埋深一般0~300m(勘查深度)。
沉积型铁矿床主要为赤铁矿,矿石选矿性能不好,几个重点矿产地的选矿试验和生产实践表明,用一般的重力选矿工艺选矿回收率很难达到60%,铁精矿品位只有TFe 55%左右;采用焙烧磁选回收率可达80%~90%%,但铁精矿品位只能达到TFe57.50%。
多年来,该类矿床仅有少量开采,其销售方向主要为水泥厂,用作水泥配料。
怀来县麻峪口铁矿为宣龙式沉积铁矿床,以磁铁矿为主,次为赤铁矿,资源储量3 568.6万t,矿石含TFe 37. 41%,SiO2 36.5%,S 0.615%,P0.339%,难选。
宣化县烟筒山铁矿为宣龙式沉积铁矿床,赤铁矿、菱铁矿矿石,资源储量3 067.6万t,矿石含TFe45%, SiO2 20%, TiO2 0.153%,V2O5 0.035%,S0.024%,P 0.184%,经焙烧磁选半工业试验,难选。
张家口市下花园区庞家堡铁矿为宣龙式沉积铁矿床,赤铁矿、磁铁矿,资源储量5 652.2万t,矿石含TFe 45%,SiO2 18%,S 0.1%,P 0.2%,经磁选-反浮选试验,难选。
2、沉积变质型铁矿床。河北省绝大部分沉积变质型铁矿床产于太古界片麻岩系地层中,由于变质程度较深矿石矿物嵌布粒度较粗,易磨易选。只有青龙县柞栏杖子铁矿和青龙县庙沟铁矿产于早元古系变粒岩系地层中。该类型铁矿床矿石类型为磁铁矿,但由于磁铁矿物嵌布粒度太细而难磨难选。该两个矿产地均为已开发利用矿山。
青龙县庙沟铁矿相对易选,矿石磨矿细度-200目大于70%,选矿回收率82. 00%,但精矿品位较低,只能达到63.90%。截至2007年底,该矿累计查明资源储量5 058.1万t,保有资源储量3 918.4万t,矿石平均品位TFe 30. 81%。
青龙县柞栏杖子铁矿,矿石中磁铁矿嵌布粒度较细,难以选别。实验室试验表明,人选矿石品位TFe 28.13%,精矿品位为61. 32%,选矿回收率仅为51. 00%。该矿在近几年铁矿产品价格高位运行的市场条件下,2005年建矿并投产,露天开采,采选生产能力250万t/a。精矿品位TFe 60.50%,选矿回收率55%左右。截至2007年底,该矿累计查明资源储量16 230万t,保有资源储量15 675万t,矿石平均品位TFe 29. 06%。
司家营铁矿是原河北省地质局第十五地质大队等历时十余年会战而提交的一个超大型受变质铁硅质建造铁矿,累计提交资源储量24亿t。矿区分南区(南矿段、大贾庄矿段)、北区,全区共8个矿体(主矿体3个),矿石平均品位30. 52%,以磁铁矿矿石为主(占总储量的85.9%),次为赤铁矿矿石。司家营铁矿目前正在分3期开发建设。首期建成唐钢滦县司家营铁矿,位于唐山市滦县,开发北区Ⅱ、Ⅲ采场,2007年10月建成投产。项目总投资19. 27亿元,年产铁精矿粉254万t。二、三期建成后,将达到年产铁矿石3 700万t、铁精矿粉1 250万t的生产规模,其产能跃居全国、乃至亚洲前列。但一期投产后由于矿床深部氧化程度较高,造成选矿回收率未达标。
3、其他类型铁矿床。河北省难选铁矿石还有热液充填型铁矿床。仅1处矿产地,为丰宁县十八台铁矿。矿石自然类型为赤铁矿矿石。截至2007年底,累计查明资源储量仅为54.4万t,矿石平均品位TFe45.54%。未开发利用。
四、河北省复杂难利用铁矿资源开发利用建议
(一)加强难利用铁矿石开发技术攻关,提高资源利用程度。依靠科技进步是实现矿产资源节约与高效利用的关键。河北省已探明的铁矿储量中,难利用的储量超过30亿t,约占2/5以上,其中部分铁矿区储量超过亿吨,如司家营铁矿。因此,政府应加大科技投入,组织产学研协同攻关,突破难选、难冶铁矿石的开发利用技术。
根据河北省铁矿资源开采难度大、贫矿多、共伴生复杂的特点和利用现状,应重视资源开发重大技术措施的研究,如发展水文复杂条件下矿体的安全高效采矿综合技术,提高矿产资源开采率;加强高效选别技术创新研究,提高共生矿、中低品位矿和难处理矿的回收率,特别是细粒级红铁矿、磁铁矿和菱铁矿、褐铁矿、复合铁矿、多金属共生铁矿、鲕状赤铁矿以及钒钛铁矿等的选矿技术,如选择性絮凝-反浮选联合工艺、多级循环闪速磁化焙烧工艺、节能细磨工艺、细粒分选工艺等,研制和推广高效反浮选药剂、絮凝剂,加强高品质铁精矿生产技术的开发与应用研究,如磁筛、磁选柱、反浮选(包括浮选柱)、直接还原铁工艺等。
(二)适度规模开发。难利用铁矿需要较高的开发利用技术资质条件和较强的经济资本实力。随着近年来特别是2008年金融危机以前我国及河北省钢铁工业的快速发展,几乎所有国内钢铁生产企业都出现了铁精粉供不应求的局面,这就刺激了铁矿开发,现有铁矿企业不断扩大生产规模,许多民营资本和小企业纷纷介入铁矿开发,形成了国有、民营并驾齐驱的发展势头。但河北省钢铁产业大中型企业少,私营小型企业多,企业分散、规模小等不可避免地带来了资源纠纷、管理跟不上、技术水平提高困难、重复建设等问题,影响资源合理利用。此次金融危机冲击下大中型铁矿企业尚能减产内部挖潜以维持经营,而许多小铁矿企业只有关停,留下大量社会问题和环境问题。
应加强对铁矿企业的宏观调控和开发管理,制订可持续的产业发展规划,全面优化产业结构。通过弃小择大、弃弱扶强、小小联合、矿矿联合、矿厂联合、资产重组的方式,支持、引导大型矿业集团与中小采矿者以股权、矿权、资产、技术、产品包销等多种方式合作,对矿山企业依法开采的矿产资源及其生产要素、选矿的生产要素进行重组,逐步形成大型骨干矿业集团,降低企业数量,扩大企业生产规模,走规模经营之路;优化和调整铁矿采选业的发展模式,强化以提高企业生产工艺水平为基础的集约型发展,提升产业的集约化水平。
(三)重视难利用铁矿开发中环境保护问题。由于大多开采条件复杂的难利用铁矿水文条件恶劣,开采活动对周边地区地质环境和水系影响很大;而难选冶铁矿资源品位普遍偏低,特别是河北省超贫磁铁矿,矿山开采量大、土地占压和环境破坏较严重,选矿比大(有些超贫磁铁矿选矿比甚至超过10)也带来尾矿量大、尾矿库需求很大,尾矿库占地、污染、安全等问题突出。超贫磁铁矿选矿耗水量大,也会造成当地地下水位下降,给当地工农业甚至生活用水带来资源紧张。选矿尾矿水还可能污染地表水体,破坏当地甚至下游水文及生态环境。
因此,应按照“谁保护,谁破坏,谁治理”和“在开发中保护,在保护中开发”的方针,切实加强矿区生态环境的治理和地质灾害的评价与防治,严把生态环境治理关,矿山的采、选、排尾与环境防护治理工程必须同时设计、同时施工;积极推进矿山“三废”资源化和矿产开采对周围环境影响无害化工程,矿山开发和山体复垦绿化、尾矿库覆土绿化并举,实现矿业与环境、社会协调发展。尾矿库作为重大危险源要做好专项评价和重点监测,对于险库、危库要采取关停措施,防止重大生产安全和公共安全事故的发生。
(四)加强难利用铁矿资源的保护。对目前暂不能回收的难选冶铁矿(包括含有害杂质、复杂共生、超细难磨等难以获得合格铁精矿的铁矿)、经济上暂难利用的铁矿(如难采铁矿,超贫、低品位等选矿冶炼成本较高的铁矿)、综合利用困难的铁矿(共伴生组分含量价值较大的典型矿山),如司家营-南区铁矿、滦县司家营-大贾庄铁矿、滦县常峪铁矿、滦县尹峪铁矿、滦南县马城铁矿和十八台铁矿等,要查明资源做好保护工作,积极进行技术研究以待今后开发。
对包括超贫磁铁矿在内的低品位铁矿资源要做好保护工作,慎重开发。2007年至2008年上半年,由于铁矿石价格高涨,全国许多低品位铁矿资源相继投入开发,甚至含铁稍高的河砂、岩石都有人违法开采,导致资源破坏和不良环境影响。如河北省品位低于10%的超贫磁铁矿资源都被竞相开发利用,造成山体和地貌严重破坏,大量尾矿随意排放,环境代价颇为沉重。如此竭泽而渔是对子孙后代的不负责,也不利于钢铁工业和国民经济的协调与可持续发展。超贫磁铁矿产区应做好超贫磁铁矿开发和环境治理环境保护的总体规划,综合评价当地水、电资源、生态环境对超贫磁铁矿开发的承受能力,有计划地开发超贫磁铁矿资源。