矿山尾矿等二次资源的综合利用与问题探讨

第24卷第2期(总第94期)2005年6月湿法冶金Hydrometallurgy of China Vol.24No.2(Sum.94)J une 2005矿山尾矿等二次资源的综合利用与问题探讨唐宝彬,张丽霞(核工业北京化工冶金研究院,北京101149)摘要:简述了我国金属矿山尾矿等二次资源综合利用所取得的成果与经验,尾矿库及废石堆的处置与综合利用现状等,同时探讨了影响尾矿等二次资源综合利用的主要问题和出路。

关键词:尾矿;二次资源;综合利用;问题;探讨中图分类号:X75 文献标识码:A 文章编号:100922617(2005)022*******收稿日期:2004211202作者简介:唐宝彬(1964-),男,山东牟平人,大学本科,高级工程师,主要研究方向为湿法冶金工艺研究。

　矿产资源的开发在国家经济建设中起着重要的作用,但也给环境带来了严重的负面影响,如矿山尾矿、废石(包括煤矸石)等固体废弃物大量挤占土地、污染与破坏生态环境、引发各种地质灾害等[1]。

因此,加强利用与治理矿山固体废弃物是保护和充分利用资源、从根本上治理矿山环境的最有效途径。

矿山固体废弃物包括采矿产出的各种废石、煤矸石,选矿和水冶产出的各类尾矿、废渣,以及粉煤灰等。

据不完全统计,截止到2000年底,全国各类矿山共产出各类废石162.3亿t ,其中煤矸石35.6亿t ,各种尾矿约50亿t 。

尾矿中,铁矿尾矿26亿t ,有色金属矿尾矿21亿t ,金矿尾矿3亿t [2]。

我国自然矿产资源中80%为共伴生矿,但综合利用率不到20%,矿产资源总回收率只有30%,大量有用资源被废弃在各种固体废弃物,尤其是尾矿中。

随着经济与技术的发展,这些固体废弃物的综合治理与应用将会越来越受到重视。

1从尾矿或表外矿石中回收有价金属[223]1.1铁矿尾矿的综合回收我国铁矿尾矿中一般仍含铁8%～12%,如按全国现有铁矿尾矿26亿t 估算,铁资源量仍有2.08～3.12亿t 。

如果能回收50%,则可获得1～1.5亿t 铁,其价值相当可观。

尾矿中除铁外,还含有Cu ,Co ,V ,Ti ,Ni ,Pb ,Zn ,S ,P 及稀有稀土元素。

如包头白云鄂博铁矿中含有大量稀土、铌、钛、钍、钾、F 等,均有回收价值。

大冶铁矿已堆存尾矿9000多万t ,已查明尾矿中含34种元素,其中包括铁239万t ,铜2万t ,金3267kg ,银2934kg ,此外钴、镍、硒、硫也达综合回收指标,如加以回收,直接经济效益可达1.8亿元。

近年来,我国黑色冶金矿山企业,大都通过增加再选设备,从尾矿中再回收铁精矿,均取得了较好的经济、社会和环境效益(见表1)。

表1我国几个黑色金属冶炼公司综合利用尾矿情况[2]企业尾矿处理量/(万t ・a -1)尾矿铁品位/%铁精矿量/(万t ・a -1)利润/(万元・a -1)首钢矿冶公司6709.3525.04717.0鞍钢弓长岭矿山公司3009.9511.052589.0本钢歪头山矿选厂2287.62 3.92302.8马钢南山铁矿选厂1508～116.2161.2此外,攀枝花钢铁公司从尾矿中回收钛、钒,包钢白云鄂博铁矿从尾矿中回收稀土等,也都取得了一定成效。

1.2有色金属矿尾矿的综合回收我国的有色金属矿绝大多数为共伴生型,尾矿中有价金属和有用矿物极其丰富。

如大冶有色 湿法冶金 2005年6月金属公司的5个铜矿山,年排尾矿3000多万t,其中含铜6万t,金4000kg,银60t,铁300万t;金川镍矿镍的选冶回收率仅50%,大量镍及伴生的Co,Au,Ag,Se,S,Os,Ir,Pt,Ru,Rh,Pd等都进入了尾矿,其中铂族金属储量居世界之冠;湖南郴州柿竹园多金属矿号称“世界有色金属博物馆”,含数十种有用元素,但目前仅回收Pb,Zn, W,Mo,Bi,Cu,其它大量有用金属和矿物均未回收,尾矿中含萤石20%、石榴石10%,仅萤石就占全国伴生萤石储量的75%;栾川是世界最大的钼矿床,除钼储量100万t外,还伴生有48万t的钨储量,但至今矿石中WO3品位高达0.137%的白钨矿未得到回收而进入尾矿中;云锡公司现有的8个尾矿库已堆存尾矿1.3亿t,锡品位0.15%,仅锡金属就损失20万t以上。

因此,从有色金属矿尾矿中回收有价金属和矿物,是尾矿综合利用须首先考虑的问题,一些矿山为此开展了大量研究工作。

如:金川镍矿从尾矿中进一步回收镍,使镍的选矿回收率从原来的50%左右增加到了90%,同时还回收Cu,Co,Ag,Se及铂族金属等。

江西武山铜矿为高硫型铜矿床,硫回收率只有40%,尾矿中含硫高达20%。

在投资40万元、建立了尾矿库再选收硫工程和后,每年从老尾矿中回收4.44万t硫精矿,净增效益400多万元。

安庆铜矿每年从尾矿中回收品位16.94%的铜精矿2.56t,品位43%的铁精矿535t,年创产值491.5万元。

湖南郴州玛瑙山锰矿,为延长矿山寿命、发展矿山经济,从尾矿中回收品位为26%的铁和12%的锰。

新疆可可托海87选矿厂从尾矿中综合回收白云母,与外商合资兴办一座年产5000t云母粉联营厂,年创产值800万元。

江西德兴铜矿对尾矿再选,年回收硫精矿1000t,铜9.2t,金33.4kg,同时采用堆浸2萃取2电积工艺处理表外矿,年回收金属铜608t。

1.3金矿尾矿的综合回收目前我国金矿山尾矿中金品位多数在0.5 g/t以上,有的高达4g/t,同时尾矿中还含有Cu, Pb,Zn,S,Fe,Ag,Sb,W等,综合利用价值很高。

1997年,河南省金矿山尾矿量达1100多万t,金品位为0.8～1.2g/t。

其中灵宝地区金矿尾矿品位大都在0.5g/t左右,高的达3～4g/t,金含量相当于一大型金矿。

又如,目前我国拥有各种采金船200多艘,年挖砂量7000多万m3,与采金船相配套的岸上精选厂年排尾矿25.2万t,其中所含有的磁铁矿、赤铁矿、钛铁矿和石榴石等可供综合回收利用,同时尾矿中金品位也较高,具有回收价值。

山东三山岛金矿,每年从尾矿中回收硫精矿2.83万t,铅2100多t。

陕西安康金矿采用三段干式磁选2摇床精选工艺,每年从尾矿中分选铁精矿1700t,回收金2.187kg,年创产值44.12万元。

陕南恒口金矿采用磁选法从尾矿中回收品位为65%～68%的铁精矿1100t,采用摇床回收金1.53kg,年创产值30万元。

2矿山固体废料的整体利用[223]从尾矿和表外矿废石中可回收大量有价金属和矿物,但尾矿的数量却难以有较大量的减少,不能从根本上解决尾矿占损土地和污染环境的问题。

因此,加强研究开发尾矿、废石等固体废料的综合整体利用是很必要的。

除煤矸石外,矿山固体废料主要矿物成分为硅酸盐、铝硅酸盐、碳酸盐和微量金属矿物等,化学成分以SiO2,Al2O3,CaO,MgO, Fe2O3,K2O,Na2O为主,是建筑、陶瓷、玻璃工业的重要原料,完全可以做到整体利用。

2.1煤矸石的综合利用煤矸石的综合利用主要有3个方面:用于发电;用于填坑覆土造地或用于井下充填;用作建材,如铺路、制作煤矸石或粉煤灰砖、生产水泥等。

山东新汶煤矿开发地下残煤气化获得成功,使地下3亿多t残煤得到了充分利用。

新汶矿年排放煤矸石240万t,累计堆存量达5088万t,地面有矸石山24座,占地92.38hm2。

该矿山先后投资2.48亿元建成2座煤矸石热电厂,2座矸石砖厂,1座高岭石加工厂,3座水泥厂,3座粉煤灰砖厂,此外还有其它项目,使煤矸石得到了充分利用,腾出了大量土地,也改善了矿区环境。

山东兖州兴隆庄煤矿年产300万t煤,属特大型现代化矿井。

近年来,该矿兴建了一座煤泥热电厂,并将粉煤灰用于井下注浆防火和制造建筑材料;利用煤矸石充填沉降地,上面覆土造田;将沉降地用矸石回填、平整,作为工业建设用地,发展非煤产业。

至1998年,已充填沉降地22.67hm2。

2.2尾矿、废石的综合利用矿山大量尾矿、废石的整体利用,不仅有显著的经济效益和社会效益,也具有显著的矿山生态环境效益。

・7・第24卷第2期 唐宝彬,等:矿山尾矿等二次资源的综合利用与问题探讨 辽宁本钢歪头山铁矿投资150万元建成1座年生产能力40万m3的现代石材加工厂,将采矿废石加工成各种规格的石料,用于国家一级铁路、高速铁路、高速公路建设,以及用作建筑骨料。

建有2条各年产10万m2面砖和砌块的生产线,将细碎的废石与尾矿、河沙混合生产普通彩色地面砖、豪华光亮型彩色地面砖、路沿石、草坪砖、花墙砖等系列产品,以及建筑用承重砌块,年产值达1300万元,经济效益和环境效益显著。

山东龙头旺金矿将尾矿分成3部分处理,大粒矿渣做铺路材料,细泥作副产品出售,其余尾砂用作制砖材料,並于1991年建成1座年产1700万块砖的砖厂。

山东焦家金矿于1996年投资200万元,引进国外“双免”砖生产技术,建成4条生产线,每年可利用尾矿6万t。

江西宜春铌钽矿中共伴生有锂云母、长石、石英等,资源开发的同时回收锂云母、长石和石英精矿,用作陶瓷、玻璃及建筑石料等,基本实现无尾矿、无废石排放。

江苏梅山铁矿将采矿废石全部用于回填;将经二次选矿回收铁精矿后的尾矿用作陶瓷原料生产微晶玻璃,烧制无釉装饰面砖,年处理尾矿4000t,生产10万m2墙面砖,年收入130万元。

天津蓟县西斯尔石料厂,将高达30%的废石尾矿(1a有40～50万t),制成优质人工砂,成为全国砂石协会的人工砂生产观摩基地。

3尾矿库、废石堆的处置与利用目前一些矿山暂无条件或能力综合利用尾矿、废石(包括煤矸石),所以对已封闭的尾矿库和已废弃的废石堆(场)采取无害化处理,或加以合理利用,也取得了较好效果。

1)一般性植被。

为防止尾矿扬尘污染大气和防止水土流失,在尾矿库边坡和库內种植灌木、荆棘和草皮,在排土场上种植树木等。

如首钢迁安铁矿,攀钢公司兰尖铁矿,山西太钢尖山铁矿等。

2)改造成农田。

如山东招远地区的一些金矿山,广西龙头锰矿等。

3)改造成经济园地。

如海南石碌铁矿,湖北大冶铁矿,广东云浮硫铁矿,江西德兴铜矿,河北承德寿王坟铜矿等。

4)改造成建设用地。

如河南灵宝桐沟金矿,山东新城金矿,山东枣庄柴里煤矿等。

5)改造成公园和娱乐场所。

如湖南水口山铅锌矿,云南个旧锡矿,山东兴隆庄煤矿,河南平顶山煤矿区等。

4主要问题探讨[224]4.1影响尾矿等二次资源综合利用的问题目前,我国矿山环境形势,总的来说是相当严峻的。

尽管一些地区或矿山企业开展了某些综合回收利用、环境治理工作,但数量少,规模小,全面治理工作仍十分艰巨。

影响矿山二次资源综合利用与环境治理的因素很多,主要有4个方面,即技术设备、资金、政策与市场。

4.1.1技术问题矿山尾矿种类繁多,组成复杂,所以,当前我国开展尾矿资源的综合利用,须加强科学技术的研究工作,寻找实用性强的新技术、新工艺和新设备。