我国尾矿固废处置现状
大宗固体废弃物综合利用实施方案

大宗固体废物综合利用实施方案
为贯彻《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》,提
高资源综合利用水平,根据《“十二五”资源综合利用指导意见》,
制定本实施方案。
一、充分认识大宗固体废物综合利用的重要意义
大宗固体废物产生量大、资源化利用前景好,对环境影响广
泛。实施大宗固体废物综合利用对推动循环经济发展,促进节能
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主要利用途径是用作水泥缓凝剂和用于生产纸面石膏板、石膏砌 块等石膏建材。随着工业副产石膏产生量的逐年增加,品质不稳 定、标准体系不完善、关键技术缺乏、地区差异较大等因素成为 影响其利用的主要障碍。
目标 到 2015 年,工业副产石膏综合利用率提高到 50%以上,其中 脱硫石膏、磷石膏综合利用率分别达到 80%和 30%,通过实施重 点工程新增 2000 万吨的年利用能力。 主要任务 大力推进大掺量利用工业副产石膏技术产业化,鼓励水泥企 业改造现有给料系统,推广脱硫石膏、磷石膏用作水泥缓凝剂以 及生产纸面石膏板、石膏砌块、石膏商品砂浆等新型建筑材料。 利用工业副产石膏开发混凝土复合材料,开展化学法处理磷石膏 的技术攻关,推进磷石膏制硫酸联产水泥、磷石膏制硫铵、碳酸 钙等先进技术产业化。推动工业副产石膏制备高强石膏及相关产 品的研发和应用。进一步完善工业副产石膏综合利用标准体系, 加快工业副产石膏及相关产品和应用标准的制修订。积极探索农 业领域应用,加快利用工业副产石膏改良盐碱地技术研究。 重点工程 1.在全国建设 20-30 个脱硫石膏、磷石膏替代天然石膏生产 新型建筑材料综合利用基地;
重点工程 1.在重点地区建设 10 个冶炼渣提取有价元素联产新型建材 示范基地; 2.建设一批钢渣预处理和“零排放”示范项目; 3.建设 10 个利用高炉渣、钢渣复合粉生产水泥和混凝土掺 合料示范项目; 4.建设一批赤泥综合利用示范项目。 (六)建筑废物 现状 我国正处于城镇化加速发展阶段,城镇房屋年竣工面积约 15 亿平方米,城镇改造扩建所产生的建筑废物数量巨大,2010 年, 建筑废物产生量约为 8 亿吨。由于技术装备研发推广缓慢、激励 政策措施不配套、产品和应用标准缺失等原因,导致资源化利用 水平很低,仅有少量用作生产再生建筑骨料制备建材等,基本以 填埋和堆放为主,大量占用土地,给周边环境造成很大危害。
高海拔高寒地区金属矿山采选固废安全处置现状及研究进展

第18卷 第7期 2022年7月 中国安全生产科学技术JournalofSafetyScienceandTechnology Vol.18No.7 Jul.2022 收稿日期:2022-05-06基金项目:国家重点研发计划项目(2018YFC0808403) 作者简介:王家臣,博士,教授,主要研究方向为厚煤层开采、岩层控制及露天矿边坡等。
通信作者:王炳文,博士,教授,主要研究方向为充填采矿理论与技术、矿山岩体灾害防控等。
doi:10 11731/j.issn.1673 193x.2022 07 008 高海拔高寒地区金属矿山采选固废安全处置现状及研究进展王家臣,王炳文,徐文彬,李乾龙(中国矿业大学(北京)能源与矿业学院,北京100083)摘 要:针对高海拔寒区金属矿山采选固废处置成本高、有效处置率偏低、安全隐患多等问题,采用室内试验、理论分析、数值模拟及现场实践相结合的方法,开展高海拔寒区排土场散体物料物理力学性质、排土场稳定性、充填料浆输送、充填体固结性能、充填体改性增强等方面的研究,构建冻融循环条件下散体物料内部微观结构信息与宏观力学参数定量关系模型,揭示冻融循环下排土场致灾机理和低温低气压环境下胶结充填料浆固结演化特性,提出冻融循环下排土场堆置工艺和低温低气压环境下胶结充填料浆固结增强技术。
相关成果对于提高我国高海拔高寒地区金属矿山采选固废的有效处置率,降低固废处置成本,保障矿山可持续发展具有重要的理论价值和实践指导意义。
关键词:高海拔寒区;金属矿山;固废处置;排土场;胶结充填中图分类号:X936;TD853 文献标志码:A 文章编号:1673-193X(2022)-07-0054-07CurrentstatusandresearchprogressofsafetydisposalofsolidwastefromminingandmineralprocessingofmetalminesincoldregionswithhighaltitudeWANGJiachen,WANGBingwen,XUWenbin,LIQianlong(SchoolofEnergyandMiningEngineering,ChinaUniversityofMiningandTechnologyBeijing,Beijing100083,China)Abstract:Withconsiderationofhighdisposalcostofsolidwaste,lowdisposalefficiencyandpotentialsafetyhazardsformetalminesincoldregionswithhighaltitude,somerelativeresearcheswereconductedonthephysicalandmechanicalpropertiesofthebulkmaterial,thestabilityofdump,transportationcharacteristicofbackfillingslurry,consolidatingevolution,reinforce ment,andmodificationofcementedpastebackfillbycombininglaboratorytests,theoreticalanalysis,numericalsimulation,andfieldapplication.Accordingtotheresults,thequantitativerelationmodeloftheinternalmicrostructureinformationandmacro scopicmechanicalparametersofthebulkmaterialunderfreeze thawcycleisestablished.Thedisaster causingmechanismofthedumpunderfreeze thawcycleandtheconsolidationevolutioncharacteristicsofcementedbackfillingslurryunderlowtem peratureandlowairpressurearerevealed.Moreover,thestackingtechnologyofthedumpunderfreeze thawcycleandtheconsolidationenhancementtechnologyofcementedbackfillingslurryunderlowtemperatureandlowairpressureenvironmentareputforward.Overall,theobtainedfindingsareofgreattheoreticalvalueandpracticalsignificancetoimprovetheeffectivedisposalefficiencyofsolidwastefrommetalminesincoldareaswithhighaltitude,reducethecostofsolidwastedisposal,andensurethesustainabledevelopmentofmines.Keywords:coldregionswithhighaltitude;metalmine;solidwastedisposal;dumpsite;cementedbackfill0 引言我国对金属矿产资源需求量持续增加,而低海拔地区资源量日趋减少,高海拔寒区金属矿产资源开发与利用将上升到国家战略层面[1]。
铁尾矿资源综合利用及研究进展

68矿产资源M ineral resources铁尾矿资源综合利用及研究进展张 彪1,姜春志2(1.中条山有色金属集团有限公司,山西 运城 044000;2.国家煤化工产品质量监督检验中心(安徽),安徽 淮南 232000)摘 要:概述了国内铁尾矿资源现状,综述了铁尾矿综合利用及研究进展,指出了研究利用的问题,并进行了展望。
关键词:铁尾矿;综合利用;研究进展中图分类号:TD926 文章标识码:A 文章编号:11-5004(2020)21-0068-2收稿日期:2020-11作者简介:张彪,男,生于1990年,汉族,河南周口人,助理工程师,研究方向:矿物加工工程。
铁矿资源是我国经济社会发展的重要基础性资源。
近年来,铁矿石消耗量日益增大,铁尾矿排放量逐年增多。
铁尾矿大量堆积,既造成土地资源浪费,又极易产生空气和土壤污染,破坏自然生态环境,尤其面对极端自然天气,存在着巨大的安全隐患,导致铁尾矿处理成本提高,严重制约企业可持续发展。
当前,尾矿综合利用是固废综合利用的重要方面,也是矿产资源高效与循环利用的必然要求。
铁尾矿综合利用不仅能回收有价成分,提高资源利用效率,还能变废为宝,改善生态环境,促进经济社会良好发展。
1 铁尾矿资源现状铁尾矿通常指在铁矿石分选铁精矿过程中排出的尾砂废料。
我国铁尾矿主要以磁铁尾矿和赤铁尾矿为主,分布多集中于内蒙、四川、辽宁、河北、湖北等地区。
近些年,我国铁尾矿综合利用率不断提升,由2008年的7%上升到2018年的27.69%,但仍低于国外水平[1]。
2018年我国铁尾矿总产生量约4.76亿t,约占全国尾矿总产生量39.3%,相较其它尾矿,铁尾矿占比最大[2]。
受矿石产地和选矿工艺等因素影响,铁尾矿虽然成分和含量不尽相同,但化学组成基本相似,主要有SiO 2、Al 2O 3、Fe 2O 3、CaO、MgO、Na 2O 等[3]。
2 综合利用及研究现状我国铁尾矿资源的综合利用主要集中在有价成分回收、矿山回填、路基填筑、土地复垦、土壤改良及制备建筑材料等方面。
我国固体废物资源化利用政策环境分析与思考

总第191期2021年第1期山西化工SHANXI CHEMICAL INDUSTRYTotal191No.1,2021环境保护DOI:10.16525/l4-1109/tq.2021.01.76我国固体废物资源化利用政策环境分析与思考吕东(山西省交通环境保护中心站(有限公司),山西太原030032)摘要:通过全面梳理我国关于固体废物资源化利用相关政策,分析存在的不足,并针对固体废物的资源化利用提出建议,供大家交流、参考。
关键词:固体废物;资源化;政策环境;建议中图分类号:X705文献标识码:A文章编号:1004-7050(2021)01-0203-04固体废物是指在生产、生活和其他活动中产生的丧失原有利用价值或者虽未丧失利用价值但被抛弃或者放弃的固态、半固态和置于容器中的气态的物品、物质以及法律、行政法规规定纳入固体废物管理的物品、物质。
从全过程维度看,固体废物是放错了地方的资源⑴,其“资源化”利用作为我国固体废物管理与污染防治的“三化”基本原则之一,始终发挥着重要作用。
根据《中国统计年鉴M2020)表8-15分地区固体废物处理利用情况(2017),我国一般工业固体废物产生量为3&6751亿t,其中综合利用量为20.6159亿t,综合利用率为53.3%,固废产生量大、综合利用率低仍然是我国当前固体废物的基本现状。
“十二五”、“十三五”期间,国家层面相继发布了固体废物利用的相关政策文件,直接或间接推动了固体废物的资源化利用,但也存在着突出的问题与矛盾有待解决。
随着我国生态文明建设的日益完善,大气、水、土壤环境的“三大”污染防治、攻坚工作的顺利开展,并进入常态化管理,2020年11月《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二O三五年远景目标的建议》中明确指出了在“十四五”期间,“推动绿色发展,促进人与自然和谐共生,全面提高资源利用效率。
加快构建废旧物资循环利用体系”是至关重要的。
中华人民共和国固体废物污染环境防治法释义:第三十六条

第三⼗六条矿⼭企业应当采取科学的开采⽅法和选矿⼯艺,减少尾矿、矸⽯、废⽯等矿业固体废物的产⽣量和贮存量。
尾矿、矸⽯、废⽯等矿业固体废物贮存设施停⽌使⽤后,矿⼭企业应当按照国家有关环境保护规定进⾏封场,防⽌造成环境污染和⽣态破坏。
【释义】本条是关于矿业固体废物污染环境防治的规定。
⾃然界存在的各种⾦属和⾮⾦属矿⽯都是与围岩共同构成的。
在矿⽯开采过程中,必须剥离围岩,排出废⽯。
采得的矿⽯通常要经过洗选以提⾼品位,在洗选的过程中会排出尾矿。
所有这些在矿⽯的开采、洗选过程中产⽣的废物,统称为矿业固体废物,它主要是开采有经济价值的矿产过程中产⽣的废料,包括废⽯、尾矿、矸⽯等。
尾矿是指矿⽯经洗选提取精矿后剩余的尾渣。
国家环保局1992年制定了《防治尾矿污染环境管理规定》,明确尾矿是指选矿和湿法冶炼过程中产⽣的废物;对综合利⽤尾矿的,按国家有关规定给予优惠;产⽣尾矿的企业必须制定尾矿污染防治计划,建⽴污染防治责任制度。
矸⽯是指矿⽯开采及洗选过程中分离出来的脉⽯,它是含碳岩⽯和其他岩⽯的混合物。
废⽯是指矿⽯开采过程中从主矿上剥落下来的围岩。
通常把矿业固体废物列⼊⼯业固体废物的范围。
随着⼯业的发展,世界上总的趋势是富矿⽇益减少,⾦属、⾮⾦属矿⽣产越来越多地使⽤贫矿。
我国矿产资源总量较⼤,但⼈均占有量不⾜,资源结构不尽⼈意,⼀些重要矿产相对短缺,⽽且单⼀矿种少、伴⽣(共⽣)矿种多,再加上经济、技术等条件的限制,导致我国矿业固体废物产⽣量常年居⾼不下。
2002年,我国尾矿的产⽣量达到2.65亿吨,煤研⽯1.3亿吨,综合利⽤量分别仅为4420万吨和7020万吨。
矿业固体废物⼤量堆放,不仅污染⼟地,还容易造成滑坡、泥⽯流等灾害。
废⽯分化形成的碎屑和尾矿,如果被⽔冲刷进⼊⽔体,或者溶解后渗透⼊地下⽔,或者被风刮到⼤⽓中,都会严重污染环境。
矿业固体废物中,很多含有砷、镉等剧毒元素,有的甚⾄含放射性元素,对⼈体健康危害很⼤。
矿山尾矿资源化综合利用途径及未来趋势

矿 山尾 矿资源 化综合利用途径及未来趋势
王 树 新 河 南省 地 质 矿 产 勘 查开 发局 第一 地 质 矿 产 调 查 院 , 河 南 洛 阳 4 7 1 0 2 3
摘 要 结 合我 国矿 山尾 矿 资源 的特 点 ,概 括 了当前 对 尾矿 资源 进行 综合 利 用的途 径 、现状 及 未 来 发展趋 势 ,认 为尾 矿 的资 源化 综合利 用能 有 效地提 高资源 利 用率 ,减 轻环境 污 染 ,创 造 可观 的经 济效 益和 社会 效 益。
1 0 %,与 国外 先进 水 平 差 距 明显 ,且 该 项
工作 也仅 限于 国有 大 中型矿 山,绝大 多数 的 中小 型矿 山 尚未开 展尾 矿综 合利 用工 作 。 2 . 3环 境污 染严 重 ,安全 隐患 较 多
我 国 现 有 各 类 矿 山 尾 矿 库 接 近 四 千 座 ,直 接 占用 和 毁 坏 土地 多达 2 万 余k m , 并仍 以每 年接 近 3 0 0 k m 的速 度持 续 增加 , 受 矿 山 尾 矿 排 放 间 接 污 染 的 土 地 更 是 高 达 7 0 万k m 左 右 ,多 数 尾 矿 库 周 边 水 体 、 大 气等 均 呈现 不 同程 度 污 染现 象 ,尾矿 排 放 已 成 为 造 成 环 境 污 染 的 主 要 源 头 之 一 。 同 时 ,由于 我 国现有 尾矿 库安 全等 级较 低 ,危 库 较 多 ,存 在较 多 安 全 隐 患 ,极 易 发 生 溃 坝 ,近 几 年 来 ,全 国 已先 后 发 生 山 西 宝 山 “ 5. 1 8” 襄汾 “ 9 . 8 ” 、广 东 信宜 紫金 矿 业 “ 9 . 2 1 ”等 多起 严重 的尾矿 库 溃坝 事件 , 造 成库 区周边 居 民生命 及财 产的 重大 损失 。
第十章固体废物的处理、处置和利用

另据《2001年全国环境状况公报》公布,我国已有三分 之二的城市处于垃圾包围之中,垃圾堆存占地累计达75 万亩。
(2)污染土壤(pollution soil)
主要通过淋滤作用和细菌分解进入土壤。
70年代,美国的密苏里州,将混有一种有机有毒化学污泥 废渍的沥青铺路,造成土壤中深达60cm的污染,致使大批 牲畜死亡,人产生各种怪疾,后美国环保局花3300万美元, 买下该城镇的全部地产,居民搬适,并给予赔偿。
3C原则:避免产生、综合利用、妥善处理 3R原则:减少产生、再利用、再循环 三同时制度:同时设计、同时施工、同时投产使用
(二)、固体废物污染的危害
侵占土地 污染大气环境 污染水环境 污染土壤 影响人类健康 影响环境卫生
(1)侵占土地 (catch trespassing on land)
浸出毒性
疾病传染性
根据1998年7月1日实施的《国家危险废物名 录》,我国危险废物共分为47类(HW01~HW47)。 同时国家制定《危险废物鉴别标准》。国家规定, “凡《名录》所列废物类别高于鉴别标准的属危险 废物,列入国家管理范围;低于鉴别标准的,不列 入国家危险废物管理。”
我国目前趋向于将固废分为四类:
固废又有“放在错误地点的原料”、二 次资源(Secondary resourses),再生资源 (renewable resourse )之称。 固体废物被视作第二矿业(Secondary mining )
固体废弃物的标志
二、固体废物的来源和分类
(一)固体废物的来源
1、生产过程 2、生活过程
固体废物的产生有其必然性
2002年垃圾无害化 处理率54.3%
大宗工业固废综合利用行业研究

大宗工业固废综合利用行业研究随着经济的发展,我国产生的工业固体废物种类和数量都在迅速增多。
且由于我国大量生产、大量资源能源消耗的粗放型经济增长模式在短期内难以发生根本性改变,导致在未来十几年甚至几十年,都会面临处理大量工业固体废物的挑战。
近年来,我国把大宗工业固体废物综合利用纳入了节能环保战略性新兴产业范畴,对大宗工业固体废物资源综合利用的意义给与了高度肯定。
1. 行业相关现状产废量整体呈下降趋势,但堆存量仍不断增长。
2011~2018年我国大宗工业固体废物产生量总体呈倒“U ”型趋势,2014年达到峰值,近40亿吨,“十二五”期间产生量约188亿吨,平均每年产生37亿吨。
“十三五”期间受经济增速变缓、新旧动能转换加快、产业结构深化调整、环保约束增强等多方因素影响,产生量虽呈下降趋势,但总堆存量仍不断增长,预计到“十三五”末,总堆存量将达近400亿吨。
34.6536.2738.0439.9339.2836.7837.1234.39209.3230.29252.7275.48297.17316.23336.19352-9%-4%1%6%11%16%05010015020025030035040020112012201320142015201620172018产生量(亿吨)总堆存量(亿吨)产生量同比变化(%)(数据来源:根据公开数据资料整理)图1 2011-2018年我国大宗工业固体废物堆存量、产生量及增长情况工业固废八成以上来自尾矿、煤矸石、粉煤灰和钢铁渣。
各类大宗工业固体废物中尾矿占比最大,达粉煤灰和钢铁渣,这四类工业固体废物产生量占到总量的工业副产石膏、赤泥、有色冶炼渣所占比例相对较小1。
(数据来源:根据公开数据资料整理) 图2 2018年各类大宗工业固体废物占比情况综合利用率逐步提高,建材化利用仍是主要利废途径。
通过政策推动和技术不断丰富,2013年开始,大宗工业固体废物综合利用率逐年提高,2018年利用率达54.03%。
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在推进社会高质量发展的新形势下,全面提高矿产资源利用率是时代给予的紧迫而艰巨的任务。
目前,我国大宗固体废弃物处置面临严峻挑战,固废产生速度快、数量大,虽然有一部分得到了利用,但是效率很低。
其中尾矿的堆积量在工业废弃物中占比最高,达45.67%。
矿产资源为社会发展提供了基础原料,我国对矿产资源的合理开发与利用越来越重视。
随着国家对资源安全重视程度的提升,尾矿固废资源处置以及利用的需求在逐渐增强。
通过调查评价尾矿库的空间分布、数量、尾矿的毒害性和综合利用率,可以为土地和空间规划、生态环境恢复和矿产资源保护提供有效支持。
当前,国内对尾矿采取的最直接的处理方式是尾矿库处理法,即将尾矿直接排放至尾矿库中堆存。
如此,不仅浪费大量的土地资源,还会对生态环境和社会稳定造成不利影响。
尾矿再选技术是我国普遍采用的尾矿处理工艺,另外也可将尾矿加入水泥或者建材等产品中,或用作肥料对土壤进行改良等。
近年来,不少企业将尾矿应用到了一些新的领域,如玻璃制造、建筑中的砌块以及装修用墙砖地砖等。
虽然在尾矿固废减量化以及无害化方面取得了一定成果,但利用量十分有限,资源最大化的目标以及相应的产业链目标仍然没有实现。
因此,尾矿固废的处置和利用是我国目前急需解决的重要问题。
随着科技的不断进步,我国对于矿山尾矿固废的处理途径日益丰富,治理效果也愈发显著。
本文对尾矿固废的处置现状进行了总结,对其利用前景进行了展望,以期为我国的大宗固废综合利用提供参考。
1 我国尾矿资源现状我国2008-2020年尾矿的产生量以及利用率如图1所示。
从图1可以看出:2008-2014年我国尾矿产生量一直呈上升趋势,2014年为16.78亿t;2015-2018年,由于铁尾矿产生量逐步减少,使得我国尾矿产生量整体呈下降趋势;2018年开始又呈增长趋势,但增长速度较之前缓慢;2020年,尾矿的产生量为12.75亿t;而我国尾矿的利用率随着时间的推移呈增长趋势,2008年的尾矿利用率约为7.0%,到2020年时已增长至31.8%左右。
图1 我国2008-2020年尾矿产生量以及利用率尾矿的堆积不仅会对环境造成破坏,还会给周边居民带来巨大的安全隐患。
在我国,尾矿是工业固体废弃物中产出量以及堆积量最高的危险固废。
2015-2020年我国尾矿堆积量如图2所示。
由图2可知,2015年底我国尾矿堆积量为173亿t,2020年底已达222.6亿t。
图2 我国2015-2020年尾矿堆积量2 我国尾矿固废处置现状2.1 尾矿资源回收利用现状尾矿中的主要成分有SiO2、CuO、Al2O3、K2O、MnO、Fe2O3、SO3、ZnO以及P2O5等,采用传统的选矿工艺以及设备回收其中的有用成分具有一定难度,原因是尾矿粒度较细、有用组分少且嵌布复杂。
尾矿资源的二次利用包括两个方面:一是经再选回收尾矿中的有用组分,二是将剩余资源进行再利用。
以铁尾矿为例,对其回收利用现状进行总结。
陈禄政[1]采用连续离心分离的方式回收铁尾矿中的铁,该技术的核心在于连续离心分离装置,并提出了利用往复移动水束流冲击卸落富集层完成连续离心分离的流程;李奕然等[2]以云南上厂铁尾矿为研究对象,提出了一种再选新工艺,即选择性分散絮凝-磁选技术;杨合等[3]以某低品位铁尾矿为研究对象,提出了一种回收铁的新工艺,即直接还原-磁选技术;刘红召等[4]采用还原焙烧-弱磁选工艺对江西七宝山铁尾矿中的铁进行了高效回收;朱敏聪等[5]以低品位铁尾矿为研究对象,通过弱磁场、强磁场分选实验,得到了铁生成量15.33%、品位62%的铁精矿。
王书文[6]对钒钛磁铁矿型尾矿进行了高效分离,回收了其中的钒、钛、铁及其他有价金属元素;秦玉芳等[7]从白云鄂博型铁尾矿中回收了稀土、铌和其他伴生金属元素;霍松洋等[8]以承德某铁尾矿为研究对象,经过1次粗选、3次精选,最终得到P2O5品位32.74%、P2O5回收率86.11%的磷精矿,然后通过磁选-重选工艺获得了TiO2品位23.00%、TiO2回收率91.24%的钛精矿;于汉晟等[9]以岚县田野铁矿选矿厂中的综合尾矿为研究对象进行了回收试验,得到了3.6万t铁品位为62.15%的混合精矿;卢宽[10]以某铁尾矿为研究对象,分析发现铁尾矿中主要成分是K2O和云母,质量分数分别为2.18%、27.25%,采用脱泥浮选的方法得到了质量分数达97.28%、回收率为52.71%、产率为11.32%的云母。
李继福等[11]利用粗精矿加工技术对某铁尾矿开展了“1粗7精3扫”工艺流程,得到了钼回收率67.49%的钼精矿;王欢[12]对白象山铁矿进行磁选作业后,发现尾矿和精矿中均存在镓、钴,随后开展了钴、镓回收试验,最后获得了钴品位为0.46%、钴回收率为54.41%的浮选精矿;蔡海立[13]以广东某铁尾矿为研究对象,提出了一种氯化-焙烧技术,采用该技术实现了重金属的分离以及回收;南楠等[14]针对目前磷回收工艺相对落后的现状,提出了一种新的回收工艺,该工艺的关键在于使用了磷灰石新型常温捕收剂DJX-6。
2.2 回填矿山采空区用尾矿回填矿山采空区是直接利用尾矿的有效途径之一。
尾矿充填主要有2种方式:水砂充填和胶结充填。
尾矿回填采空区可以消耗大量的尾矿,是一种非常有效的尾矿处理方式,也是尾矿减量化利用的关键,尤其是对于不具备建设尾矿库的条件的矿山企业而言,该方式不仅节约了尾矿库的建设成本,而且还避免了对环境的污染,经济效益和环境效益兼得。
我国目前普遍使用的尾矿充填技术是胶结充填,该技术所需的原材料包括惰性材料、凝胶材料以及水,按照一定的比例混合便可制成充填料浆。
与其他技术相比,胶结充填技术可以在一定程度上提高矿石回采率(可达95%)。
近年来的研究发现,一些工业废弃物(如冶炼渣等)具有一定的活性,将其与尾矿混合制成胶砂,既可以满足全尾胶结充填的要求,还有效利用了工业废弃物,具有广阔的发展前景。
此外,尾矿回填矿山采空区技术还有深井高浓度全尾砂充填技术、尾矿充填露天矿坑技术、塌陷区尾矿砂高浓度浓缩堆存技术等[15]。
2.3 作为建筑材料的原料将尾矿破碎以及筛分后,可用于制备建筑材料,如水泥、混凝土集料、硅酸盐尾砂砖、溶渣花砖、瓦、微晶玻璃、加气混凝土、铸石、泡沫材料、陶粒、泡沫玻璃和耐火材料等[16]。
陈城[17]将尾矿作为原材料制备了多孔陶瓷,其具有耐高温和耐腐蚀的优点,极大提升了尾矿的附加值;另外还以铁尾矿、粉煤灰等工业废弃物为原材料、硅酸盐水泥为胶凝材料,采用物理发泡的方法制备了一种泡沫保温材料,该材料不仅性能良好,且不污染环境。
LI等[18]以铜尾矿、铁尾矿为原料,制备了一种3D打印建筑材料,对其进行了毒性和放射性测试,结果表明,其为环境友好型材料;LI等[19]以细粒低硅铁尾矿及非水泥类固化剂为原料,加入三乙醇胺硬化促进剂和硬脂酸乳液防水剂制备了环保砖;ZHANG等[20]提出铁尾矿可应用于胶凝材料的生产、混凝土的制备以及一些新型砖的制备;GAO等[21]以珍珠岩尾矿为原材料制备了一种新型轻质泡沫保温隔热材料;LI等[22]以铁尾矿为原料制备了一种多孔砖,经测试,该砖强度高、孔隙率低;BAI等[23]以钼尾矿为原料成功制备出了一种新型储水材料;ZHANG等[24]以硅砂尾矿和其他工业废弃物为原料制备了陶瓷材料;PENG等[25]以石墨尾矿作为硅质材料生产了蒸压加气混凝土;YAO等[26]对尾矿水化性能是否受机械活化的影响以及影响程度进行了研究,发现其可以用作补充胶凝材料;WANG等[27]研究发现可用金矿石尾矿作为生产水泥的硅质原料;杨建[28]以钒尾矿作为主要原料,再辅以矿渣、水泥熟料以及石膏制备了泡沫混凝土。
2.4 制作肥料磷尾矿中的有用元素很多,如P、Mg、Ca、Si等,因此具有很大的回收价值,可用于制作肥料。
周雪娜等[29]以磷尾矿制备出了钙镁磷肥和磷镁二元复合肥;郭玉叶等[30]以攀枝花选钛尾矿以及甘蔗秸秆为原料,经微生物发酵,制备出了有机肥料;郑建国等[31]以磷酸作为萃取活化剂,将磷尾矿中的有用元素(钙、镁、磷等)萃取并且活化,再将料浆煅烧、干燥,使磷发生聚合反应,最终得到了聚合态钙镁磷肥;秦琴等[32]以磷尾矿为主要原料,以富含蛋白质、纤维素和多种微量元素的酱香型白酒糟为辅料,研究了堆肥发酵过程中磷尾矿用量、细菌接种量和菌种配比对有效磷含量的影响,得出了生物肥发酵的最佳条件;叶怡然等[33]以磷尾矿作为原料,将生物炭、木醋液、麦麸、解磷细菌和锯末等与其混合,成功制备出了有机肥,研究发现,该有机肥不仅可提高土壤中的有机质含量,改善土壤的结构以及通透性,还可以有效提高土壤的保水以及保肥能力;张宇婕[34]以磷矿浮选尾矿和钛白废酸作为原料,生产出了硫酸亚铁镁复合肥料;TAN等[35]将温石棉尾矿(CAT)与磷酸盐[NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、KH2PO4和CaHPO4])通过一步研磨转化为鸟粪石和硅酸盐,可作为柠檬酸可溶性肥料(CASF)的全元素利用。
2.5 围池造田围池造田就是将河滩荒地变成可耕地。
在某些干旱地区,比如华北、西北等地存在很多半间歇河以及间歇河,河道两边的河滩分布着许多大小形状不一的河卵石,无法作为耕地。
围池造田技术可以解决上述问题,具体做法为:在河滩表面用石头垒一圈围坝,高约3.5~5.0 m,每一个围池的面积约2.67 hm2;将尾矿直接排入围池中压覆河卵石,留出一定高度,在尾矿表面覆盖约25 cm的可耕土,如此便完成了围池造田。
目前,该技术得到了广泛应用并已取得了较好的效果。
3 矿山尾矿固废处置建议我国的尾矿处理技术尚不成熟,还没有充分挖掘出尾矿的潜在价值,尾矿的有效处理成了一个难题。
尤其是在当前的“双碳”背景下,如何合理有效地处置尾矿固废,关系到矿山行业的高质量发展和民生福祉。
未来应处理好科技进步与绿色发展的关系,不仅要考虑到资源的安全高效利用,还要契合“绿水青山就是金山银山”的发展理念。
就国家层面来看,还需要完善相关政策,如尾矿库的准入和退出机制、尾矿资源综合利用评价机制等。
要解决尾矿资源利用这个难题,不仅需要矿山企业做好技术攻关和资金投入,也需要相关法规的上层管控。
具体建议如下:a.鼓励企业开展技术攻关和技术改造,不断优化工艺流程,进一步开发高效环保新型药剂;落实优惠政策如减免资源税等,引导社会资金投入矿山尾矿资源的开发与利用研究。
b.将中央下拨的财政资金分配到位,并确保有效使用,以大型企业的尾矿利用工程作为示范点,试行一批新工艺、新装备、新药剂,集中力量解决尾矿固废处置问题,并逐步推广应用。
c.研究并制定《矿山尾矿综合利用条例》,对与尾矿资源利用相关的部门进行分类并细化,将管理责任具体落实到各个部门。