湖南有色金属工业固体废弃物综合利用产业发展研究

湖南省有色金属工业固体废弃物 综合利用产业发展研究

湖南省科学技术信息研究所

二○一三年五月

摘 要

有色金属工业固体废物综合利用是有色金属工业和节能环保战略性新兴产业的重要组成部分，是为有色金属工业实现又好又快发展提供资源保障的重要途径，也是解决有色金属工业固体废物不当处置与堆存所带来的环境污染和安全隐患的治本之策。近年来，为对有色金属工业固体废弃物综合利用进行规范和引导，国家从税收优惠、认定管理、清洁生产审查、技术引导、投融资等方面出台了一系列政策，如《“十二五”资源综合利用指导意见》、《关于支持循环经济发展的投融资政策措施意见的通知》、《中国资源综合利用技术政策大纲》、《金属尾矿综合利用先进适用技术目录》、《金属尾矿综合利用专项规划（2010-2015年）》、《大宗固体废物综合利用实施方案》、《铜冶炼、铅锌冶炼行业清洁生产技术推行方案》和《矿产资源节约与综合利用“十二五”规划》等。

湖南省有色金属工业固体废弃物综合利用水平较低，堆存的有色金属矿渣、尾矿达4-5亿吨。2010年，湖南省主要矿种平均资源回收率只有60%左右，共伴生矿综合利用率仅45%，主要矿种平均开采回采率为87.65%。

本研究报告对国内外有色金属工业固体废弃物综合利用情况进行了综述，对湖南省有色金属工业固体废弃物综合利用优势、劣势、发展机遇和风险进行了分析，认为湖南省有色金属工业固体废弃物综合利用具有一定的技术和产业优势，但仍存在综合利用率低，技术攻关投入不足，政策支持力度不够，行业统计和标准化工作落后等方面的问题，建议从完善扶持政策，拓宽融资渠道，加强技术研发与成果转化，建立健全标准体系等方面进行改进，以期在“十二五”期间形成一定的产业规模，资源综合利用程度得到进一步提高。

1有色金属工业固体废弃物基本概念

1.1. 有色金属工业固体废弃物的定义与分类

工业固体废弃物(Industrial Solid Waste)是指在工业、交通等生产活动中产生的采矿废石、选矿尾矿、燃料废渣、化工生产及冶炼废渣等固体废物，又称工业废渣或工业垃圾。有色金属工业固体废物是工业固体废物的重要组成部分，根据《有色金属工业固体废物污染控制标准（GB5085-85）》中的定义，“有色金属工业固体废物”是指采矿、选矿、冶炼和加工过程及其环境保护设施中排出的固体或泥状的废弃物。其种类包括：采矿废石、选矿尾矿、冶炼弃渣、污泥和工业垃圾，无处理设施、长期堆存并对环境造成影响的生产过程排出的固体物，亦列为固体废物。从数量上来看，选矿尾矿和冶炼渣所占比重最大，达到80%左右。

1.2. 有色金属尾矿的定义与类别

尾矿是非煤矿业企业选矿过程中排放的固体废弃物，我国尾矿来源按行业划分主要包括黑色金属尾矿、有色金属尾矿、稀贵金属尾矿和非金属矿尾矿。有色金属尾矿主要包括铜尾矿、铅锌尾矿、镍尾矿、锡尾矿等。铝土矿尾矿由于以高岭石、地开石等粘土矿物为主，常与铝矾土矿尾矿一起被归为非金属矿尾矿。有色金属尾矿一般都含有残余的有色多金属，较多的含铁硫化矿物和大量的石英、长石、云母等氧化硅和硅酸盐类矿物。有色金属尾矿中的大部分残留有色金属对于周边的环境来说都是潜在的重金属污染源，由有色金属尾矿引起的砷、铅污染尤为严重。大部分有色金属尾矿由于含有较多的硫化物，也是酸性废水的潜在发生源，具有对环境构成酸污染的潜在危害。

稀贵金属尾矿主要包括黄金尾矿、银尾矿、钨尾矿、钼尾矿、铌钽尾矿等。稀贵金属尾矿除了一般含有可以再提取的有价稀贵金属外，具有与有色金属尾矿相近范围的矿物组成，即尾矿的主要成分也是石英、长石、

云母等氧化硅或硅酸盐类矿物。部分稀贵金属尾矿中含有较多的方解石、萤石等非硅酸盐类矿物，具有较高的萤石含量的稀贵金属尾矿是氟的潜在污染源。（我国尾矿库数量与类型参见专栏1-1）

1.3. 有色金属冶炼渣的定义与类别

有色金属冶炼渣指有色金属冶炼提取铜、铅、锌、锑、锡、镍等目的金属后排出的固体废弃物，按照冶炼过程可以将有色金属冶炼废渣分为湿法冶炼废渣和火法冶炼废渣。湿法冶炼废渣就是指从含金属矿物中浸出了目的金属后的固体剩余物，火法冶炼废渣指含金属矿物在熔融状态下分离出有用组分后的产物。按照金属矿物的性质可以将有色冶金废渣分为重金属渣、轻金属渣和稀有金属渣。有色冶炼废渣的成分，随矿石性质和冶炼方法不同而异，一般主要为含铁和含硅的炉渣，同时还含有不同数量的铜、铅、锌、镍、镉、砷、汞等，有时还含有少量金、银等贵金属，如表1-1 所示。

表1-1 国内有色金属冶炼废渣中的主要金属含量

2国内外有色金属工业固体废弃物综合利用现状与发展趋势

2.1国外有色金属工业固体废弃物综合利用现状与发展趋势

2.1.1 国外有色金属工业固体废弃物产生与综合利用概况

世界各国每年采出的金属矿、非金属矿、煤、黏土等在100亿吨以上，排出的废石及尾矿量约50亿吨。以有色金属矿山累计堆存的尾矿为例，美国达到80亿吨，前苏联为41亿立方米。受经济和技术发展水平的制约，世界各国在有价矿产资源综合回收与综合利用方面差距较大。西方发达国家伴生金属综合回收率大多在80%以上，综合回收伴生金属的产值可占行业总产值的30%以上。国外尾矿利用率可达60%以上，德国包括尾矿在内的各种工业废料利用率已达80%以上，欧洲一些国家已向无废物矿山目标发展。

20世纪下半叶以来，工业发达国家广泛开展了有色冶炼废渣的开发利用研究。据统计，世界上已利用的64种有色金属中有35种是作为副产品回收的。有色金属冶炼企业通过综合回收创造的产值占总产值的比重为：铜系统约25%，铅系统约12%，锌系统约20%-25%。

2.1.2 国外有色金属尾矿综合利用技术现状与发展趋势

国外尾矿开发利用的主要特点和发展趋势体现在以下几个方面：

一是加强对尾矿资源和环境的综合勘查评价。尾矿作为人工矿床，在其开发利用之前，必须要进行勘查评价。与传统矿床的勘查评价相比，人工矿床的勘查评价是以资源和环境为中心展开的，包括对人工矿床全部物质组分的可用性和可处置性评价，查明其化学成分、矿物成分、有用组分类型和含量及其赋存状态、颗粒大小和分布、产量和储量以及工艺性能等，为尾矿的开发利用提供依据。同时，尾矿也是环境污染源，从这一角度也需要对尾矿进行勘查评价，查明各种有害组分及其含量和赋存状态、污染

机理及环境危害程度，为环境综合治理提供依据。在此基础上，建立尾矿资源环境综合信息数据库，为尾矿开发利用和环境治理提供服务。在矿业发达国家，这些研究工作是在20世纪60年代开始陆续进行的，迄今大多数国家至少已完成了一轮重点矿山的尾矿资源和环境的综合勘查评价工作。前苏联通过尾矿资源勘查评价，于20世纪80年代初在建筑材料工业部建立了国家级采矿工业联合体尾矿数据库，其范围涵盖了采、选企业生产的全部尾矿，对尾矿的物理性质和化学性质进行了分析，并根据其物理、化学性质等，对尾矿作为原料生产建材和其他材料的适应性进行了分析，数据库资料提供给各个部门使用。

二是研制选、冶新工艺，回收各种有用组分。尾矿中有用组分含量低、粒度细、嵌布复杂，用传统的选矿工艺和设备难以高效回收有用组分。20 世纪70 年代以来，前苏联和东欧、美国、加拿大、英国、德国、日本、南非和澳大利亚等国针对尾矿资源的特点，开展选、冶新工艺和新设备的研究，建立了一批二次选矿厂，从尾矿中再选大量有用组分。如美国明尼苏达州安尼斯山的二次选矿厂，年处理尾矿100 万吨，可从中生产出20 万吨含铁60%的铁精矿；美国采用药剂和细菌浸出法从尾矿中回收铜、金等组分，用高梯度磁选从含铁很低（＜17.7%）的细粒尾矿中回收铁；美国目前从尾矿中回收的铜已占其铜总产量的10%。产金大国南非估计有34 亿吨含金品位在0.2-2g/t 的金矿尾矿，同时每年还产出8000 万吨尾矿，为了开发利用其巨量尾矿，南非已于1985 年兴建了世界上最大的尾矿处理工程——Ergo 尾矿处理厂，其月处理尾矿量高达200 万吨，从含金尾矿中回收金、铀等多种有用组分。加拿大提敏斯工程是世界上仅次于南非Ergo 尾矿处理厂的含金尾矿再处理工程，采用“高压水枪回采尾矿－化学混合浮选－硫化物精矿细磨－氰化浸出－炭浆吸附”工艺流程回收金，月处理尾矿量达100 万吨。智利楚基卡马塔铜矿山采用“大浸出槽硫酸浸出－电解”工艺，从堆存多年的尾矿中回收铜，每年从中产出铜5.25 万

吨，已从尾矿中累计回收铜90 万吨。总之，世界各国通过新技术、新工艺的研究，在尾矿有用组分回收方面均获得了良好的经济效益。

三是研发尾矿新材料和新产品，高效整体利用尾矿。利用从尾矿中选出的组分，特别是某些非金属组分，进行深加工，开发其某些特殊性能，制造高附加值产品。国外有一部分功能陶瓷、复合陶瓷、化工产品等均是从尾矿中再选矿物深加工获得的。

尽管可以从尾矿中多次再选有用组分，但这些组分总还是少数，剩下的无再选价值的尾矿仍占很大比例，开发利用这些体积庞大的最终尾矿是尾矿开发利用的重要方向，也就是通常指的尾矿整体利用。尾矿的整体利用很大部分是应用于建材工业中，作为建材原料。尾矿矿石经过选矿过程中的破碎、磨矿、分选等工序，原生矿石中的脉石矿物在粒度、嵌布特征、富集程度等方面发生了变化，矿物多为粒径＜0.5mm 的细小颗粒，与传统建筑用砂、建材粘土、陶瓷玻璃原料组分很接近，实际上是一种已加工成微细粒的天然混合物，稍加以调配即可用于生产。如高硅尾矿（SiO2＞60%）可用作建筑材料、公路用砂、陶瓷、玻璃、微晶玻璃花岗石及硅酸盐新材料原料；高铁（Fe2O3＞15%）或含有多种金属的尾矿可作为色瓷、色釉、水泥配料及新型材料原料等。20 世纪60 年代，前苏联已开始了尾矿建材的研究和生产。例如，乌克兰克里沃罗格铁矿积存的5 亿多吨尾矿，他们将尾矿进行适当分级后用作混凝土的粗细骨料，细粒级的尾矿则生产硅酸盐建材制品；俄罗斯库尔斯克铁矿则建起了以尾矿为主要原料的水泥厂和玻璃厂；俄罗斯卡奇卡纳尔钒钛磁铁矿，利用尾矿制造铸石和酸性土壤肥料，利用废石做建筑材料。加拿大魁北克矿山用磨细的尾矿烧制耐火硅砖；美国绝大多数尾矿被用作混凝土填料和铺路材料，铁燧石岩尾矿被制成轻质砖；日本将铁尾矿与10%的硅藻土混合，烧制成轻质骨料。此外，尾矿还被用作矿物肥料和土壤改良剂，以及用于井下回采充填和造地绿化等。总之，根据尾矿的资源特点，以不同层次开发利用尾矿资源，达到矿