矿山固体废物处理与利用

矿山固体废弃物处理与再利用

摘要:我国冶金工业快速发展,促使矿山的开发力度加大,随之产生大量矿山固体废弃物。通过浅析我国矿山固体废弃物的现状,以及矿山固体废弃物的危害,我们了解了矿山固体废弃物的处理与再利用所具有重要的意义,并提出了有效治理矿山废物和资源再利用的有效方法。

关键词:矿山;固体废弃物;处理;再利用

1,我国矿山固体废弃物的现状

我国是世界采矿大国,现有各类矿山企业约15.3万个,其中国有矿山7650个,集体企业6.9万个,私营及个体企业5.8万个,余为其他经济类型企业,开采矿产143种。伴随各类矿产资源的开发利用,产出了大量的固体废弃物。这些固体废弃物的存量既是我国千百年矿业开发的历史积累,也是矿产资源利用不合理的结果,其主要的四种物质来源为:尾矿、废石、煤矸石和粉煤灰,尤以废石为多。我国矿山废弃物的累计数量也相当巨大,且逐年增多,一个省份的矿山尾矿和固废物总量可达几亿至几十亿吨。可以预见的是,随着矿石开采量的上升和品位的下降,每年矿山固废物的排放量还将不断增加。矿产是人类生存的重要生产资料之一 ,目前我国已发现矿种171个。可分为能源矿产(如煤、石油、地热)、金属矿产(如铁、锰、铜)、非金属矿产(如金刚石、石灰岩、粘土)和水气矿产(如地下水、矿泉水、二氧化碳气)四大类，开发建立了8000多座矿山,累计尾矿量达5917亿吨,大量尾矿不仅占用了土地和造成了资源的浪费,而且也给人类生活环境带来了严重污

染和危害,恶化了环境。如何把这些沉睡多年、数量惊人的尾矿进行开发利用，真正实现“无尾、无废、无污染”的现代化生产，达到推进矿山环境的综合治理是落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的客观要求，也是我国及世界各国共同关心的重要课题

2，矿山固体废弃物的危害

1、固体废弃物直接造成环境污染。固体废弃物对地面环境的污染表现是多方面的：其一，原矿直接携带超标污染物质，如放射性元素及其他有害组分；其二，选矿过程中使用的化学药剂残存于固体废弃物并与其中某些组分反应，产生新的污染源；其三，在地表堆放条件下，固体废弃物发生氧化、水解和风化等表生变化，使原本无污染的组分转变为污染组分，如有色金属矿山普遍存在的某些重硫化物；其四，流经固体废弃物堆放场所的地表水，通过与固体废弃物相互作用，溶解某些有害组分并携带转移，造成大范围污染；其五，由于某些金属矿山固体废弃物颗粒极细，排出的固体废弃物干涸后经风力携带极易扬尘造成污染；其六，某些矿山固体废弃物直接排泄于湖泊、河流，污染水体，堵塞河道，引发大灾害。

2、固体废弃物矿破坏生态环境。据了解，这些固体废弃物包括废石废渣占用大量土地，由于大规模开采锰矿、金矿、钛砂矿、花岗岩、石灰岩、大理石，加快了水土流失，植物破坏，造成大量山塘、水库泥砂淤积，河床抬高，“青山头”变成“白山头”。

3、固体废弃物易安全隐患。固体废弃物堆放易产生流动、塌陷和滑坡，尤其是坝高超过l00米的大型尾矿库．一日发生事故，其造成的

破坏是相当巨大的。

4固体废弃物推存造成严重的矿产资源浪费。特别是贫穷的一些地区大多数矿山的矿石品位低，大多呈多组分共生，矿物嵌布粒度细，再加上选矿技术设备落后，管理水平低，选矿回收率低，其结果必然将大量的可选有用组分长期丢弃在废弃物里，因此，浪费于废弃物中的有用资源是相当可观的，特别是一些尾矿，由于受到当时条件的限制，更是变成“尾富矿”。

5、固体废弃物堆存使国家个企业造成经济重负。由于固体废弃物堆存，需要维护固体废弃物堆放库，进行日常管理，加上突发性原因造成毁坏农田或造成环境破坏需要赔偿等，给国家和企业造成沉重的经济负担，有关专家估算，若按每1吨固体废弃物堆放费用和治理费用各3元以上计算，每年为此要支付一笔巨大的费用。

3，矿山固体废物可利用的价值

1、主体矿物在尾矿中尚有可观的存储。比如某家金矿选厂每年排出的尾矿，含金品位达0．8～1．2克／吨，如此算来，每年损失黄金达2．3吨以上。

2、伴生矿物存量大，价值高。我国金属矿产一个重大特点就是“单一矿少，综合矿多”。天然矿石基本上都是多种矿物共生、伴生在一起的。过去，由于“单一开发，丢弃其他”的开采利用方式，大量共、伴生矿物资源未能回收，囤居在固体废弃物之中，所需矿种选出后，其余排出地表形成砂状堆积体，而剩下的金属矿物组合相对富集，含矿品位有所提高，故称为“人工矿床”，是一笔宝贵的财富。如果借

助选矿技术的新发展，将这些金属回收，不亚于建立一个新矿山。

3、固体废弃物中脉石矿物的价值不可低估。金属矿尾矿中的大量岩屑及非金属矿物，是不是废物呢？可以肯定地说：不是。非金属矿和煤的尾矿、煤矸石及其他围岩等也都是有用物质，而且是已经采掘到地面、堆积到一起的财富。如，北京科技大学用一家铁矿细粒尾矿制作免烧砖、建筑装饰材料，已制成机压及浇注表面金属化及涂化饰面砖、墙体砌块及铺路砖，并用于有关工程。

4，矿山固体废弃物的处理

堆置处理堆置就是将固体废弃物直接堆放到预先划定并作好准备的场地上。选择场地应遵循:①保护地下水质,防止地下水因受废石堆排放的浸滤水的影响而变质;②保护地表水,防止地表水因废石堆风化淋蚀而增加泥沙负荷和溶解固体负荷;③防止风蚀;④保证人类安全,防止洪水或地震造成灾害。因此选择场地必需对地形、水文地质情况、地震情况、水文情况、大气情况等进行综合考虑。

尾矿堆存要求更特殊,尾矿坝基础材料要有足够的强度,还应具有良好的不透水性。目前尾矿坝堆放有两种较好的方法:①尾矿半干堆垛;②粗细残渣的共处置。

把固体废物堆放在堆放场后,可向固体废物堆表层覆盖石块、泥土,种植植物或对其表层进行化学处理,以使固体废物堆稳定,减少二次污染。

3.2 复垦处理复垦处理一般步骤如下: 固体废弃物→表土采掘

→表土储存→回填整平→铺垫表土→复垦种植

现在较为先进的复垦技术是开采与复垦紧密结合。如德国弗兰格尼亚石膏矿床开采过程中就采用大型轮胎式装岩机处理粘土质覆盖物,其运距较短,并能将剥离物及母土就近回填。复垦后的土地可用于农、林、牧、渔及修建公共设施等。

3.3 填埋处理填埋处理较为典型的例子是用煤矸石填充采空区。把尾矿砂与水泥混合,作井下胶填充物也是一种好方法。对有毒固体废物的填埋要采取安全填埋法,要考虑废物的预处理、地下水保护系统、场地及地表水控制管理等。

5，矿固体废弃物的再利用

对于矿山固废物问题来说,科技创新是解决问题的重要的内在动力。提高我国现有的采选矿技术,减少采剥比,提高采矿效率,采用先进、合理的矿山资源综合利用技术,减少固废物的产生,从源头上解决矿山废弃物问题。应该提到矿产资源勘查、矿山设计和矿产开发规划等先期工作中。而将矿山固体废弃物作为"二次资源"加以利用,实现从摇篮到摇篮的最佳资源利用,则是矿山废物产生后处理的最佳途径。

1.用作生产矿物聚合物的原料[5][6][7]：矿物聚合物(Mineral Polymer)又名地质聚合物(Geopolymer)，是近年来新发展起来的碱激发胶凝材料，它在许多场合可代替水泥；较之生产水泥，能耗可减少70%，排放污染物可减少约90％；同时，它具有高抗折强度、耐腐蚀、耐高温、隔热以及更好的体积稳定性，特别是阻止重金属从构筑物中溶出方面性能优异。但是，与水泥相比较成本不具优势，因而尚难以

完全取代水泥；目前还主要用于对强污染废弃物的固化等方面。但是，现在已经有人开始研究利用尾矿来制造这种材料，并获得初步成功。例如，以中国地质大学马鸿文教授为首的实验室，已经利用福建沙县田口钾长石尾矿和北京平谷县将军关金矿尾矿试制这种材料，试验结果都表明是可行的。由于原料中以尾矿为主(平谷金矿尾矿的配加量可达80％)，所以降低了生产成本，而且可以享受减免税费的优惠，使其与水泥有了一定竞争力。

能用作矿物聚合材料的尾矿要求是：成份中以铝硅酸盐为主，并含有一定量的碱金属；而且希望其中非晶质物质含量较高。

2.用作污水处理时直接降解重金属的材料：最早利用矿山尾矿用于污水处理的是瑞典，早在30多年前瑞典已经在利用波立登和克里斯廷贝两座选矿厂的尾矿来净化酸性污水和城市污水[8]。尾矿净化污水的原理是：用尾矿泥加入城市污水，矿泥能将重金属离子吸附于尾矿的表面，形成沉淀物从水中分离，而且比一般的氢氧化物吸附分离要充分。研究表明，如果吸附是纯表面的结合，那么每吨尾矿可吸附几磅金属；如果能兼起化学反应，例如，像磁黄铁矿对于汞离子起化学作用那样，那么每吨尾矿可吸收数百磅金属。据我国https://www.360docs.net/doc/1216322750.html, 互联网2004年10月13日的报导：“天然磁黄铁矿,已有的研究表明,它具有极好的处理含六价铬废水的能力。”这又是一个例证，而且说明磁黄铁矿不仅可以用于处理含汞废水，还可以处理含铬废水。

就笔者所知，有的矿山如福建尤溪某多金属矿，由于当地不让用硫铁矿提取硫磺(怕污染环境)，尾矿中磁黄铁矿含量高达30％多，理应可利用于这个领域。

此外，据檀竹红等的研究，石棉尾矿酸浸渣对铬离子的吸附性能很强也可以用于处理污水中的铬污染。

3.用作物理法处理污水的滤料[9]：“物理法处理污水常用于一级处理，是为了去除污水中的悬浮物或乳浊物。物理法有多种，其中过滤法常用的滤料是石英砂、石榴石粒、磁铁矿粒、白云石粒、花岗岩粒等，国外还有用钛矿砂者。”这些物质是尾矿中所常见的。但是，能用作这种滤料对粒度有一定要求；例如，对石英砂的粒度要求是0.5～1.2mm，对石榴石砂的要求是0.2～0.5mm。某些钨矿山的尾矿中常以石英粒或花岗岩粒为主，故有可能从其跳汰粗选尾矿中筛选出符合粒度要求的这种滤料。

4.用作化学法处理酸性污水的碱性滤料[9]：化学处理常用于工业废水的处理。有多种方法，其中过滤中和法(适用于酸的浓度不太大时)的滤料有三种：石灰石、大理石和白云石。这三种岩石在矿山废石中是常见的，但由于其量少而块度又不大，既不能用作建筑饰材，也不能用作烧石灰或用作冶炼熔剂，而附近如果有工厂需要进行酸性污水处理，则挑选出来用作滤料却不失为物尽其用。

5.用作曝气生物滤池(BAF)的滤料[10][11]：这是笔者正在进行的研究。目前尾矿或废石用于污水处理的最大量用途，很可能将是先进的曝气生物滤池污水处理的滤料。其中专业名称为“Arlita”的滤料。经笔者研究，完全可以用粘土矿物含量高的尾矿或废石中的页岩(包括煤矸石)，并添加少量辅料来制造。符合这种原料要求的是必须含有较多的伊利石或蒙脱石等粘土矿物，这些矿物的特点是当高温焙烧时，熔化与膨胀基本同步。根据笔者的研究，北京的煤矸石及煤矸石发电厂的炉渣都可以用于制造这种滤料；河北宣化某沉积铁矿的顶板围岩，配加少量辅料轻烧后，可先提浸取钾肥，而后其残渣可用于制造这种滤料。

6.用于生产碳化砖或碳化板：北京大灰厂石灰石矿，原来生产石灰及冶炼熔剂石灰石，而其岩屑因粒径小不能用作烧石灰或用作熔剂。文革后期该矿将这种岩屑拌上少量石灰及水作为粘结剂，压成砖块，并在引入窑气(烧石灰产生的含CO2的废气)的隧道窑里“薰”成碳化砖。不仅减少了烧石灰产生的窑气对空气的污染，而且不需燃料，同时烧成的碳化砖强度高，呈漂亮的米黄色。北京建国门外的许多使馆建筑就是利用这种砖修建的。如果加上钢筋，也可制成碳化板；如果当地有生产石灰的石灰窑，不少富含方解石或白云石的尾矿都可以用于生产碳化砖；如果当地有化工厂生产乙炔的电石渣，还可以用电石渣取代石灰，更可以成为三废结合的产品。

7.用于制造微晶玻璃饰材[4][12]：微晶玻璃饰材是高档建筑饰材之一，它具有高强、耐磨、光泽度高、无色差、可以任意着色等特点。地质科学院原尾矿利用中心主任李章大教授最早开展利用尾矿制造微晶玻璃的研究；笔者所在的科研组也进行了利用尾矿与部分废石相配合以制造微晶玻璃的研究，并都已获得成功。为了适应尾矿成分复杂多变的特点，笔者还编制了微晶玻璃计算机优化配料系统，已经过大量试验的验证；可用于快速评价某种尾矿是否可用于生产此产品，同时，由于同一矿山的尾矿其成份往往有变化，该软件更可用于当生

产原料成份有变化时及时快速地调整配料。

适合于制造微晶玻璃的尾矿是高硅低铁的尾矿，最好能含有一定量的碱金属，例如某些高岭土矿山、黄金矿山、钨矿山的尾矿等。目前利用正规原料烧制的微晶玻璃多是单晶相的，我们在研制某钒钛铁矿的尾矿用于制造微晶玻璃时，由于尾矿成分复杂，出现了双晶相(硅灰石和透辉石)的微晶玻璃，其效果也不错，说明当原料成分复杂时也可制成微晶玻璃。近年还发展出制造微晶玻璃陶瓷复合板的技术，这种板材由于在晶化时可以不用莫来石的模具，可大大降低成本，相应可大大降低售价，因而有可能让此产品进入千家万户，这就大大拓宽了其市场。

值得注意的是，微晶玻璃由于其高绝缘性还可用作绝缘材料。

8.用于制造泡沫微晶玻璃[13][14]：泡沫玻璃是一种保温、隔热、吸声的轻质新型建筑材料，但强度较低。这种新材料对原料的要求与微晶玻璃相近，所以也可以用一些与微晶玻璃相近似的废石或尾矿来生产，可提高强度，但要求添加一些发泡剂。

9.用于制造微晶玻璃研磨球：由于微晶玻璃耐磨性强，当需要用球磨机加工不能有铁的污染的原料时，不能用铁球，而可用这样的球。这种新材料对原料的要求与微晶玻璃相近，所以也可以用一些与微晶玻璃相近似的废石或尾矿来生产。

10.利用煤矸石发电[15]：煤矸石是煤矿的废石，截至2002年底，我国已有综合利用煤矸石、煤泥发电厂163座，装机容量270万KW。这种煤矿废石的利用，既减少了煤矸石的占地面积，又增加了供电量。根据笔者的研究，北京某煤矸石热电厂发电后的炉渣，还可以用于生产曝气生物滤池的滤料。其实煤矸石就是一种含碳量较高的页岩，我国许多省份有所谓含钒石煤，也是一种含碳量较高的页岩，有的矿山已在利用其提钒的同时进行发电，如湖南某含钒石煤矿。

11.用作生产矿物棉的原料[8]：矿物棉是岩棉和矿渣棉的统称。是纤维状材料，具有绝热、防火、吸声、抗震等性能。可用于制造板、管、毡、带、纸以及仓库或超市的防火帘等各种制品，还可用于建筑和工业装备、管道、窑炉及仓库等。近年来，由于发现石棉有致癌作用，石棉用量减少，开始利用矿物棉取代石棉，因而矿物棉的需求量激增。尽管某些高炉渣可用于生产矿物棉，其成本虽低，但往往成分波动大而影响到质量的稳定；如果用废石来生产，虽然成本稍高，但易于通过配料来保证成分的稳定。有许多废石或其组合都可以用作矿

物棉的原料；例如，镁质泥灰岩、玄武岩(辉绿岩)或辉长岩掺加石灰岩、粘土岩掺加白云岩和白云质灰岩、砂岩掺加白云岩、65～70％的花岗岩配加30～35％的白云质泥灰岩、正长岩掺加少量白云岩等。一般通过饱和系数来衡量岩石的组合是否可用于生产矿物棉，当饱和系数稍大于1时，才适于制造矿物棉。

饱和系数＝(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO+Fe2O3+FeO+MnO)。

12.用于制造复合吸水材料[16][17]：高吸水保水材料是上世纪末迅速发展起来的一种新型材料，可以吸取自身重量成百上千倍的水，具有广泛用途(将另文介绍)。这种材料最初是用高分子有机物制造的，但是，由于高分子有机物价格昂贵，一般每吨在3万元左右，从而使其应用领域受到了很大的限制。

近年研究表明，这种材料可以利用某些粘土矿物(如高岭石、膨润土、绢云母等)来加工制造，其吸水率虽略低于高分子有机吸水材料，但可大大降低其成本。某些矿山废弃物富含粘土矿物，如煤矸石、班岩型铜矿尾矿、铝土矿尾矿等，有可能成为这种材料的低成本原料。研究表明：吸水材料应用在农业可起到抗旱保苗、增产增收、改良土壤、保水节水等作用，因此吸水材料被认为是继化肥、农药、薄膜之后第四大农用化学品。

我国有的研究部门，利用铝土矿选矿的尾矿研制吸水材料已获得成功[18]，其吸水率可达到我国2005年农业部发布的《农林保水剂》(NY886-2004)标准的要求(其中主要的技术指标为：吸水(去离子水)倍率100～700g/g。)

13.用于处理赤潮：据中央电视台2007年4月24日晚新闻联播报导，我国沿海现在的赤潮发生率是50年前的140倍；据2007年11月29日晚中央电视1台《新闻联播》：我国2007年赤潮发生已达83次，6月份广东省海域就发生了大面积的赤潮。2000年我国沿海赤潮的藻类生物物种已达到150种，对我国海洋渔业资源造成严重破坏。对于赤潮的治理分预防和治理两方面：其一，是施用缓释肥料以减轻面源污染和水体的富营养化(将另文介绍)；其二，是喷洒活化后的某些粘土类矿物，可以杀灭海水中藻类植物[17][19～23]，对防治赤潮起到很好的作用，已经在日本、韩国、美国等国家开始采用。许多矿山废弃物中含有大量粘土矿物，如煤矸石和某些尾矿；如果利用这些废弃物来治理赤潮，可大大降低处理赤潮的成本。

13.用作铸石原料[8]：这是笔者研究过的课题。铸石具有耐磨、抗

腐蚀的特点。其耐磨性是锰钢的5～10倍，是铸铁的几十倍，除了氢氟酸外，几乎不与酸或碱起反应。因而广泛用于化工、矿山、冶金、水电等部门。玄武岩或辉绿岩最适于制造铸石，而这两种岩石也可以是矿床的围岩，而成为开采时的废石。例如,据《动态与文摘》，2003年报道，云南已在玄武岩中找到超大型铜矿[24]。此外，在生产铸石时，为了补充主原料中某些成分之不足，还常用角闪石、蛇纹石、石灰石、重晶石等作为辅料；还可用铬铁矿或钛铁矿的尾矿作为核化剂。其实，适用于生产铸石的原料不限于玄武岩或辉绿岩，还有角闪岩和一些选场的尾矿，只要其成份接近铸石的成份，略加配料，都可以用于生产铸石。

15.用作微量化学肥料[8][25]：微量化学肥料被认为是植物生长的“维生素”。已发现的微肥至少有十几种，如：Zn、Mn、B、Mo、V、Co、Ni、Li、Ti以及某些稀土元素等。微肥的增产效果显著，针对作物和土壤特点，其增产幅度为5～30％。多数微肥是化工产品，施肥量以每亩几克计。但前苏联用锰矿尾矿作为微肥已经取得成功，并认为较之锰的纯盐，对植物有更好的作用，因为它们往往是一种综合肥料，除了锰之外，还可含有磷酐、氯离子、硫酸盐离子等；尤其是锰尾矿中的锰往往呈MnO2状态，它进入土壤中时，可使土壤中的植物有机体迅速发生氧化而使其中营养物质迅速析出，变成易被吸收状态。前苏联早在上世纪60年代，就曾利用某些基性或超基性岩中矿床的尾矿作为肥料，主要是利用其中的铜、钴、镍等作为微量化学肥料。笔者认为，某些硫化物矿石尾矿，如钼矿、锌矿等尾矿也有可能作为微肥，但尾矿中应不含重金属有害杂质。

董坚曾利用河北涞源某钼矿尾矿，研制含钼、锌、锰微肥的复合硅肥[26]，增产效果显著，水稻增产3％～20.5％，玉米比对照增产45.5％，大棚黄瓜多摘50％。

16.用作磁性肥料[27～29]：现在世界上兴起了5种新物理肥源，发现磁、电、风、光、声都可成为肥源。

磁肥是近年来国内外公认的新型肥料之一，科学家发现，若给农作物外加一定强度的磁场，可促进其生长。他们将灌溉用水经3000高斯的磁场处理后再灌溉，可使农作物获得高产。我国马鞍山矿山研究院早在80年代就曾研究用磁化后的铁矿尾矿作为磁肥并取得成效。我国现在开采的铁矿山，采出的矿石以磁铁矿矿石占多数，选矿后尾矿中仍残留磁铁矿,所以这个用途，值得重视。

17.用于制造人造4A沸石[30][31]：传统的洗涤剂的助剂是三聚磷酸钠（STPP），但由于它会造成洗衣废水的磷污染，近年开始采用4A沸石以取代STPP。我国已有学者研究成功利用含高岭石为主的煤矸石来制造4A沸石；据笔者研究，煤矸石虽不是都含高岭石，但有些煤矸石的确含高岭石为主；而且有的研究表明蒙脱石也可用于制造4A 沸石。这就为利用矿山废石制造4A沸石开辟了广泛的前景，因为不仅煤矸石才含高岭石或蒙脱石，有些非煤矿废石中的页岩或热液蚀变岩也可含大量高岭石或蒙脱石。

18.用作玻璃原料：某些高硅尾矿，如金矿尾矿、钨矿尾矿、高岭土矿尾矿以及某些富含钾长石的尾矿如铌钽矿尾矿(这种尾矿既含石英又含钾长石)等，都可用作玻璃的原料，这是众所周知的事实。过去，如果尾矿中铁的含量高，则不能作为平板玻璃的原料，而只能作为有色瓶罐玻璃的原料。但是，近年的研究发现，上述的高硅尾矿，如果含铁稍高，可用稀硫酸除铁，过去这种工艺由于成本高而得不到应用；但是，现在发现这种酸洗后的残液可用来酸化含碳酸盐高的土壤，特别是含碳酸钠的土壤，应而扩大了高硅尾矿的用途。

19.用于生产玻化砖[32]：它也是一种建筑装饰材料，也可用高硅尾矿来生产；但是生产成本较之微晶玻璃低得多，而且对原料的要求也不如微晶玻璃高，所以有更多的尾矿可用于生产这种建筑装饰材料。

20.用于生产钙镁磷肥[8]：适用于生产这种肥料的是含镁高的废石或尾矿，如蛇纹岩、橄榄岩或超基性岩矿床的尾矿等。某些含镁高的金属矿石，如果是难选矿石，还可通过生产钙镁磷肥富集其中的金属；例如，某地曾用含镍蛇蚊岩配加一些含磷等原料进行熔炼；其中镍等金属因比重大富集于炉底而形成人工富矿，熔融体上部的“炉渣”经水淬细磨后即可成为钙镁磷肥

21.用于生产钾肥：虽然我国青海有丰富的钾肥资源，但现在仍然有60%的钾肥需要靠进口;所以有许多研究者都在研究利用含钾高的岩石来制造钾肥，例如，利用碱性岩或含钾砂、页岩等来制造钾肥；但问题是这些岩石中的钾多呈非可溶性，因此要采用活化剂加以活化才能加以利用。笔者曾利用某铁矿顶板的含钾页岩（含K2O约10%，大部分钾赋存于钾长石和伊利石中不可溶），添加活化剂并经中温焙烧后，直接浸取出钾肥；而其浸钾后的残渣还可以烧制建筑陶粒或曝气生物滤池的滤料。所以利用高钾尾矿或废石以提取钾肥，可能成为

解决我国钾肥不足的重要辅助途径之一。

22.用作土壤改良剂[8][33]：某些尾矿中如富含碳酸钙或碳酸镁，可用作改良酸性土壤的矿物原料。例如，日本原大峰选矿厂的尾矿属于盐基性尾矿，经水稻种植试验证明，该尾矿适用于中和老朽酸性的土壤，有助于改善土质。某些尾矿中如含有石膏，可作为改良碱土或弱盐土的矿物原料。含黄铁矿的尾矿可用来酸化含碳酸盐高的土壤，特别是含碳酸钠的土壤。当利用尾矿作为土壤改良剂时，要检查其中有害组份是否超标。

23.用作陶瓷原料：对此原料，李章大教授曾进行过大量研究。研究结果表明，许多尾矿不仅可用于制造日用陶瓷或工业陶瓷，甚至可用于制造陶瓷工艺品。

某些尾矿不仅可用于生产陶瓷的坯料，而且还可以用于生产釉料。福建德化金矿的研究表明，某些尾矿也可用于制造釉料[34]，并已“通过了有关部门组织的专家评审”。

24.用于生产绿矾[35]：我国有些铁矿的矿石是嵌布粒度极细的赤铁矿(如宁乡式铁矿)，其尾矿中铁的品位可达到40％上下，如果是磁铁矿矿石都可算是较富的矿石了，但是要利用这种尾矿，一直是个难题。因此被列为湖北省重点攻关项目(2005AA101 B20)。经过彭会清教授等人的研究，这种尾矿通过简单的处理完全可生产出绿矾(七水硫酸亚铁)这种重要的化工原料。实验所得绿矾质量达到了GB1053l 一89一等品标准。

25.用于生产煅烧砖：这是利用煤矸石制砖的较常用工艺，因为煤矸石中常含有一些碳质，烧制时可少花或不花煤炭。

自从我国决定在170个主要城市禁用粘土砖以来，煤矸石砖已成为取代粘土砖的主要墙体建筑材料之一。不仅可烧制矸石红砖，还可以烧制空心砖。据报导[36]：2000年我国“国有重点煤矿共建成煤矸石砖厂120座，年生产能力20亿块标准砖。在过去的５年间，仅替代传统红砖一项，就相当于节约土地２万亩。”不仅煤矸石可以烧制这种砖，实际上许多粘土矿物含量高的尾矿和页岩废石也适用于生产煅烧砖，只不过其能耗较矸石砖要高而已。

26.用尾矿生产蒸养砖/蒸压砖[37～40]：这种砖是目前利用尾矿制砖的最广泛的方法。它是用一定胶凝剂将尾矿胶结后用蒸汽养护，乃至用高压蒸汽养护而成。这类砖较之煅烧砖的优点是较省燃料。据笔者所知河北某钢铁公司用这种工艺所生产的尾矿砖，已用于住宅建

筑，并已建成6层职工住宅楼多栋。但是，要注意在生产这种砖时，不要照搬其它矿山尾矿制砖的配料和工艺，要根据本地原料特点，对于配料及工艺进行优化试验，以保证砖的质量，特别是砖的抗风化性能。

28.利用尾矿围池造田：这种技术是河北理工大学杨福海教授创造的。这种技术是将河滩荒地变成可耕地,称为“围池造田法”。在华北、西北等干旱地区，往往有许多间歇河或半间歇河，河滩很宽，即使下雨时所占水道亦很狭窄；而河道两侧的河滩有着大量大小不一的河卵石而不能用作耕地。围池造田法是在河滩上用石块垒起高3.5～5米的围坝，每个围池的面积应根据当地河滩的坡度而定；当垒好围池后，可将这种围池当作尾矿库，将尾矿直接排入池中，当池子被填充将满时，就接着排放到另外的新围池中去。填充了尾矿后的池子，河卵石已埋到尾矿之下，在其上覆盖约25公分的可耕土，就使这种池子成为了可耕地。这种方法已在冀东某些矿山获得成功，例如马兰庄铁矿和靠山庄铁矿。这样做的结果不仅减少了尾矿库中尾矿的堆放量，而且又增加了可耕地。

29.利用细粒铁矿尾矿作为球团矿的黏结剂[71]：许多沉积型铁矿床的尾矿，不仅其中还残留不少铁，而且往往还含有粘土矿物。陈亮等曾利用－200目占76.5%的细粒的铁尾矿，经过简单的处理以代替膨润土作为黏结剂，取得很好效果。因为细粒铁尾矿比表面积大，往往许多矿物具有晶体缺陷，而且还含有粘土矿物，所以能代替膨润土的黏结作用。铁矿尾矿中多少含铁，所以较之膨润土，可使球团矿的铁品位少降低。

30.利用废石或/和尾矿填埋露天坑复田：就是将废石或/和尾矿排放到过去已有的露天坑，再覆盖上一定厚度的可耕土以使其成为可耕地。这是一些矿山正在采用的办法。

31.用尾矿充填地下采空区：可以是胶结充填，也可以是单纯的水砂充填。这也是许多矿山正在采用的办法。例如，安徽安庆铜矿的尾矿几乎全部都作为充填料被充填到地下采空区。

32.用作冶炼熔剂：有颇多矿床的围岩是石灰岩或白云岩。例如，某些热液交代矿床、矽卡岩矿床以及某些沉积矿床等。无论是坑采的掘进或露采的剥离，都可能排放这些岩石的废石；如果其成份合适，不言而喻当然可以用作熔剂。

34.用作镁橄榄石型砂：镁橄榄石砂是工业发达国家生产铸钢件

所普遍采用的优良砂型材料。镁橄榄石砂具有较高的耐火度(1710℃)和抗金属氧化侵蚀的能力，化学稳定性好，在高温下膨胀缓慢，没有石英砂那种骤然膨胀的特性，能有效地防止铸件产生粘砂、夹砂等优点。可得到光洁的表面和清晰的铸件轮廓，无游离的SiO2，不会产生矽肺病。镁橄榄石常存在于某些矽卡岩矿床的蚀变围岩中或某些超基性岩的矿床中，因此有可能从废石中回收。

35.作为生产硅砖的原料[43]：硅砖是酸性耐火材料，广泛用于玻璃熔窑、炼焦炉或热风炉等设施。其荷重软化开始温度高达1640～1670℃。对于硅砖原料的要求是SiO2的含量不得低于96％，不得有太多的Al2O3、Na2O、K2O等杂质。据笔者所知，有些高岭土矿的尾矿就完全符合此要求；而且某些矿山的废石中，也有能达到此要求的石英岩或石英砂岩。

36.将废石和尾矿用作高速公路沥青路面的集料[49]：“我国已建成高速公路四万多公里”[50]，而且还不断在快速发展中。众所周知，高速公路的路面都是由沥青混合料铺成的，“沥青混合料中95%为集料”[51]；而所谓“集料”就是由砂粒组成的“细集料”和由碎石组成的“粗集料”。这些集料都有可能采用矿山的尾矿或废石。在有的文献中[50]提到“细集料棱角性这是一个很重要的技术指标”；显然，尾矿的棱角性要远高于天然砂，所以有的国家在选用沥青路面的细集料时，首选的对象是沉积变质型铁矿(相当于我国鞍山式铁矿)的尾矿，因为这类铁矿的尾矿，不仅以硬度高的石英为主，而且棱角性好。

值得重视的是，用作沥青路面细集料的尾矿，其粒度不得小于0.074mm。对于粗集料，要求其强度较高，如玄武岩、花岗岩、石英岩、细粒石英砂岩等都可以应用，而这些岩石在矿山废石中并不少见。因此，应充分重视矿山废弃物在高速公路建设中的利用。

结语

尽管人们对矿山固体废弃物的防治已做了不少工作,但是还远未解决矿山固体废弃物的处理的问题,必须加强矿山环境管理,加强防

范措施,同时还要大力采用国内外先进技术对已产生的固体废物进行治理,最终实现固体废物的无害化、减量化和资源的再利用。

参考文献:

[1]张策.煤矿固体废物治理与利用[M].北京:北京煤炭工业出版社,2008:12-15.

[2]鲍负.浅议当前我国尾矿综合利用工作的难点及重点[J].金

属矿山,2008(8):48-49.

[3]郭敏.我国大宗尾矿废石资源化对策研究[J].中国矿

业,2009(4):36-37.

[4]李章大等，整体开发利用矿山固体废弃物让资源危机矿山及城镇再度辉煌，《全国矿山地质学术会议论文集》，2003年。

[5]马鸿文等，利用钾长石尾矿制备矿物聚合材料的试验研究，《中国地质大学学报》，2002。

[6]任玉峰等，金矿尾砂矿物聚合材料的制备及其影响因素，《岩矿测试》，2003年。

[8]李鸿业等，《矿山地质通论》，冶金工业出版社，1980年。

[9]邹家庆等，《工业废水处理技术》，化学工业出版社，2003年。[12]商超兵，微晶玻璃陶瓷复合砖的生产及工艺改进，陶瓷，2005 No.2。

[13]王立久，泡沫玻璃微晶化研究进展，《玻璃与搪瓷》，2003年。

[14]范恩荣，泡沫微晶玻璃的开发，《建筑人造板》，1998年。

[15]胡维淳,煤矿发展煤矸石发电相关问题研究,2004年。

[16]吴季怀等，《高吸水保水材料》，化学工业出版社，2005年。

[17]吴平霄，《粘土矿物材料与环境修复》，化学工业出版社，2004年。

[18]王建立、杨涤心，选尾矿在复合吸水材料制备中的应用研究，《河南冶金》20O4年4月。

[20]俞志明等，一种去除赤潮生物更有效的粘土种类，自然灾害学报，3卷2期。

[21]王辅亚等，应用撑柱粘土矿物治理赤潮灾害的初步研究，高校地质学报，6卷2期。

[22]宋秀贤等，一种有效去除赤潮生物的粘土复合体系，应用生态学

报，2003 年7月。

[23]曹西华等，改性粘土去除赤潮生物及其对养殖生物的影响，环境科学，第25卷第5期。

[24]（报道），云南在玄武岩中首次找到超大型铜矿，《动态与文摘》，2003年。

[25]董坚，综合治理钼选矿尾砂生产优质硅肥，中国钼业，2007年8月。

[26]杨玉琴等，国外兴起5种新肥源，《湖南农业》，2003年。

[27]李玉峰，磁性肥料，《中氮肥》，1998年。

[28]卢升高等，选铁尾矿用作土壤磁性改良剂的效果与环境生态效应，《农业环境保护》，1991年。

[29]刘朝辉等，煤矸石合成4A沸石新工艺，《新技术新工艺》，2000年。

[30]姜立夫等，煤矸石合成4A沸石中脱铁的方法的研究，《山东化工》，2002年。

[31]倪文等，大庙铁矿尾矿生产玻化砖研究，《陶瓷》，1997年。

[32]向武，尾矿综合利用新途径及其意义，《矿业科学技术》，1997年。

[33]（报道）,德化利用黄金尾矿生产釉料,《中国建材报》，2003年。

[34]彭会清等，某赤铁矿尾矿的综合利用，矿产综合利用，2007年10月。

[35]张晓松，煤矸石砖可替代传统红砖，新华网，2001年。

[36]赵风清等，利用铜尾矿制蒸养标准砖，矿业快报，2006年4 月第4 期。

[37]朱敏聪，利用金矿尾矿制作建筑材料蒸压砖的工艺研究，矿产综合利用，2008年2月。

[38]赵风清等，低硅尾矿制蒸压砖性能的影响因素探讨，金属矿山，2007年第5期。

[39]张锦瑞等，唐山地区铁尾矿制取蒸压尾矿砖的研究，金属矿山，2007年第3期。

[40]黄世伟，用梅山铁尾矿制备免烧免蒸砖，金属矿山，2007年第4期。

[41]（报道），武汉理工大用石膏尾矿生产新墙材,产经网-中国建材报,2003年。

[42]师昌绪等，《材料大辞典》，化学工业出版社，1994年。

[43]中国地质科学院尾矿利用技术中心，《工业固体废弃物综合利用科技成果转让项目汇编》，非正式出版资料，2002年。

[44]刘新海等，珍珠岩尾矿综合利用深加工及其产业化，《非金属矿》，2003年。

[45]向武，尾矿综合利用新途径及其意义，《矿业科学技术》，1997年。

[46]丰惠侠，蛇纹石尾矿综合利用研究，《信阳师范学院学报》，1996年。

[47]朱芝兰，长石粉防火硅酸钙板研制，非金属矿，1999年22卷6期。

[48]周晓军，探索沥青路面的组成，民营科技，2008 年第1 期。

[49]徐广莉等，长寿命沥青路面的新理念，吉林交通科技，2006年1期。