尾矿废石资源化开发利用新阶段的新思考

尾矿废石资源化开发利用新阶段的新思考网友评论 [进入论坛] 时间:2010-06-13 作者:李章大周秋兰来源:低碳网【导读】建立矿山固体废物资源化开发利用奖励基金，用于奖励有突出贡献的矿山，企业、职工、科技和管理人员，研究生和培养后备人才，支持专项研究成果的工业中间产品试验，推进新产品，新成果及时转化为生产力。

一、25年实践的体验25年来，通过铁、铜、钼、铅锌、金、镍、铬、钨、锡、铌钽、锰、钛、绿柱石、玉石（东陵石）、高岭土、煤碳矿山及花岗岩、霞石正长岩、斜长岩、辉长岩、凝灰岩、石灰岩（大理石）、煤矸石等18种矿产、7种岩石及粉煤灰、河砂、风化红粘土等，60多个矿山的尾矿、废石的直接采样试验研究，深深体会到矿山应该而可能真正成为矿产资源的综合基地；依靠科学技术进步和我国社会生产力发展，矿产可以进行整体开发利用；矿山可以应用无害化生产技术，逐步成为无废料矿山；切实做到节约资源，维护生态环境、强国富民，形成循环经济，实现可持续发展，走出适合中国矿产资源特点，具有自主创新的中国式矿业发展道路。

综观当今祖国的社会经济发展和矿业开发现状，矿山尾矿、废石资源化开发利用已进入新阶段。

总结新中国矿产地质工作者几十年的矿山资源综合利用及矿山环境治理辛劳成果和经验教训，整合相关科技力量，使矿山发挥国家循环经济的基础-先行作用，此其时也！吾辈当为之再作一搏！囿于历史原因和科技条件，矿产地质工作者无不为矿山尾矿，废石被作为废弃物而惋惜！尽管企业和科研院校的有识、有志之士不断努力，众多成果却未能冲破生产关系的桎梏，被视为矿山固体废弃物，生态环境的污染源和地质灾害隐患的废料其实都是从地下被搬到地面，并且经过破碎、乃至磨成细颗粒的不可再生的资源，它蕴藏着巨大的原料效应和已投入的能源及经济成本。

矿山固体废弃物如不资源化开发利用，矿业就不能形成完整的产业链，矿业也就不能使国民经济实现真实的循环经济的良性循环。

社会发展和科技进步，已使工业生产从“吃精料”进入“吃复合料”的两条腿走路新阶段；社会需求已从“大批量、单一品种、低（少）性能”生产，发展为当今世界性的“中小批量、多品种、高（多）性能”生产营销，这就为矿山固体废弃物资源化开发利用创造了广阔生产和市场前景，是祖国的改革开放和科技进步解放了生产力。

可以预见、随着矿山固体废物的资源化开发利用，必将促进矿产资源综合利用和矿山产品多样化，矿业开发管理体制、机制、法规，生产（工作）规范、技术标准、产品及产业开拓的发展和完善，配以矿山进一步找矿，生产矿山乃至停产、关闭矿山定能再度辉煌！同时也将带动和促进矿产地质科技进步、形成良性循环。

在前辈、同仁的成果和矿山、企业生产积累的基础上，回顾25年实践，主要体验有五：1.要正视国家和矿山的矿产资源现状，确立矿产资源整体利用的紧迫感和责任感矿产是我国社会主义经济建设，国家社会循环经济运行不可缺少的基础资源，只有资源化开发利用矿山尾矿、废石，矿业才能成为完整的产业，经济建设才能形成良性循环，矿业才能成为节约资源、维护生态环境、强国富民的现代化产业，实现国民经济和矿山的可持续发展。

据国土资源部寿嘉华副部长2004年6月在《第一届中国探矿者年会》上公告：我国95%的一次性能源，80%以上的工业原料，75%的农业生产资料，30%的工农业用水和城乡居民用水来自矿产资源。

2006年“中国钢铁原料市场高峰论坛”透露，中国铁矿探明储量只够开采20-40年；《中国矿业报》2005年报导：我国铜矿保有储量只够开采13年，金矿只够采8年；至2004年、重要矿产原料基地黄石市已有119座矿山资源枯竭、16万职工就业艰难、矿工因生活穷困不断上访。

《中国环境统计年报》记载：1999年我国工业固体废物产量7.84亿吨，其中尾矿占31.3%，煤矸石占19.8%、粉煤灰占14.7%，加上炉渣、冶炼渣共占88.11%。

2003年《全国矿产资源高效开发和固体废物处理处置技术交流会》资料：我国金属矿山已排存尾矿50余亿吨，且每年以2-3亿吨增加；堆存废石达数百亿吨、世界第一（《金属矿山》增刊常前发文）。

据国土资源部山东、河北、山西、甘肃2001-2002年矿山尾矿、固（液）体废料调查和中国矿业联合会报导的实际统计资料，及有色金属工业总公司地质勘查总局编的《有色地质五十年史料》的有色金属矿产储量开发与有色金属产量计算，金属矿山尾矿、废石量均大大超过报刊公布的数字；仅铜、铅锌矿累计积存的尾矿就可达26.4亿吨、废石9.6亿吨；2003年年产尾矿3.5亿吨，废石1.3亿吨。

如果加上年采6亿吨以上的贫铁矿石和冶金矿山剥采比为1吨矿石排出2-4吨废石（仅露天铁矿山每年剥离废石就可达4亿吨），数量就更为惊人了。

若做为资源来开发利用，将是多么巨大的物质力量。

2.要运用科学发展观，开拓矿山资源整体开发的新思路、新观点要实实在在地查明矿山资源特点及其可利用途径，从资源特点出发、经过试验研究，选择可供开发产品及主攻项目；与相关行业、专业、技术进行边缘杂交、互相结合，择优组合有关工艺、技术、设备，开发新产品、形成新产业从而开发复合矿物原料新资源；并在这个过程中，同时逐步化解矿山历史上积留下来的弊端和欠负，恢复或维护矿山生态环境，清除灾害隐患；增添物质财富，提高劳动就业及人员素质；促进科技进步，开拓新用途、新领域、和谐创新、强国富民。

下节列举的4个实例，就是我们按此工作的具体事例，此不多述。

3.技术已有积累、经济上切实可行矿山尾矿、废石是21世纪可以整体开发利用的经济实用的复合矿物原料新资源，是资源枯竭矿山、矿业城市和山区乡镇及高耗低值矿产品加工业、建材、陶瓷、玻璃产品换代的接续资源及珍贵原料。

且不说其形成的产品的实用价值和创造的经济效益之巨大和前景，仅以作为原料而言，参加我们研究成果鉴定的矿产、建材、陶瓷、玻璃、水泥、选冶、材料、设备、设计、经济专家，及已在开发利用的矿山企业反馈：用尾矿、废石作为主要原料（占原料总量30%以上）生产的产品和企业，比同类产品节能可达20%以上，成本可降低20%以上；价格低、价值高。

效果不好的，主要是经营管理方面的人为因素。

建材专家指出：建材原料加工成尾矿的粒度，可比传统原料节能50%；陶瓷专家告知：陶瓷产品烧成温度若降低100℃，可节能10%以上。

2007年4月《中国资源综合利用协会通讯》发表傅至勇、秦至刚高工材料：尾矿因其矿产成因和矿物组成等特点，熔点低、潜在能量高、供氧能力强、熔融粘度低、有多种矿化剂矿物及微量元素，最能促进水泥制造增产、节能、提高质量，是最好的原料；传统水泥粘土原料不用矿化剂时，烧成热耗在4389-5016kj/kg(1050-1200KC/kg)，用矿化剂时也在3971-4389kj/kg(950-1050KC/kg)，若用含SiO250-75%的铁铝低、活性最差的尾矿来代替传统粘土原料，其烧成热耗在3344-3553kj/kg(800-850KC/kg)，可低150-200KC/kg。

并在浙江铅锌铜尾矿烧制特种水泥（快硬375#），广东、江西铜尾矿烧制水泥中证实可大大降低热耗（可达581-550KC/kg），提高产量15-10%，应用到多种廻转窑上，也证实降低电耗、煤耗、提高产量和水泥三天强度（各可达10%）。

已在新疆、甘肃、贵州、广东、广西、湖南、江西、浙江、安徽、辽宁等省市应用推广（见总第138期“专家论坛”《尾矿代土作水泥原料》）。

4.当务之急是要为尾矿、废石研究出能提高其利用价值，具高附加值、高技术性能和含量，能带动其整体利用、且有广阔发展前景和市场的龙头产品和产业开拓无机非金属高硅-铝复合材料工业可作为其方向，微晶玻璃新材料可作为切入口。

矿业界早已公认矿业开发进入非金属矿为主的新石器时代，材料科学家也预言21世纪是硅材料时代，尾矿废石的资源化开发研究，无意中为其准备了现成的原料。

尾矿和废石的基本属性是以硅、铝、钙、镁为主、含少量铁、钾、钠的非金属矿物及微量硫、磷、金属组分的复合矿物原料，其工艺性能与单一矿物的工艺性能有很大不同，且随着破碎和磨细程度的变化而变化。

其应用不能只与产品的原料和化学成分对比，而应从产品的配方和物相来分析；不应套用产品的通用工艺，而要根据矿山自身资源特点来改进工艺，生产具有共性的产品。

这就增加尾矿、废石资源化开发利用的难度，却也显示不同矿山尾矿、废石的资源特点和不同矿山开发利用的互补性，而不是互相排斥。

要同中有异，朝着无机非金属高硅-铝复合材料工业、从微晶玻璃新材料切入，一个矿山一个矿山地开发利用尾矿、废石。

微晶玻璃是二十世纪七十年代发展起来的微晶陶瓷玻璃非金属复合材料。

晶相是从一个均匀玻璃相中通过晶体生长而产生，大部分是微晶体，剩余玻璃则是无定形或非晶态；玻璃组成可以是二元系统、三元系统、四元系统及更多元系统，如Li2O-SiO2；CaO(MgO)-Al2O3-SiO2、Li2O(Na2O)-Al2O3-SiO2、Li2O(Na2O)-MgO(ZnO、BaO)-SiO2、ZnO(CaO、BaO、PbO、MnO)-Al2O3-SiO2（TiO2）；Na2O(Li2O)-BaO(ZnO)-Al2O3-SiO2、CaO-FeO(Fe2O3)-Al2O3-SiO2等等，硅、铝、钙、镁非金属氧化物和锂、锌、铁、锰、钛、钡、铅金属氧化物组成，其组分含量波动允许范围大，晶相可以是单晶相至多晶相，剩余玻璃量范围宽，不仅生产工艺易于操作，产品种类也多。

尾矿中的微量金属组分还可成为晶核剂、矿化剂、着色剂，适合于尾矿复合矿物原料的资源特点。

微晶玻璃具有玻璃及陶瓷的优点，兼有传统材料所不能达到的物理性能；扩大了玻璃制造工艺应用范围；代表一种根本不同于陶瓷的制造工艺；对物理-化学作用的某些物理性能基础研究很有价值；可使制成材料成为含有少见已知晶体的组合体，且有可能发展出全新的晶相，是无机材料和非金属的有效结合，玻璃与陶瓷性能的独特结合。

具有可贵的耐高温性能及低（无、可控）膨胀系数，高度化学稳定性，耐腐蚀和抗氧化性，高机械强度、良好的电绝缘性，介电击穿强度等，对工业部门和专门工程，海洋材料应用具有吸引力；不仅具有较好经济效益和应用效果，有希望代替金属、非金属传统材料，而且开辟了一个没有代用材料可以满足其技术要求的全新领域。

其实际和潜在用途有：高级建筑材料（国外称为21世纪建筑材料），矿山、选厂、冶炼厂、水利、化工部门耐磨、耐腐蚀材料，水下结构及深水容器材料，日用微波炉托盘、桌面、台板；化学工业及食品加工工业大型金属器皿内衬，输送泥浆的泵、阀门、管道、热液输送管道，1100℃温度以下长期使用的热交换器材料，耐火砖接缝密封剂，特殊用途轴承；可焊接到铜、镍、低碳钢上，与金属焊接成电力、微电子、真空管组件；微电子技术用基片、制微晶玻璃印刷电路，高电容率微晶玻璃电容器和电光材料，灯泡、望远镜坯，激光器元件、透红外线微晶玻璃，飞机及宇宙飞船的热保护层、宇宙飞行器，原子反应堆控制棒材料、反应堆用密封剂，磷酸盐微晶玻璃可制医学人造骨，锂锌硅酸盐微晶玻璃人造牙等。