① 礦產資源與社會經濟的發展
人類需要的自然資源中70%，重工業原料中90%都來自於礦產資源，是人類社會發展不可缺少的物質基礎。與之有關的是原材料工業和採掘業，構成了工業的基礎，是推動國民經濟各部門發展的重要保證。人類歷史的發展和生產力的進步與礦物原材料的利用關系密切，正因為此，歷史學家就以此劃分人類社會的歷史階段：石器時代，銅器時代和鐵器時代。隨人類文明的提高，對礦產資源的依賴程度不斷提高。據統計人均國民產值1000～4000美元，對礦產品需求的增長最快。全球1962年礦業原礦總產值2350億美元，1970年4300億美元，1982年9890億美元，1989年達11250億美元，25年中增長5倍。礦產品國際貿易也在迅速增長，1963年為400億美元，1987年為4423億美元，增長11倍。
1981～1994年，大多礦產增加不少探明儲量，特別是黃金（表6.10、6.11、6.12）。
礦產資源地理分布不均，絕大多數礦產資源60%以上產量都集中於5個以內國家。近年隨著主要發達國家從工業社會時代逐漸向信息社會時代過渡，礦業發展速度逐漸變緩，不少礦產品需求疲軟，生產能力過剩，有些礦種過剩生產能力高達15%以上，如鋼鐵高出30.5%，鋁16%，銅23%，水泥19%，硫、磷、鉀礦產過剩40%；發達國家為其環保和經濟回報率等原因，逐漸將其礦業向發展中國家轉移，而礦產品深加工和高附加值的產品都得到了很大的發展，選冶技術的改進，進一步提高了礦產資源的利用率，金屬的回收利用比例越來越高，1993年世界鋼產量的30%，鉛產量的23.3%，精煉銅的30%，精煉鋁的40.5%來自於廢舊金屬的回收，工業發達國家更高一些。
世界礦產品消費自70年代以來，增長速度部分放慢，部分加快，硫磷鉀等農用礦產消耗量減少，鐵銅鉛鋅低速增長，鋁、鎳中速增長，而鋯、鈦、高嶺土、金剛石等快速增長，礦產品應用新領域的開拓也越來越廣（表6.13、6.14）。礦產品價格在低價位徘徊，1993年以後有所回升，1992年世界礦產品貿易額6169.7億美元，其中燃料礦產3260.7億美元，1980～1991年金屬礦產品貿易增長了30%，非金屬礦產品貿易額增長速度更快，80年代前就增加1倍以上。據統計，世界礦物原料產值結構中，能源礦產佔75.64%，金屬礦產值佔12.11%，非金屬礦產佔12.25%。值得注意的是，原材料的消費開始了從較傳統的金屬向特種金屬、合金、陶瓷塑料等方面轉變。
表6.10世界主要礦產資源儲量基礎①的變化
說明：①某些礦產的儲量基礎未列入；②可回收的金屬體積；③商業品級，Cr2O3；④中國及其他一些國家未包括在內；⑤西方國家；⑥中國未包括在內；⑦估計價值；⑧工業標准；⑨相當於Na2CO3。
（據世界金屬和礦物年報，1995；美國地質調查局年報，1998）
表6.11世界主要礦產品的產量
說明：①精礦；②純硼砂；③天然鹼＋合成碳酸鈉，除中國外；④包括葉蠟石；⑤除中國外。
（據世界金屬統計年報，1995）
表6.12中國探明礦產儲量潛在價值在世界上的位次
（據朱訓，1999）
表6.13世界上幾種金屬的消耗情況（年增長率，%）
（據世界金屬統計年報，1994）
農用礦物中硫、磷、鉀產量在80年代隨化肥需求量的增長而增長，特別是在東亞、拉美。90年代以來，需求量有所下降，如硫1993年產量6877.5萬t，與80年代中期持平；磷1993年產量僅與70年代中期持平，為1×108t左右；鉀1992年產量甚至低於1975年水平，僅2390.5×104t。這幾種礦產品的貿易也有同樣發展趨勢，其資源保障程度都比較高。
表6.141992年一些礦產品的人均消耗量
說明：①1990年消耗量；②1991年，K2O量；③P2O5量；④1989年。
值得注意的是，非傳統農用資源的開發利用已引起各國重視，有30餘種礦物岩石在牲畜和家禽飼料添加劑、肥料、土壤疏鬆劑和水載物質、液態肥料載體、土壤改良劑等不同領域得到廣泛應用。
鐵與鐵合金金屬，70年代世界鋼鐵產量持續上升，80年代以來呈下降趨勢，1985年較之1979年產量下降4.65%，多數發達國家單位國民總產值鋼消耗量下降40%～50%，近幾年全球年平均鋼產量74596×104t，而1993年為72530×104t，呈波動下降，但合金鋼變化不大，不銹鋼年遞增2%～3%。中國鐵礦石產量1993年已達2×108t，居世界首位，佔世界鐵礦石總產量的20%以上。全世界再生鋼產量達3.2×108～3.4×108t，占當年產量的40%。較之70年代末，80年代多數鐵合金元素產銷量也處於停滯或下降狀態，Mn下降10.37%,W下降3.34%,Mo下降5.1%,V下降14.56%，而稀土上升52.56%，鉻上升2.4%，鎳上升14.9%，鈷上升21.2%。
80年代以來有色金屬中除鋁、鎂、鈦等輕金屬外，多數產銷近於停滯或下降。銅1995年世界總儲量3.1×108t，儲量基礎大，近年精煉銅年均產量1080×104t左右，回收廢銅420×104t，年均消費量超過1000×104t，預計今後10年銅需求量的年增長率1.5%～1.9%。鉛和鋅的消費和產量都有逐年下降趨勢，鉛年均產量541×104t，消費506×104t，鋅年產平均680×104t，消費量670×104t，鉛鋅資源保證程度較高，鉛1.5×108t探明儲量，鋅1.4×108t探明儲量，可以滿足40～50年的需求，鉛在環保方面遇到了嚴重挑戰。Ti、Sn、Sb產銷基本平衡，平均年產量分別是381×104t,19×104t和48608t，銻年產40%是由中國生產，資源保證程度較高。世界貴金屬年產量持續增長，政府和個人儲備慾望較高，高新技術的需求殷切，年平均用量增長7%。世界黃金資源總量75000t,15%～20%為伴生，已采出112000t，其中15%已損耗，餘下95000t，官方儲備36000t，私人持有59000t，近年來黃金勘探和開采是礦業界投資熱點，年均產量已達2049t，價格不穩，波動較大。貴金屬的地理分布不均，南非、獨聯體、美國、澳大利亞、加拿大、巴西等國儲量和開采量都相對較為集中（表6.15）。中國是亞洲黃金需求量最大的國家，1992年需求量350t，比1991年增長47%，其次是印度293t，美國132t，日本104t，沙烏地阿拉伯151t，中國台灣160t，馬來西亞99t。世界銀儲量僅28×104t，年均產量8000t左右，僅能滿足需求的58%～68%，由於電子工業、影像業的快速發展，已連續多年供不應求，資源保證程度也不高。鉑族元素資源總量約為10×104t，探明儲量5.6×104t，年產量約258t，西方國家消費年均約115t，市場供應和資源保證程度都較高。
表6.15世界金的產量單位：t
（據世界金屬統計年報，1995）
稀散元素雖用量少但是高新技術領域必不可少的原材料，被廣泛用於電子工業、軍事工業、航天工業、化學工業、冶金工業等。據日本後滕左吉教授預測21世紀初，世界對稀散金屬元素的需求將成倍、成十倍、甚至某些元素成百倍的增長。稀土（REE）產量65755t年增長率5.7%，消費量以近10%的速度增長，特別是單一稀土，用途前景廣闊，稀土儲量達1×108t,80%分布在中國，其次是美國、印度、獨聯體，資源保證程度較高。
非金屬及建材原料，不少人都把非金屬產值超過金屬礦業產值作為一個國家工業成熟的標志。70～80年代世界經濟蕭條時期，雖金屬礦業受較大沖擊，但非金屬產值所受影響很小，價格波動不大，穩中有升，而且非金屬礦物應用的深度和廣度也有較大發展。非金屬材料對傳統金屬材料領域起到替代品的作用，並且能夠提高產品技術性能，硅代替鋼，代替鍺，陶瓷代替鋼材；橡膠、造紙、油漆、塑料亦需大量填料和新型建材等。非金屬原材料的重要特點是深加工產生高附加值。如膨潤土酸化成有機膨潤土，價值由28.6～30.5美元/t升值為2400～2600美元/t，未磨的重晶石塊礦加工成用物重晶石粉價格由40美元/t上升為2560美元/t。
金剛石因澳大利亞找礦的突破而產量大增，80年代前五年產量翻了一番，達8960萬克拉，以後仍以6%的年均增長率上升，近30年價格穩步上升，世界金剛石銷售總額64.14億美元。至1994年世界金剛石保有儲量9.8億克拉，寶石級與准寶石級3億克拉，資源保證程度不高。
輕質建材、新型水泥、陶瓷等領域，對非金屬材料的應用都有較大進展，建築砂石和石材是用量極大的非金屬材料。
中國的礦產資源總量較大，佔世界第2位，但人均很低，僅為世界的80位，為世界人均58%，礦業總產值佔世界前3位。中國礦產資源有如下特點：品種齊全、配套程度高；探明礦產儲量總量豐富；單位國土面積礦產資源豐度高；有20餘種優勢礦產資源在全球占重要地位。各礦種雖貧富都有，但大宗礦產品貧礦較多，我國礦產資源形勢喜憂參半，資源勘查工作成效顯著，而且資源潛力較大，但老礦山多，接替探明後備資源不足，同時開發利用中由於技術落後，設備陳舊、資源利用率不高（表6.16、6.17）。
表6.161996年中國主要礦產品產量在世界上的地位
（據朱訓，1999）
表6.17中國主要非金屬礦產儲量與產量（1990）
② 河北省礦產資源型縣域經濟轉型內涵和時機分析
3.1.1 河北省礦產資源型縣域經濟轉型內涵分析(高建明，2012)
「轉型」是指某一區域經濟發展方式的轉變和經濟結構調整的質變，其中也會涉及經濟發展轉型的體制、機制等制度性安排和轉型路徑等演變舉措。而礦產資源型縣域經濟轉型則是指改變傳統的以礦產資源為依賴、由礦產資源型產業為縣域經濟支柱產業或主導產業發展格局，轉向發揮縣域經濟多方面的要素優勢，以技術創新和產業結構調整為主線，培育新的經濟增長極，形成多元產業並舉、經濟社會可持續發展。
礦產資源型縣域經濟轉型體現在五個方面：
1)發展方式的轉型。即改變傳統的以礦產資源的開發利用和單純加大對礦產資源要素的投入而形成的經濟增長，轉而以技術創新、技術升級改造和加大對技術要素的投入以促進經濟的增長。
2)產業結構的轉型。即改變以礦產資源的采選和初加工為主的高度依賴資源的產業作為支柱產業或主導產業的經濟結構，轉而以新興替代產業和改造升級後的礦產資源型產業等多業並舉的經濟結構。
3)發展內涵的轉變。即改變以資源密集、勞動密集為基礎的高能耗、高污染、高投入、低產出、低效益、破壞環境、不可持續的發展，轉而遵循以技術密集、知識密集為基礎的低能耗、低污染、高效益、保護環境、循環經濟的可持續發展。
4)發展動力的轉變。即改變傳統的依靠資本的積累、投入和數量的擴張為動力，轉為以加大科技研發投入、推進科技創新、提高產業自主創新能力為動力。
5)發展戰略的轉變。即改變傳統的消耗資源、不計環境代價、單純追求GDP增長的經濟發展戰略，轉為資源節約、環境友好、全面協調可持續、經濟增長與人民生活共同提高、經濟發展與社會事業共同推進的發展戰略。
3.1.2 河北省礦產資源型縣域經濟轉型時機分析
關於礦產資源型縣域經濟發展轉型時機選擇問題，有兩種思路。
(1)依據礦產資源型產業利潤劃分法(高建明，2012)
根據產業經濟學原理，礦產資源型產業的利潤函數如下：
π＝PQ(t)-[Cα +Cb(t)Q(t)]
式中：π為資源型產業利潤；P為單位產品的市場價格；Q(t)為產量隨時間變化的函數；Cα為開採的固定成本；Cb(t)為開採的變動成本隨時間變化的函數。
圖3.1是礦產資源型縣域經濟發展趨勢曲線圖，當邊際收益大於邊際成本時，利潤增加；當邊際成本等於邊際收益時，利潤為最大。如果沒有採取強有力的產業轉型措施，礦產資源型縣域經濟就會隨著資源的衰退而蕭條。如果採取有力有效的產業轉型措施，並在一個合理有利的時機進行轉型，縣域經濟發展就會出現新的上升空間，實現可持續發展。
圖3.1 礦產資源型縣域經濟發展趨勢曲線圖
正如前面所言，考慮到轉型需要多方面的成本，可以給礦產資源型產業利潤函數增加一個變數Cd，隨著時間的推移，轉型成本將逐漸增加，在資源枯竭的時候轉型成本達到最大值。增加了轉型成本之後，礦產資源型產業的利潤會有所下降，如圖3.2所示。如果在礦產資源型產業利潤達到最大值之前進行轉型，則資源型產業將會喪失利潤最大的機會，如果在產業利潤下降為0 或者到負值的時候，由於沒有轉型所需資金的原始積累，轉型將難以進行。
圖3.2 轉型期礦產資源型產業利潤函數曲線
綜合轉型成本和產業利潤函數，在利潤由最大值逐漸下降而未降為0的這段區間，是比較合理的轉型期。在這個區間內，礦產資源型縣域經濟轉型開始得越早，轉型的成本越低，對礦產資源型縣域經濟和社會發展的沖擊也越小。因此，礦產資源型縣域經濟轉型的最佳時期是當礦產資源型產業利潤達到最大值的時期，這個時期礦產資源型產業的發展已經完成了產業轉型所需要的成本積累，沒有喪失產業最大利潤值。此時開始轉型的成本代價最小。
(2)依據礦產資源型產業生命周期劃分法
產業生命周期理論是在產品生命周期理論基礎上發展而來的。產業生命周期曲線從整個產業的角度考慮問題。產業生命周期可以從成熟期劃為成熟前期和成熟後期。在成熟前期，幾乎所有產業都具有類似S形的生長曲線，而在成熟後期則大致分為兩種類型：第一種類型是產業長期處於成熟期，從而形成穩定型的行業，如圖3.3中右上方的曲線1。第二種類型是產業較快地進入衰退期，從而形成迅速衰退的行業，如圖3.3中的曲線2。
圖3.3 產業生命周期曲線圖
礦產資源型產業發展轉型的最佳時期是在礦產資源型產業進入成熟期、經濟穩定成熟發展一定階段後，即將進入衰退期時啟動轉型。此時，由於礦產資源型產業的充分發展，縣域經濟具備了較為充足的經濟基礎、財政實力和社會積累，但礦產資源型產業又即將進入衰退期，具備一定的轉型發展迴旋空間，為新興產業及第三產業的開始發展進而成長為替代產業准備了一定的接替過渡區間，有利於產業轉型的平穩有序進行。
(3)最佳轉型期(高建明，2012)
綜合以上兩種方法的分析，礦產資源型縣域經濟轉型的最佳時機應是在縣域內礦產資源型產業發展進入成熟階段的中後期。此時轉型既可充分享有礦產資源型產業長期發展積累的資金優勢、技術優勢、產業工人優勢、管理經驗優勢、財政調控能力優勢等，還可利用國家或區域為關停、縮減傳統的礦產資源型產業、培育和發展新興替代產業的政策優惠和資金補貼，最大限度地減少發展轉型的成本和風險。
3.1.3 河北省礦產資源型產業發展階段分析
3.1.3.1 生長曲線模型的構建
生長曲線又稱S曲線，是描述生物生長過程的一種特殊曲線。生物的生長過程一般要經歷發生、發展、成熟和衰退四個階段。經濟社會領域中許多事物的成長或者某些變數的變化都類似於生物生長的過程，呈現S型，這一點和傳統的產業生命周期理論相一致。對於礦產資源型產業，其發展歷程基本符合產業生命周期理論，同樣要經歷發生、發展、成熟和衰退的整個生命周期。因此，生長曲線在預測中具有相當廣泛的應用。
生長曲線的一般數學模型為
dY/dt＝KY(L-Y)
式中：Y為預測參數值；L為參數Y的極限值；K為常數，K＞ 0。解此微分方程得
我國礦產資源型縣域經濟可持續發展問題研究
式中：α和b為常數，參數b決定曲線的位置，參數α決定曲線中間部分的斜率；t為時間。變數之間的關系見表3.1。
表3.1 變數之間的關系表
生長曲線的極限值為L，並且在t＝0，Y＝L/(1+α)處有第一個拐點F1，其數值即為臨界值，它是產業的發生期與發展期的分界點；在t＝ln(α)/b與Y＝L/2處有第二個拐點F2，此為產業的發展期與成熟期的分界點。曲線由F2 點到極限L這一區域為產業的成熟期；極限L以下則為產業的衰退期。
生長曲線模型中需要確定L，α，b三個參數，一般情況下有兩種方法：專家咨詢法和倒數和法。專家咨詢法受人的主觀因素影響比較大。為使結果更具有客觀性和科學性，本課題運用倒數和法來確定參數。
我國礦產資源型縣域經濟可持續發展問題研究
上式中各變數的含義和來源詳見相關資料，這里不再贅述。參數L，α，b確定後就可以建立產業的生命周期預測模型，運用該模型就可以對相關產業所處的發展階段進行分析，對其未來的發展情況進行預測。
3.1.3.2 以河北省為例的實證分析
本研究以河北省為例，對河北省礦產資源型產業中的鋼鐵、煤炭和水泥產業進行實證研究。首先建立各產業的生長曲線模型；然後確定各礦產資源型產業的發展階段，並對其未來發展趨勢進行預測。分析數據均來自1999～2013年《河北經濟年鑒》，確保了數據的科學性和客觀性(表3.2)。鑒於河北省正在推行「6643」工程，書中用粗鋼產量指標代表鋼鐵行業的產量，煤炭、水泥行業分別用煤炭產量、水泥產量來衡量。
表3.2 河北省主要礦產資源產業產量表單位：萬噸
(1)根據河北省各產業原始數據，建立各產業的生長曲線模型(表3.3)
表3.3 河北省礦產資源型產業生長曲線模型表
本書運用Spss17.0統計軟體，做出河北省鋼鐵、煤炭、水泥等產業的散點圖(圖3.4)。可以看出，每個產業發展趨勢都近似S型曲線，符合生長曲線模型和產業生命周期理論。
圖3.4 河北省礦產資源型產業散點圖
(2)分析各礦產資源型產業的發展階段和未來發展趨勢
1)鋼鐵產業分析。當t＝0即1997年，Y＝593.48處，第一個拐點F1(0，593.48)為鋼鐵產業發生期與發展期的臨界點，在此點以前為產業生命周期的發生期，在此點以後進入發展期；鋼鐵產業生長曲線的第二個拐點F2(9.37，9417.95)為產業發展期與成熟期的臨界點，鋼鐵產業的發展期為1997～2007年，成熟期是從F2 點到極限值 L處，即2007～2050年。預計鋼鐵產量在2050年到達飽和點L＝18835.89萬噸，從2050年以後鋼鐵產業開始進入衰退期。由此可以看出，河北省的鋼鐵產業目前正處於成熟期，預計到2050年進入衰退期。
2)煤炭產業分析。t＝0即在1997年，Y＝4860.98處為第一個拐點F1，此為煤炭產業生長曲線的發生期與發展期的臨界點；第二個拐點F2(16.54，11083.03)為煤炭產業發展期與成熟的臨界點。因此，該行業的成長期為1997～2014年，成熟期是從F2點到極限值L處，即2014～2170年。預計河北省的煤炭產量在2170年達到飽和，L＝22166.06萬噸，從2170年以後河北省的煤炭產業開始進入衰退期。由此可以看出，河北省的煤炭產業目前處於成熟期，預計到2170年進入衰退期。
3)水泥產業分析。對於河北省水泥產業生長曲線，F1(0，3053.89)為第1個拐點，此為水泥產業發生期與發展期的臨界點；第2個拐點F2(7.44，7802.68)為水泥產業發展期與成熟的臨界點，水泥產業的發展期為1997～2004年；成熟期是從F2點到極限值L處，即2004～2085年。水泥產量預計到2085年達到飽和點L＝15605.36萬噸。從2085年以後水泥產業預計進入衰退期。由此可以看出，河北省的水泥產業目前正處於成熟期，預計於2085年進入衰退期。
河北省鋼鐵、煤炭和水泥產業的生命曲線見圖3.5。
圖3.5 河北省鋼鐵、煤炭和水泥產業生命曲線圖
由以上分析可知，按照產業生命周期理論，河北省的鋼鐵、煤炭和水泥等礦產資源型產業均處於成熟期。河北省的產業規劃部門及相關產業單位，應立足於產業處於成熟期的現狀，挖掘產業發展潛力，集聚資金、人才及技術資源，為礦產資源型產業轉型積蓄力量，以便在礦產資源型產業進入衰退期之前，成功實現產業轉型。應該注意的是：礦產資源型產業具有一定的特殊性。首先，礦產資源型產業對不可再生性資源的儲量和相關技術具有很強的依賴性；其次，礦產資源型產業的發展一方面要受到市場經濟規律的制約，另一方面要受到國家宏觀政策的調控。這些因素在一定程度上會使礦產資源型產業的發展趨勢和理論上的生長曲線出現背離，但以上分析結果仍然可以作為判斷產業發展階段，制定相關政策的參考。