有色金属矿山固体废物综合回收和利用分析_王湖坤

Ser i es N o.354 D ece m ber2005金属矿山

M ETAL M I N E

总第354期

2005年第12期

王湖坤(1965-),男,湖北师范学院化学与环境工程系教授级高级工程师,武汉理工大学博士研究生,435002湖北省黄石市磁湖路

82号。

有色金属矿山固体废物综合回收和利用分析

王湖坤1,2龚文琪2刘友章3

(1.湖北师范学院;2.武汉理工大学;3.大冶有色金属公司设计研究院)

摘要分析了我国有色金属矿山固体废物综合回收和利用的现状,指出了大部分矿山企业存在对固体废物综合开发利用的认识不深、科技投入不足、固体废物混乱堆放、家底不清等问题,提出了加强矿山固体废物的管理、加大固体废物综合回收和利用的科技投入、积极推广清洁生产工艺、发展循环经济等措施。

关键词有色金属矿山固体废物回收利用措施

A na l y sis of C o m prehensive R ecovery and U tilization of Soli d W aste i n N onferrousM etallic M ines

W ang H ukun1,2Gong W enq i2L i u Youzhang3

(1.H ubeiN or m al Un i vers it y;2.W uhan Un i vers it y of T echnology;

3.D esign i ng R esearch Institute of D aye N onferrous M et al Co.)

Abstrac t T he present situati on of t he co m prehensive recovery and u tiliza tion o f the so li d w aste i n Ch i na s'nonferrous m eta lli c m i nes i s descri bed.It i s po i nted out t ha t there a re prob l em s i n m ost o f the m i n i ng en terpr i ses such as being una-w are of t he co m prehensive explo itati on and utili zati on o f so lid waste,i nsuffi c ient i nput i n sc i ence and technology,disorde r-ed depos ition o f so li d w aste and be i ng unc l ea r of t he ir properti es.Suggesti ons are m ade on the m easures tha t should be taken,i ncl uding i ntensifying the m anage m ent o fm i ne so li d w aste,enhanc i ng t he i npu t in the sc i ence and techno logy i n th i s respect,acti ve ly ex tending the c lean producti on techno l ogy and deve l op i ng the recyc l e economy.

K eywords N onferrous m eta llic m i nes,So li d w aste,R ecovery,U tili zati on,M easures

有色金属矿山是排出固体废物最多的行业之一。在我国,由于受传统工艺和经营方式所限,把大量固体废物弃于地表,造成资源浪费,占用土地,污染环境,危害人类。随着我国人口的增加和经济的发展,对有色金属矿物原料的需求量增加,矿产资源消耗加剧,环保压力越来越大,人们不得不转向依靠科技进步来开展矿山固体废物的综合回收和利用,化害为利,变废为宝。本文分析了我国有色金属矿山固体废物综合回收和利用的现状,指出了存在的问题,提出了加强固体废物综合回收和利用的措施。1有色金属矿山固体废物的来源

有色金属矿山固体废物是指矿山开采和矿石选冶加工过程中产生的废石和尾矿。废石是矿山开采过程中排出的无工业价值的矿体围岩和夹石,对于露天开采就是剥离下来的矿体表面围岩,对于井下开采就是掘进时采出的不能作为矿石使用的夹石。目前,有色金属矿山每采出1t矿石平均约产生1.25t废石,废石年产生量高达1.06亿,t建国以来累计量高达21.5亿t。尾矿是从矿石中分选出目的矿物后,剩余的含目的矿物很少的废渣,习惯上称为尾砂。目前,有色金属矿山每采出1t矿石平均约产出0.92t尾砂,尾砂年产生量达7780万,t累计量约11亿,t利用率仅为6%,占地约8000hm2[1]。2有色金属矿山固体废物的回收和利用现状

2.1废石的回收和利用

过去达不到工业开采品位而被丢弃的废石中有的含有大量的金属资源,现在可依靠科技进步加以回收。如1983年,江西德兴铜矿与中国科学院微生物所开始进行细菌浸出试验,并于1986年获得成功。目前,德兴铜矿西源废石场废石容量4亿,t祝家废石场废石容量7亿,t已在西源和祝家废石场分别建成年产200t和2000t铜的堆浸厂。按初步设计测算,全部废石堆浸可服务40~50年,可回收铜30.8万t[2]。

废石可直接用于修筑堤坝、房屋、道路或充入采

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空区。如棉土窝钨矿自1985年开始用废石加工建筑石料,仅5年时间就处理完了积存十多年的废石,现在已实现无生产废石积存。大姚铜矿自20世纪90年代开展废石不出坑的工作以来,废石直接用于井下充填,废石利用率达96%以上[1]。

2.2尾矿的回收和利用

(1)回收有价组分。有色金属矿山大多是矿产资源共生、伴生矿床。许多老矿山过去由于选矿技术的落后和单一选用某种目的金属,在丢弃的尾矿中往往还含有较多的有用元素,现在可以采用新的选矿技术进行回收,并可以取得明显的经济效益。如大冶有色金属公司铜绿山铜铁矿选矿采用浮选)弱磁选)强磁选工艺流程,自1971年投产以来共产出尾矿约770万,t尾矿品位为铜0.8%、金0.83g/ t、银6g/t、铁22%,经再选回收获得含铜15.4%、金18.5g/t、银109g/t的铜精矿和含铁55.24%的铁精矿,铜、金、银、铁的回收率分别为70.56%、79.33%、69.34%、56.68%,按日处理900t强磁尾矿,年生产300天计算,每年综合回收铜1435.75t、金171.26kg、银1055.92kg、铁33757t[3]。江西铜业公司每年从铜尾矿中综合回收金、银和硫精矿等,年产黄金5t多、白银60余t、硫精矿120万t[4]。

(2)生产玻璃制品和建筑陶瓷。不少有色金属矿山尾矿中S i O2、Ca O、A l2O3、M gO、Fe2O3、Fe O等氧化物成分与生产玻璃制品的原料或陶瓷坯体瘠性原料成分近似,可以用来生产玻璃制品或建筑陶瓷。如潘守芹、黄士忠等[5]用铜矿尾砂研制出微晶玻璃;张先禹[6]利用铜铁尾砂制成黑色玻璃;成岳等[7]利用铜矿尾砂制成玻璃化砖;张天兴[8]利用铜矿尾砂研制出一次烧成彩釉外墙砖。广西大厂铅锌矿尾矿中含硅80%以上,并含有一定数量的钾长石和钠长石,多年来一直是株洲玻璃厂生产平板玻璃、压花玻璃和玻璃球的重要原料之一。唐山陶瓷厂利用尾矿生产微晶花岗岩[9]。

(3)生产水泥。一般情况下,碳酸盐型和高铝硅酸盐型尾矿可以代替石灰石和粘土原料直接用于煅烧水泥熟料;某些碱含量较低的钙铝硅酸盐型尾矿、高钙硅酸盐型尾矿等,只要其成分与水泥的成分较为相近,亦可直接用于煅烧水泥熟料;当尾矿成分与水泥成分相差较大时,可作为掺配料或矿化剂使用。如广东凡口铅锌矿1978年利用含方解石、石灰石为主的尾矿生产525号水泥,年生产能力15万,t 水泥性能良好[10];潘一舟、周访贤[11]用钼铁矿尾矿代替部分水泥用原材料烧制水泥,在余杭县和睦水泥厂的工业性生产中一次试验成功,收到了明显的经济效益。

(4)制砖和加气混凝土砌块。用尾砂代替粘土制砖,既节省因烧制粘土砖而破坏和占用的土地,又解决了尾矿的出路,并消除和减少尾矿对环境的污染,具有广阔市场。如银山铅锌矿的尾矿中含石英50%,该矿已建成一个年产1000万块钙化砖的砖厂,每年可利用尾矿3万,t并有一定的经济效益[12]。还可用尾矿做掺合料制成加气混凝土制品。如鞍山矿渣厂年产10万m3加气混凝土砌块,尾矿用量约3万t/a[13]。

(5)用作井下填充料。井下开采矿山,随着采掘的深入,采空区不断扩大,需要大量的充填材料,这就为尾矿的综合利用开辟了另一条道路。尾矿充填采矿方法自1965年在凡口铅锌矿试验成功后,已成为我国有色金属矿山的主要采矿方法。目前,我国铜绿山铜铁矿、凤凰山铜矿、大姚铜矿、麻阳铜矿、铜官山铜矿、红透山铜矿等单位均采用此方法,使大量尾矿得到利用。金川公司尾砂膏体充填系统,设计年利用尾砂80万,t节约充填费用3000万元以上,并且减少了尾砂堆存等相关费用[14];某有色金属矿山对全尾砂膏体泵送充填工艺进行了深入的试验研究,提出了满足可泵性和采矿工程要求的几种混合料配比,采用全尾砂+水泥+粉煤灰为充填料,质量浓度74%~76%,灰砂比1B4,水泥B粉煤灰= 1B0.5,水泥单耗240~250kg/m3,单轴抗压强度大于4MPa,经测算,采用全尾砂泵送充填工艺的成本为67.72元/m3[15]。

(6)用作土壤改良剂或肥料。有些尾矿含有改良土壤的成分,可以用作微量元素肥料或土壤改良剂。如利用含钙尾矿作土壤改良剂,施于酸性土壤中,可达到中和酸性、改良土壤的目的。有些尾矿可用作微量元素肥料。

(7)造地复垦、植被绿化。尾矿库尾矿都是无机物质,不具有基本肥力,采取覆土、掺土、施肥等方法处理,可造地复垦、植被绿化。中条山有色金属公司投资45万元在篦子沟矿韩家沟、莫家洼两个服务期满的尾矿库覆土植被,造田27.33hm2,获得了粮食、水果双丰收,而且作物所含有害物质均在国家标准允许范围以内[10]。铜官山铜矿在服务期满的尾矿库上覆土建房、植树造林。盘古山钨矿在服务期满的尾矿库上覆土植被、植树造林、建公园和旱冰场等[16]。

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王湖坤等:有色金属矿山固体废物综合回收和利用分析2005年第12期