"十三五"能源战略计划面临哪些挑战
国务院办公厅近日印发《能源发展战略行动计划(2014~2020年)》,从能源安全、能源清洁利用、能源体制改革等多方面提出未来相当长一段时间能源发展的路径,并提出一系列约束性指标。
业内人士认为,这是“十二五”能源规划和“十三五”规划联结起来的重要纲领性文件,前瞻“十三五”能源产业发展。这份《行动计划》有哪些重点,会给未来能源供需结构带来什么变化?
挑战一:42亿吨煤能否控制得住?
据估算,未来几年,我国煤炭消费年均增速将从过去的10%降至3%,2020年消费总量仍将超过44亿吨
“新意很多,其中最重要的就是能源结构调整。”中国能源网首席信息官韩晓平说,《行动计划》中提出,到2020年我们的天然气比例要达到10%以上。其中的细节值得注意,以前的文件中用的是“左右”,现在是“以上”。而煤炭要在62%以下,这意味着煤炭增长要越来越缓慢。
针对我国最主要的能源——煤炭,《行动计划》继续强调要控制煤炭消费总量,首次提出到2020年煤炭消费总量将控制在42亿吨左右,同时要加强煤炭清洁利用,以及大力发展可再生能源来替代部分煤炭需求。
厦门大学能源研究中心主任林伯强认为,《行动计划》重点强调“十二五”期间没有解决的问题,如与雾霾对应的能源清洁利用。“意味着‘十三五’期间煤炭的消费增长空间已不大。”
“我国经济发展已经到了一定阶段,开始转向关注日益突出的大气污染问题。”安迅思煤炭行业分析师邓舜表示,此次发布的《行动计划》进一步要求减少对环境影响较大的煤炭,同时鼓励天然气、可再生能源的发展,就充分说明了当前的主要目标。
据中国煤炭工业协会统计,2013年全国煤炭消费总量已经达到了36.1亿吨,2020年要控制在42亿吨并非易事。即使根据中煤协估算,未来几年,我国煤炭消费年均增速将从过去10%下降到3%,2020年消费总量仍将超过44亿吨。
挑战二:风电和光伏能否顶上?
分布式发展风电和光伏行业对网络的冲击较小,要通过技术创新来低成本,注重配套储能技术的研究
《行动计划》明确提出,推进能源科技创新,并且确立了非常规油气及深海油气勘探开发、煤炭清洁高效利用、分布式能源、智能电网、新一代核电、先进可再生能源、节能节水、储能、基础材料等9个重点创新领域。
对此,林伯强认为这几个方面今后都可能会有一些创新和突破。虽然《行动计划》是纲领性文件,但其中还是明确了量化目标,并且围绕目标提出了保障措施,以更好地落实。“从这个角度看,重点领域的创新工作中,最迫切的需求是什么、可能出现什么问题等思路很清晰。”他说。
针对《行动规划》中“到2020年,非化石能源占一次能源消费比重达到15%”的规定,林伯强指出需要关注的两个问题。
第一,核电理性发展,风电和太阳能等能源消费比重的提升压力较大。据了解,由于工期问题,我国核电目前所占的消费比重到2020年很难改变。《行动规划》中也提出,到2020年,风电装机达到2亿千瓦,光伏装机达到1亿千瓦左右。因此,消费比重提升的任务将集中在风电和光伏,这两个行业将面临较大压力。
第二,风电和光伏消费比重的提高要求行业进行技术创新,进一步降低成本。把风电和光伏行业做大,较好的方式是分布式发展,这样对网络的冲击较小。这就需要通过技术创新来降低成本,要注重配套储能技术的研究。
林伯强强调,根据目前的情况看,我国要动态考虑整个能源结构问题。当初在进行“十二五”能源战略规划时,并没有考虑到雾霾治理是核心问题。在“十三五”规划时,要吸取经验,从雾霾治理等具体问题,思考如何构建合理的能源结构。
“从目前来看,能源结构单一、对外依存度攀升、新能源比重不足等是我国面临的重要问题,需要通过科技创新,转换理念等多种方式来进行化解。相信通过系统化的努力,我们的能源结构将会出现明显的好转。”韩晓平说。
在煤矿工作好几年,对未来能否抱有期望?
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当前煤炭需求处于旺季,6大发电集团日均耗煤量约75万吨,向前看,宏观经济向好带来需求改善,煤炭需求端存在超预期的可能性。产能总量依然过剩,但有效产能已趋于合理我国2013-2016年煤炭消费量分别为42.44亿吨、41.16亿吨、39.70亿吨、37.84亿吨,其中进口煤净量在2-3亿吨/年之间,据此分析,我国51-52亿吨/年的产能总量仍然过剩严重,但2016年以来随着非法产能的退出,以及我国煤炭”十三五“规划到2020年实现国内原煤产量39亿吨/年的总目标来看,目前合法有效产能39.1亿吨已经基本合理,甚至是偏低的,未来去产能更应该坚持增减挂钩,同时加大优质产能投放,防止煤炭供应不足。
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煤炭消费结构有所调整,化工及其他行业耗煤增速较快
煤炭消费结构作为我国传统的上游资源品,我国的煤炭消费量一直以来都保持在相对较高的水平(40亿吨体量级别),总消费量在达到2013年44.2亿吨的高点后开始逐年下滑,至2016年已降至37亿吨的水平。根据前瞻产业研究院发布的《煤炭行业发展趋势与投资决策分析报告》数据显示,煤炭消耗量在连续下跌三年后企稳回升。我国煤炭消耗结构主要由火电、冶金、建材、化工、供热及其他行业耗煤六大板块组成,截止2017年10月底其分别占煤炭消耗量的49%、18%、8%、5%、6%和14%,火电及冶金耗煤逐渐企稳回升,而化工及其他行业耗煤增速较快。
长期煤炭需求测算2016年到2030年,预计煤炭占能源消费比重由62%下降至45%,煤炭消费量27亿吨标准煤,0增长。
根据测算,2016到2030年,煤炭消费量增长率为0。2030年煤炭消费量27亿吨标准煤(60亿吨标煤*45%占比=27亿吨,与2016年相等43.5吨标煤*62%占比=27亿吨),而原油消费量增长50%左右,天然气223%,非化石能源107%。按照16年43.5亿吨标准煤计算,未来14年,总体能源消费增加不超过38%,能源消费量年平均复合增长率不超过2.3%。在能源消费量年均2.3%的较高增长下,煤炭的消费量在未来14年是0增长。鉴于煤炭需求中长期是0增长,未来要保持供应稳定,中长期不能再有明显增长了。
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2011年开始,全球煤炭消费量增速呈逐年下滑趋势,2015年和2016年世界煤炭消费量分别为37.85亿吨油当量和37.32亿吨油当量,同比增速分别为-2.7%和-1.4%,世界煤炭消费量降速放缓。
分国家来看,2016年,全球煤炭消费量为37.32亿吨油当量,同比下降1.4%;其中,中国2016年煤炭消费量18.88亿吨油当量,占世界煤炭总消费量的50.58%;印度超越美国成为全球第二大煤炭消费国,印度和美国煤炭消费量分别为4.12亿吨油当量、3.58亿吨油当量,占世界煤炭总消费量的11.04%和9.60%;俄罗斯、印度尼西亚消费量排名较上年有所上升。消费量排名前十的国家是中国、印度、美国、日本、俄罗斯、南非、韩国、印度尼西亚、德国和波兰。
中国、印度真正影响全球煤炭市场需求。随着全球煤炭消费重心逐渐由欧洲、北美东移至亚洲,2016年亚太地区煤炭消费量已接近全球总量的73.8%。在亚洲,日本、韩国作为传统的煤炭进口国需求相对稳定,越南、马来西亚等东盟国家增长虽然强劲但是基数仍然偏小,中国和印度两大新兴经济体合计消费占比全球61.6%,能够真正影响全球煤炭市场的需求。
中国、韩国、日本、台湾等主要煤炭消费国家和地区消费量(进口国以进口量增速为代表)触底回升,增速由负转正。自2015年开始,台湾省煤炭进口量止跌企稳,2013年开始韩国煤炭进口量由负转正,2017年1-5月进口量增速高达13%,日本自2012年以来进口量基本维持稳增长,2017年上半年,中国煤炭消费量增长约1%至18.3亿吨,煤炭消费量触底回暖。
1.2 全球80%左右的新建燃煤电厂位于亚洲地区
需要注意的是,目前包括日本、印度、韩国等国家正在筹备大规模的燃煤电厂项目,全球80%左右的新建燃煤电厂位于亚洲地区。英国能源和气候情报局的数据显示,全球在建燃煤发电厂中82%左右的电厂位于亚洲四大发展中经济体即中国、印度、越南和印度尼西亚。根据英国能源和气候情报局的数据,截至2016年底,全球在建燃煤电厂718座,其中,384座位于中国,149座位于印度,印尼和越南在建燃煤电厂分别为32座和24座,全球其他国家在建煤电厂129座。
此外,中国计划建造另外795座燃煤电厂,印度准备额外建造297座,印尼有87个新燃煤电厂项目,越南则准备另建56座,其他国家拟议中的煤电厂有504座。这意味着全球未来会出现至少2457座新的煤电厂,其中有1824座在亚洲这四个发展中国家,占比74%左右。
分国家和地区来看:
日本:日本计划未来10年内兴建41座燃煤发电厂,且日本政府对于进口煤炭的税率优于燃烧较洁净的天然气。日本在过去5年的时间中仅建成1950兆瓦(MW)的燃煤电厂,但是,截至2017年4月日本却有4256兆瓦(MW)燃煤电厂项目正处于建设阶段,并有17,243兆瓦(MW)已经处于开工前的规划准备阶段。
韩国:煤炭发电占韩国供电的40%左右,且韩国能源部表示,按计划到2022年韩国将建设20座新的燃煤电厂。
印度:印度燃煤发电供应60%左右的电力,目前,印度人均用电量仅相当于世界平均水平的20%,目前尚有3亿无电人口,印度总理纳伦德拉·莫迪(NarendraModi)于2014年5月就任后,一直努力推动煤电发展,致力于为成千上万还在使用煤油灯的印度人民供电,未来印度将大力发展燃煤发电,煤电占比将从目前的58%提高到2020年的68%。
越南:越南第一大电源为水电,但目前大中型水电站已经基本开发完毕,大力发展燃煤发电是保障能源安全最经济可行的措施。根据越南政府规划,越南煤电占比将由目前的40%提高到2020年的50%和2025年的55%,成为越南第一大电源。
印度尼西:印度尼西亚政府预计未来十年年均电力消费增速为8.7%,作为世界第5大煤炭生产国和第2大煤炭出口国,在全球煤炭市场不景气的形势下,扩大国内煤炭消费、发展燃煤发电成为印度尼西亚满足电力快速需求的必然手段,印尼政府计划3年内增加4300万千瓦的煤电装机。
未来以亚洲地区为首的燃煤电厂的扩建势必增加煤炭消费需求。
二、国际煤炭价格触底攀升
2.1 国际动力煤价格
国际三大港口煤价已恢复到2012年的水平。截至2017年9月7日,ARA指数同比上涨45.7%至89美元/吨;理查德RB动力煤FOB指数同比上涨37.6%至91.38美元/吨;纽卡斯尔NEWC动力煤FOB指数同比上涨38.2%至97.56美元/吨。
中国港口煤价大幅提升。截至2017年9月7日,广州港印尼煤(Q5500)库提价715元/吨,较2016年同比上涨20.2%;广州港澳洲煤(Q5500)库提价715元/吨,较2016年同比上涨220.2%
2016年中国动力煤价格触底反弹,快速攀升。截至2017年9月6日,秦皇岛海运煤炭交易市场发布的环渤海动力煤价格指数(环渤海地区发热量5500大卡动力煤的综合平均价格)报收于580元/吨,较2016年同比上涨17.4%;截至2017年9月4日,由中国煤炭市场网发布的CCTD秦皇岛煤炭价格报收于606元/吨,较2016年同比上涨20.2%。
2.2 国际炼焦煤价格
澳大利亚炼焦煤触底反弹,高位震荡。截至2017年9月8日,澳大利亚峰景煤矿硬焦煤中国到岸价220.5美元/吨,较2016年同比上涨25%;中低挥发分硬焦煤(澳大利亚产)中国到岸价185.25美元/吨,较2016年同比上涨11%。
中国港口炼焦煤:截至2017年9月7日,京唐港山西产主焦煤库提价(含税) 1600元/吨,较2016年同比上涨108%;连云港山西产主焦煤平仓价(含税) 1700元/吨,较2016年同比上涨93%。
中国产地炼焦煤:截至2017年9月1日,临汾肥精煤车板价(含税) 1580元/吨,较2016年同比上涨95%;兖州气精煤车板价1070元/吨,较2016年同比上涨62%;邢台1/3焦精煤车板价1430元/吨,较2016年同比上涨68%。
2017年初中国发改委、中国煤炭工业协会等部门联合印发《关于平抑煤炭市场价格异常波动的备忘录的通知》,通知以重点煤电煤钢企业中长期基准合同价535元/吨为基础,建立价格异常波动预警机制。绿色区间不采取调控措施;蓝色区间密切关注生产和价格变化情况,适时采取必要的引导措施;红色区间,启动平抑煤炭价格异常波动的响应机制。
纽卡斯尔港动力煤与秦皇岛港动力末煤的价格和走势吻合度较高。国内Q5500煤价在政策影响下,大概率在470-600元/吨之间波动,我们判断纽卡斯尔港动力煤(Q5700~6000)价格指数也将大概率在74~93美元/吨之间波动,不排除继续冲高的可能性。
在煤炭产能出清,经济复苏背景下,受产能周期影响煤炭价格或将维持中高位运行。
而且煤炭是不可再生能源,地球上储量有限。中国是一个“多煤、少油、贫气”的国家,在中国已探明石化能源储量中,石油和天燃气仅占6%,其余94%均为煤炭。这样的能源资源特征决定了中国煤炭价格要大大低于油、气价格,自然禀赋决定了中国能源以煤炭为主。
公开资料显示,建国之初煤炭在中国一次性能源结构中高达90%。虽然油、气资源利用在逐步增加,但是煤炭在中国一次性能源结构中比例始终过半。2014年4月21日,在第十二届全国人民代表大会常务委员会第八次会议上,国家发展和改革委员会主任徐绍史做的工作报告指出,2013年煤炭占能源消费比重为65.9%。
煤炭具备能源和工业原料双重属性,决定了煤炭在国民经济中占有重要的战略地位。有煤炭专家表示,在中国2013年的煤炭消耗结构中,一半用于发电,另一半消耗在了钢铁、化工、建材和取暖等领域。这些需求方面,既有可替代的方面也有不可替代的方面。
煤炭是钢铁、煤化工等产业重要的原材料。其中钢铁行业用煤主要是炼焦用煤、烧结用煤和高炉喷吹煤。而焦炭和烧结用煤当前高炉生产工艺条件下无可替代。
替代能源概念大于实效替代燃料成型尚需时日
电力行业是煤炭消费最大的市场。虽然核电,风电、光伏发电越来越受到重视,天然气、页岩气、煤制气也被认为是煤炭的清洁替代能源,但这些在短期内难以改变煤炭在中国电力生产领域的主体地位。
核电、风电、太阳能等新能源和可再生能源发电快速发展,但由于用电基数大、增长快,新能源和可再生能源在总发电量中占比仍然较小,而且稳定性和安全性方面仍面临一系列难题。
以风电为例,由于风电具有随机性和波动性,大规模并网后可能引起电力系统运行模式发生较大的变化,存在着比较严重的弃电现象。中国循环经济协会可再生能源专业委员会等单位编写发布的《2014中国风电发展报告》披露,2013年,有162亿千瓦时风电因无法并网外送或当地消纳而被迫放弃,约占风力发电总量的一成。
安全性仍是核电建设首先考虑的问题。2011年3月,日本福岛核电站因地震引发的泄露危机再次引发全球对核电安全性的争议。当年6月,德国总理默克尔宣布,德国将在2022年前关闭境内所有17座核电站,这意味着德国将成为日本福岛核危机后,首个宣布放弃核电的主要工业国家。中国核电建设受此影响进入发展低潮期。
1.数据差距有多大?主要是哪些行业造成的?
上述文章所指出的数据差距是基于2015年8月印刷的《中国能源统计年鉴2014》与2013年12月印刷的《中国能源统计年鉴2013》中的不同,在两本年鉴均出自国家统计局能源统计司,但在2012年的煤炭消费量前者为41.2亿吨,后者为35.3亿吨,两者相差5.9亿吨。
分行业来看,化学原料和化学制品制造业2012年的煤炭消费量被上调了8066万吨,其次为电力、热力及水生产、供应业和石油加工、炼焦和核燃料加工业和黑色金属冶炼和压延加工业,分别被上调了6817万吨、5388万吨和3808万吨。这四个行业的被上调的煤炭的数量占总调整量的40%左右。
2.为什么会出现这么大的数据差距?
我国的煤炭消费数据一直存在全国性的煤炭消费数据与各省煤炭消费数据的总和之间总存在一定的差异,2012年这种误差达到相差8.4亿吨。这种巨大的误差既有地方统计重复或高估的因素,又有全国统计低估的因素,难以准确区分。
这种巨大差异的背后原因是中国煤炭消费统计体系的不完善,如果这种统计体系问题持续存在,给政策研究和决策带来很大的困扰,也会导致中国政府在出台和落实控制煤炭消费政策时有所顾虑。
3.新的统计数据是否意味着中国煤炭消费在“十一五”期间增长停滞甚至下降的说法并不成立?
统计数据的调整并不改变对煤炭颓势的判断。《中国能源统计年鉴2014》中修订了2000年以后中国的能源和煤炭消费等数据。但此次对历史数据的修订并不影响中国煤炭消费增速正在逐渐放缓甚至出现负增长的趋势。即使按照修正后的数据来计算,在2007至2011的五年中,中国的煤炭消费年均增速达到7.6%,而2012至2013年,中国的煤炭消费年均增速下降到4.5%左右。
2015年2月发布的2014年国民经济和社会发展统计公报提出:经初步核算,2014年煤炭消费量同比下降了2.9%,以及根据行业快报,2015年电力、冶金、化工、建材等主要耗煤产业在前三季度的煤炭消费量均出现了同比负增长,中国2015年的煤炭消费量在“十二五”的最后两年不会有大幅的增长。
4.这会推翻对于煤炭未来的发展趋势和空间的判断吗?
此次对能源数据的修正有可能进一步压缩了未来中国的煤炭消费增长空间。中国政府在2014年6月发布的《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》中提出2020年中国的能源消费总量控制在48亿吨标煤,煤炭占能源消费的比重占到62%以内,消费量控制在42亿吨左右原煤;在2020年前,中国的煤炭消费占能源消费比重要降低5.4%。近期有国际组织美国自然资源保护协会呼吁2020年的中国煤炭消费占比应该进一步下降到58%,这意味着2020年中国的煤炭消费量需要控制在39亿吨左右,中国的煤炭消费量在未来的五年已经没有进一步的上涨空间,甚至要减少2至3亿吨的煤炭消费。
根据国家统计局2021年3月初发布的相关数据显示,据了解,2020年全年规模以上工业中,原煤产量为39亿吨,比上年增长1.4%。初步核算,全年能源消费总量49.8亿吨标准煤,比上年增长2.2%,其中煤炭消费量增长0.6%,煤炭消费量占能源消费总量的56.8%,比上年下降0.9个百分点。
大家请注意,我们从以上的统计数据可以发现,去年全年能源消费总量49.8亿吨标准煤,而煤炭消费量占能源消费总量的56.8%,这也就是说其中煤炭消费量达到了28.2864亿吨。
由于,近年来积极促进经济增长方式的转变及减碳排放的要求,传统煤炭等能源消费是有所下降了,但过去几年来看,差不多都是在28亿吨附近徘徊。那我们就按照平均年消费量28亿吨计算,意味着平均每月的消费量在2.6亿吨左右。
很明显,一亿吨煤还不够全国半个月的消费量,顶多就是10来天吧!
按一年全国煤炭消费量40亿吨来计算,一亿吨煤也就够全国用9天的时间。
中国最大火电站一天差不多5万吨煤,全国差不多有一千座火电站平均日5000吨,再加上工厂,供暖,能用几天!
(1)武安市矿产资源勘查现状
截至2010年年底,武安市已探明资源储量的矿产地有58处。其中:煤13处,占22.4%;铁38处,占65.5%;非金属矿产7处,占12.1%。在所有矿产地中:大型矿产地5处,中型15处,小型38处。按勘查程度划分,达到勘探程度的有44处,详查程度的12处,普查程度的2处。累计查明煤炭资源储量7.8亿吨,铁矿资源储量4.7亿吨,水泥用石灰岩矿资源储量1.3亿吨(2010年底武安市矿产资源储量见表4.1)。
表4.1 2010年底武安市矿产资源储量表
注:1.除特别标明外,本表及其他规划附表的基础储量、资源量、资源储量是指规划基期的保有量;2.矿产填写顺序按照《矿产资源分类目录》填写。
截至2010年年底,武安市已设探矿权6处,其中,煤矿探矿权1处,铁矿探矿权3处,非金属矿产探矿权2处。按勘查工作程度划分:普查矿区2处,详查矿区4处。铁等矿产的勘查程度相对较高。地质勘查资金投入不断增加,初步形成了中央和地方财政以及国有企事业单位、民营企业和个体私营经济等多元化投资格局。
(2)武安市矿产资源开发利用现状
武安市列入《河北省矿产资源储量表》的58个矿区中除基建矿区2个、未开发矿区5个和计划近期利用的矿区1个外,其余50个矿区的矿产资源都得到开发利用。截至2010年年底,武安市煤炭保有资源储量6.5亿吨,铁矿保有资源储量2.6亿吨,水泥用灰岩保有资源储量1.3亿吨。共有矿山270个,包括生产矿山104个、停采矿山166个,从业人员1.8万人。2010年武安市固体矿产矿石产量2342.53万吨,其中:煤炭产量429万吨,铁矿石产量563.07万吨。已初步形成了能源、冶金、化工及建材等矿产为主的矿业开发格局。通过矿产资源整合等方式,矿山企业布局日趋合理,有效利用资源、节约集约、规模化、集团化矿业开发的格局正在形成(表4.2)。
武安市不断提升矿山企业技术水平和装备水平,矿产资源利用效率得到显著提高。2010年武安市煤炭开采回采率达到75.0%,选矿回收率为63.0%;铁矿开采回采率80.0%,选矿回收率达到85.0%。矿山“三废”综合利用成效明显,煤矸石、粉煤灰资源化利用步伐显著加快。
武安市大中型矿山少,小型矿山与矿点多。现有270个矿山中,共有大型矿山4个,中型矿山5个,小型矿山261个。从矿山企业技术结构来看,大中型矿山具备较为完善的矿山采选技术支撑体系,小型矿山企业则技术装备相对落后、产品较为单一,多为原矿石或初加工产品,缺乏深加工及高附加值的矿产品。
表4.2 2010年年底武安市矿产开发利用现状表
注:产量、产值栏内大、中、小型是指矿山规模。
(3)武安市矿产资源供需形势简要分析
武安市是生产矿产资源大市,也是消耗矿产资源的大市。矿产资源勘查与开发利用,为实现国民经济跨越式发展和矿业经济可持续发展提供了有力支撑,今后一个时期内,武安市矿业经济的基础地位仍不会有根本性变化。
当前,武安市资源储量基本能够保障需求的矿产有:石灰岩、建筑石料等。能够部分保障需求的矿产有:煤、铁。
煤矿:截至2013年年底,武安市累计查明煤炭资源储量14.42亿吨,保有资源储量6.5亿吨,2013年煤矿开采量为805.33万吨,煤炭消耗量约为1070万吨,缺口264.67万吨,无法满足全市工业发展对煤炭资源的需求,缺口资源需从外地调入。
铁矿:截至2013年年底,累计查明铁矿资源储量5.6亿吨,铁矿保有资源储量2.68亿吨,2013年开采铁矿石为656.08万吨,而铁矿石消耗量约为2644.5万吨,缺口1988.42万吨。由于钢铁工业的高速发展,对铁矿石的需求日益增加,铁矿石供应不足的状况将持续,缺口仍需从外地调入。
非金属类矿产:武安市非金属类矿产资源丰富,开发前景广阔。其中,建筑石料用灰岩资源保证程度较高,能够满足经济建设的需求,可以实现目标的较快增长。
(4)武安市矿产资源型产业开发存在的主要问题
1)找矿难度增大,主要矿种储量不足,开采成本逐渐上升,资源优势逐步降低。武安市矿产资源开发利用已经有50年,矿山企业的后备资源短缺的问题日趋显著,须进行外围及深部找矿工作,加大了找矿成本与难度。又由于矿产勘查长期投入不足、深部探矿技术发展缓慢等原因,使得新增矿产地较少,可供矿山建设的储量不足,储采比失调、供需不平衡等矛盾更加突出。主要矿产如煤、铁等的自给率逐年下降。
武安市一直面临着可持续发展问题。由于矿产开采在工业产值中占有较大比重,随着不可再生资源被不断开采,其资源优势不断下降。同时由于开采成本上升,甚至出现采矿不如买矿的现实情况。如何科学合理规划矿产资源的勘查、开发和利用,为武安市经济社会可持续发展提供资源保障,努力建设供需基本平衡、结构优化、开发有序、资源集约高效利用的矿业经济新格局,以实现城市的可持续发展是必须面对的问题。
2)精加工矿产品少,资源利用效率不高,产业结构单一,新兴产业急待发展。武安市矿产品仍以初级加工为主,深加工矿产品少、附加值低,单位产值资源消耗量大;部分矿产资源回收率低下,选冶设备和工艺落后,能源消耗过高;矿产资源还没有形成开采—选矿—冶炼及深加工的产业链条,资源利用效率不高。同时,武安市产业结构偏重于矿产资源型产业,产业结构单一。如果新兴产业规模小,则难以解决因资源开采下降而带来的大量工人失业、城市产业转型等问题,如果新兴产业发展缓慢,城市经济发展就会逐步陷入衰退的困境。
3)矿山地质环境遭到破坏,环境污染严重,环境灾害相对突出,矿山环境治理日益紧迫。武安市除了一般城市所具有的“三废”污染之外,还存在特殊的生态环境问题,如采矿活动破坏或占用了大量山地及农用地,毁坏了地貌景观资源及生态环境。矿业废渣、煤矸石、尾矿大量堆存,使矿区及其周围的水、土、大气环境均受到污染,尾矿、废渣存在乱堆乱弃,形成地裂缝、坍塌等矿山地质安全隐患。矿山地质环境保护与恢复治理工作任重道远。
据调查统计,武安市因采矿破坏土地2万余亩;露采坑、废渣及矿山建筑垃圾占用荒地和山坡地2万余亩;地裂破坏植被约1万亩;总破坏面积达6万余亩,且破坏面积每年仍以150多亩的速度递增,因采矿引发的各种地质灾害隐患点有77处,其中造成地表塌陷30余处。矿区山体开裂,地面塌陷时有发生,采矿产生的废渣、尾矿、废旧建筑大面积压占、破坏土地。矿井停产后,大量的矿山环境治理及土地复垦开发成为武安市环境治理的难题。
4)矿产资源管理能力与水平不适应经济社会发展需求。对商业性矿产资源勘查尚缺乏良好的引导,对未来矿产品需求预测不够准确,受市场波动影响,部分总量调控指标未得到有效落实。
我国是全球第一煤炭消费大国,2004 年全国煤炭消耗量为 18. 45 ×108t ( 不包括出口0. 87 × 108t) ,其中电煤消耗量超过 9. 86 × 108t,比 2003 年增加 1. 36 × 108t 左右,或增长16% 左右,电煤的需求量已经占到了煤炭总耗量的 53% ,由此产生的粉煤灰排放量高达2 × 108t。目前粉煤灰的利用领域主要是交通、建材、矿山、水利、冶金等行业,粉煤灰的平均利用率在 45% ~50%,所以每年尚有未利用的粉煤灰大量堆积。截至 2000 年底,我国粉煤灰的累计堆存量高达 12. 5 × 108t,根据统计数据,每万吨粉煤灰需堆灰场 4 ~ 5亩,共需堆灰场 50 万 ~ 62. 5 万亩,以灰场储灰每吨灰渣需综合处理费 20 ~ 40 元计,则每年的综合处理费就需 30 亿 ~60 亿元 ( 林介东等,2002) 。此外,粉煤灰的排放与堆积还会造成严重的环境和生态污染,如何快速、高效地利用或处置粉煤灰,特别是高附加值利用粉煤灰,是摆在我们面前的一项十分紧迫而艰巨的任务。
我国粉煤灰的综合利用一直受到国家的高度重视。早在 20 世纪 50 年代,粉煤灰已在建筑工程中用作混凝土、砂浆的掺和料,在建材工业中用来生产砖,在道路工程中用作道路基础材料等。从 60 年代开始,粉煤灰利用重点转向墙体材料,研制生产了粉煤灰密实砌块、墙板,粉煤灰烧结陶粒和粉煤灰黏土烧结砖等。70 年代,国家为建材工业中粉煤灰的利用投资了 5. 7 亿元,总设计用灰量为 1064. 89 ×104t,设计生产线 261 条。80 年代以来,随着我国改革开放的不断深入,国家把资源综合利用列为经济建设中的一项重大决策。对粉煤灰的处置和利用在指导思想上不断深化,从 “以储为主”改为 “储用结合,积极利用”,再进一步明确为 “以用为主”,使粉煤灰综合利用得到蓬勃发展。我国在1987 年创办了 《粉煤灰综合利用》 专业杂志,其后又有 《粉煤灰》、《粉煤灰人》 等杂志陆续创办,并建立了粉煤灰综合利用网站www. flyingash. com,类似于美国的粉煤灰网站www. flyash. com 和煤灰协会网站www. acaa-usa. org,刊载粉煤灰理论研究与应用方面的大量信息,为粉煤灰的研究和资源化利用提供了信息平台。
我国粉煤灰在不同领域的应用情况如表 1. 3 所示 ( 奚新国和许钟梓,2003) 。尽管表中的应用分类不甚严密,但我们仍然可以看出,我国粉煤灰的利用领域也主要集中于水泥、混凝土和填筑材料等方面,高附加值利用水平依然很低。
表 1. 2 美国粉煤灰应用领域及其所占比例
( 据ACAA,2003EPA,2005)
表 1. 3 我国粉煤灰应用情况
( 据奚新国和许钟梓,2003)
粉煤灰在水泥、混凝土以及公路建设中应用的主要技术论著,可以参见美国 ACAA协会 2003 年出版的 《Fly Ash Facts for Highway Engineers》技术报告,该报告自 1986 年出版以来经过多次修改,并以 10 个章节的内容系统地描述了粉煤灰在公路建设中应用的技术信息。
我国在这一领域比较著名的技术论著有 1989 年沈旦申编写的 《粉煤灰混凝土》和2002 年钱觉时所著的 《粉煤灰特性与粉煤灰混凝土》,后者参阅了大量国内、外粉煤灰研究文献和技术成果,特别是美国方面的最新研究成果,全面系统地论述了粉煤灰的形成与分类,粉煤灰的物理、化学性质、矿物组成、环境特性,以及粉煤灰在混凝土中应用等方面的内容。从国内、外粉煤灰利用研究情况看,有 3 个方面值得关注。
( 1) 大灰量直接利用
粉煤灰作为填筑材料 ( 如修路、筑坝、回填等) 在工程中的使用,是粉煤灰大用量、直接利用的一种重要途径。粉煤灰填筑工程的特点,首先是投资少、上马快,不像粉煤灰在建材产品中的利用那样,要花费较多的投资兴建工厂。填筑路堤或工程回填,只要提供运灰工具和摊铺、碾压机械,就可以进行施工。其次是用灰量大,如上海沪嘉高速公路,按路堤高 27 m,路幅 26 m 计,每千米可用湿灰约 10 ×104t。这个用量相当于一个年产加气混凝土 10 ×104t 工厂的用灰量,或相当于年产 15 亿块粉煤灰黏土烧结砖的用灰量。再次,对灰的质量不像使用在水泥、混凝土中那样严格,干灰、湿灰都可使用。
( 2) 中级别利用
主要指粉煤灰在水泥、混凝土及其建筑制品方面的应用。此类应用通常需要对粉煤灰进行加工处理,如需要分选和细磨等。粉煤灰在混凝土中的应用技术开发始于 20 世纪 50年代初期,至今一直都是很活跃的研究课题。通过粉煤灰在混凝土中的应用基础研究、性能研究、工程研究等,进一步认识到对粉煤灰的 “形态效应”、 “活性效应”、 “微集效应”等必须在应用技术中充分注意才能控制和保证粉煤灰混凝土的质量,同时也证实了粉煤灰在混凝土的应用中存在着一定的 “负因素”和 “变易性”。只有开发粉煤灰产品和选用符合质量要求的粉煤灰,并在混凝土中合理使用,才能符合各种类别和不同等级的混凝土的质量要求。
粉煤灰建筑制品可分为非烧制型和烧制型两种,非烧制型粉煤灰建筑制品的诸多产品中,最先得到开发的是蒸养制品,如硅酸盐砌块、蒸养粉煤灰砖、大型硅酸盐墙板等。20世纪 80 年代后期,随着各种外加剂技术的发展,自然养护的产品得以发展。粉煤灰烧制型建筑制品,主要是利用粉煤灰代替部分黏土制作烧结砖、空心砖、墙地砖以及粉煤灰烧结陶粒等,掺加粉煤灰生产陶质制品,是很有发展前途的新型建筑材料。
近年来,粉煤灰在农业方面的利用快速增加。根据卡庆斯基土壤质地分类制标准,按照颗粒组成,粉煤灰相当于紫砂土、砂壤土和轻壤土,持水特性与类似质地土壤相一致。保持水分除靠颗粒之间的毛细管孔隙外,还在颗粒破碎球体的洞穴和蜂窝状孔隙内蓄水。粉煤灰的颗粒结构决定了与土壤水分相比,粉煤灰水分更易被植物利用。这一特性在农业中得到了充分肯定。此外,粉煤灰在改良土壤、育秧、覆盖越冬作物,用粉煤灰制作硅钙肥、磁化粉煤灰、与腐殖酸混合的堆积肥,灰场覆土造田,用粉煤灰回填坑洼地和矿区塌陷区复垦造地等方面收效显著。
( 3) 高级别利用
粉煤灰是空心玻璃体等组分的混合物,其中玻璃微珠系硅铝质玻璃体,碳以多孔状炭粒和碎屑状炭粒出现在富铁玻璃珠中。颗粒的形态、密度和成分均有差异,利用途径和经济价值也不尽相同。因此,通过一定的化学或物理方法将它们从粉煤灰中分选或提取出来,做到物尽其用,如分选出的空心微珠可以作为塑料、橡胶、金属的填充剂等。这一方面,虽然粉煤灰消耗量不大,但粉煤灰的利用价值较高,故称为高级别利用,或称之为精细利用。
粉煤灰是包含多种元素的重要资源。因此,粉煤灰高级别利用项目甚多,国外研制的项目也不少,但真正能够形成生产力,又能坚持下来的不多。我国已研究开发的项目有:粉煤灰漂珠、沉珠的分选和利用,粉煤灰中炭粒的分选和利用,粉煤灰中富铁玻璃微珠的分选和利用,以及粉煤灰中铝、铁、镓的提取等等。