矿山废弃物处置与综合利用技术研究

浅析矿山固体废物处理与资源化

[摘要]综合阐述了矿山固体废物的特性、对其进行处理与资源化的途径以及国内外的综合利用现状，并就矿山固体废物资源化利用提出了几点建议。

[关键字]固体废物 矿物加工 综合利用 可持续发展

矿业工业是世界上仅次于农业的最古老和最重要的行业之一。在矿山开采、矿物加工和运输过程中会产生大量的固体废物，影响生态、污染环境及侵占土地。矿山固体废物可粗分为开采过程中产生的废石和选矿过程中排出的尾矿。

近年来，随着我国经济的快速发展，国民经济对矿产品的需求倍增，矿产资源开发规模空前。随着而来的是，矿山固体废物的积存量和递增量起来到了令人忧虑的地步。矿业对环境的破坏和地球资源的日趋枯竭，致使人们越来越关注矿山固体废物的处理和资源化，尤其是低品位矿石和尾矿的开发利用。

1 矿山固体废物的特点及危害

1.1 矿山固体废物的特点

矿山固体废物是指矿山开采过程中所产生的废石及矿石经选冶生产后产生的尾矿或废渣，以其量大、处理工艺比较复杂而成环境保护的一大难题。矿山固体废物可以分为两大类：废石（包括煤矸石）和尾矿。废石，即在开采矿石过程中剥离出的岩土物料，堆放废石地称之为拍土场。尾矿，即选矿加工过程中排放的固体废物，其储存场地称之为尾矿库。

矿山固体废物中的矿物组成与原矿大致相同。原矿通常由多种矿物组成，主要有自然元素矿物、硫化物及类似化合物矿物、含氧盐矿物、氧化物和氢氧化物矿物、卤化物矿物等。对于固体废物而言，量大面广的组合矿物为含氧盐矿物、氧化物和氢氧化矿物等。

由于废石是围绕在矿体周围的无价值的岩石，而尾矿石与有用矿物伴生的脉石矿物，因此矿山固体废物除了粒度不同于天然矿物外，其他性质与天然矿物相似。

1.2 矿山固体废物的危害

矿山固体废物的危害，首先突出的变现在于对土地的占用和破坏上。例如广东某露天矿，仅仅用于排弃废石所占用的土地面积就以每年数千公顷的速度在增加。地下开采破坏的土地面积同样惊人，据统计，在我国矿山破坏土地的总面积中，约59%是由于采矿形成的采空区而遭到破坏的；20%被露天废石堆占据；13%被尾矿库占据；5%被地下采出的废石堆所占用；3%处于塌陷危险区。

矿山固体废弃物的资源利用研究　袁博　（吉林省梨树县环境监察大队吉林四平１３６５００）　摘要：中国冶金行业的快速发展，带动了矿山的开　发速度加快．随之而来的开采固体废物大量堆积，占用了　宝贵的土地资源，同时也对环境造成很大威胁，通过分析　矿山固体废弃物的基本情况，固体废物对周边的环境风　险，阐释矿山固体废物处理和再利用所具有的重要意义．　并提出有效的治理尾矿资源循环利用的最有效方法。　关键词：固体废弃物；处理；处置；循环利用　近年来，我国矿业经济快速发展，矿业增加值达到１．３６万亿　元，约占工业增加值的１２．７％，占ＧＤＰ的５．５％，矿产资源的开发　利用促进了区域经济的发展，已成为推动我国经济蓬勃发展的重　要动力。由于我国长期形成的粗放型增长方式和结构性矛盾尚未　根本改变，矿产资源开发利用粗放浪费，矿产开发小、散、乱和矿　山环境破坏等问题突出，实施国家规划矿区管理制度，积极推进　矿产资源开发整合和矿产资源有偿使用，矿产资源开发秩序明显　好转，矿山规模化经营程度不断提高。建立了矿山环境保护与治　理的责任机制，矿山地质环境保护工作得到加强。矿产资源高效　利用，环境明显改善和社会和谐的绿色矿山建设取得初步进展。　１我国矿山固体废弃物的现状　中国是世界矿产储量和利用大国，矿产资源开发规模庞大，　矿山企业总数可达十五万多个，少部分为国有矿山，集体和私营　矿山占大多数，各类矿山共开采矿产１４３种。各种矿产资源的开　发和利用，也造成大量固体废物的产生。矿山固体废物来自几千　年的矿业开发历史，矿产资源的不合理开发利用加剧了固体废弃　物的增长，矿山固体废弃物主要来源于：尾矿、废石、煤矸石，粉煤　灰，特别是废弃岩石最多。矿山废弃物的累计数量是相当大的，并　且逐年增长，矿山废物和固体废物全省数亿至数十亿吨的总量。　可以预见的是，随着铁矿石每年开采的兴衰级矿山固体废弃物的　排放量将继续增长。　３矿山固体废弃物对环境的危害　矿山固体废弃物存在于矿产资源开采的矿山周围，大量的固　体废物露天堆放，不仅造成资源的浪费，而且对矿山周边环境带　来极大的危害，对人类的生存构成威胁。占用了大量的土地，破坏　了森林和草原，影响了自然景观，导致水土流失，而？？潜伏的山体　滑坡、山体垮塌、溃堤等地质灾害。矿山固体废弃物随意乱放容易　导致河流混乱阻断，水体水质容易受到污染，对水环境造成破坏。　固体废弃物中含有硫，砷，铅，锌，汞等重金属和危险化学品，其中　酸，碱，氰化物易对地表水，地下水和周围环境造成污染。废石等　矿石在干燥有风的天气影响下会产生粉末或扬尘，以及氰化物等　有机物，在自然条件下风化会产生煤矸石而自发燃烧，有机或天　然的固体废弃物产生一氧化碳，二氧化硫等有害气体，污染大气。　４矿石固体废弃物处置方法　矿山固体废弃物选址应遵循：①保护地下水水质，防止废石堆放　排放的浸出液对地下水产生影响；②地表水保护，废弃物倾倒，防止　地表水被污染防止水土流失；③防止固体废弃物的风化和侵蚀；（　＞保　证周边居民安全，预防洪水或地震引起的次生灾害。因此，有必要对　地形，地质，水文条件，地震，水文，气象条件等方面进行综合考虑选　择。需要特定的残渣，废坝基材料有足够的力学强度，而且还具有良　好的抗渗ｌ生。目前，有两个废物堆更好的方法：半堆放渣和粗细料混　合堆放处置。通过覆盖泥土在固体废物岩石表面，在土壤的表面种植　植物或进行化学处理，以增加固体废物堆的稳定性，减少二次污染。　５矿山固体废弃物的再利用　从废物中进一步回收有价元素主要有从铜尾矿中回收石精　矿、硫铁矿精矿；从铅锌尾矿中回收铅、锌、钨、银等；从锡尾矿中　回收锡和铜以及一些伴生元素。可以制作建材、用于玻璃原料或　配料、制作铸石、制作建筑微晶玻璃。　２矿山固体废弃物的资源储量　６结语　废弃物不是一个绝对概念，在充分利用自然资源情况下它是　一个相对的概念。虽然采矿选矿提取有用矿物后产生了固体废弃　物，但不应被浪费，在这些废弃物中往往包含了许多有用元素和　矿物是珍贵的二次资源。科学上把固体废物称为错位的资源，其　实是一个错误位置的可开发利用的资源，如果研发成功，规模化　和产业化地生产，矿山固体废弃物经济价值是不可估量的。在相　关的探明矿产储量的丰富矿产资源中共伴生矿大约占８０％的比　重，具有较高的应用价值。中国固体矿产资源的特点，决定了这些　固体废物开采量大，但随着矿山的开发，固体废物每年都在积累。　随着冶金技术的进步，一些“无用”的低品位矿石和废石可以提供　显著的资源。中国的伴生矿物的数量多，固体废物中有益元素相　关的数量多，含量也有更高的水平。以德兴厂和白银两个矿山的　固体废物为例，其中除了包含１５０万吨铜外，还含有６０吨金，　３０００多吨银，规模和一个巨大的铜矿等价。　虽然说矿山废弃物是放错了地方的资源，但因其研发利用难　度大、科技含量高、资金缺口大，很难大规模推广，需要政府和市　场共同关注和开发。必须加强矿山环境管理，加强防范措施，同时　还要大力采用国内外先进技术对已产生的固体废物进行治理，最　终实现固体废物的无害化、减量化和资源的再利用。　参考文献　［１】王德宝，胡莹．我国生活垃圾组成成分及处理方法分析［Ｊ］．环境　卫生工程．２０１０，１８（１）：４０—４５．　［２】蔡九菊．冶金技术在城市固体废弃物处理中的应用前景【ＪＪ．工业　炉，２００９，５（１）：３４—３５．　［３］ｑｚ华．固体废弃物处理与产氢技术　生物工程学报，２００８，３（６）：　１１—１２．　作者简介　袁博（１９７８一）本科，满族，吉林梨树县人，工程师，主要从事　环境工程方面研究。　

附件1：

“十一五”国家科技支撑计划重点项目“尾矿与煤矸石

综合利用技术研究”课题申报指南

《国家中长期科技发展规划纲要》中将“矿产资源高效开发利用”和“综合治污与废弃物循环利用”列入优先发展主题,“尾矿与煤矸石综合利用技术研究”对我国矿产废弃物的开发和利用，解决我国资源短缺的难题，保护环境等具有重大意义。

本项目针对我国储量最大的两种矿山固废物铁尾矿与煤矸石作为储备资源进行开发和利用。项目的目标，一是对我国铁尾矿进行回收，扩大我国铁资源的利用范围，以缓解我国铁矿资源严重短缺的现状；二是对煤矸石进行资源化处理，将煤矸石代替粘土直接用于新型干法回转窑水泥生产，达到废物的再生利用、节省资源和环境保护的目的。

在前期研究的基础上，进行技术创新和系统集成，取得具有自主知识产权的成套技术，形成铁尾矿和煤矸石高效再生利用的集成创新技术和示范基地。

主要研究内容及目标如下：

课题一、大型尾矿高效回采、分选成套技术与配套设备研究

主要研究内容：

1、尾矿理化特性与矿物学研究

针对尾矿粒度微细，共生关系复杂，以及伴生元素种类繁多 1 的特性，对矿石性质的尾矿组分、粒度、物理及化学性质等特征，开展尾矿矿物学和工艺矿物学研究。对国内重点矿山尾矿及具有代表性的尾矿种类进行采样、化验及其定量分析，并对不同性质尾矿的开采技术条件进行归纳和分类，建立科学、全面的尾矿数据库，为大规模工业化尾矿综合利用提供基础理论支撑，为不同成因类型的尾矿选矿工艺流程设计和设备选型提供科学的技术依据。

2、金属矿山尾矿库多水条件下采选设备载体技术

研究适合大型金属矿山尾矿库，在多水条件下集采、选设备为一体的载体技术极其相应装备，根据采选工艺及指标的要求，进行试验和设计，完成载体设备的制造，解决在多水条件下大型采选设备库区作业问题，达到尾矿工业化规模回收利用。

3、尾矿深部回采技术研究

根据尾矿赋存条件和物理特性，研发适合尾矿深部回采的绞吸式设备及回采技术，主要包括新型绞吸装置和超长度绞刀桥以及高效水下吸泵的研究和开发，水下最大回采深度达到60米，大幅度提高尾矿砂的开采强度和尾矿资源利用率。

科　科ｆ技ｆ论ｆ坛　矿山固体废弃物综合利用方法浅谈　杜学兵　（武安市冶金矿山管理局，河北武安０５６３￣）　摘要：针对矿山固体废弃物处理与处置问题，论述了矿山固体废弃物处理与处置在绿色生态建设中的重要现实意义及提高回收利用率、实现　资源综合利用、固体废物堆置场工程灾害防治研究等方面的进展情况，提出了不断建全法规及加强矿山固体废弃物处理与处置技术开发等方面的　建议。　关键词：矿山；固体废弃物；综合利用　１概述　矿产资源是人类生存和发展的重要物质　基础，我国９５％的能源和８５％的原材料来自矿　产资源。人类利用矿产资源的种类、数量愈来愈　多，范围愈来愈广。由于矿产资源开发过程中丢　弃大量废石和尾矿带来环境污染，成为当今世　界持续发展面临的最重要的问题之一。目前在　我国，现有大大小小的尾矿库４ｏ０多个，堆存的　尾矿达到５０亿吨以上，而且以每年５亿吨尾矿　的速度增加。因此，要重视并开展金属矿山固体　废弃物综合利用与处置，实现金属矿山固体废　弃物的变废为宝，从根本上改善和提高矿区生　态环境质量，提高矿山经济效益，走出一条资源　开发与环境保护相协调的矿业发展道路。　２矿山固体废弃物综合利用、处置方法与　任务　２．１开展资源综合利用减少固体废弃物的　产生量　开展资源的综合利用，减少固体废弃物的　产生量特别是细粒尾矿的产生量，是既有效叉　经济的方法。为此，在工艺设计和生产实际中，　既要提高矿石中主元素的回收率，又要考虑伴　生、共生的金属元素、非金属元素的综合回收，　尽量避免主流程后面的尾巴工程。对于综合回　收技术还不太成熟的复合多金属矿，可以采取　资源储备方式，待条件成熟时再开采利用，避免　资源的浪费。　２．２提高尾矿利用意识，落实环境污染治　理和灾害控制　２．２．１提高全民的环保意识。坚持实施矿　产资源“在保护中开发，在开发中保护”的原则，　将矿山固体废弃物的污染防治纳入矿山生态环　境综合整治的整体规划，通过统一规划、综合建　设。促使生态建设、环境建设和经济建设协调发　展。　２．２．２因地制宜，综合实际，采用合理的方　式对固体废弃物引发的环境污染进行综合治　理，如固体废弃物堆场（库）的复垦绿化、尾矿库　扬尘的抑制、固体废物排放酸性水的治理等。　２．２．３加强矿山固体废弃物堆场灾害的监　测、控制与治理，避免尾矿库溃坝、排土场滑坡　与泥石流等灾害的发生。　２＿３加大科技投入提高矿山固体废弃物的　综合利用与处置水平　要加大科技投入，加强矿山同体废弃物基　础应用研究力度，推广成熟的综合利用技术。当　前需要解决的技术问题包括：经济、高效地综　合回收矿山固体废弃物中的有价元素的选矿技　术：低成本、大用量、适销对路的尾矿建材产品　开发技术：矿区生态环境综合整治与生态恢复　技术；矿山废水治理与循环利用技术；无废和　少废采选工程技术；尾矿资源整体综合利用技　术；尾矿库、排土场灾害预警与控制技术；细粒　尾矿筑坝工艺及筑坝安全技术等。　２．４加强尾矿资源的调研工作加大科研攻　关力度　通过细致凋研，摸清我国现有尾矿堆存的　数量、年排出量、尾矿的基本类型、粒度组成、各　种有用金属矿物和非金属矿物含量、有害成分　的含量等，根据地域和不同类型尾矿的特点，从　技术、经济上提出合理利用的途径。　２．５健全、完善法律和政策体系强化政策　导向作用　要进…步建立和完善矿山固体废弃物的综　合利用与处置的法律体系建设，在深入开展矿　Ｉ土Ｉ固体废弃物的综合利用与生态示范区建设模　式、指标体系、考核标准、政策措施研究的基础　上，制定矿产二次资源利用技术政策以及矿山　采选业清洁生产技术要求，尾矿库、排土场安全　稳定性建设与运行准则，矿区生态示范区建设、　验收标准等，以规范矿山的开发行为，保证矿业　开发健康稳定进行。　３矿山固体废弃物的资源化综合利用　３．１铁尾矿再选　目前．全国重点铁矿选矿厂入选原矿量约　为１．１亿吨，排出的尾矿量达５８０ｏ余万吨，已　有钢铁企业采用磁选、浮选、酸浸、絮凝等工艺　从尾矿中再回收铁，有的还补充回收金、铜等有　色金属，经济效益较好。　３．２尾矿在建材工业中的应用　３．２．１利用尾矿制砖。马鞍山矿山研究院采　用齐大山、歪头山铁矿尾矿，成功地制成了免烧　砖，各项指标均达到国家建材局颁布的　Ｅ烧结　黏土砖技术条件》规定的１ｏｏ号标准砖的要求。　同济大学与马钢姑山铁矿合作，利用粒度为　０．１５ｒａｍ以下的尾矿为主要原料，掺人不同量　和成分的添加剂，可生产出各种规格的砌墙砖、　地面砖、外墙装饰面砖、光面砖等。　３．２．２利用尾矿生产水泥。利用尾矿中的微　量元素来改善水泥熟料煅烧过程中硅酸盐矿物　及熔剂矿物的形成条件，加快硅酸三钙的晶体　发育成长，稳定硅酸二钙八型晶体的结构转形，　从而降低液相产生的温度，形成少量早强矿物，　提高水泥熟料的质量强度。　３．２３尾矿生产新型玻璃材料。间济大学以　南京某高铁铝型尾矿为主要原料进行了熔制饰　面玻璃的试验研究，制成的饰面玻璃漆黑发亮　均匀一致，无气泡无疵点。　３．２．４利用尾矿生产建筑微晶玻璃。北京科　技大学以大庙铁矿尾矿和废石为主要原料制成　了尾矿微晶玻璃花岗岩，其成品抗压强度、抗折　强度、光泽度、耐酸碱性等均达到或超过天然花　岗岩。　结束语　鉴于金属矿山固体废弃物利用是集环境、　社会、经济效益于一体的长期性、公益性事业。　国家应当加大科技投入的力度，建立工程化研　究基地和示范工程。制定优惠的信贷政策，引导　企业增加对尾矿利用的投入，使我国尾矿利用　工作走上健康发展的道路；逐步提高我国金属　矿山固体废弃物综合利用与处置整体水平，缩　小与世界先进水平的差距。　参考文献　ｆ】】吕荣，宋守志．金属尾矿资源利用前景　中国　矿业．１９９８（７）．　【２】陈雯．尾矿综合利用述评明．国外金属选矿，　１９９６（６）．　［３】孙伟．有色金属矿山尾矿综合回收与利用叨．　有色金属．１９９９（３）．　Ｉ４Ｊ常前发，王运敏．我国尾矿综合利用的现状　及对策Ⅲ．中国矿业，１９９９￣）．　【５】张锦瑞，王伟之，李富平，王爱东．金属矿山尾　矿综合利用与资源化ｆ明．北京：冶金工业出版　社，２ｏｏ２（６）．　作者简介：杜学兵（１９６８，２，１５一），党员，大　学本科，河北省委党校函授学院，法律专业。