張家口地區磷礦資源綜合利用分析

武海燕

（河北省地礦局第三地質大隊）

隨著中國經濟的發展，中國已進入重化工時代，甚至成為“世界工廠”。經濟的快速發展導致礦產品和原材料加工產品需求的急劇增加。近年來，我國礦石年消費量達50多億噸，供需矛盾日益緊張，對外依存度逐步提高，成為國民經濟可持續發展的瓶頸因素。從目前的開發利用情況來看，大部分低品位磷礦資源尚未開發利用。因此，以河北省張家口市為例，在現有磷礦資源的基礎上，加強對省內低品位磷礦資源開發利用和地質勘查的研究，以滿足工農業生產對磷礦資源的需求，推動經濟發展。

1 張家口地區磷礦資源現狀

1.1 礦床類型

張家口地區磷礦成因分類見表1。從已經發現的礦床規模看，94%的儲量屬于內生巖漿型礦床，礦床規模一般較大，礦床遠景可觀。

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1.1.1內生礦床

（1）這些礦床主要分布在本區尚義至赤城深大斷裂南側，呈東西向分布，與深大斷裂大致平行，主要產于小張家口超基性巖周圍，部分與中生代火山巖及雜巖接觸。巖體東西長11 km，南北寬0.15～1.5 km，面積6.72 km2，巖體同位素年值為2.6億a，是海西時期產物，巖體由透輝石組成，磷礦化分布在巖體的東部和中部，主要銅磷礦化帶長1 800 m，寬100 m。在該范圍內已發現多個礦床（點），均為低品位磷礦床，但礦床規模一般較大，伴有磁鐵礦和黃銅礦。這些礦床的基本地質條件與前者相似，含礦巖體侵入太古宙變質巖系，但含礦巖體中堿性成分顯著增加，大多數巖體呈巖堆或巖層的形狀，巖體長1 800～4 600 m，寬1 300～2 000 m，面積1.2～5.5 km2。巖體相帶變化明顯，大致可分為輝石巖相帶、正長巖—輝石巖、輝石—正長巖相帶和正長巖相帶。礦體主要賦存于輝石巖相（黑云母輝石巖相），一般由多個礦體組成，長500～700 m，厚數十米，礦床規模大，部分巖體隱伏。目前的地質勘探工作尚未完全控制礦體邊界，因此這些礦床的潛在前景非常樂觀。目前已發現2個磷礦產地和幾個礦（化）點，主要有涿鹿的礬山、陽原的姚家莊等。

（2）河北涿鹿礬山磷礦產于堿性超基性雜巖中，受后期斷裂控制。通常磷灰石填充在斷層和片理白云石的片理之間，在這兩者之間，形成了P2O520%～30%的富礦和4%～5%的貧礦，巖體面積5.5 km2，具有明顯的分異。經選礦試驗，礦石易得，運輸方便，存在的問題是覆蓋層很厚。

礬山磷灰石礦床位于涿鹿縣以南40°，以東30 km，距風沙線官廳站15 km，地勢平坦。磷灰石礦床地質特征為表面未暴露，覆蓋90～210 m礫石層，軸向長30°，長度4 600 m、最大寬度2 000 m。經鉆探證實，這是由堿性超堿性絡合物引起的。

磷灰石脈的產狀與巖體的產狀基本一致，磷灰石沿片理的充填程度較高。偉晶巖型磷灰石礦床主要形成于相對上升的臺地邊緣帶。該區已知的有淮安索寶、王家窯、官莊等礦點，發育在燕山沉降帶附近的山西地臺背斜一側。含礦偉晶巖為脈狀侵入太古宙桑干群變質巖，常成群出現，根據圍巖黑云母和脈狀鉀長石的測定，同位素年齡分別為16.78億a和14.59億a，脈生成時代屬呂梁—五臺期。這些礦床大多品位高，但規模小。

典型礦床優索寶磷礦含礦偉晶巖脈主要由奧陶系長石、透輝石、鉀長石、磷灰石和碳酸鹽組成。礦脈大部分較厚，分帶明顯，從內到外可分為①磷灰石帶位于偉晶巖核心，磷灰石團聚體以塊狀、大透鏡狀集中于該帶，磷灰石有紅、綠、紫等顏色，有些晶體很大，柱長可達20～30 cm，直徑10～20 cm，屬于氟磷灰石。②奧長石帶幾乎全部由巨晶塊狀奧陶系長石組成，偶見鉀長石、石英、磷灰石和綠簾石。③羊岐透輝石帶與鉀長石帶呈鋸齒狀接觸，有時與圍巖直接接觸，主要由陽起石和透輝石組成，有時為閃石和磷灰石，有時為透閃石和綠簾石，寬10～20 cm。④鉀長石帶偉晶巖脈的邊緣與圍巖直接接觸，由鉀長石和石英組成，寬0～4 m，礦脈含礦率26%～70.2%，P2O5含量16.26%～34.76%，平均28.05%，F平均含量2.58%。礦石中含有高稀土元素，如鈰、鑭、釔、鉿和釷，總量為2.98%。成礦期圍巖蝕變主要為透輝石和黑云母化，成礦后期熱液蝕變主要為碳酸化、硅化和黃鐵礦化。礦區共提交C+D級磷礦儲量約45.17萬t，屬于小型礦床規模。

1.1.2外生礦床

沉積磷結核礦床分布在涿鹿燕王溝一帶。含磷巖系分別為泥質巖磷酸鹽組和碳酸錳鎂磷酸鹽組。礦層在水平方向上變化很大，礦體呈透鏡狀或餅狀礫石狀產出，延伸數十至數百米，厚0.09～0.65 m，一般0.1～0.2 m，P2O5含量8.00%～19.75%，主要磷礦物為膠磷礦。礦石類型包括砂質磷礦、白云質磷礦、磷赤鐵礦、磷砂巖等，目前未發現工業礦床。

1.1.3變質礦床

變質礦床主要分布在尚義—赤城深斷裂北側，總體方向與深部斷裂大致平行，大致分布在近東西向帶內。區內已發現多處磷礦床（點），如擺磨、南天門、太平莊、馬家窯、井底等。這些礦床產于太古宙桑干群變質巖中，含礦地層主要為斜長石角閃巖、黑云母角閃巖、斜長石片麻巖、黑云母斜長石麻粒巖等，與圍巖有一定程度的混合。

典型礦床河北省崇禮縣南天門磷礦礦體以透鏡狀、似層狀為主，產狀與片麻巖基本一致，走向80°，傾向42°。礦區共發現17個大小不等的礦體，形成一條平行的含礦帶，其中最大的是1、2號礦體。I礦體長1 250 m，最大厚度32.5 m，最薄處僅2 m，平均厚度13 m；最高品位P2O5為5.27%、TiO2為10%、TFE為33.13%、SFE為17.77%；最低P2O5為0.75%，TiO2為0.85%，TFE為9.10%，SFE為4.98%；平均P2O5為3.44%，TiO2為5.72%，TFE為18.21%，SFE為11.32%；幾種有益成分的空間變化幾乎與空間成正比，也大致與厚度成正比。礦石類型簡單，主要為細粒塊狀，其次為粗粒片狀，被命名為含磷磁鐵礦和鈦鐵礦角閃石（礦石），具有顆粒狀、纖維狀變晶結構和鑲嵌結構，主要由普通輝石、角閃石、斜長石、磁鐵礦、鈦鐵礦、磷灰石、石榴石、陽起石等組成。輝石為變構粒狀，大部分由角閃石交代。礦石呈深褐色或黑色，風化礦石呈黃褐色，密實堅硬，平均密度為3.52 t/m3。根據礦床特征，應屬基本脈侵徹型，即燕山期動力變質礦床［1］。

1.2 張家口地區磷礦資源利用現狀

張家口已發現磷礦7個，礦產地20余處，儲量6.06億t，其中工業儲量3.25億t。該區磷礦大部分為低品位結晶磷礦，其中巖漿磷礦儲量占總儲量的94%以上［2］。張家口市磷礦資源的開發利用并不理想，當前該礦僅生產于涿鹿礬山，并且在涿鹿縣成立了相關的涿鹿化工有限公司用于礦產品加工，成為華北磷礦生產加工的重要集中地。但目前該礦保有儲量十分有限，礦石供需矛盾日益突出。此外，當地企業盲目擴大生產規模，缺乏長遠規劃的發展戰略。高品位磷礦全部放在首采區，低品位礦石加工、選礦難度大，利用經濟價值不高，造成企業經濟效益逐年受損。同時，涿鹿礬山磷礦主要通過地下作業進行開采，開發上需要較高的資金投入，企業虧損較為嚴重。陽原姚家莊磷礦因為其大部分都是低品位礦，且礦石生產工序較為簡單，其最終的經濟效益并不理想，于是被禁止開采。對此，張家口地區的磷礦開發利用工作應重點放在儲藏量大、適合露天作業進行開采的低品位礦的開發利用上。張家口地區的磷礦大部分為低品位礦石，P2O5含量3%～8%［3］，從當前的開發利用效果來看，其開發利用價值并不高，并且開發觀念及工藝并不完善，因此一直未被大規模開采。對此，必須加快解決張家口磷礦的開發利用問題，加強該區的開發研究，加強地質勘探，尋找更多富磷礦石，為該地區的經濟發展提供充足的資源［4］。

2 張家口地區磷礦資源利用存在的問題

2.1 技術設備有待提高

與其他礦區采礦技術相比，該地區尤其中小型企業的采礦技術及相關設備有待完善。目前，新建礦山引進了許多國際先進技術，例如部分大型礦山已成功安裝大功率推土機、集礦機等。近幾年，國家在磷礦開發利用方面投入不足，磷礦開發技術及設備未得到升級優化，缺少系統的管理，從而導致磷礦開采的經濟效益大打折扣。此外，隨著近年礦業市場的不斷發展，部分企業受到市場侵蝕，很多企業在開采的同時對環境保護重視程度不高，導致產品銷售市場被占領。與此同時，還存在部分礦業公司通過降低開采成本等手段造成礦山無序開采，導致優質礦產低質量流失［5］。

2.2 優質礦石資源浪費嚴重

由于我國磷肥底泥未按品位定價，在生產低濃度磷酸和過氧化鈣（SSP）、鈣鎂（FMP）、黃磷等一級產品時，我國（特別是小企業）的磷生產受到了阻礙，由于采礦工藝落后，生產水平低下，無法滿足大規模開發的需求。當前，國家對礦業公司開采質量尚未出臺嚴格的生產開采標準，部分私人礦業公司在開采過程中資源破壞嚴重，導致優質磷礦浪費嚴重。同時，部分中小礦業公司因開采技術水平低等因素導致部分礦產開發區被廢棄，使得礦山資源綜合利用率較低，礦產資源浪費嚴重［6］。

2.3 開采安全問題和環境污染問題嚴重

目前，磷礦的開發方式主要有地下開采和露天開采2種，其中我國磷礦60%采取地下開采方式。地下開采會形成大面積的空間，會因地溫、地壓、風力等因素導致安全隱患。部分中小企業在開采過程中為追求短期效益，通常會在安全措施方面降低投入，導致安全隱患。與此同時，這些中小企業的無序開采以及在開采過程中將剝離的廢棄礦體選擇就近排棄的方式，在對植被造成破壞的同時易導致水土流失，在一定程度上增加了泥石流發生的可能性。

3 張家口地區磷礦資源利用存在問題的解決對策

3.1 加強礦產勘探

地方相關部門應針對上述問題采取相關措施，對張家口磷礦區地質情況進行詳盡的調查監測。例如，對部分追求短期收益的中小型企業加強開發生產監管；對礦產資源較為豐富的礦山選擇符合開采資質的企業進行合作，達到磷礦資源的合理、有序勘探與開發；與此同時，可加強與國外高科技企業的合作，學習先進的礦產開采技術，引進先進開采設備，不斷提高對磷礦資源的開發利用率，解決我國礦產資源短缺問題。

3.2 資源綜合利用及循環經濟發展

磷是一種含有多種有用元素的散裝礦物。因此，在磷礦資源的開采過程中，最重要的是要充分利用礦物中的有用成分，并對開采過程中產生的廢物進行有效管理。通常情況下，磷礦石通常與其他礦物共生，在開采過程中，應注意礦產資源的綜合利用。例如，利用海相沉積磷酸鹽中的伴生碘資源，回收黃陵蝕變磷酸鹽中的黃鐵礦資源以及利用阿爾瑪巖漿巖中的鐵等金屬，通過上述方式不斷加強對磷礦以及稀有金屬的開發利用。同時，盡可能地減少對高品質磷礦資源的開采，加強對低品位磷礦的開發利用。部分企業在開采技術方面應不斷進行研發創新，提升磷礦資源的綜合利用率，并對尾礦進行勘察調查，加強尾礦的利用。對低品位磷礦開采后的廢棄物進行合理處理，不斷促進回收工業的發展和磷礦的可持續發展［7］。

3.3 資源配置優化

優化磷礦資源配置，促進大規模礦產開采，創新礦業公司、磷礦、磷肥等一體化模式。通過磷化工產業聯動路徑、各礦產企業產業鏈的整合不斷提升磷礦企業的開發利用策略的有效性。學習國外先進開采技術，升級產業設備，優化當前的生產工序及生產工藝，從而增強礦石的回收利用率，提升相關企業的經濟效益，加快產業發展。相關地方政府部門應結合當地實際情況，完善相關規定，并對礦產企業進行有序管理，與當地優勢企業共同參與資源整合，提高生產能力，推動磷礦產業的經濟發展的同時，實現可持續發展［8］。

3.4 減少環境污染及生態平衡恢復

磷礦資源在開發過程中產生的廢水、廢棄物不僅會使礦區周邊土壤及樹木等遭到嚴重破壞，嚴重情況下還會引起水土流失及其他自然災害的發生。對此，應該不斷提高開采企業對環境的保護意識，通過改變高能耗、高污染的發展模式，按照“誰開發、誰保護、誰治理”的原則，引入循環節能的生產模式，不斷加強礦山環境保護與環境污染補償機制。例如，采取變廢為寶、焚燒水泥材料、制作磷酸石膏塊等措施，配合相應的環境治理辦法，降低磷酸鹽工業生產環節中造成的環境污染［9］，并通過目標措施（自然沉淀、二次混凝沉淀、生物降解），不斷提高礦井水和再生水的可持續利用率，廢水、廢棄物通過一定處理措施達標后再實施統一排放。對礦山地質、土壤情況進行系統分析、檢測，通過科學試驗，改善土壤質量，修復復墾土地，提升環境受損地區的經濟利用價值，加強對礦區生態環境的保護，從而推動相關企業的生產發展，真正做到將經濟發展與環境保護有效結合，促進礦業的可持續發展［10］。

4 結語

通過對張家口地區磷礦資源利用的綜合分析研究，提出了張家口地區磷礦資源利用存在采礦技術設備有待提高、優質礦石資源浪費嚴重、采礦安全問題頻發、環境污染嚴重等問題，并針對以上問題提出了針對性的解決措施，如加強礦產勘探，綜合利用資源和發展循環經濟，優化資源配置，減少環境污染，恢復生態平衡，從而提高開采區域內磷礦資源的綜合利用率，真正實現經濟發展與生態建設相統一。