试论中南矿业技术合作前景

     作者：张毅 

    本文介绍了南非矿业技术的现状、矿业研发活动的主要参与者、与矿业研究有关的主要政策、计划和项目，分析了南非当前矿业技术发展面临的制约因素，提出了加强中南矿业技术合作的建议。

    1  南非矿业技术的现状

    南非在矿业相关技术和创新方面具有较强的国际竞争力。根据对美国专利技术办公室1976～2006年专利数据分析，南非相对于其他国家来说，矿业相关专利在全部专利中所占的比重最大(4.5%)，其他几个矿业技术领先的国家中，美国为0. 5%，澳大利亚为1.9%，加拿大为1.3%，而全球的矿业相关专利占全球所有专利的比重为0. 54%（表1），可以认为，南非在矿业领域的技术创新相对于其他科技领域具有明显的比较优势。在专利的引用方面，南非矿业相关专利相对于南非在其他领域的专利来说，被引用次数最多，同时，这一数据也超过了其他几个矿业强国，仅次于美国（表2），反映了南非矿业技术专利的价值（技术先进性）。

    南非的矿业技术的发展与其矿藏地理特性密切相关，比如在金矿开采方面，南非开采的深度和岩石的坚硬程度远超多数国家；南非的煤矿较易开采，但品位较低；南非铂族金属储量丰富，但利用已知方法很难开采和利用。同时，由于种族隔离时期面临国际社会的制裁，南非很难获得外国先进技术。上述因素决定了南非矿业的采、选、冶和加工技术和工艺必须走自己的发展路线。20世纪70年代和80年代，南非大力发展本土矿业技术，深井采矿、煤清洗技术、水力、熔炼设备、通风和制冷、尾矿处理、工程采购及建筑管理和服务等设备和服务走在了世界前沿。这些主要依靠本土公司所开发的技术最初只是针对国内市场，出口极为有限，但随着种族隔离制度的终结和新南非的成立，南非矿业公司迅速迈向了国际化，本土公司通过向这些关系密切的新兴国际矿企提供技术和服务，支持其国际活动，实现了技术的发展和转移。

    南非矿业技术特别是采矿机械设备和相关服务的领先，也极大地吸引了外国投资的目光。南非是国际矿企的全球研发特别是在非洲进行研究和产品开发的首选地。这些国际矿企的南非分公司利用南非当地知识技能和服务为其总体研究和产品开发活动提供支撑，同时也帮助解决南非本土面临的技术挑战。南非本土公司规模较小，但颇具竞争力，许多公司能够与跨国巨头有效竞争。在需要专业定制的产品和服务领域，南非具有相当强的产品设计开发能力，包括钻探设备、洗煤机、深井泵、水力设备、可定位采矿设备、地下机车和通风设备等产品享誉世界，南非提供的矿业相关服务包括沉井、勘探、地理服务、新矿设计和运营交钥匙服务以及其他服务都是世界领先并且最先进入市场应用的。上述产品和服务大都是南非当地公司独立或与外国合作伙伴共同设计和开发的。据估计，南非矿山设备的本土化率达到了90%。从出口看，矿山机械设备出口占南非出口总额的8. 5%，占南非所有资本设备出口的55%，占世界矿山设备出口份额的0. 9%(同期南非总出口占世界总出口的比例为0.4%)，2008年、2009年，南非的资本设备的进口是出口的3倍，而南非矿山设备则是净出口。这从另一个侧面证明了南非矿业的技术实力和竞争力。不过，在需要规模经济效益的生产领域，例如矿用车辆和拖运车辆生产领域，南非往往表现得较弱。

    由于人才匮乏、技能短缺、产学研联系不足、公共研发资助减少以及政策稳定性等方面的原因，南非矿业技术的竞争力正在弱化。过去20年里，南非矿业研究的公共投入明显减少，虽然仍有部分大学保持着国际领先的研发能力，但总体上看，大学研究和培训能力下降很快。人才问题是困扰南非科技发展的重要因素，矿业领域也不例外，特别是在全球矿业技术人才稀缺，以英语为沟通语言的矿业工程师平均年龄接近60岁的情况下，其他国家对南非工程师的需求愈加急切，导致南非人才严重外流，进而迫使在南国际矿企只能更依靠私营部门的研发，许多矿企与国外的大学特别是澳大利亚的大学加强研发合作，或者将研发能力向国外转移。

    2矿业技术研发创新的主要参与部门

    围绕着从勘探到开采、加工、增值利用的矿业价值链，南非矿业技术研发创新的参与方包括政府主管部门（矿产资源部、科技部、环境部等）和研发资助机构（国家研究基金会、技术创新署、矿业安全顾问委员会、煤技术协会、南非矿物金属研究所）、研究和教育机构（地学研究理事会、矿业技术研究理事会、科学工业研究理事会、各大学）、产业机构（各类咨询服务公司、设备制造商、矿企、矿业技术研究理事会、科学工业研究理事会、南非核能公司等）（表3）。

    其中矿产资源部是南非矿产资源管理和开发的政府主管部门，主要通过对国家地学研究理事会和矿业技术研究理事会的行政拨款，支持这两个理事会开展地质普查、勘探和矿产品加工、提取、冶炼等研发创新和技术服务活动。科技部对于矿业技术的支持是比较有限的，工作重点主要集中在矿产品的加工利用上，包括支持建立钛能力中心探索新型方式生产钛金属粉、支持建立氢能力中心利用铂族金属作为催化剂研制氢燃料电料等。其他政府部门如环境部、水利部、土地事务部、贸工部等也在一定程度上涉及矿业技术研发创新。矿业技术研究理事会( MINTEK)成立于1934年，是南非国家级研究机构，在矿产加工、提取、冶金及相关领域享有世界声誉。其他研究机构包括科学工业研究理事会(CSIR)、开普敦大学矿物研究中心、金山大学矿业工程学校、比陀大学矿业工程系也都是世界知名的矿业研究和教育机构。此外，南非有十余所大学设有地理系、环境系，其中许多与矿业研究密切相关，包括比陀大学地理系、夸祖鲁一纳塔尔大学地理系的矿物学研究，Venda大学的矿业与环境研究，罗德斯大学地理系的勘探和经济地理等。英美矿业、SASOI。等许多大型矿企拥有研发和技术服务能力，同时也出资支持有关研究理事会和大学的研发，比如英美铂金公司与斯坦陵布什大学合作建立了矿业加工监控中心，为英美铂金公司各家工厂的自动化作业监控提供支持。在各方的共同努力下，南非取得了许多重要的矿业技术研究成果，包括深井无人采矿技术、矿山安全管理和矿山救援技术装备、生物氧化工艺、煤矿酸水处理、钻石矿物断层扫描等技术都得到了广泛的工业应用，创造出极大的产业价值。

    3  涉及矿业技术发展的主要政策／研发计划／项目

    3.1  矿产品增值战略

    2009年3月南非矿产资源部出台的《矿产品增值战略》，提出了明确的发展目标、重点和行动计划，特别是要利用南非丰富的矿产资源，建立有序发展的产业链，把原矿石加工成高附加值的半成品或制成品出口，以拉动南非矿业可持续发展，鼓励在可再生能源、清洁技术、矿产开采技术和采矿安全技术等领域与外国投资者加强合作，以期带动南非矿业可持续发展，缩小由种族隔离原因造成的收入不平等差距。

    3.2矿业部门国家干预政策

    南非执政党非洲国民大会党2012年3月出台《将人民的矿业资产的发展影响最大化：矿业部门的国家干预》政策讨论报告，建议加强对矿业部门的宏观调控，主要措施包括征收50%的矿业转让税以阻止投机行为，并且对矿业企业的超额利润进行征税，提出建立矿业发展基金，以探索、发现新的矿产，管理矿产并在中长期发展人力资源和技术开发，使矿业部门的发展惠及社会民生。其中涉及矿业技术的方面主要是加大对地理测绘的投入和与私营部门一起加强矿业技术研发，目标是整个矿业部门研发投入达到矿业增加值的3%（约每年30亿兰特①）的标准。报告建议修订矿业技术法，成立新的矿业技术科学理事会，该理事会将整合MINTEK和CSIR的矿业研究部门，覆盖从勘探到采矿、选矿和冶炼的整个活动。还要在南非的经济特区内试点建立矿业增值中心，在提高人员技能和创造就业同时，与大学、研究机构和企业合作建立研究同盟，推动技术发展。

    3.3  氢能力中心

    南非科技部2008年宣布正式实施国家氢与燃料电池技术研究、开发与创新战略(HySA)，启动了国家氢和燃料电池技术旗舰项目，并围绕氢燃料电池的关键技术陆续成立了具有产学研结合特色的能力中心。该战略的主要目标之一是通过生产与开发铂族金属催化剂带来的高附加值为南非创造财富，到2020年，供给全球氢能与燃料电池市场催化剂需求的25%。为此，南非科技部支持开普敦大学和MINTEK共同领导建设“南非氢／催化剂能力中心”，进行铂族金属催化剂及其装置研究，西北省大学和CSIR共同领导建设“南非氢／基础设施能力中心”，研究氢的生产、储存和运输，以及铂族金属的循环利用。

    3.4钛能力中心

    2009年南非科技部支持CSIR成立了钛金属能力中心，负责组织和协调有关钛金属制造技术研究，以及下游产业开发和人才培养，其目的是解决钛金属生产上的技术难题，实现2020年前建立南非自己的钛产业的梦想。南非钛矿储量居世界第二，多年来却只是出口原矿石，不能生产钛金属。钛金属能力中心避开国际上已有的、成本昂贵的Kroll工艺，发明了路线更短、成本较低的先制出钛粉，再将钛粉熔融制造钛金属及其合金的路线，取得了重要的技术突破，并于2013年启动建设年产500t钛金属粉的示范工厂，未来目标是建设年产2万t的世界级工厂。此外，中心在钛金属精密熔模铸造工艺研究方面也取得了令人瞩目的进展，并计划建立一个钛金属铸造示范厂。

    3.5氟化工研发

    2009年南非科技部宣布实施氟化工研发计划，先后出资7700万兰特推动南非氟化工研发和技能发展。2012年，南非科技部又宣布出资3100万兰特，资助南非核能公司建立多用途氟化工试点厂。为加强科研与人才培养，南非科技部还在比陀大学和夸纳大学设立了两个研究席位。上述举措极大地增强了南非氟化工产业的基础。南非的萤石储量世界第一，产量居世界第三，南非出口的氟化氢产品占全球供应的5%，但出口收入仅占全球市场0. 3%的份额。南非科技部希望通过计划的实施和试点厂的建立，发展世界一流的高附加值氟化学产业，吸引投资，创造就业。

    3.6   Autek计划

    根据世界黄金理事会2011年的数据，黄金的主要用途仍是珠宝首饰和投资，仅有12%应用于技术领域。自2000年起，Mintek与南非最大的黄金生产商安格鲁黄金公司合作设立AuTEK计划，研究探索黄金在工业行业的用途，特别是在汽车工业中用作催化剂减少尾气排放，随后又与金田、Harmony黄金矿业等企业和开普敦大学、金山大学等国内外知名大学和研究机构合作，将对黄金的研究拓展到了纳米技术和生物医学领域。目前AuTEK计划的主要研究领域包括了与安格鲁黄金公司合作开展催化剂研究、与金田公司合作开展纳米技术研究、与Harmony黄金矿业公司合作开展生物医学科技研究等。AuTEK计划的催化剂研究已经进入试点生产阶段，正在依托世界黄金理事会寻找潜在用户；纳米技术研究得到了南非科技部的认可，2007年南非科技部授权Mintek组建了南非纳米技术创新中心，专门开展基于矿物的健康和水纳米技术应用研究；在生物医学研究方面，正在与部分大学合作开展基于黄金的抗艾滋病、癌症、疟疾的化合物研制。

    4加强中南矿业技术合作的建议

    我国是全球矿产资源生产和消费第一大国，在地球科学基础领域，特别是地质勘探方面具有优势，矿产资源开采和加工技术发展很快，同时极大地带动了下流冶炼加工和装备制造业的发展，但相对矿业发达国家来说，在矿物深加工增值利用方面仍较落后。当前世界经济复苏艰难，南非矿业下行压力持续增加，矿业国有化前景不明，国际矿业巨头在南活动收缩，矿业资产和技术研究能力部分向海外转移。这恰好给中南两国加强矿业技术合作，特别是在包括选矿、矿物加工冶炼等高附加值领域开展技术合作、实现共同发展创造了契机。南非在矿山设计、深井采矿、矿山安全、环境治理和生态恢复等方面都有一定的优势。中南两国同为发展中国家，政治高度互信，经贸联系紧密，在矿产资源品种方面具有互补性，在矿业技术合作方面有一定的基础，也存在现实的合作需求，因此建议在瞄准美、加、澳等矿业技术发达国家开展国际合作的同时，进一步加强同南非的交流合作。

一是通过政府间科技合作项目和其他渠道重点支持两国企业与研究机构开展矿业技术领域的产学研合作。在中南两国1999年签署的科技合作协定中，矿业技术是中南科技合作的重点领域之一，中南科技合作联委会在矿业技术领域共同支持过“小秦岭地区金矿资源利用评价及矿区调查”等项目，但总体上看没有取得太大的成果。这一方面是南非科技管理体制的原因，南非对于矿业技术的主要资助和管理部门是南非矿产资源部，而从南非科技部的角度更倾向于支持矿业与新材料、纳米、环境等交叉领域的跨学科研究；另一方面，矿业技术的成熟度较高，并且其研发、实验往往以面向商业化应用的合同研究为导向，对资金的要求也更高，因此也较难获得科技联委会合作研究项目的支持。为此，在充分利用科技联委会联合研究项目这个主渠道的同时，还需要拓展合作思路，创新合作方式，鼓励和引导企业积极参与中南矿业技术国际合作，并依托南非企业或研究机构共建联合研究中心，开展科技示范项目／工程，通过产学研结合的方式吸收南非先进技术和经验，促进研究成果的市场化应用。

    二是在矿业技术人才领域加强合作。比如在地质勘探领域，中国作为地学大国，学科门类齐全，高等教育体系完备，有一支相当规模的科研队伍，区域地球化学调查技术与方法在国际上处于领先地位，中国地质调查局与南非地学研究理事会的合作已经起步，双方具有良好的合作基础。我们可以帮助南非培养地学人才，并派技术人员协助南非开展地质勘探调查活动，比如南非卡鲁地区页岩气和沿海油气的勘查和资源评价。在南非领先的矿业工程、矿山安全、环境保护等领域，我们可以通过培训班、技术交流等形式，加强与南非业界的联系，并充分利用南非矿业景气下滑的契机吸引优秀技术和管理人才。

    三是在金砖国家合作机制框架下，充分利用金砖国家首脑峰会、金砖国家新开发银行等平台推进中南矿业技术合作。中南两国在金砖国家合作机制框架下有良好的互动，2014年7月，金砖国家领导人第六次会晤宣布组建金砖国家新开发银行，总部设在上海，同时在南非设立金砖国家新开发银行非洲区域发展中心。矿业对于提振南非经济具有举足轻重的作用，因此，南非政府通过利用金砖国家新开发银行投资改善其矿业基础设施的需求是相当迫切的。在此情况下，中南两国可充分利用金砖国家新开发银行平台，加强在矿业基础设施建设领域的合作，这种合作不仅局限于投融资，更要符合中南两国的矿业发展规划，重点瞄准产业升级和技术创新，在绿色采矿技术、智能矿山设备、信息化、矿山安全、环境治理、生态保护与恢复、资源综合利用、节能减排等数字矿山和绿色矿山领域，在经验、制度，技术和标准方面加强交流合作。  

    5摘要：

    南非是我国的重要矿业合作伙伴之一，其矿业技术发展演变过程和现行鼓励矿业技术研究的政策和计划对于我国矿业主管部门、研究教育机构和企业有一定的参考价值。本文结合矿业技术专利和矿山机械进出口数据对南非矿业技术的发展历史和现状进行了分析，调研了南非矿业研发活动的主要参与者、与矿业研究有关的主要政策、计划和项目，提出了借南非矿业景气下滑之机，利用中南政府间科技合作项目、金砖国家新开发银行等平台和渠道，加强中南矿业技术合作、吸纳南非优秀人才的建议。