孫健
(甘肅省會寧縣第一中學,甘肅 白銀 730799)
凹凸棒是一種價值高、用途廣的黏土礦產資源,在全世界的儲量十分有限。1862 年被俄國學者發現,后來幾乎在全球各地都發現了凹凸棒,由于儲量少或品位低大多數都沒有開采價值,儲量能達到礦產開采條件的分布于少數幾個國家,如中國、美國、西班牙、俄羅斯、英國、法國、澳大利亞、塞內加爾等國,形成時間為白堊紀和第三紀期間。中國的凹凸棒主要分布在安徽江蘇交界的明光、來安、盱眙、六合等縣區,內蒙古杭錦旗、河南南陽、湖北隨州,及甘肅省臨澤縣和會寧縣地區,大多形成于第三系火山巖和白堊系陸相地層,目前探明儲量7 億t,約占全球儲量的79%[1]。
凹凸棒因其特殊的物理屬性(吸附特性、流變學特性、可塑性、離子交換能力)和化學屬性而被廣泛應用于建材、化工、環保、飼料、生物醫藥、農業等領域。可作填充劑、流平劑、增稠劑、穩定劑、飼料添加劑、復合肥粘結劑、染料懸浮劑、海洋鉆井泥漿等。
自20 世紀70 年代起,世界各國開始了對其的應用研究,美國凹凸棒產品主要是石油吸附劑和動物圈墊料。西班牙將其主要用于動物飼料和鉆井泥漿。非洲最大的凹凸棒生產國為塞內加爾,與法國合作生產的吸附劑在歐洲市場占有很高的比例。
中國在20 世紀80 年代初發現凹凸棒資源,發現時間晚,應用研究起步遲,近些年隨著國內凹凸棒資源探明儲量增加,應用研究領域也取得了很大突破,中國已走在了世界的前列。如安徽省明光市在凹凸棒應用領域方面取得了重大突破,如新能源電池、航空航天發動機熱障涂層、復合材料、化妝品、環保材料、止血材料等,開發出了幾十項凹凸棒產品。甘肅省多所大學和科研院所對凹凸棒在農業中的應用研究也取得了重大進展,開發的產品在農業中具有保持土壤水分、減緩肥料養分釋放、改良土壤、增加作物產量提高質量等作用[2]。
隨著科技的進步,研究的水平也不斷提高,其應用領域和范圍還會繼續快速擴展,尤其是新材料領域凹凸棒產業將有廣闊的發展空間,如航空航天領域、新能源領域、綠色涂料領域、環保領域、生物醫藥領域、新型建材領域、化妝品領域等。
土高山鄉是會寧縣凹凸棒的主要分布區。目前探明的礦點有野狐泉、關家河、大溝岔、上溝、老莊、吳塔寺等村社,凹凸棒覆蓋面積為40 km2以上。資源分布范圍廣、面積大,利于大規模開發。
從2001 年開始,會寧縣委托相關勘探單位進行了調查、論證,調查后發現:探測發現的凹凸棒資源的儲存量應該在6 000 萬t 以上,估計儲量應在1 億t 以上。上溝礦段礦層的厚度為8.65~19 m,平均含凹凸棒石44%,資源儲量為213 180 t。老莊礦段礦層厚度約為30.87 m,平均含凹凸棒石34.9%,資源儲量為543 312 t。野狐泉礦段礦層厚度約為10.9 m,平均含凹凸棒石26.9%,資源儲量為95 480 t。吳塔寺礦點礦層累計厚度為2 m,平均含凹凸棒石33%~54%。其余2 個礦點由于交通閉塞、埋藏深度大等原因,還沒有進行大規模勘探,具體情況不明確。
礦床覆蓋層比較單一,覆蓋層厚度也較小,其中上溝礦段礦層埋藏深度平均為16.15 m。老莊段為30.87 m,野狐泉段為10.85 m。所以上層土層剝離量小,工程量小,利于露天開采。
該區域地層下層主要是變質巖和花崗巖結構,上層以第四系黃土層為主,兼有第三系紅土層。礦區地勢高,降水少,地下水位深,地殼穩定,地質條件良好,具備礦山開采條件。
隨著近年鄉村道路的建設拓展,交通有了較大發展。境內有408 鄉道,207 省道、郭饞公路等,離靖遠縣城較近,可充分利用靖遠縣鐵路優勢,實現資源的運輸。
凹凸棒在傳統產業和高新技術產業的應用都十分廣泛,如傳統產業方面的化工、建材、農業等,高新技術產業方面的生物、航空、航天、新能源、新材料和海洋資源開發等。凹凸棒產業的發展起步晚,未知領域廣闊。隨著社會經濟、科技的發展,應用領域正在迅速擴展,所以市場需求大,前景廣闊。
為了快速推進會寧凹凸棒資源的開發,白銀市還專門設立了段雪院士工作站。段雪院士團隊和北京三聚綠能科技有限公司在會寧縣凹凸棒土壤修復技術、磁分離轉白提純技術、廢水治理等,高附加值利用研究方面已經取得了很大進展,2019 年他們團隊的研究項目“凹凸棒石的功能化及其在綠色農業中的應用”,獲得了甘肅省科技進步一等獎。中科院蘭州化學物理研究所王愛勤等研究的用濕法提純凹凸棒技術,解決了中國凹凸棒資源伴生礦多、品位低,利用傳統方法提純難度大、成本高、資源利用率低的問題。
據第七次人口普查顯示,會寧縣常住人口40 萬左右,勞動力人口約24 萬人,占總人口數的60%;義務教育及以上文化水平人口為19.5 萬人,占總人口數的48.7%;18 歲以上人口的受教育年限平均接近9 年。
凹凸棒資源屬非可再生資源,開發一點少一點,而且全球范圍的儲量又十分稀缺,屬于戰略性資源,所以要對其進行保護性開發利用。中國已探明的凹凸棒儲量約占全球已探明儲量的79%,資源優勢明顯。因此從國家資源安全層面看,保護和利用好會寧縣凹凸棒資源意義重大。
會寧縣凹凸棒開發招商引資計劃資金為60 600 萬元,固定資金48 200 萬元,流動資金12 400 萬元。具體各項資金額度估算如表1 所示。

表1 項目資金估算
按照每年開采量10 萬t 對建成前兩年的產值進行估算,結果如表2 所示[3]。開發凹凸棒可提高當地政府的稅收收入,改善全縣經濟布局,促進會寧縣經濟發展,有利于推動地區城鎮化進程。

表2 產品規劃及投資經營收入概算
會寧縣屬于人口大縣和勞務輸出大縣,人口平均受教育程度不高,勞動力資源過剩,就業壓力大,凹凸棒資源開發、深加工能夠給當地人民提供更多的就業崗位,緩解就業壓力,有利于全縣居民收入和生活水平的提高,增加地方政府財政收入,有利于教育和社會保障投入水平的提高等。
礦區基礎設施建設包括道路、供水、供電等方面,隨著開采規模擴大和經濟實力增強,目前的基礎設施肯定滿足不了發展需求,需進一步建設完善,這就客觀上帶動了當地基礎設施的發展,有利于整個地區的全面發展。
會寧位于黃土高原邊緣地區,地形起伏大,土質疏松,植被稀疏。年降水量少,秋季降水稍多,年際變化大,屬溫帶大陸性氣候。生態環境問題突出,主要表現為水土流失、沙塵暴等,環境承載力較低。露天采礦、表土剝離、尾礦處理等,會引發礦區塌陷、植被破壞、水土流失、土壤污染、水資源短缺及污染、噪聲污染和礦山地質災害等。環境意識低,技術水平有限,片面追求經濟增長,使得資源開發強度過大或任何不當行為都會破壞當地脆弱的生態環境,引發難以預計后果,從而影響當地乃至周邊地區區域的可持續發展。
注重環境保護,把保護生態環境和凹凸棒資源開發相結合。通過區域環境容量或環境承載力評價,控制合理的開發強度,還要注重礦山開采后的生態修復,在開采后的礦區及時進行表土還原、復墾、種草種樹等。大力發展礦區循環經濟模式,即實施勘查、開采、選礦、冶煉、加工、消費、回收、排放流程,在生產環節中充分利用污染物,變廢為寶,實現社會、經濟、生態三效統一。
建立健全相關法律法規,加大對開發企業的監管力度,落實政府責任建立協同機制和企業的保護義務。要依法查處、整改造成生態破壞環境污染的開發單位,該停產的停產,該關閉的關閉。明確管理部門職責,避免職責交叉責任不明導致的相互推責,杜絕人為因素干預生態執法。可建立補償機制,對被破壞的生態環境進行經濟補償,保證后續治理正常進行[4]。
招標過程中政府應嚴格把關,通過市場準入制度提高凹凸棒資源開發的生態準入門檻,對不符合生態環境標準的企業絕不容許其取得開發資格,杜絕利益招標和人情招標。對取得開采資格的企業繳納相應的環境恢復保證金,實行經濟約束,保證其按要求施工。加強宣傳,提高社會廣泛參與度,鼓勵研究機構、民間團體和當地居民廣泛參與,實施民主管理,提高管理透明度。建立有效的申訴機制,加強凹凸棒資源開發過程中的監督能力。
推行資源開發第三方獨立監管,在生態保護中要明確地方和企業相關責任,落實責任方和監管方,加強監管技術創新,確保監管的公平性。
凹凸棒資源的用途多,發展前景廣闊。會寧縣凹凸棒資源儲量豐富,開發會寧凹凸棒資源有利于帶動會寧縣社會經濟發展,加快實現全縣共同富裕,但凹凸棒資源的開發必須與當地生態環境相適應,避免過度開發和不合理開發導致原本脆弱的生態環境遭受破壞。