尾礦綜合利用案例分析
畢孔彰
(全國地學哲學委員會)
摘 要 本文通過舉例,說明了尾礦綜合利用的重要性、必要性。
關鍵詞 尾礦 綜合利用
尾礦,通常所指是在壹定的技術條件下,經選礦之後的殘留物。殘留物中可含有低品位的“有用金屬物質”和“圍巖”。從廣義上講,尾礦及廢石、煤矸石、粉煤灰、高爐渣等均可通稱為“尾礦”。
尾礦因其大量占用土地、汙染環境、危害生態、危害社會、危害人們的健康而備受人們關註。
世界各國每年排出的尾礦量約50億噸,我國礦業固體廢渣年排放量達12億噸以上,累計堆積已達200億噸,占地5.5萬公頃,而且隨著礦產資源綜合利用程度的提高,礦石可采品位的相應降低,尾礦量還會增長。尾礦、廢石的大量排放堆積,汙染環境、占用土地,每年由此造成的經濟損失高達300億元。
尾礦,從表面上看,屬於被丟棄的廢棄物。但隨著科學技術的進步、人們認識的深化,尾礦已成為可利用的物質資源,或者被稱為“二次資源”。“世界上沒有無用的物質,只有放錯了位置的物質”。
尾礦的綜合利用,至少可以歸類於以下幾個方面:壹是有用元素的繼續提取應用;二是制作新型材料;三是用做礦山、土地的生態恢復;四是其他。這裏僅就以上的應用做些舉例分析說明。
壹、有用元素的繼續提取應用
(壹)鉬礦尾礦綜合回收
某鉬礦選廠的尾礦,經多元素分析,含有如表1的各元素。
表1 某鉬礦選廠尾礦元素含量表
對以上數據進行分析,尾礦中只有鐵品位較高,達到2.34%,具有潛在回收價值。山東科技大學化學與環境工程學院對尾礦中鐵物相分析結果如表2。
表2 某鉬礦選廠尾礦鐵物相分析結果表
分析表明,鐵礦物賦存狀態比較復雜,綜合考慮將磁性鐵中的鐵作為回收對象。通過對尾礦的直接磁選試驗,初步獲得43%左右的鐵精礦。對鐵精礦進行了再磨再選試驗,可獲得產率0.38%、品位63.93%、回收率10.29%的鐵精礦。
(二)鉍鋅鐵尾礦中低品位白鎢礦的回收
某大型矽卡巖型金屬礦,主要回收鉍、鋅、銅、鐵四元素,日處理礦石2400噸,產尾礦1700噸。含WO30.12%左右,尾礦中礦物相對含量如表3。
表3 某尾礦中礦物相對含量表
廣州有色金屬研究院應用中磁—強磁—浮選—優選流程,從尾礦中得到含Fe48.59%的磁鐵礦,含S42.57%、Zn13.13%的硫精礦,以及WO3品位67.92%的白鎢精礦,還有含石榴子石92%的石榴子石精礦。其中鎢回收率64.04%。
(三)銅礦尾礦資源結構與綜合利用
歷史上不是所有的礦山都建有尾礦庫的,因此有相當壹部分金屬,包括銅尾礦都被直接排入江河湖海。根據中國地質大學(北京)等單位主要對江西、安徽、湖北、雲南等幾個大型銅礦基地的部分重點礦山尾礦調查,判斷可以回選利用的銅尾礦礦量大約為2億噸(表4)。
表4 中國部分省(區)可回選利用的銅尾礦礦量表
續表
對以上尾礦研究表明,25%的銅礦尾礦資源具有再回選的經濟價值,75%的銅礦尾礦在目前的技術經濟條件下,不具備再選經濟價值。具有再選經濟價值的,在老礦山老尾礦中表現比較突出,例如表5所示。
表5 銅礦老礦山老尾礦再回選經濟價值舉例
(四)其他綜合回收利用
中國有色金屬工業協會名譽會長康義指出:金川集團回收利用的鉑、鈀、金等稀貴元素已達18種,***伴生鎳銅金屬綜合利用率達72%。
山東信發集團,2011年建成200萬噸赤泥綜合利用項目,處理後,赤泥中堿含量降低到1%以下,氧化鋁含量降低到10%以下,堿回收率達90%以上,氧化鋁回收率達40%以上。
國家通過“城市礦產”示範工程建設,初步形成了我國再生有色金屬回收利用體系。與2002年相比,2011年的再生銅已從88萬噸上升到260萬噸,再生鋁由130萬噸上升到440萬噸,再生鉛由17萬噸上升到135萬噸。
中國地科院尾礦綜合利用技術中心張金青等指出,首鋼、鞍鋼、本鋼、馬鋼、包鋼等公司,都從尾礦中再選回收鐵精礦,均取得良好的社會經濟效益。新疆稀有金屬礦業公司從可可托海尾礦中綜合回收白雲母,與外商興辦了壹座年產5000噸雲母粉的聯營廠,年產值800萬元。佳興銅礦對尾礦的再選回收硫精礦1000噸,銅9.2噸,金33.4千克。
二、生產新型建材系列產品,並形成產業鏈
利用尾礦生產新型系列產品,已成為實現尾礦“減量化、無害化、資源化”的重要途徑。特別是近年,尾礦已成為建材、陶瓷、玻璃工業和新型材料工業的復合礦物原料被廣泛應用,成效明顯,前景廣闊。
例如,早在20世紀90年代初期,利用江西德興銅礦的尾礦、首鋼鐵尾礦、南京梅山鐵尾礦制成紫砂美術陶瓷和砂鍋、酒具等日用陶瓷,制成外墻磚和錦磚,以及水泥、燒結磚、廣場磚等。
山東龍頭旺金礦將尾礦分三部分處理:大粒礦渣做鋪路材料,細粒出售,尾礦制磚並建成壹座年產1700萬噸磚的磚廠。山東焦家金礦於1996年建成4條磚的生產線,每年利用尾礦6萬噸。
1999年9月,首鋼遷安鐵礦建成國內第壹條空心砌塊、彩色鋪地磚和建築用砂石料生產線,並實現產業化。
21世紀開始,甘肅白銀銅礦、承德壽王墳銅礦、南京梅山鐵礦以及邯鋼、鞍鋼、遼寧淩鋼、河北邢鋼等,在中國地質科學院的技術支持下,相繼建廠,生產小型空心砌塊、彩色劈離砌塊、多孔磚、實心磚、保溫隔墻板、彩色鋪地磚和混凝土添加劑。
2003年首鋼“利用廢石年生產150萬立方米建築用砂石料產業化”項目,2004年北京威克冶金礦山公司“利用廢石年生產300萬立方米建築用砂石料產業化”項目,先後投產,運行正常,效益顯著,實現了礦山排石場當年無廢石堆積治理目標。
2006年,鞍鋼集團利用鐵尾礦、廢石建成了年生產8000萬塊標準實心磚(多孔磚、砌塊)生產線,產品供不應求。
2008年,河北易縣鐵礦尾礦年生產6000萬塊灰砂磚生產線等先後投產,70%產品銷往北京。
2009年河北臨城縣南溝礦業公司鐵尾礦生產彩色路面磚,承重砌塊,年產值可達2300萬元。
2011年11月,本溪清邁尾礦綜合利用有限公司,新型建材系列產品生產線開工建設。2012年上半年壹期工程投產運行,利用鐵尾礦生產復合保溫砌塊、加氣混凝土砌塊、幹粉砂漿等,安排就業540人,年消耗尾礦100萬噸,年利稅3200萬元。
總之,尾礦的整體利用並生產新型建築材料系列產品,前景廣闊,效益明顯,既促進了就業,又實現了生態保護,是循環經濟也是綠色產業。
三、尾礦生產新型材料微晶玻璃
微晶玻璃是近年來國際上發展起來的壹種新材料,可以應用在機械力學材料、光學材料、電子與微電子材料、生物醫學材料、化學化工材料、建築材料等領域中。其中,泡沫微晶玻璃作為結構材料、熱絕緣材料和纖維復合增韌微晶玻璃都得到了廣泛的研究和應用。微晶玻璃還被用於制造原子反應堆控制棒上的材料、反應堆密封劑、核廢料存儲材料等。具有耐酸堿、耐磨、熱穩定性、電絕緣性、抗壓抗沖擊強度高、無放射性危害等優良性能。
由中國地質科學院尾礦研究中心承擔的“尾礦微晶玻璃”研究項目,1994年就獲得了中國新發明專利,其成果已在新疆、陜西、山西企業工程項目中成功實施轉化。2007年5月新疆錦泰微晶材料有限公司“年產20萬平方米尾礦微晶玻璃”生產線建成投產。接著,2009年8月,君達(鳳縣)公司在陜西寶雞新建我國第二家“年產20萬平方米尾礦微晶玻璃”生產線。以上產品銷往我國西安、保定、寧波以及意大利、日本等,供不應求。目前只有我國實現了尾礦微晶玻璃技術成果產業化。
四、其他應用
尾礦,亦可用作井下充填料或填坑鋪路,亦可對尾礦庫復墾造田,綠化造林,利用礦肥改造土壤等,或建生態公園、體育娛樂場地等。
例如,凡口鉛鋅礦,50%的尾礦用作井下充填;大冶鐵礦在洪山等老尾礦庫上種植梨樹等果木、火枸等藥材;山東招遠地區的壹些金礦山在老尾礦庫復土造梯田,種植紅薯、花生等。
總之,尾礦無害化處置後,也會產生壹定的經濟社會效益。
五、加強規劃,加強研究,努力實現尾礦綜合利用
中國地質科學院尾礦研究中心,是1990年成立的專門從事礦山廢石、尾礦、煤矸石等工業固體廢棄物資源綜合利用新技術研發、新產品開發和成果轉化的科技型研究機構,也是目前我國唯壹的壹家。他們從最初研究制作建築原材料,到研究微晶玻璃系列產品,做了巨大的努力,作出了突出貢獻。
為了實現尾礦的綜合利用,他們的研究發明早在2007年就被國家發改委、科技部、商務部、國家知識產權局列入我國“十壹五”規劃《當前優先發展的重大高技術產業化項目領域》指南。工信部、國土資源部、科技部、國家安全監察總局並於2010年4月發布了《金屬·尾礦綜合利用專項規劃(2010—2015)》。工信部近日發布了《大宗工業固體廢棄物綜合利用“十二五”規劃》,將大宗工業固體廢棄物綜合利用視為節能環保戰略性新興產業的重要組成部分。規劃目標,到2015年大宗工業固體廢棄物綜合利用量達到16億噸,綜合利用率達到50%,年產值5000億元,提供就業崗位250萬個。目前,據統計,到2010年我國大宗工業固體廢棄物綜合利用量已達11億噸,綜合利用率達40%,成效顯著。
六、建議從源頭上治理有關尾礦的問題
為了減少尾礦的產生,必須從各個環節上入手,即提高礦產資源的開采回采率,以減少礦渣、礦石、廢石等;努力提高選礦回收率,以減少丟棄的有用礦物;努力提高礦產資源的綜合利用率,使得有用金屬及元素盡量得到回收。當然,不管回采率、回收率、綜合利用率有多高,但仍然總有采不盡、收不回以及暫時無法綜合利用的問題,這樣就需要加大對尾礦的研究、開發、利用的投入和力度。
近年來,在國家和各方面的重視下,壹些重點大中型煤炭礦區回采率達到80%以上,金屬礦山露天開采回采率超過85%,地下開采回采率也高於80%。煤炭回采率提高了2%～11%,鐵礦回采率提高了3%～13%。這表明提高礦山的回采率是完全有可能的。
從選礦回收率來說,壹些鐵礦山提高到85%左右,有色金屬80%,磷、硫等60%。精礦品位和資源回收水平得到了有效提高。
從礦產資源綜合利用來說,據統計,目前,我國50%以上的釩,22%以上的黃金,50%以上的鉑、鈀、碲、鎵、銦、鍺等稀有金屬都來自於綜合利用。在中央財政專項安排下,2011年首批建立了40個礦產資源綜合利用示範基地,資源效益正在實現高效轉化。
總之,從源頭治理是減少尾礦的根本,加大對尾礦的研究開發與利用是實現尾礦變廢為寶的有效途徑。
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