生产新型建材 6亿吨尾矿不能轻易放弃
尾矿,就是选矿厂在特定经济技术条件下,将矿石碎磨、选取“有用组分”后所排放的废弃物,是工业固体废物的主要组成部分,会造成严重的环境污染和危害;其中含有一定数量的有用金属和非金属矿物,可视为一种“复合”的硅酸盐矿物材料,是一种潜在的二次资源,粒度细、数量大。换言之,尾矿具有二次资源与环境污染的双重特性。
我国是个矿业大国,但大多数矿山资源的品位较低,在选矿流程中排出大量的尾矿。据统计,2000年以后,我国矿山每年尾矿产生量达到6亿吨以上,按此推算,现有尾矿的总堆存量约在80亿吨左右。这些尾矿不仅侵占大量土地,污染矿区与周边地区的环境,形成安全隐患,每年还需投入大量资金维护尾矿库的正常运行。因此,开展尾矿综合利用和减排工作,使之变废为宝,化害为利,可有效缓解资源和环境的双重压力,可谓一举多得。
既是污染源也是事故源
尾矿是易引发重大环境问题的污染源,其突出表现在:侵占土地、植被破坏、土地退化、沙漠化以及粉尘污染、水体污染等。
尾矿粒度较细,长期堆存,风化现象严重,会产生二次扬尘。粉尘在周边地区四处飞扬,特别在干旱、狂风季节中,细粒尾矿腾空而起,可形成长达数里的“黄龙”,造成周围土壤污染,并严重影响居民的身体健康。据专家论证,尾矿也是沙尘暴产生的重点尘源之一。
另外,尾矿中含有的重金属离子、有毒的残留浮选药剂以及剥离废石中含硫矿物引发的酸性废水,对矿山及其周边地区环境造成污染和生态破坏,其影响将是持久的。由于我国矿藏大多是依山傍水,矿山开发的许多重大环境问题长期未引起重视,所积累的后果,最终以“跨域报复”、“污染转移”等不同形态影响区域环境,甚至给人们带来难以补偿的灾难。
目前,我国共有大中型矿山9000多座,小型矿山26万座,因采矿侵占土地面积已接近4万平方公里。采矿活动及其废弃物的排放不仅破坏和占用了大量的土地资源,还日益加剧了我国人多地少的矛盾,而且矿山废弃物的排放和堆存更是带来了一系列影响深远的环境问题,对土地的侵占和污染制约了当地的社会经济发展,甚至危害到人体的健康。
除此之外,尾矿库是堆存流塑状物体的特殊构筑物,被国家安监部门列为重大危险源,在全国运行的黑色矿山尾矿库中,存在安全隐患的库占30%,我国每年都有数十座尾矿库溃坝,造成重大人员伤亡和财产损失。
多年来,矿山固体废物堆存诱发次生地质灾害,诸如排土场滑坡、泥石流、尾矿库溃坝等多起重大工程事故与地质灾害,给社会带来了极大的损失。据对我国具有较大规模的2500多座尾矿库统计表明,上世纪80年代以来,发生泥石流和溃坝200余起,特别是2008年山西襄汾“9.8”尾矿库溃坝事故造成了267人遇难。尾矿库的安全和尾矿的整体利用密切相关,如尾矿能够被整体利用,就可以彻底铲除此类危险源。
我国矿产资源利用率很低,总回收率比发达国家低20%,铁锰黑色金属矿山采选平均回收率仅为65%,国有有色金属矿山采选综合回收率只有60%~70%。以铁矿为例,我国资源共伴生组分很丰富,大约有30余种,但目前能回收的仅有20余种因此大量有价金属元素及可利用的非金属矿物遗留在固体废物中,每年矿产资源开发损失总值达数千亿元。特别是那些老尾矿,受当时条件的限制,其中的有用组分会更大一些,损失的资源也更多些。
减排和综合利用尚存难点
多年来,我国尾矿利用率长期在7%~9%的范围波动,主要原因有以下几点:
1.尾矿产生量大,全国每年产出8亿~10亿吨尾矿,但缺乏高效环保、经济适用、大用量、能够将全部尾矿吃干榨尽的技术。
2.尾矿类型多、成分复杂、粒度细,有价元素含量相对较低,不同犷山的尾矿性质也千差万别,脱水、过滤难度大,回收和综合利用难度大、成本高。
3.有些尾矿产品本身的附加值低,质量和性能上存在不足,市场竞争力差;有一些尾矿户品,虽然在技术上讲是可行的,但由于工艺复杂,投资大、能耗高,目前还难以实施,从经济上讲还行不通。
4.尾矿建材产品容重大、附加值低,产品销售的辐射范围有限,一般不超过50公里,社会上对尾矿产品还心有疑虑,增大了尾矿产品进入市场的难度。
5.尾矿利用和减排的投入大,但经济效益一般较小,企业的积极性不高,技术研发投入不足等。
这些现象都为矿山尾矿减排和综合利用带来了一定的困难。
开辟减排和综合利用“新天地”
开展尾矿再选是提高资源利用率的一项重要措施,同时有利于减少尾矿的排放。马鞍山矿山研究院是国内最早开展尾矿资源综合利用的单位之一,研究并采用重选、磁选联合流程回收马钢南出铁矿尾矿中硫、铁,每年可回收品位30%的硫精矿5万多吨、铁精矿7万多吨;对济源钢厂选厂尾矿采用同样工艺,可获产率2.5%、钴品位0.59%的一级硫钻精矿和品位64%~66%的铁精矿。马钢桃冲铁尾矿中含有85.36%的钙铁石榴石,且储量大,为充分利用这一资源,马鞍山矿山研究院与桃冲铁矿研究成功了强磁一粗二精一分级摇床选别流程,选出了石榴石含量97.39%、回收率41%以上、磁性物含量0.54%的石榴石精矿。
现在我国尾矿的再选发展非常迅速,攀枝花铁矿每年从铁尾矿中回收矾、钛、钴、钪等多种有色金属和稀有金属,回收产品的价值占矿石总价值的60%以上。陕西双王金矿从尾矿中回收硫精矿产值达3.4亿元,又从尾矿回收钠长石精矿,其产值超过金的产值。
另外,我国以尾矿或矿山废石作为建筑材料的研究与应用也有20多年了。矿山废石及选厂尾矿已可作为铁路、公路道渣和混凝土粗骨料来使用;多种矿山尾矿被作为免烧尾矿砖、砌块、广场砖、铺路砖及新型墙体材料的原料;有些矿山将尾矿制成陶瓷墙、地砖、瓦、轻质材料;还有很多矿山的尾矿成为良好的水泥材料,有望形成尾矿水泥系列。
为提高尾矿产品的附加值,近年来,国内有关高校、科研院所与矿山企业相结合,开发出了玻化砖、微晶玻璃、建筑陶瓷、日用陶瓷、铸石、水泥和工艺美术品等高附加值产品。
除此之外,马鞍山矿山研究院还在国内率先进行了利用磁化铁尾矿作为土壤改良剂的研究工作。试验表明,磁化尾矿施入上壤后,提高了土壤的磁性,引起了土壤中磁团粒结构的变化,尤其是导致“磁活性”粒级和土壤中铁磁性物质的活化,使土壤的结构性、孔隙度、透气性均得到改善。
矿山采空区的回填也是直接利用尾矿最行之有效的途径之一。有些矿山由于种种原因,无处设置尾矿库,利用尾矿回填采空区意义就非常重大。如安徽太平矿业有限公司前常铜铁矿位于淮北平原,由于地理因素无处设置尾矿库,选矿厂排放的尾矿经过技术处理后,全部用于填充采空区;济南钢城矿业公司采用胶结充填采矿法,提高矿石回采率20%以上用尾矿做充填料,其充填费用较低,仅为碎石水力充填费用的1仍舀一25%,这不仅解决了尾矿排放问题,减轻了企业的经济负担,还取得了良好的社会效益。
另外,将矿山尾矿浓缩成膏体,实现其露天堆存,这种尾矿处理方法可以改善尾矿堆存的稳定性,大力保护水资源和减少对环境的影响。
总而言之,开展尾矿资源综合利用和减排,实现“低开采、高利用、低排放”的目标,以“资源-经济――环境”平衡发展为基点‘确立并强化资源合理开采、节约资源和综合回收、资源综合利用的指导思想,遵循“减量化、再利用和再循环”的原则,大力推行矿业循环经济,是解决问题的根本途径。
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