有色金属尾矿的问题及处理现状

Se ries N o.395 M ay2009

金属矿山

M ETAL M INE

总第395期

2009年第5期

*国家重点基础研究规划/9730项目(编号:2006CB403507)。

孙燕(1985)),女,中国科学院地质与地球物理研究所矿产资源

研究重点实验室,中国科学院研究生院,硕士研究生,100029北

京市朝阳区北土城西路19号。

有色金属尾矿的问题及处理现状*

孙燕1,2刘和峰3刘建明1孟繁威4张伟庆1,2

(11中国科学院地质与地球物理研究所;

21中国科学院研究生院;31赤峰地质勘查开发院;41内蒙古阿鲁科尔沁旗地震局)

摘要随着排放量越来越大,有色金属尾矿所带来的问题日趋严重。综述了我国有色金属尾矿处理的现状,并针对有色金属尾矿粒度细,有价元素关系复杂,含有有毒有害物质,数量大的特点,指出了有色金属尾矿所带来的问题,提出了看法和建议。

关键词有色金属尾矿综合利用直接利用

Current Proble m s i n t he D isposal of N onferrousM et a llic Tailings

Sun Y an1,2L i u H efeng3L i u Jianm ing1M eng Fanw e i4Zhang W e i q i n g1,2

(1.Instit u te of Geo logy and G eop hys ics,CA S;2.G raduate S choo l of CA S;3.Ch i feng Instit u te of

Geo log ical Investi gation and Exp l o itati on;4.A rhorchin Banner Seismo l ogical B urea of Inner M ongo lia) Abstrac t T he prob le m s caused by nonferrous me tallic ta ili ngs a re i ncreas i ng ly sev ere r w ith t he i ncrease of taili ngs d i scharg e a m ount.T he pape r rev i ews t he curren t state of the d i sposa l o f nonfe rrous m eta lli c ta ili ng s i n Ch i na,po i nts out the prob l em s i n re lati on to t he ir characteristics,such as fi ne s i ze,com plex va l uab l e e l em ent re l a tion,po i sonous substance con-tent and larg e a m ount,and pu ts f o r w ard the i m prove m en t suggesti ons.

K eywords N onferrous m eta ls taili ngs,Comprehensi ve utilizati on,D irec t utiliza ti on

矿产资源是人类生存和社会发展的重要物质基础。我国是有色金属生产大国,而有色金属矿山的尾矿量达70%~95%,既造成了大量资源损失于尾矿中,尾矿对环境等也产生了很大的危害。因此,有色金属尾矿的治理及综合开发利用是当前迫在眉睫的问题。

1有色金属尾矿概述

1.1有色金属尾矿有关的数据

目前,由于我国有色金属矿产80%是共(伴)生、金属品位低,有色金属采选回收率为50%~ 60%(比发达国家低10%~15%),伴生有色金属回收率为40%(比外国低20%)[1]。我国现有300多个国营有色金属尾矿坝,堆存的尾矿量为22亿t以上,并以每年1.4亿t增长,而尾矿坝正常运行的仅占52%,尾矿平均利用率为8.2%[2-3]。

1.2有色金属尾矿的特点

有色金属的尾矿一般由矿石、脉石及围岩中所含多种矿物组成,其主要化学成分为S i O2,C a O, M g O,A l2O3,Fe2O3等。具有以下几方面的特点:

(1)颗粒极细,多数小于-0.074mm[4]。

(2)尾矿中多达40种金属元素且关系复杂。

(3)大多是硫化物尾矿,易氧化形成酸性水。

(4)有少量的有毒有害物质。一是矿石中带来的如铜、铅、砷、锡、汞、镍等;二是药剂中带来的氰化物、硫化物、重铬酸盐、硅氟化钠、硫酸铜、硫酸锌和黄药、黑药、松醇油等。

(5)数量大、易流动、输送浓度很低。由于选矿过程需大量的水,尾矿排放后多呈尾矿浆,含20%的固体质量,80%以上为水,一般每得到1t金属量的铜精矿,就要产出近1000t尾矿浆,其中含有100多t尾矿[4-5]。

1.3有色金属尾矿所带来的问题

有色金属尾矿地表堆放,主要存在以下几方面的问题。

1.3.1资源的浪费

由于以前选矿技术及意识的原因,尾矿中含大量的可回收金属元素,并且对占尾矿大半乃至90%

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以上的非金属组分极少开发利用[6]。例如云锡老尾矿数量已达到1亿t以上,平均含锡为0.15%,损失的金属锡达20万t以上[7]。

1.3.2耗费巨资建立尾矿库和运营管理并且占用大面积的土地或农田

随着尾矿量的增加,堆坝和管理工作量越来越大,越来越困难,而只有少部分得到利用。因此会耗费大量的人力、物力、财力并要占用大量的农田、山地。据统计,我国冶金矿山每吨尾矿需尾矿库基建投资1~3元,生产经营管理费用3~5元,尾矿库的设施费占采选总投资的5%~40%[8]。据预测,到2010年,全国固体矿产采选排出尾矿破坏土地和堆存占地面积将达到2.47~4.69万k m2[9]。

1.3.3尾矿坝潜在的工程灾害危及人民生命财产的安全和矿山的安全

目前国内大部分尾矿库超期服务,超库容使用,使原设计坝体的稳定性和抗渗性受到严重影响,并且尾矿结构松软,含大量的水,尾矿库溃坝等灾害事故时有发生。如云南锡业公司新冠选矿厂火谷都尾矿坝失稳决口,约3个多小时奔涌出尾矿浆3465 m3,库水3952m3,造成下游村民伤亡和数千公顷农田被淹没,选矿厂停产3a[4]。

1.3.4严重地污染周边的环境

尾矿扬尘含有大量的有害物质并且颗粒细,随风飞扬会污染大气和环境。如金川有色金属公司的尾矿,在狂风季节中细颗粒尾矿腾空而起,形成长达数公里的/黄龙0,严重污染环境[4]。尾矿水含重金属、药剂,并呈酸性,污染水源和土壤,破坏生态平衡。

2有色金属尾矿的处置现状

有色金属矿山尾矿主要堆置于尾矿库,不过随着研究工作的进行以及技术的进步,很多尾矿能得到很好的处理或综合利用。

2.1堆置于尾矿坝

2.1.1尾矿库堆置的前提及工程技术问题的解决

(1)堆置前提。尾矿有潜在利用价值,现在技术不能很好地利用或者经济效益太低。有合适的建库地址,一般选人口稀少的山谷和山坡(占90%以上)、荒地、洼地;基岩的水文、工程、环境地质条件优良;附近有足够的筑坝材料;尾矿输送方便[4]。

(2)堆置技术问题及解决[4,10-11]。常用的建库技术是采用透水土石筑成混合坝作初期坝,采用上游法尾矿充填,在后期采用井管排渗设施,高筑坝,减少尾矿的占地面积;选矿厂排出的尾矿经砂泵站加压后送至尾矿库;进行尾矿库安全管理与监测,安排专职人员定时进行坝体浸润线、坝体沉降位移、渗流量、库水位排水井溢流水质等项目的观测。

2.1.2尾矿库对环境污染的防治

(1)尾矿库扬尘的防治。对尾矿采取固结和稳定措施。主要有化学药剂使尾矿絮凝结团与快速沉积固结、物理覆盖、植被法、湿润法抑砂压尘、尾矿干法处置等[4,12-13]。

(2)尾矿水的防治。有色金属废水处理技术发展较快,有自然净化法、中和法、硫化法、离子交换法、萃取法、铁置换法、电渗析法、超滤法等,或是组成各种联合工艺[4]。还要注意尾矿库区岩体裂隙渗流的堵截技术,例如设垫层、流渗障、渗漏返流系统,防止尾矿中有害物质进入地下水[14]。

2.1.3尾矿库的治理

(1)复垦。它是对尾矿库已堆满库容后的后继处置措施,分为工程复垦和生物复垦两个部分,其主要内容包括粉尘控制、覆盖表土及防止表土流失、坝基保安、减少重金属污染物的径流量、绿化及加速自然转变过程等,关键是填加隔离层和表层土壤[5,14]。

我国利用尾矿库造地复田植被绿化,在许多有色金属矿山中已实施[15]。如中条山有色金属公司篦子沟铜矿两个服役期满的尾矿库,已采用复土植被的方法造田,粮食、水果都获得了丰收;云锡大屯硫化矿尾矿覆土,能固堤保土,效果很好;金川有色金属公司采用/覆盖、蓄水、恢复植被、引水建立人工植被方案0,对大型尾矿库进行环境治理,填补了我国在该地质条件下尾矿治理的空白,都取得了明显的经济效益和社会效益。

(2)露天矿山利用尾矿库做排土场[4,16]。已经储满尾矿并停止使用的尾矿库,或是正在使用的尾矿库靠近坝体已干涸的部分区段,可以设计用作露天矿山排土场。这样做的好处很多,可以节省排土场的占地面积,又可以防止尾矿库扬尘。关键问题是需要研究具体矿山高边坡排土场的稳定性与可能发生的泥石流问题。我国很多露天开采的钼矿山是采用此法。

2.2尾矿的海底排放[13,16]

这种方法包括尾矿处理作业线、海水投入作业线、在排气/混合室处理尾矿,然后把尾矿排放到局部的深处且能靠重力沉积的区域。该法1971年首次应用于加拿大的Island铜矿后,随后在加拿大的

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孙燕等:有色金属尾矿的问题及处理现状2009年第5期