《Resources Policy》：Material flow analysis and material flow cost accounting of the resource-energy-water nexus: A case study of a sedimentary phosphate mine
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•采用物料流分析（MFA）和物料流成本核算（MFCA）评估磷、能源和水的消耗情况。•约有47%高于现场品位截止线的磷未被利用。•柴油是消耗量、排放量和运营成本的主要贡献来源。•该站点的整体能源效率估计为52%。•水资源来自非传统资源，但目前不可回收利用。引言磷是地球上维持生命
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采用物料流分析（MFA）和物料流成本核算（MFCA）评估磷、能源和水的消耗情况。
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约有47%高于现场品位截止线的磷未被利用。
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柴油是消耗量、排放量和运营成本的主要贡献来源。
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该站点的整体能源效率估计为52%。
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水资源来自非传统资源，但目前不可回收利用。
引言
磷是地球上维持生命的最重要元素之一（Butusov等，2013）。除用于制药、食品、电池和清洁产品行业外，磷主要用于农业作为肥料（Cisse和Mrabet，2004），因此与粮食安全直接相关。尽管磷是地球上最丰富的元素之一（El Attar等，2022；Tiessen，2008；Walan等，2014），但其以高品位磷矿石形式存在的集中形态有限（Steiner等，2015）。此外，利用目前现有技术从污水等非传统来源回收磷仍然要么昂贵，要么对环境有害，要么产品质量不确定（Wan等，2025）。而且，过度开采和整个生产链中的低效可以加速资源枯竭，这推动了保护这一自然资源的更多努力，尤其是相关需求的增长使其潜在的不可获得性令人担忧（IFA，2023）。
摩洛哥是领先的磷矿生产和出口国之一。2019年生产了4100万吨磷，摩洛哥排名第一的磷及其衍生物出口国，以及第二大磷矿石生产国（Taib，2023）。这一地位也伴随着摩洛哥在资源效率（包括投入资源和磷本身）、废物处理以及负责任地开采这一资源方面发挥模范作用的责任。
在这方面，摩洛哥磷公司（OCP）宣布了若干与可持续性原则相一致的目标（OCP，2023）。这些目标包括提高工艺效率、考虑非传统水源以及实现碳中和。为了实现这些目标，需要深入了解内部流程，以识别运营特点和相互依赖关系，检测热点，并绘制现有流程、其协同效应和潜在权衡。物料流分析（MFA）和物料流成本核算（MFCA）等工具可服务于这些目标。这些框架允许系统性地识别生产链中的热点以及系统内损耗相关的成本。这样，可持续性便从一个抽象概念转变为具有明确绩效指标的可达目标。
总体而言，采矿业的可持续性一直是众多科学讨论的主题（Dubiński，2013；Lamghari等，2026；Whitmore，2006）。同样，磷矿开采的可持续性也日益受到关注（Geissler等，2018）。由于可持续性常因其模糊性而受到批评，需要使用具体指标和可衡量的绩效指标来加以解决。多项研究强调了识别采矿生产链中热点并提出可行的改进措施的重要性（Amar等，2023；El Mahdi Safhi等，2022；Gunson等，2012）。尽管文献涵盖了多种方法学途径（Fang等，2024；Helander和Ljunggren，2023），研究通常偏向于光谱的两端。一端是从宏观视角解决整个生产链的研究，这些研究提供了系统层面的洞察，但通常不能在操作层面解决低效问题（Houssini等，2023；Steiner等，2015）。另一端是专注于生产链中单个操作的研究，如浮选（Zhang等，2021）或筛分（Amar等，2023），有时使用真实数据，但不分析生产过程的连续性或内部流程的相互依赖关系（Rachid等，2025）。
本研究通过聚焦于矿山和加工厂中的三个主要流程——磷、能源和水——来弥补这一研究空白。与以往对摩洛哥磷系统开展的生命周期评估研究（主要侧重于更大尺度上量化环境影响）不同（Rachid等，2025），本研究侧重于通过工艺层级的MFA和MFCA进行运营诊断。虽然LCA可以识别环境热点，但本研究的目的是诊断运营低效、量化回收损耗，并评估矿山开采和预选矿操作中磷、能源和水流程之间的相互作用。
本研究仅限于矿山开采和预选矿阶段（除石和筛分），这代表了生产链的第一步。选择这些流程是因为它们代表了开采和预选矿操作中主要的环境相关流程。此外，磷矿开采和预选矿通常需要相对较少的投入物料，主要是能源和水。因此，在此阶段管理磷生产链主要涉及理解并优化这些流程。将MFA和MFCA应用于磷矿站可以识别出运营热点，从而指导改进努力的聚焦方向。
此外，尽管摩洛哥拥有世界最大的磷矿储量，但针对磷生命周期分析的研究数量有限。据作者所知，这是第一项对摩洛哥磷矿站点将磷、能源和水流程相联系并使用真实数据开展的MFA和MFCA研究。其目标是评估磷矿开采过程中的环境影响并量化经济绩效，重点关注：i）磷流程（矿石、产品和废物）；ii）能源需求（柴油和电力）；以及iii）用水模式。
本研究解决以下研究问题。
- i)
MFA和MFCA揭示了磷矿站点的磷、能源和水流程模式及效率的哪些情况？
- ii)
主要损耗发生在各流程中的哪些位置，它们如何相互作用，以及经济影响是什么？
- iii)
通过资源回收和工艺优化提升可持续性有哪些机会？
本研究首先详细描述生产链。然后分析磷、能源和水流程，并使用MFA工具识别热点和低效之处。随后，应用MFCA分配生产链中各阶段损耗相关的成本。最后，研究探讨了可能提升矿山运营可持续性的改进路径。
章节摘要
物料流分析（MFA）和物料流成本核算（MFCA）框架
Brunner和Rechberger（2016）将MFA定义为在考虑空间和时间的维度下，对定义系统内物料流和库存的系统性评估。MFA方法涉及收集并清洗流和库存数据，同时考虑系统内不同的协同效应和相互依赖关系（Laner和Rechberger，2016），遵循质量守恒原则（Kaufman，2012）。这是一种帮助量化废物流的方法，其环境影响可以
结果
对各阶段流量的分析显示：
- i)
现场存在三种主要类型的物料流：精矿、用于未来使用的库存磷以及废物（尾矿堆，以及除石和筛分产生的废石）；
- ii)
使用两种主要类型的能源：柴油和电力；
- iii)
水仅用于辅助任务，主要是抑尘和植物灌溉以进行逐步复垦。
热点、低效之处及改进机会
总体而言，MFA和MFCA突出了所有三个研究流程中都存在显著的低效和损耗（表4）。在磷方面，超过一半高于品位截止线的磷未能到达最终精矿阶段，大部分损耗发生在开采过程中。在能源方面，以柴油为基础的设备主导了消耗量、成本和排放，导致系统整体效率为52%。关于水，尽管强度保持适中，但目前的用途主要是
结论
本文首次将MFA和MFCA应用于一个位于半干旱地区的摩洛哥磷矿站。本研究分析了磷、能源和水流程，并探讨了它们各自的效率、成本和损耗。主要发现总结如下。
- 1.
磷回收率：研究表明，约58%的磷目前未能到达精矿阶段，其中大部分在开采阶段滞留于尾矿堆中。
- 2.
CRediT作者贡献声明
Khawla Lamghari：撰写——初稿、验证、方法论、调查研究、形式分析、数据整理、概念构思。Yassine Taha：撰写——审稿与编辑、监督指导。Abdellatif Elghali：撰写——审稿与编辑、验证、监督指导。Rachid Hakkou：撰写——审稿与编辑。Mostafa Benzaazoua：获取资金。
利益冲突声明
作者声明他们不存在已知可能影响本文所报告工作的财务利益或个人关系方面的竞争冲突。
致谢
本工作是在地质与可持续采矿研究所（GSMI）完成的，依据OCP-UM6P APRA特别协议项目开展。作者感谢OCP-SA公司提供了所需数据。
Khawla Lamghari|Yassine Taha|Abdellatif Elghali|Rachid Hakkou|Mostafa Benzaazoua
