矿业固体废物处理利用技术进展及案例分析

1、12345 矿业固体废物主要是指在采、选、冶生产过程中或生产结束后堆积于地面及井下的废石、废渣、尾矿等固体堆积物。 具体的说, 在矿山采矿、选矿和冶炼（ 我国矿山主要为采、选联合企业） 生产过程中可能产生污染的固体废物有：1、 基建及生产时期剥离的覆盖层和岩石；2、地面及井下开采过程中产生的表外矿石、岩石, 即开采产生的废石；3、尾矿、水砂、废石填料, 露天及井下装载、运输、卸矿过程中撒下的矿石；4、金属冶炼过程中各种冶金炉（反射炉、电炉、鼓风炉、烟化炉）等产生的炉渣；5、危险固体废弃物等。其中, 产生量较大的一类是矿山采矿产生的废石, 另一类是矿山选矿产生的尾矿。 自建国以来，我国对矿产资源

2、经过半个多世纪的大规模开发，已成为居世界前列的矿业大国。但由于我国矿产资源的特点和综合利用技术水平，导致了我国矿山固体废物排放量巨大。截至2007 年，我国矿山固体废物堆存量达355.51 亿t，其中尾矿80 多亿t; 矿山剥离废石200 亿t; 煤矸石51.51 亿t;洗矸和煤泥24 亿t。 矿山固体废物不仅累积堆存量大，而且每年的排放量也不断增加，这主要是由于: 我国小型矿山数量过多，达26 万座，而大中型矿山仅有9 000 多座，小型矿山过多不仅产生巨量的固体废物，而且资源浪费也十分严重；矿山固体废物的综合利用程度很低，相对于主矿开发几十倍的高额利润，尾矿和废石的二次开发利用的价值往往显

3、得微不足道；一般说来,随着开采深度的增加和矿山品位的不断降低，剥离表土和废石、废渣量将逐年增加。 矿山固体废物的大量堆存，不仅造成了严重的矿产资源浪费和国家企业的经济负担，而且也对矿山生态环境和人类生存环境带来极大的危害: 如压占大量土地资源，据统计每堆积1万t 废物要占用 0.067 hm2 土地; 破坏地貌、植被和自然景观，导致水土流失、生态环境发生变化，同时潜伏着泥石流、山体崩塌、滑坡、垮坝等地质灾害; 经风化可形成溶于水的化合物或重金属离子铅、锌、汞等，通过地表水或地下水严重污染周围水系及土壤，危害人体健康; 在干旱或大风天气下形成的扬尘，以及某些成分( 如氰化物、有机物) 的自然风化

4、或煤矸石的自燃产生的CO、SO2等有害气体，污染大气环境。向矿山固体废物喷水，覆盖石灰、泥土、草根、树皮等。为防止受水冲刷、被风吹扬而污染环境，采用该法处理铜尾矿最为有效。利用矿山固体废物与反应的化学试剂( 水泥、石灰、硅酸钠等) ，可在其表面形成坚固硬壳，以抵抗水和空气的侵蚀。此法成本高，化学试剂难选择。在矿山固体废物堆场上栽种永久性植物，可起到良好的稳定和保护作用。植物法可以和化学法结合进行处理。在尾矿场播下植物种子后，施加少量化学药品防止尾矿散沙飞扬，保持水分，利于植物生长。在被破坏的土地上回填废石、尾矿，待其沉降稳定后，加以平整，覆盖土壤、栽种植物，或建造房屋。中国一些地区的铁矿和铝矿

5、废石场等已完成土地复垦，种植植物，发展生产。复垦造田复垦造田建立生态区建立生态区PRODUCT充填堆置充填堆置最终处置方法 充填采空区是将矿山固体废物回填采空区，这是一种既经济又安全的处置方法，既解决了固体废物的地面堆存和污染问题，又节省了固体废物的处理成本，是减少矿山固体废物处置场建设最直接最有效的途径，已被我国许多矿山所采用。 较为典型的例子是用煤矸石填充采空区。把尾矿砂与水泥混合，作井下胶填充物也是一种好方法。对于强度要求较高的采空区，采用废石棒磨制砂充填采空区技术，矿山环保取得明显成效。对有毒固体废物的填埋要采取安全填埋法，要考虑废物的预处理、地下水保护系统、场地及地表水控制管理等。充

6、填堆置 堆置就是将固体废弃物直接堆放到预先划定并作好准备的场地上。选择场地应遵循：保护地下水质，防止地下水因受废石堆排放的浸滤水的影响而变质；保护地表水，防止地表水因废石堆风化淋蚀而增加泥沙负荷和溶解固体负荷；防止风蚀；保证人类安全，防止洪水或地震造成灾害。因此选择场地必需对地形、水文地质情况、地震情况、水文情况、大气情况等进行综合考虑。 尾矿堆存要求更特殊，尾矿坝基础材料要有足够的强度，还应具有良好的不透水性。目前尾矿坝堆放有两种较好的方法：尾矿半干堆垛；粗细残渣的共处置。把固体废物堆放在堆放场后，可向固体废物堆表层覆盖石块、泥土，种植植物或对其表层进行化学处理，以使固体废物堆稳定，减少二次

7、污染。充填堆置 表土采掘表土储存回填整平铺垫表土复垦种植 固体废弃物 现在较为先进的复垦技术是开采与复垦紧密结合。如德国弗兰格尼亚石膏矿床开采过程中就采用大型轮胎式装岩机处理粘土质覆盖物，其运距较短，并能将剥离物及母土就近回填。复垦后的土地可用于农、林、牧、渔及修建公共设施等。复垦造田 加拿大铁矿公司( IOC) 的一个位于拉布拉多市铁矿厂，在过去的40 a 里向Wabush 湖内排放了2 300万t 尾矿，严重危害了该湖的自然环境和生态环境。为解决这一问题， IOC 联合当地政府、各投资方、环保组织和一些高校等积极制定尾矿管理方案，最终确立了“尾矿生态化”计划。计划主体工程是沿尾矿排放点在W

8、abush 湖内修筑一道堤坝，以拦截尾矿，然后在尾矿排放区域建造一些陆地和人工湿地，种植植物，优化周围环境，提供野生动物栖息地，恢复生态系统。 国内有关学者和企业提出了建立矿区工业旅游及生态旅游的新思路，并取得了实质性进展，如招远市大秦家镇金矿的尾矿库，经过8 a 的排放堆积，已将原来的一条小山沟基本填平，形成占地面积约17 3 km2 的尾矿库，排放量为140 多万t。将其建成漫溢型黄金尾矿库生态景观园示范区，即集休闲、娱乐、健身于一体的市级开放式生态公园。该示范区建成后，绿地面积达到总面积的80%，消除了尾矿库的粉尘污染，改善了周围的环境空气质量，有效防止了水土流失，为市民提供了一处良好的

9、休闲娱乐场所，生态、社会效益显著。建立生态区 对金属矿山的尾矿(渣)及废石的资源化处理,首先要遵循“减量化、资源化、无害化”原则,主要要考虑的是就地消化,尽可能地合理利用,化害为利,同时能采取防护措施,减少它们对环境的污染。对待需要资源化处理的金属矿山固体废物,不仅要考虑回收矿物的效果(损失与贫化)及其经济利益,而且要考虑环境效益和社会效益。不少国家都通过经济杠杆和行政性强制政策来鼓励和支持矿山固体废物资源化技术的开发和应用,从消极的污染治理转为回收利用,向废物索取资源。PART IIPART IIPART II提取有价提取有价组分组分生生产建筑产建筑材料材料提取有价提取有价成分成分生产建筑生

10、产建筑材料材料生产硅酸生产硅酸盐水泥盐水泥尾矿的资源化尾矿的资源化提取有价组分提取有价组分铜尾矿回收铜的工艺流程铜尾矿回收铜的工艺流程主要有用矿物为黄铜矿、辉铜矿和黄铁矿许多矿山尾矿中具有回收利用价值的有价组分，其品位常常大于相应的原生矿品位，充分利用分选技术回收这些有价金属对充分利用资源、延缓矿产资源的枯竭具有重要意义。提取有价提取有价组分组分银山铅锌尾矿中SiO2、Al2O3、K2O占总成分的80%以上。主要矿物为石英和绢云母，其中石英含量为5154%，绢云母含量为2934%。且大部分绢云母呈单体形状，粒度较细。尾矿生产建筑材料尾矿生产建筑材料尾矿中含有的多种非金属矿物，如硅石或石英、长石

11、及各类粘土或高岭土、白云石或石灰石、蛇纹石等，都是较有价值的非金属矿物资源，可代替天然原料作为生产建筑材料的原料。a) 生产微晶玻璃 生产工艺包括：烧结工艺和熔融工艺1、烧结工艺2、熔融工艺尾矿生产建筑材料尾矿生产建筑材料b) 生产硅酸盐水泥c)生产免烧砖 免烧砖是一种新型建筑材料，是由胶凝材料与含硅、铝原料按一定颗粒级配均匀掺合，压制成型，并进行蒸压或蒸养而成的一种以水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硅铝酸钙等多种水化产物为一体的建筑制品。生产生产建筑材料建筑材料d) 生产粘土砖 以尾矿为原料，用塑性成型或半干压成型生产粘土砖e) 生产耐火材料主要用于热工设备中抵抗高温作用，用作高温容器或部件的无

12、机非金属固体材料。 生产生产建筑材料建筑材料f) 生产粘土砖 以尾矿为原料，用塑性成型或半干压成型生产粘土砖。废废石的资源化石的资源化提取有价成分提取有价成分 废石中含有硫化铜、黄铁矿和多种金属硫化物，在氧、雨水和铁硫杆菌作用下，产生出Cu、Fe、S、Al等离子的酸性水，造成水体的污染。生产生产建筑材料建筑材料生产生产硅酸盐水泥硅酸盐水泥其他其他粉煤灰1、在水泥工业和混凝土工程中的应用2、在建筑制品中的应用3、作农业肥料和土壤改良剂4、回收工业原料Fe2O3，Al2O3煤矸石1、用于制造砖块、水泥、加气混泥土、微孔吸音砖、瓷砖、轻集料等各种建筑材料 2、用于复垦3、用于道路工程4、用于注浆技术

13、安徽省庐江龙桥矿业有限公司安徽省庐江龙桥矿业有限公司主要产品是铁精矿一期建设规模为年采原矿 100万 t ，二期建设规模为年采原矿 300 万 t ，设计开采年限为 6 0a , 拥有一个库容为 276 万 m3的尾矿库。目前 100 万 t / a规模现已投入运行, 20 08 年实现利润5 . 5 亿元, 20 09 年在全国金融危机背景下仍实现利润 1 . 7亿元, 2010 年上半年已实现利润 2 亿元。该公司为创建环保生态型矿山企业, 解决工业固体废物日益增多及尾矿库库容较小的矛盾, 通过积极探索废石、 尾矿等工业固体废物的综合治理和应用技术之路。该公司在固体废物综合治理应用上采取多

14、种技术措施, 主要表现在:1、走二次资源 回收再生路。把回收再生利用矿山采、 选过程中产生的大量废石、 尾矿等补充矿产资源做为大规模开采矿产资源中的一个重要方面。公司在抓好主打产品铁精矿的同时, 努力做好尾矿中铜、硫的提取与回收, 同时积极同科研单位研究, 加强对尾矿的再次选别, 以回收其中的有价金属金、 银等有用组分。另一方面, 公司通过对球磨、 浮选等选矿设备技术改造, 应用新的生 产工艺和流程, 提高了对铜、 硫的提取利用, 使铜、 硫的回收率分别由原来的19 % 和 30 % 提高到 了26 % 和 39 %, 减少了资源的浪费。2、尾矿作为原材料, 积极开发尾矿制砖、 废石充填等项目

15、。3、绿化复垦和建坝处理。安徽省庐江龙桥矿业有限公司安徽省庐江龙桥矿业有限公司问题与建议问题与建议问题：1、大部分矿山企业单纯追求短期效益，采选回收率低，矿山固体废物依然大量堆存，其综合回收利用未能得到重视。2、政府虽然制定了资源综合利用减免所得税部分资源综合利用产品企业减免增值税的优惠政策，但没有具体制定针对尾矿和废石利用的鼓励性政策，不能充分调动企业开展固体废物综合回收利用的积极性。3、矿山固体废物综合回收利用的资金科技投入不足，其综合回收利用水平较低。4、目前我国矿山固体废物的综合利用大多局限于回收有用成分及用作生产建筑材料，高附加值产品少，没有市场竞争力。建议：1、借鉴国外固体废物处理的先进技术（建立押金返还制度）2、倡导 矿山企业“无废开采”“无尾生产”“清洁生产”3、鼓励发展固体废物处理产业 矿山固体废物其实只是放错了时空和地点的原料，过去被认为是废物的东西，随着科学技术的发展，可能就是珍贵的原料或资源。1、我国应在相应法律法规逐步健全与完善的基础上，研发矿山固体废物