礦產資源永續利用

 
2018/03/08 施信宏 | 經濟部礦務局礦務行政組     457

礦產供應變化與管理

 

目前我國礦場開採相當重視環境保護,因此朝向減少設權,加強礦業管理的原則嚴格審核,使國內礦區數由民國70年的一千五百餘礦,逐年減少至106年12月底的223礦。

 

近年來,因整體經濟、加強管理、土地取得等因素,我國主要(非金屬)礦種的生產量都呈下降趨勢,金屬礦產近10年來暫無生產實績,能源礦產的煤礦則是在政策導向下自民國90年起暫停生產。

 

我國所需礦產原物料,除大理石、白雲石、蛇紋石類等礦產品目前尚可自產自足外,其餘各類礦物原料幾乎都仰賴進口。在國內資源蘊藏量有限下,我國礦產資源以供應「內需市場」為主軸,並提升礦業管理與開發後的環境品質,以達到保育與利用並重的目標。

 

我國礦業開發採礦業權設定、礦業用地核定與礦場登記證核發3階段設計。對於開發前中後的審查、管理、監督及追蹤,礦業法有嚴謹的規範,且各階段都重視環境保護與水土保持。

 

我國礦產資源賦存有限,雖然非金屬(石礦類)礦產堪稱可自給自足,惟仍需考量不可逆的原生礦產消耗、溫室效應等問題。因此,原屬於線性經濟發展的礦產資源上下游關聯產業,宜朝技術提升、加強復育、多元化及再利用等方向努力。

 

提升開採技術

 

我國露天開採方式,早年以生產量及開採效率為首要考量,而後逐漸重視災害防止。近年來更著重於降低環境衝擊,藉由開採技術的提升,在產業與環保間取得平衡。

 

下拔採掘法、斜面採掘法、漏斗坑井採掘法等因危險性高,人員傷亡率高,已明令禁用。階段採掘法的現場作業安全性高,可兼顧景觀維護,是目前國內外露天礦場認為最安全且採行的方式。直井式階段採掘法適合於大規模礦場或集中開採的專業區,也適合地形陡峭、運輸不便、重視環保景觀地區,可大幅降低運輸衝擊,是目前最好的採掘及運輸搭配方法,國內已有礦場採用。

 

加強環境復育

我國目前非金屬礦產多採露天階段方式開採,在開採過程中勢必造成某種程度的地表裸露。過去是等所有階段全部開採完畢後,再一併進行整復植生。由於這種做法造成裸露範圍大與裸露時間長,不利環境控制,且增加景觀衝擊。因此,近年來調整作業方式,當每一階段已完成開採,就立刻進行植生復育,有效減少裸露範圍及時間,並降低景觀衝擊。

 

為有效達成長期復育成果,部分礦場從選擇復育樹種、設立苗圃及苗木健化場進行育苗及健化、把苗木種植於殘壁平台並持續維護,採一貫作業方式處理。經實證,植栽樹木5年後約可成長至5~6公尺高,綠化復舊成效相當良好。

 

多元與高值化應用

 

由於過去非金屬礦產給人印象屬量大價低的產品,因此推動多元化工業材料的應用,提升礦產品附加價值,可使礦物資源高質化及高價化。

蛇紋石是一種富含鎂、鐵的矽酸鹽礦物,屬於變質岩類,是我國主要非金屬礦產之一。除了可做為傳統肥料、煉鋼助熔劑、建築石材,以及其他化學工業原料外,尚具有遠紅外線放射及礦化封存二氧化碳的功能性。

 

研究顯示,添加蛇紋石粉末的複合材料具有優越的遠紅外線放射係數,可達到0.9以上(與蛇紋石添加量成正比,最高可達到0.95)。至於蓄熱保溫性,相較於常規針織物,利用添加蛇紋石粉製成的熱感紗有高達1.7℃ 的溫差;而以30%左右的熱感紗製成多色調條紋熱感上衣用針織物,則有高達5.4℃的溫差。可見由無機熱感礦物粉體製成的針織物具有優越的保溫效果。

 

絹雲母礦賦存於台東地區,是我國自產特有的重要礦產,除做為工業原料外,也是一種高科技材料。在傳統使用上,因絹雲母含磷、鉀、鎂、鈣等元素,製成奈米元素施作於有機堆肥,可加速其發酵功能。另使用在土壤改良及蟲害防治的成效也很顯著。

 

在多元化應用方面,更利用其礦物特性,開發出高價值奈米雲母副產品。例如:製成合金雲母可做為阻燃材料,遇火燃燒時會形成緻密碳化層,進而阻礙空氣流通,達到阻燃效果;製成雲母複合材料可做為3C產品、LED燈泡、電子封裝等的輔助材料;製成長效無機抗紫外線劑,可應用在眼影、口紅、隔離霜等化妝品及防曬衣、陽傘等紡織品。

 

循環再利用

 

礦產在開採及加工過程中,因不符合利用條件所產生的下腳料或廢料如果予以棄置,不僅造成環境負擔,也是資源的浪費。透過廢料的再利用,可達到礦物資源零廢棄及永續利用的目標。

 

碳捕集與封存技術有礦物封存、海洋封存、生物封存、地質封存等。其中,礦物封存具有礦物蘊藏量豐富、產物不會造成環境二次汙染並可再利用、反應過程放熱且屬自發反應、副產物具回收價值的多種優點,是近年來較受矚目的封存技術。其原理是利用礦物中的金屬氧化物與二氧化碳結合,形成安定的碳酸鹽。

 

研究顯示,先把蛇紋石焙燒破壞其結構,然後以鹽酸萃取氧化鎂,透過控制萃取液酸鹼值、蛇紋石與鹽酸固液比等變因,可產製純度98%以上的氧化鎂。再利用氧化鎂水溶液的碳酸化,於攝氏30度下,就可吸收二氧化碳生成鹼式碳酸鎂沉澱物。

 

以廢棄物中的有效成分替代水泥原料,具有廢棄物減量並降低環境負荷的優點,利用水泥旋窯中的高溫則可有效破壞許多有毒物質。

 

以大理石礦石做為主要原料燒製水泥熟料時,其主要成分碳酸鈣將分解成氧化鈣及二氧化碳,而脫硫渣(平均氧化鈣含量約45%)是煉鋼廠或電廠產生的事業廢棄物,利用脫酸、去金屬後的脫硫渣取代大理石礦石(平均碳酸鈣含量約80%)用於燒製水泥熟料,會減少二氧化碳的產生,對降低溫室效應有正面效果。然而最直接的效果是利用事業廢棄物,並減少原生礦石的使用,有效降低環境的負荷與衝擊,有助於達到循環經濟的目標。

 

礦產資源有不可再生、分布不均、區域限制、需加工等特性。礦產開發屬鄰避產業,惟國內礦業自主開發仍有其必要性。促使礦業轉型升級,朝向循環經濟邁進,才能達成礦產開發與環境保育永續共存的目標。