第1章 绪论
1.1 矿产资源及其意义
1.1.1 资源与矿产资源的概念
1.资源
资源是指一国或一定地区内拥有的物力、财力、人力等各种要素的总称，包括自然资源和社会资源，前者包括矿产资源和阳光、空气、水、土地、森林、草原、动物等非矿产资源，后者包括人力资源、信息资源以及经过人类劳动创造的各种物质财富。
资源可以理解为一切可被人类开发和利用的物质、能量和信息的总称，广泛存在于自然界和人类社会中，是能够给人们带来财富的财富。或者说，资源就是指自然界和人类社会中一种可以用以创造物质财富和精神财富的具有一定量的积累的客观存在形态，包括土地资源、矿产资源、森林资源、海洋资源、人力资源、信息资源等，以及人们在加工利用资源过程中产生的尚未利用的二次资源。资源循环科学与工程是一门以资源为对象，以循环为目的的专门学科，其“资源”主要指矿产资源及二次资源。
在对某种资源利用的时候，必须充分利用科学技术知识考虑利用资源的层次问题，在对不同种类的资源进行不同层次利用的时候，又必须考虑地区资源配置和综合利用。同时，只有当人类充分认识到自己是人与自然大系统的一部分，资源是人与自然这个大系统中的一个子系统，并正确处理资源子系统与其他子系统之间的关系时，才能实现资源的持续利用。这就是资源循环的科学问题，是在知识经济条件下解决资源问题的认识基础。
2.矿产资源
矿产资源是指在近地壳内或地表自然产出的、由地质作用形成的、具有经济价值的有用元素、化合物、矿物、矿物集合体的总称，是呈固态、液态、气态存在的自然资源。矿产资源是经过几百万年甚至几亿年的地质变化形成的，它是社会生产发展的重要物质基础，现代社会人们的生产和生活都离不开矿产资源。目前，全球已发现矿产资源200余种。已知的矿产资源中赋存的有用矿物约3000种，其中绝大多数是固体无机物，以石油和自然汞等为代表的液态矿产、以天然气和惰性气体为代表的气态矿产以及油页岩和琥珀等固态有机矿产加和也仅有数十种。在固态矿物中，绝大部分属于晶质矿物，只有水铝英石等极少数矿产属于非晶质矿物。这些矿产资源广泛用于工农业生产、高新技术和国防等领域，囊括能源、交通运输、电力、冶金、化工、制造、航空航天、建筑、医药卫生、电子、通信、珠宝等各行各业，可以说，贯穿于人类社会活动与生产生活的始终并与国家安全紧密相关。矿产资源事关人类生存与发展，意义极其重大。
3.矿产资源的特征与属性
矿产资源的典型特征是具有耗竭性、隐蔽性、分布不均衡性和可变化性。矿产资源是不可再生资源，其隐藏在地壳内部、大洋深处或人迹罕至的恶劣环境中，不易被发现，且全球各地区矿产资源分布极其不均衡。同时，矿产资源随着技术经济的发展与社会需求不断变化，不同时期的资源与非资源互相转化。
1)矿产资源的自然属性
矿产资源是在地球漫长、复杂的形成与演化过程中的不同时期，由特殊地质作用形成的有用物质聚集体，非人力所能创造。矿产资源的时间与空间分布遵从地质规律，并非均匀遍布全球。以人类进化的历程为时间尺度，矿产资源是不可再生的。矿产资源的形成或再生需要经过少则几百万年、多则上亿年甚至更长的时间跨度，相对于人类开发利用矿产资源的时间周期，这种再生是毫无意义的。因此，人类需要有节制地开发利用这些空间分布不均匀、数量有限且不能再生的宝贵资源。
2)矿产资源的经济属性
矿产资源是在当前技术经济条件下可以利用并具有经济价值的物质总和，其经济价值取决于资源品质，同时受到开发利用成本的制约。然而，技术和经济的可行性是可变的，过去和现在技术或经济上不认为是矿产资源的地质体，随着经济社会发展与科技进步，可能成为未来的资源，现有矿产也可能被更加廉价或环保、高效的其他物质所取代而失去价值，矿产资源的种类、数量和开发利用方向等方面具有不断变化的特征。矿产资源的经济属性告知人类没有必要为地球上矿产资源的枯竭而杞人忧天，同时也要看到，矿产资源过度消费导致的现有储量保障周期不断缩短，这就要求人们合理开发矿产资源，科学配置和利用有限资源。
3)矿产资源的环境属性
矿产资源的开发利用促进了人类文明和经济社会发展，同时给人类的生存环境带来负面影响，造成植被破坏、水土流失、环境污染、地质灾害、生态恶化等，以及在加工和利用资源过程中，排放大量废弃物，造成二次污染。矿产资源作为某些毒害元素的集中载体，在地表、近地表或接近潜水面时就产生了环境效应，在后续的开发、加工和利用过程中对环境构成更大威胁。因此，了解矿产资源的环境属性，科学有效地预防、减轻和治理矿产资源在开发、加工和消费过程中的负面环境效应，是科技工作者义不容辞的任务和责任。
4.矿产资源的分类
根据划分标准不同，矿产资源有多种分类方法。
按照矿产资源形成环境与来源，可划分为陆地矿产资源、海洋矿产资源和外星矿产资源。
按照矿产资源赋存状态，可分为固态矿产、液态矿产和气态矿产。
根据矿产资源用途不同，可分为能源矿产、金属矿产、非金属矿产和水气矿产。按照我国矿产资源统计分类法，又划分为10个亚类。
能源矿产：
(1)能源矿产：煤、煤层气、石油、油页岩、天然气(含页岩气)、泥炭、石煤、天
4矿产资源概论
然气水合物、天然沥青(含地蜡)、铀、钍、地热等。
金属矿产：
(2)黑色金属矿产：铁、锰、铬、钒、钛等。
(3)有色金属矿产：铜、锌、铝、镁、铅、镍、钴、钨、锡、铋、钼、锑、汞等。
(4)稀有金属矿产：铌、钽、铍、锂、锆、锶、铪、铷、铯等。
(5)稀土金属矿产：钇、钪、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、
铥、镱、镥。
(6)分散元素矿产：锗、镓、铟、铊、铼、镉、硒、碲等。
非金属矿产：
(7)工业矿物：金刚石、石墨、磷、硫、钾盐、碘、溴、砷(雄黄、雌黄、毒砂)、硼、
芒硝、天然碱、水晶、水镁石、纤维状水镁石、刚玉、金红石、红柱石、蓝晶石、硅线石、硅灰石、钠硝石、钾硝石、滑石、镁质黏土、白云母、金云母、碎云母、石棉、蓝石棉、锂辉石、锂云母、绿泥石、皂土、长石、橄榄石、石榴子石、锆石、叶蜡石、透闪石、透辉石、蛭石、沸石、明矾石、石膏、硬石膏、重晶石、毒重石、天青石、冰洲石、方解石、菱镁矿、萤石、电气石。
(8)工业岩石：石灰岩、大理岩、泥灰岩、白垩、白云岩、白云石大理岩、砂、卵石、碎石、铸造用砂、长石砂岩、长石石英砂岩、石英砂、石英砂岩、石英岩、天然油石、脉石英、粉石英、硅藻土、硅质页岩、高岭土、凹凸棒石黏土、纤维状凹凸棒石、海泡石黏土、纤维状海泡石、伊利石黏土、累托石黏土、膨润土、黏土岩、铁矾土、耐火黏土、榴辉岩、蛇纹岩、绢英岩、绢英片岩、麦饭石、流纹岩、辉绿岩、玄武岩、珍珠岩、松脂岩、火山灰、火山渣、浮岩、磷霞岩、霞石正长岩、花岗石饰面石材、大理石饰面石材、板石饰面石材。
(9)宝玉石矿产：钻石、红宝石、蓝宝石、尖晶石宝石、绿柱石宝石(含祖母绿)、金绿宝石、碧玺(电气石)、托帕石(黄玉)、石榴子石宝石、橄榄石宝石、工艺水晶、欧泊(蛋白石)、翡翠、软玉(含和田玉)、独山玉、蛇纹石玉(含岫岩玉)、石英质玉石(含玉髓、玛瑙、木变石)、绿松石等。
水气矿产：
(10)水气矿产：地下水、天然矿泉水、地热水、含各种元素的卤水、二氧化碳气、氦气、氡气、硫化氢气等。
各国家或地区、各行业由于习惯或历史原因有着不同的分类方式，因此矿产或矿物资源分类不是绝对的。
1.1.2 矿产资源的意义
矿产资源是人类社会存在与发展的物质基础，与人类社会发展休戚相关，一部人类文明史也就是人类开发资源的历史。
矿产资源是国民经济发展的重要基础。现代社会生产中80%左右的原材料、80%以上的能源、70%左右的农业生产资料、30%以上的饮用水来自于矿产资源。汽车制造中使用的矿产资源如图1.1。
图1.1 汽车制造中使用的矿产资源
矿产资源是大多数国家的经济支柱。例如，沙特阿拉伯石油储量占世界储量的25%，产量占全球的10%，石油工业为其带来巨额财富。南非则供应全球40%的铝硅酸盐、铬、钒及20%的黄金。
矿产资源是国家安全的重要保证。资源在过去、现在乃至未来都是世界纷争的重要焦点，且随着资源的日益紧张，这种争夺势必会更加激烈。加大矿产资源勘查力度，增加重要矿产资源的储量，尤其是保证战略资源如铜、铀、稀土、钨、锂、钾肥等资源的储备与自给，对于保障国家安全意义重大。
矿产资源是矿业生产的劳动对象。矿业是指在国民经济中以矿产资源为劳动对象，从事能源、金属、非金属及其他一切矿物资源的勘查、开采、选冶生产活动的产业。矿业在人类近代的经济社会发展中率先从农业中分化出来，逐渐发展成为一个独立的产业，为现代化工业的发展提供了必要的物质基础。
在我国国民经济和社会发展中，矿业对经济稳定发展具有支柱作用，是国民经济发展中的先行产业和后发经济效益辐射面宽的产业，矿业发展是实现现代化的基础和前提。
1.1.3 中国矿产资源的特点
迄今，中国已发现矿产资源170余种，其中探明储量的有近160种，是世界上矿产资源种类比较齐全的少数国家之一。我国矿产资源具有以下特点：
(1)矿产资源总量丰富，人均资源相对不足。探明矿产地20多万处，20多种矿产的储量居世界前列(煤、稀土、钨、锡、钼、汞、锑、钛、铌、钽、石膏、膨润土、芒硝、菱镁矿、硫铁矿、磷块岩、重晶石、萤石、滑石、石墨等)，探明储量潜在价值居世界第3位，但人均矿产资源占有量仅为世界平均水平的一半左右，排名第五十几位；按1km2矿产潜在价值排名第二十多位。
6矿产资源概论
(2)优劣质并存，品位贫富不均，贫矿多，富矿少。钨、锡、稀土、钼、锑、滑石、菱镁矿、石墨等矿品质较高，铁、锰、铝、铜、磷等矿产资源贫矿和难选冶矿多。铁矿资源量450多亿吨，位居世界第4位，但绝大多数的品位小于30%，全铁品位大于55%的铁矿不到3%，需要大量从澳大利亚、巴西、印度、南非、秘鲁进口。我国锰矿石中贫矿接近95%；铝土矿中几乎全部为耗能大的一水硬铝石，一水软铝石不到2%；铜矿石中绝大部分品位在1%以下；我国优质金矿资源已近枯竭，细贫杂难处理金矿占比越来越高。
(3)矿产的地域分布极不均衡。北方富煤，南方富磷，需“南磷北运，北煤南调”；许多重要矿产资源位于边远地区，如西藏的铬铁矿、铜矿，新疆的石油和镍矿，广西、云南和贵州的锰、锡、铝土矿等，受交通条件、自然地理条件等影响，开采较为困难。
(4)共生、伴生矿多，单矿种矿床少。80%以上矿床由两种至十多种元素组成，选冶难度大。铜矿床中，3/4以上为多组分的综合矿；金矿总储量中，伴生金占1/3；银矿总储量中，伴生银占2/3。
(5)中小型矿床多，大型-超大型矿床少。已探明的矿床中，2/3为小型，1/4为中型，大型以上矿床仅约占1/10。大型-超大型矿床对于改变一个国家的资源状况具有举足轻重的地位。
(6)紧缺矿种的资源形势十分严峻。我国明显劣势矿产主要为富铜、富铁、金、铂族、铀、铬、钾盐、金刚石等。铁矿石、铜矿石、锰矿石、铬铁矿、铝土矿等进口持续增加，铁、铜、铝、钾对外依存度均超50%。在45种主要矿产中，难以保证消费需求的就达36种，严重威胁国家安全和经济发展。
1.2 岩石
地球由地核、地幔与地壳构成，人类目前所能开采的矿产资源全部产自于地壳，地壳是由岩石构成的，矿产资源与岩石存在着极为密切的关系，全面理解矿产资源的概念必须从岩石开始。
地壳中的岩石分为三类：岩浆岩、沉积岩、变质岩。
1.2.1 岩浆岩
岩浆岩也称火成岩，是由岩浆凝
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