尾矿综合利用现状及其展望_张淑会

尾矿综合利用现状及其展望

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张淑会,薛向欣,刘然,金在峰

(东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110004)

摘要:分析了我国尾矿资源的特点,以大量事例、数据概述了尾矿综合利用的途径及现状。指出尾矿综合利用是矿山可持续发展的必然选择,深入开展尾矿综合利用的研究和生产,把矿山尾矿综合利用和治理、环境污染结合起来,不仅可获得良好的经济效益,还将产生巨大的社会效益。

关键词:尾矿;综合利用;经济效益

中图分类号:TD926文献标识码:A文章编号:0253-6099(2005)03-0044-04

Current Situation and Prospect of the Comprehensive Utilization

of mining tailings

ZHANG Shu-hui,XUE Xiang-xin,LI U Ran,JIN Za-i feng

(School of Materials&Metallurgy,Northeastern University,Shenyang110004,Liaoning,China)

Abstract:The charac teristics of tailings resource in China are analyzed.The approaches of comprehensive utilization and its current situation are summarized with a number of examples and data.The comprehensive utilization of tailings is the necessary choice of mining industry,and it will bring tremendous social benefits in respec t to treatment and environmental pollution. Key words:tailings;comprehensive utilization;economical benefits

矿产资源是人类赖以生存的重要生产资料之一,其主要特点是不可再生和短期内不可替代性。矿产资源是我国工业发展的基础,目前我国90%以上的能源和80%左右的工业原料都来源于矿产资源。随着我国工业化的迅速发展,矿产资源的需求将日益俱增,但是在矿产资源开发生产过程中,资源损失和浪费非常严重。因此,充分、有效、合理的利用矿产资源是关系到矿山可持续发展的重大问题。

尾矿是工业固体废弃物的主要组成部分。世界各国每年采出的金属矿、非金属矿、煤、粘土等高达100亿t以上,排出的尾矿量约50亿t,以有色金属矿山累计堆存的尾矿为例,美国达到80亿t,前苏联为41亿m3。目前我国发现的矿产有150多种,开发建立了8000多座矿山,累计生产尾矿59.7亿t,占地8万hm2以上,而且每年仍以3.0亿t的速度在增长[1]。尾矿不仅占用大量土地,而且也给人类生产、生活带来了严重污染和危害,现已受到全社会的广泛关注。同时,随着矿产资源的大量开发和利用,矿石日益贫乏,尾矿作为二次资源再利用也已受到世界各国的重视[2~4]。我国近年来开始重视尾矿的再利用,但由于我国共生伴生的综合矿较多,自然禀赋差,开发利用率不高。再加上我国选矿设备陈旧、老化现象严重,自动化水平低,管理水平不高,有用矿物回收利用水平还普遍较低。目前,我国尾矿的综合利用率仅为7%左右。因此,从我国尾矿资源的实际出发,大力开展尾矿资源综合利用,对保护和改善生态环境、提高资源利用效率都有十分重要的意义。

1尾矿综合利用的必要性

1.1尾矿严重危害生态环境

尾矿长期堆放在尾矿库中,占据了大量的农用、林用土地,从而导致尾矿库所在地区的土地资源失衡。有些边远地区的乡镇矿山选矿厂甚至直接将尾矿排放在大自然。例如,山西省的几十座铁矿山,只有1/10建有尾矿库,其他尾矿均排入河沟,堆积成灾。由于矿山尾矿多已磨至-0.074mm,储存于尾矿坝中或河道、山谷、低地等地,常渗流溢出,未复垦的尾矿库表面的沙尘可被风吹到库区周围,有时甚至形成矿尘暴,严重恶化周边地区的生活和生产条件。尾矿中的有关成分和残留的选矿药剂也会对大气和水造成严重污染,并导致土壤退化、植被破坏甚至直接危害人畜的生命安全。例如,冶金矿山的9个重点选矿厂附近的14条河

第25卷第3期2005年06月

矿冶工程

MI NI NG AND METALLURGI CAL ENGI NEE RI NG

Vol.25l3

June2005

¹收稿日期:2003-10-12

作者简介:张淑会(1976-),女,河北定州人,博士研究生,主要从事冶金资源综合利用过程相关材料的研究。

流均被污染,鞍山铁矿坝占地15km2,白云鄂博矿山尾矿占地11km2,金川镍矿尾沙扬尘10km2,粉尘使周围土地沙化,造成大面积农田减产或绝产[5]。

国内外许多采选公司的设计、建设和生产经验表明,尾矿处理设施结构复杂、投资巨大,其建设投资就占到整个采选企业总费用的5%~40%。尾矿库的维护和维修更需要消耗大量资金,据有关部门统计,我国冶金矿山每吨尾矿需尾矿库基建费1~3元,经营管理费3~5元。随着尾矿数量的不断增加,尾矿坝体高度也随之增加,不安全隐患也日益增大。如1962年9月26日云南省云锡公司火谷都尾矿库溃坝事故,涌出尾矿330万m3,水38万m3,冲毁5.4@106m2耕地、11个村寨和一个农场,死亡171人,伤92人,受灾人口13970人,直接经济损失2000万元。1988年4月13日陕西省金堆成钼业公司栗西尾矿库排洪隧洞塌陷,136万m3尾矿沙和水泄漏,使陕西、河南两省16个县市水资源严重污染,直接经济损失3200万元[6]。可见尾矿的综合利用和环境治理已经迫在眉睫。

1.2尾矿中有用组分丰富

近年来我国一些大中型矿山企业开始重视尾矿的二次开发和利用,但是由于我国的采矿技术远远落后于发达国家,剩在尾矿中的有用组分含量过高,造成巨大损失。目前就铁矿山而言,年排出尾矿量达1.3亿t,平均含铁11%,相当于1410万t金属铁损失在尾矿中。大冶铜矿尾矿含铜总量6.3万t,金3373kg,银56175kg,铁276.85万t。河南金矿年损失金2.3t以上[5]。武钢矿业公司各铁矿山累计生产铁矿石17349万t,排废石54157万t,排尾矿5363.87万t。江西铜业公司各选矿厂每天排放尾矿8.3万t左右,各选矿厂尾矿库已堆放尾矿9000万m3[7]。尾矿中不仅有贵金属、有色金属、黑色金属,还有大量非金属。上述资料表明,尾矿中有用组分丰富,如不进行综合利用,将造成资源的严重浪费。

1.3尾矿综合利用有良好的经济效益

世界上工业发达国家为保护矿产资源,维持生态平衡,实行良性循环,已把矿产资源综合利用提到了工业革命的高度,在尾矿的综合利用方面取得了显著的成效。20世纪80年代中期,俄罗斯科夫多尔采选公司以工业规模开发了从铁矿石尾矿中回收磷灰石精矿和斜镐石精矿的复合矿采选工艺。1988年至1990年,该公司以发展少尾工艺和充分利用尾矿为前提,生产出了国内外市场上广泛需求的产品,如铁精矿、磷灰石和斜镐石精矿、饰面陶瓷板、磷镁肥料、建筑用碎石、天然石块和块石加工产品等,从而实现了矿产资源的综合利用与尾矿的整体利用。我国的矿山尾矿一般都有较高的品位,特别是20世纪50~60年代的尾矿,其综合利用意义更大。首先,为弄清尾矿资源贮量、冶金性能,需对尾矿坝重新进行钻探取样,进行财政预算评价,这种前期地质工作比开发一个新的露天矿容易的多,结果也精确的多。其次,这些尾矿区具有良好的交通和生产设施,可节省一大笔基建费用。第三,这些尾矿坝结构疏松,容易开采,尾矿沙一般无需破碎和碾磨,生产成本低。近年来,一批矿山企业在尾矿综合利用方面已经取得了显著的经济效益。

中国有色金属工业总公司矿产地质研究院对广西德堡铜锡矿山尾矿进行了初步研究,结果表明尾矿中以铜为主,伴生锡、金、银等,锡最终回收率为20%,金最终回收率为30%。每吨尾矿生产成本5元,产值16.7元,可盈利11元[3]。同时该研究院通过调查研究找出了低成本制作建筑轻型砖产品的方法,初步估算表明造一块普通红砖大小的高强度轻型砖,其成本为0.2元,质量为普通红砖的3/5[3]。

鞍山铁矿有7个大型选矿厂,11个尾矿坝,至1995年5月累计排放尾矿7.7亿t,年排放量约为2700万t,尾矿含铁8%~16%,目前普遍建立了再选车间以回收铁精矿[6]。

武山铜矿尾矿经再选回收硫,获得的硫精矿品位36.83%、回收率89.42%,日处理尾矿达350万t,年创利可达283万元。永平铜矿尾矿厂开展了回收白钨的试验研究,采用重选-磁选-浮选-重选的联合工艺流程,获得的白钨精矿品位达到66.83%,年产白钨精矿339.3t、硫精矿1584t,年产值达664.8万元,年利润172.8万元。银山矿建成了年产1000万块的尾沙砖厂以利用尾矿中的绢云母,每年可利用尾矿3万t,年产值达1683万元,创利税776万元[8]。

某黄金矿山尾矿石性质与建陶产品原料长石粉基本一致,该尾矿经分级后粗粒矿物经重选可产出含金23g/t的金精矿,经重选后的尾矿可用于填充。中间产物采用磁选、浮选脱除铁、硫等有害元素,得到含铁0.35%、含硫0.026%的长石粉原料,该原料可以生产质量较高的墙、地砖,年利润总额达到72.42万元[9]。

综上所述,大量尾矿已成为制约矿山可持续发展,危害矿区及周边生态环境的重要因素,对其综合利用已成为经济发展和环境保护的双重选择。尾矿资源的高效无废利用,在缓解环境矛盾的同时,还可以扭转目前我国金属矿山生产类型单一,资源匮乏,抵御产品市场价格波动能力较弱的现状,有效提高矿山企业的市场适应能力和经济效益。

2尾矿综合利用现状

我国尾矿利用工作起步较晚,但进展较快,20世

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第3期张淑会等:尾矿综合利用现状及其展望