随着我国逐渐进入工业化快速发展的时期，矿产资源的紧缺和结构性失衡成为制约经济发展的重要因素，铁、
锰、铝、铜、钾等关系国计民生的支柱性矿产严重短缺；而与之形成鲜明对比的是，玄武岩等取之不尽、用之不
竭的矿物资源则少人问津，其中不乏富钾硅酸盐岩石和天然纳-微米矿物材料。若能通过高新技术将这些矿产加
以转化，使之成为具有高附加值的新资源产品，就能实现紧缺矿产的部分替代，为缓解资源紧缺的现状提供一条
新的出路。在这一思路指引下，中国科学院有关专家经过长期科研实践后总结提出的《中科院专家关于发展新资
源经济 拉动新一轮经济增长的建议》引起有关方面重视，有望列入正在起草的战略性新兴产业规划，并在未来
加以实施。为此，本刊记者专程采访了该《建议》的主要完成人——中国科学院矿产资源研究重点实验室主任刘
建明研究员，望与读者共同分享“新资源经济”的概念与未来。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　——本刊记者  李舜

新资源经济  瞄准短板  期待盛宴
——专访中国科学院矿产资源研究重点实验室主任刘建明

背景                                  资源紧缺   如鲠在喉
　　●铁、锰、铝、铜、钾等关系国计民生的一些支柱性矿产严重短缺
　　●发展新资源经济，可开拓新型替代资源，以己之长，补己之短
　　1. 需求增长 供应紧缺
　　如果说农业化过程是把地壳表面的土壤资源转化为人类的物质财富，那么工业化过程就是把地下的矿产资源
/化石能源通过有效技术转化为人类的物质财富。因此，工业化国家的GDP增长是靠消耗资源来实现的。我国目
前尚处于工业化中期的加速发展时期，对于矿产资源的需求正在快速上升。分析显示未来我国金属矿产消费峰值
可能发生在2020年前后，届时，粗钢年消费总量将超过7亿t，10种有色金属的年需求量将达到3000万t。一
方面是矿产资源需求增长，而另一方面，关系我国国计民生的一些支柱性矿产，如铁、锰、铝、铜、钾等在总量
上十分有限，供需矛盾不断加剧。近期频现报端的钾盐与铁矿石价格谈判便是生动例证。
　　2. 发展新资源经济 积极应对挑战
　　矿产资源是地球资源的一部分，其开发利用往往是基于重大的技术创新：在铁冶炼技术出现之前，铁矿石只
是一种普通的石头，并不能转化为人类物质财富。同样，我们目前看到的许多普通的地壳岩石，完全可能通过技
术创新转变为价值不菲的矿产资源。
　　与我国可溶性钾盐资源短缺形成鲜明对比的是，大量富钾岩石资源“尚待闺中”。如果能够把取之不尽、用
之不竭的矿物资源进行大规模开发利用，“以己之长，补己之短”，那么“紧缺”二字将有望不再如鲠在喉。
　　十几年来，为了应对能源短缺，各国政府在新能源领域做出了很大的努力，新能源产业现已成为拉动新一轮
经济增长的主要动力。如果把“新资源”定义为：将普通的地球物质或废弃物通过技术创新被转变成高价值的有
用资源。那么与“新能源”对应，大力研发“新资源”技术、开拓新型替代资源将成为解决我国矿产资源短缺的
出路之一。这也正是“新资源经济”概念应运而生的重要背景。

架构                               三类技术   各领新潮
　　●新资源技术的本质是通过技术创新将石头或废弃物转变成高价值的有用资源
    1. 重要紧缺矿产的替代资源技术
    包括：①以玄武岩为原料生产连续玄武岩纤维以代替钢材、铝合金；②以白云岩为原料生产镁合金来补充钢
材和铝材的不足；③用含铝高的粉煤灰、高岭土等为原料提取氧化铝，以补充铝土矿资源的不足；④用富钾岩石
代替可溶性钾盐矿生产含钾多元素矿物肥料等。
　　2. 与新兴产业相关的新资源技术
　　例如与纳米产业对应的天然纳-微米矿物资源。在自然界，许多天然非金属矿物颗粒的粒度介于纳米至微米
之间，拥有普通纳米粒子的优点和特性，其数量巨大（储量达亿吨级），成本低廉，是开发纳米材料的良好原材
料，如膨润土、高岭石、坡缕石、埃洛石等。
　　3. 《循环经济促进法》中倡导的再利用技术和资源化技术
    矿产资源虽然不可再生，但却可以回收再利用，亦即所谓“城市矿山的开发”，同时，对矿业固体废弃物如
粉煤灰、煤矸石、矿山尾矿等进行再生利用，不仅变废为宝，而且修复生态环境，如粉煤灰治沙固土绿化并种植
能源植物的技术、尾矿的建材制作技术等（如图1）。
　　而根据现有技术的成熟程度，新资源技术可以大致分为以下三类：
    1. 成熟技术
    已经经过了全面系统的技术研发和试验，成功地进行了中试和规模化生产试验，并通过了较为系统的应用可
行性论证，能够很快进入大规模产业化阶段。包括非水溶性钾矿（富钾岩石）生产钾硅钙多元素矿物肥料技术、
玄武岩纤维大规模生产和应用技术、白云岩生产金属镁低能耗-连续生产技术、高硫煤综合利用的水煤浆加压气
化技术、工业废弃物的凝石生产技术、废旧金属的循环利用技术等。
    2. 半成熟技术
    经过了较为系统的技术研发和实验室试验，显示出良好的产业化前景，但尚未进行一定规模的中试。这类技
术包括天然纳米-微米矿物的深度开发（功能材料）技术、粉煤灰治沙绿化技术、粘土矿物的生物功能材料技术、
粘土矿物环保材料技术、轻质保温新型建材技术等。
　　3. 前瞻性技术
    刚刚发展，还未开展系统的技术研发，但具有重要的社会经济意义，可能作为重要的技术储备的项目。包括
磁性矿物肥料技术、硅酸盐岩连续纤维大规模生产技术、沸石功能材料技术、纳米陶瓷技术、梯度陶瓷技术等。

亮点                                      变废为宝   点石成金
　　●多元素矿物肥料技术采用人工手段加速风化成土过程，不仅缓解钾肥短缺问题，更瞄准可持续发展
　　●连续玄武岩纤维的性能优异，未来有望大量代替钢铁、铝合金等大宗金属材料。但受制于标准制定滞后，
在工程应用方面尚无人“吃螃蟹”。
　　石头中往往蕴含着大量被人忽视的资源，在新资源技术范畴中，目前最为成熟的当属多元素微孔矿物肥料以
及连续玄武岩纤维生产技术，它们正处于大规模推广应用的十字路口。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　矿物肥料技术
    ▲背景
    我国目前的化学农业普遍具有“三高”的特征，即高投入（大量使用化学合成的的肥料和农药）；高产出（无
休止地掠夺土壤中的矿物质营养成分，土壤退化严重）；高污染（包括农产品的农残超标和农业立体污染）。我国
农业维持高产，主要靠增加农用化学品和能源的投入量。人工施肥主要补充氮和磷，但肥料利用率却很低，其中，
氮肥的利用率仅仅达到了30%左右，大量氮素流失，造成环境污染，而农业的长期高产同样使得土壤中的钾、硅、
钙、镁、铁、锰等“品质元素”大量消耗。另据调查，中国缺钾耕地面积已占耕地总面积的56%，面对严峻形势，
不得不“远水救近渴”。其中一个重要原因便是资源短缺， 我国目前保有的可溶性钾储量仅为2.16亿t（折纯
K2O），而初步统计的不溶性钾资源折合K2O储量达到了50亿t以上，远景储量超过100亿t，用这些富钾硅酸盐
来代替水溶性钾矿，一直是科技工作者的追求之一。
　　同时，我国也是一个亟待开发硅肥的国家。合理施用硅肥对于改善果实质量，提高农作物产量具有非常大的
帮助。据报道，硅肥的增产效果大致在10%～15%左右，其在水稻上的增产效果已超过磷肥和钾肥。发达国家已把
硅肥列为继氮磷钾之后居第四位的重要化学肥料，但我国农业对硅肥却所知甚少，有待开发推广。
    ▲思路
    模拟自然界的地球化学风化成土过程，利用“水热化学反应技术”，将硅酸盐岩石中的各种元素整体地、大
比例地（试验转化率达70%～90%）、快速地（10～12小时）、低成本地转化成植物可以吸收的有效营养形态，成
为在有效成分构成上类似于天然风化土壤的新型矿物肥料。
    ▲现状
    试验显示，矿物肥料的主要有效成分是钾、硅和钙（氧化物有效含量分别≥4%±、≥20%±和≥30%±），其
次为铁、镁、硼、钠和锰（分别达到2%±、1%±、0.7%±、0.52%±和0.7%±），这些有效养分的绝大多数是以
不溶于水、但又能被植物所吸收的“枸溶性”组分的形态存在，具有长效缓释的特征。农作物增产实验方面的结
果显示：水稻、玉米的增产率一般能够达到5%～10%，而土豆、花生、红薯、萝卜等根系作物的增产率能达到15%～
25%。
    ▲不足
   （1）机理研究 在碱土激发剂作用下钾长石/白云母水热分解和新矿物合成机理；纳米-亚微米矿物晶相的形
成和保存机理；植物根部对纳米-亚微米矿物组分的吸收机理；多元素矿物肥料减氮、减磷的机理和增强植物抗
性的机理。（2）技术攻关  高活性度生石灰烧制技术；水热反应高效活化剂研发；最佳配方体系和最佳温度压力
条件的试验；力争将反应釜的生产温度压力提高到250℃和饱和蒸汽压。（3）资源调查 首先制定出合适的地质勘
查评价标准体系，然后以此为标准在全国范围内开展系统的地质调查，初步查明富钾岩石的数量、质量和空间分
布。在此基础上筛选出质优量大的资源基地开展较为深入的勘查评价工作。（4）长期观测 获得长期使用的生态
效应。
                                         连续玄武岩纤维
    ▲背景
    连续玄武岩纤维被称为“21世纪的绿色工业原料”，主要因为玄武岩作为原料，其价格低廉、数量巨大而且
没有污染和毒害。连续玄武岩纤维的性能接近碳纤维，可以生产多种高档复合材料，同时还可大量代替钢铁、铝
合金等大宗金属材料，为破解我国铁矿、铝土矿的资源短缺问题提供支撑。其优点主要表现在：
   （1）突出的耐高温、低温性能：使用温度为-260℃～700℃，经处理后可达1000℃；（2）高拉伸强度：3.8～
4.8GPa，高于大丝束碳纤维、芳纶纤维；（3）突出的化学稳定性：在碱溶液中的稳定性比E玻璃纤维高2～3倍，
在酸溶液中高15～20倍；（4）良好的电绝缘性和隔音性能；（5）高绝热性能；（6）天然的硅酸盐相容性：与水
泥、混凝土混合时分散性好，结合力强，热胀冷缩系数一致；（7）显著的热震稳定性：在500℃下不变；（8）原
料来源广泛，成本低廉，性价比高。
    在应用前景方面，玄武岩纤维显示出了独特的优势。我国目前钢材用量的一半左右是建筑用钢，钢筋锈蚀是
影响钢筋混凝土结构耐久性的最关键问题。玄武岩纤维筋条不仅在抗拉强度上可与钢筋媲美，而且不会锈蚀，由
于与混凝土具有天然的相容性，因而其耐久性和安全性都远高于钢筋。这对于重要建筑领域，如水库大坝的钢筋
混凝土，高速铁路的钢筋混凝土轨枕以及大型桥梁等尤其重要。
    ▲现状
    玄武岩纤维作为一种新型材料，近年来有了长足的发展，在国内产业界的努力之下，我国已经掌握了连续玄
武岩纤维全套生产技术的自主知识产权，但问题是至今尚没有工程领域大范围使用的先例，由于该领域国家标准
体系尚不完善，限制了材料的推广，现仅在部分工程的试验阶段进行了应用并取得一定数据，正因如此，我国现
有的玄武岩纤维的生产能力远未能发挥，行业未来发展面临挑战。这就需要国家组织权威机构开展系统全面、细
致深入的试验和测试，获得各种数据，制定出相应的标准，为相应的产业部门使用连续玄武岩纤维提供必要的条
件和依据。此外，深度开发下游产业以及开展是应用试验示范，还需要做大量的工作。
    ▲不足
   （1）机理研究 不同成分硅酸盐岩的高温熔融和快速冷凝固结的热力学特征和动力学机制；熔浆粘稠度与温
度变化路径的关系；高温熔浆与不同耐火材料接触时的表面特征（如润湿角变化）及其动力学过程；熔浆最佳成
丝温度区间及其控制技术；硅酸盐成分与成丝性及纤维性能的关系；硅酸岩纤维的成分和性能与表面浸润剂的关
系。（2）技术研发 代铂材料和大型代铂拉丝漏板；气电联合分段加热系统设计和高温熔浆均一化技术研究；与
大型漏板匹配的池窑拉丝成型工艺参数研究；与应用产品配套的浸润剂和浸润技术。

展望                                  众人拾柴   火焰方高
　　●新资源技术关联着社会经济的各个领域，是一场多学科领域的盛宴
　　●或许在不久的将来，新资源技术会引发传统产业的一系列变革，化工行业概莫能外
    大规模新资源经济的形成通常要经过“技术研发-产业化培育-产业集群和规模经济”这三个阶段。
　　新资源技术关联着社会经济的各个领域，为各行各业提供了巨大的商机，为经济发展提供了新的机遇，而新
资源技术的研发涉及资源、材料、冶金、化工、制造业、建筑、土壤、肥料、种植、生态等多学科领域，在不久
的将来或许会引发传统产业的一系列变革，化工行业概莫能外。玄武岩纤维的核心技术——浸润剂，需要精细化
工领域的参与，而矿物肥料的推广与进一步发展，未来将有可能改变我国化肥工业的竞争格局。
　　新资源经济如何从小范围走向大发展，需要国家组织多学科、多行业的力量协同攻关。建议国家仿照目前在
新能源领域的成功举措，从提升产业结构、转变经济增长方式、破解资源短缺瓶颈、建设新型生态文明和创新型
国家的高度，尽快启动“新资源行动计划”。对目前已成熟的技术组织专家论证，推动其产业化进程；切实加大
科技创新的投入，抢占制高点；制订相应的政策和法规；培育发展新资源产业集群，为拉动经济增长培育新的引
擎。