尾矿利用技术的几点思考

尾矿利用技术的几点思考

经过多次申请，记者在中国地质科学院尾矿利用技术中心办公室拜访了刚刚从辽宁省回来的中国科学研究院主任张金清。张主任解释说,此前之所以没能安排采访时间,是因为他一直在辽宁一些矿山企业做尾矿产业项目的调研论证、合作意向签约和技术指导工资源利用这一新兴朝阳行业表现出了高度的关注和投资热情,即便是辛苦也乐此不疲。近年来,像张金青这样关注矿废治理、综合利用工作的业内外人士还有很多。由于我国在几十年的采矿过程中,排放了大量的尾矿、废石,它们的堆积导致土地占压、植被破坏和环境污染,并随时可能引发泥石流等地质灾害,直接危害人民生命财产,所以对尾矿、废石等矿山固体废弃物的治理和综合利用一直成为政府、行业专家、矿山企业、环保部门和广大人民群众关注的焦点。尾矿及废石的综合利用废石、尾矿随意露天堆放会对周围环境产生严重危害,一般矿山企业对废石、尾矿均采取了一定的处理措施。基于矿山自身的地理条件,结合山区的地形特征,大多数矿山采取就近依山建坝的方式,对其进行封闭处理,将废石、尾矿及因其而产生的污水控制在一定的范围内。尽管,通过加高尾矿库大坝、增加库容、加高河堤、疏通河道、规范排放等措施可以减少矿山固体废弃物所造成的污染和危害,通过土地复垦、造田等治理工程也可加以防范和缓解。但是,由于一些矿山废石、尾矿坝防渗标准不高,技术落后,工程质量差隐患多,加上长期以来管理不善,技术力量不足,水平低,致使不少尾矿坝发生渗漏,从库内外泄的酸、碱性水或有毒有害物质对周围环境和地下水造成污染,使人们逐渐意识到对废石、尾矿采取简单的处理只能治标但不能治本,留下长期隐患。20世纪末,中国矿产资源总回收率只有50%左右,在矿山固体废弃物中蕴藏着许多有用组分,进一步开发利用可以形成新的二次矿产资源,有很多矿山企业通过从矿废中提取有用组分实现了良好的经济效益,北京威克冶金有限责任公司就是其中的一家。公司韩总工程师对记者说:“公司利用矿山废石生产砂石料,年产量能达到130万～140万吨左右,每年利用废石量在160万吨左右,通过引进二道磁选程序,从矿废中提取粗铁20万吨,提高了矿废资源产品的附加值,产品盈利情况非常好。”尽管回收有价成分,对矿废治理、利用企业来说,有着可观的经济价值,但是,随着国家加强环境保护和土地管理力度的加大,尾矿占地成为必须解决的迫切问题,只回收有价组份仍然处理处不了剩下的大量尾矿,为了有效地提高矿山固体废弃物的资源利用效率,矿山企业和科研工作者加强了对矿废中有价组分回收和全部矿废整体开发利用的产业化试验研究,并取得了一系列科研成果。20世纪80年代中期,随着工业体制改革的深入以及原有矿山资源的日益减少,利用废旧资源作为生产原料的想法日渐深入人心,矿山固废的利用再次成为矿业关注的新热点。政府主管部门和研究单位开始有组织、有计划地开展调查研究,并大力倡导矿山固废整体开发利用的理念,与此同时,涌现了一批试验研究群体和科技成果。1990年,中国地质科学院在中国率先正式成立“尾矿利用技术中心”,1994年,在国家计委和国家科委编制的《中国21世纪议程优先计划(第一批)》中“尾矿的处置、管理及资源化示范工程”被列为“自然资源保护与利用”优先领域的第4项。实践证明,矿山固体废弃物作为复合矿物原料进行整体开发利用,是减少矿废的治本之路。不但可使原来资源枯竭或资源不足的矿山重新成为新资源基地恢复或扩展生产,发挥矿山潜力,而且使国家、企业不必重复投资基本建设就可获得大量已加工成细颗粒原料的二次矿产资源。这些资源作为硅酸盐材料,可广泛用于生产建筑砂石料、砌块、隔墙板等新型墙体材料,水泥、陶瓷、玻璃、滤料、无机填料以及微晶玻璃、复合微粉等新型材料的复合原料。近几年来,北京市矿山尾矿、废石的综合利用已经在商品混凝土、沥青混凝土、无机混合料、建筑雕塑、浮雕、外墙挂板等方面取得了突破性进展,每年可减少2000多万吨的天然砂石开采。同时作为矿山的连续产业,吸纳了大批人员就业。相关专家曾经参考国内外有关开发利用矿废的经验,对北京地区的矿废资源化利用带来的经济和社会效益进行了预测性分析:建一座年产量30万m2的尾矿微晶玻璃厂,实现年产值11220万元,容纳职工就业435人;建一座年产100万吨高速公路路面增强料的企业,可实现年产值2600万元,安置就业80人;建一座年产65万m2彩釉墙地砖厂,年产值1155万元,安置职工175人;一座年产30万m3优质道碴生产厂,年产值可达465万元以上,间接收益180万元,安置就业60人;每年利用30万吨尾矿作为原料生产水泥,年产值可增加560万元,增加就业30人;用煤矸石生产污水处理滤料,建设年产1万吨滤料厂,年产值800万元,可安置就业156人。加强技术融合发展是固废开发的突破口最近几年,我国在矿山固废治理和资源化利用方面取得了一些成绩,但是产业化工程的推进速度仍然迟缓,张金青分析说:“企业在矿废治理和实现资源化利用过程中,是一个重要的推动因素,但是较低的产品利润严重影响了企业的积极性。”目前,矿废主要利用方式为生产建筑砂石料和无机混合料,比较单一且附加值较低,经济效益比起矿山主导矿产品来讲还相差甚远,产品不具备市场竞争力。以煤矸石页岩砖为例,北京市周边外埠地区实心粘土砖仍在大量涌入北京市场,价格比煤矸石页岩砖低,造成煤矸石页岩砖市场很难拓展;而建筑砂石料也有类似的问题:周边地区涌入的以及本地违规开采的天然砂石也是屡禁不止,这种情况下,很难激起企业的投资热情。只有开发那些可供批量生产的高附加值产品并形成产业化,才能调动矿山企业和全社会的积极性,变被动为主动。中国地质科学院尾矿利用技术中心利用尾矿、废石、煤矸石已经成功研制开发出的微晶玻璃新技术成果,引发了人们对矿山固废资源向高附加值产品领域进军的关注。张金青介绍说,以尾矿为原料生产的深色微晶板材玻璃的生产成本在200元每平米,比同类产品成本低15%～20%左右,销售价格在每平米550～600元左右,是同类产品价格的2倍,微晶玻璃无放射性危害,低生产成本,高销售价格的产品新材料产业NO.52007优势也吸引了投资商的眼球。国内外材料学家们正致力于以非金属矿物原料和复合原料开发新型陶瓷、新型玻璃等新复合材料,为矿山固废开发高附加值产品创造了有利条件。对于如何调整矿废原料产品的产品结构组成以推进矿废开发利用的产业化进程,张金青说出了自己的观点:“一高一低”都要抓。”“低”指的是附加值低的产品,技术要求不高,企业投资能够立竿见影,比如矿废做砂石料,无机混合料、砌块、隔墙板等新型墙体材料,在大量消纳矿废量的同时,企业产品就地销售,成果转化快、示范效应明显;“高”指的是高附加值产品,如微晶玻璃、干粉沙浆、复合微粉等,只有这种附加值比较高的产品才能真正吸引投资,调动起企业的积极性。用矿山固废取代传统原料,不仅对新产品、新企业规模生产的成熟化、配套化和工程化具有相当高的要求,对老企业,传统产品来说仍然也是技术融合化的过程。在中国矿废利用的先行矿山中,有一些生产企业因效益不好而停顿,这说明矿废的利用技术是有复杂性和难度的。尽管,在我国对矿废开发利用的技术有一定的基础,矿废生产微晶玻璃技术更是实现了自主创新,但是,目前矿废处理和应用过程中还存在很多棘手问题,如煤矸石的利用率不高,有些尾矿还没有被积极的应用,这些问题的解决有待于科技投入力度的进一步加大。对于高新技术的研发,常年从事固废行业研究工作的北京节能与资源综合利用协会秘书长岳怀云做了一个很形象的比喻:“如果把技术比作“女儿”,那么企业就是“新郎”,政府作为“父亲”在女儿出嫁的时候,要适当送些“嫁妆”。为了推进矿废利用高新技术的研发,政府要充分加以引导,适当的进行买单。”对于投资矿废利用的中小民营企业来说,因自认为生产所采用的技术科技含量不高,企业往往忽视了技术依托而走了很多弯路。他们在项目上马前,并不找科研院所进行技术咨询、寻求技术支持;在购买设备时,又常受到设备厂家的误导,说免费提供给建厂企业产品配方,有些厂家将配方的效果说得天花乱坠,结果项目投产后,出现很多产品质量问题,影响销售,造成经济损失,甚至整个项目半路夭折。张金青说,这几年他已经遇到过很多这样的企业。事实表明,对矿废的资源化处理和综合利用,无论是走高科技含量利用的产业化路线,还是采用低科技含量的利用方法,一定要以技术作为依托和先导,以科学发展观进行规划建设,重视科学技术对行业指导的重要性。没有稳定的团队是阻碍矿废治理、综合利用的又一难题。“从事固废资源化利用专业的高层次技术人员实在太少!”北京环保局固废利用中心李义新在谈到固废整治的队伍建设时感慨地说道,张金青对此也颇有感触,甚至有些忧虑,他说:“目前,矿废利用行业没有建立起专业的从业、管理队伍。如果没有一个完善的专业化队伍体系,整个行业对技术、对市场的把握就要滞后,这也成为制约产业发展的一块绊脚石,在实施产业化的进程中企业配备建材、设备自控和市场营销等方面的专业人士,并建立一个规范的管理、组织团队是非常重要的。在有些大企业中,从事矿废开发利用的技术开发主管人员直接进入到产业中成为负责人,并组织管理团队,这些做法对整个矿废开发行业队伍的建设都起到了良好的带动作用,非常值得借鉴。”目前,在我国矿山废石、尾矿处理、处置问题的体制和政策依然带有计划经济的影子,在现行的矿山体制中,废石、尾矿的管理体系较混乱。管理者集管理与服务职能于一体,其管理牵涉到建设、环保、经贸、科技、卫生等有关政府部门,这种条块分割和多头管理不但不易协调,而且相互之间容易产生诸多矛盾。我国矿山固体废弃物处理经费主要靠政府和上级主管部门拨款,环卫设施建设主要由其投资,导致废石和尾矿的处理在资金方面缺乏与市场经济相适应的政策体系,无法有效吸收民间的和国外的资金,大部分矿山企业在这方面存在资金缺口。因此,建立与市场经济体制相适应的管理与运行机制,吸引非政府力量直接参与矿山固体废物治理与应用工程的开发与经营,是加快矿山固体废物治理开发的重要途径。矿山固废的治理和综合开发是一个系统工程,牵涉的行业和技术面广,因素多,只有将各个影响因子进行统筹协调,调动更广泛的参与力量才能形成推动行业快速前进的合力。尾矿利用在矿产资源方面的发展我国矿山固废资源综合利用走向产业化是从“十五“期间全面开始的,据统计,目前全国矿废的综合利用率约为8%,北京为10%～15%。中国地质科学院尾矿利用技术中心办公室透露,全国从事矿山固废治理和资源化利用的企业大约在7000～8000家左右,其中矿山企业所占比例大约为1/6,大多数为建材企业和民间投资企业,最近几年又有越来越多的企业加入到矿山固废资源利用的行业中来。为了加快矿山固废的治理和资源化应用速度,国家还出台一系列优惠政策,鼓励企业进行投资,国家发展和改革委员会、财政部、国家税务总局联合发布的《关于印发〈资源综合利用目录(2003年修订)〉的通知》(发改环资73号)中确定对生产资源综合利用产品的企业给予税收优惠,该政策规定:企业生产的原料中掺有不少于30%的煤矸石、石煤、粉煤灰、烧煤锅炉渣等其他废渣(不包括高炉水渣)为原料生产的建材产品享受免征增值税的优惠;利用煤矸石、煤泥、油母页岩和风力生产的电力享受增值税减半征收的优惠;企业利用本企业外的大宗煤矸石、炉渣、粉煤灰作主要原料,生产建材产品的所得,自生产经营之日起,免征所得税五年。2003年开始,北京市政府发布了禁采河道砂石的规定,规定发布后商品混凝土行业原料紧张,急需寻找替代原料。根据北京市政府80号令,从2003年5月起,北京市禁止生产粘土实心砖,并逐步限制使用和最终淘汰粘土多孔砖等其它粘土制品,加快了煤矸石页岩砖的发展。通过一“促”一“限”两个政策,企业提高了投资矿废的积极性,而矿山固废在工业建设中也有了用武之地。多年来,尾矿整体利用的实践经验表明,矿山废石及选厂甩尾可作铁路、公路道碴、混凝土粗骨料;多种矿山尾矿可作建筑用砂,免烧尾矿砖、砌块、广场砖、铺路砖及新型墙体材料原料;有些矿山尾矿可制陶瓷及建筑陶瓷墙地砖、瓦、轻质材料;许多尾矿已成为良好的水泥原料,有望形成尾矿水泥系列;高硅尾矿可作玻璃;不少尾矿可制微晶玻璃,有望成为新材料原料。经过十几年生产检验,这些以尾矿为主要原料的产品,符合国家建材质量标准要求,日益得到社会承认,成为社会新生产力的组成部分。2004年以后对矿废原料产品的市场需求逐渐旺盛,在市场持续升温的趋势下,行业协会等业内社团组织在加强产业各环节的紧密连接中也一直发挥着穿针引线的作用,每年都举行矿山废物利用新技术,新成果的交流会,将示范工程的点和大发展环境的面结合起来,加快了矿废利用产业的形成和壮大,促进了矿山固废的减量化和资源化。根据《中国21世纪议程优先项目》方案,尾矿利用将建立配套的尾矿管理法规体系及资源化技术标准。对现有矿山尾矿实现整体利用,对新建矿山实行无尾矿矿山设计,目的是在21世纪中叶实现全国1/5矿山成为无尾矿矿山。主要为:(1)制定尾矿整体利用条例、尾矿排污收费管理条例;依据可持续发展模式和清洁生产原则,建立冶金、有色、化工、建材、煤炭、核工业、黄金矿山及地方矿山尾矿最小量化标准及实施细则;制定尾矿整体利用分类标准。(2)建立尾矿整体利用数据库及信息管理系统。(3)引进和开发尾矿利用技术、设备、测试仪器。特别是利用尾矿研制高附加值新材料的工艺、技术及产品性能检测设备。(4)建立国家尾矿整体利用工程技术中心,加强研究成果的成熟性、配套性和工程化水平,促进产品更新换代,加强和完善尾矿利用技术研究单位。(5)建设尾矿整体利用示范工程和无废料示范矿山。按产业部门选择大、中、小型代表性矿山建设尾矿整体利用示范工程,开展尾矿资源特征及整体利用研究,建立示范矿山。(6)开展尾矿整体利用开发国际合作。预计项目方案推广实施后,中国矿山尾矿的70%将由废料变成可以利用的资源,尾矿综