金屬礦山固體廢物的處理與利用研究

姜喆

摘要：我國地域遼闊，金屬礦山繁多，金屬礦山固體廢物問題一直困擾著礦山工作人員。本文詳細介紹了金屬礦山固體廢物的來源及危害，針對不同的固體廢物提出了相應(yīng)的處理方法和利用手段，以及為金屬礦山固體廢物的處理提供參考。

關(guān)鍵詞：金屬礦山；固體廢物；尾礦；廢石

1 金屬礦山固體廢物概述

金屬礦山固體廢物主要包括礦山開采產(chǎn)生的廢石及選礦加工過程中產(chǎn)生的尾礦。金屬礦山產(chǎn)生的固體廢物是所有礦山中最多的，是重金屬污染的源頭之一。

1.1 金屬礦山固體廢物的來源

金屬礦山固體廢物的產(chǎn)生與礦山采礦、選礦及冶煉有密切聯(lián)系[1]。我國金屬礦山多為采選聯(lián)合的企業(yè)，所產(chǎn)生的固體廢物主要有基礎(chǔ)建設(shè)及生產(chǎn)時剝離的表層巖石和覆蓋層、地面或井下作業(yè)時剝離的表外礦石或巖石（開采出的廢石）、尾礦或廢石填料、水砂、裝載或運輸時撒下的礦石及金屬冶煉過程中產(chǎn)生的各種爐渣，電解產(chǎn)生的陽極泥等。其中，礦山開采產(chǎn)生的廢石和選礦產(chǎn)生的尾礦占金屬礦山固體廢物的絕大部分。

1.2 金屬礦山固體廢物的危害

1）破壞生態(tài)平衡

金屬礦山固體廢物的危害，首先表現(xiàn)在對土地的占用及破壞上[2]。由于金屬礦山被過度開采，導致固體廢物大量產(chǎn)生，侵占了大量的農(nóng)業(yè)耕地，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。而且，固體廢物的堆放，覆蓋大片森林，大批植物死去，造成植物、動物的物種減少。某些金屬礦山水土流失嚴重，變成禿山、石山，當大雨大風天氣來臨時，極易引起滑坡、塌方及泥石流等災害。

2）污染環(huán)境

金屬礦山固體廢物長期堆放在露天環(huán)境下，在風的作用下，常常變成粉末狀，干旱季節(jié)里，極易揚起大量粉塵，污染大氣環(huán)境。金屬礦山固體廢物中常常含有硫化物等有害物質(zhì)，在雨水沖刷、滲漏的作用下，極易發(fā)生自燃現(xiàn)象，從而產(chǎn)生大量的二氧化硫、硫化氫等有害氣體，危害礦區(qū)動植物的生命安全。

金屬礦山的尾礦等固體廢物，是引起礦山水體酸化，水體重金屬離子過飽和的主要污染源。此外，重金屬元素滲入土壤中，會導致土壤毒化，使得土壤中的微生物大量死亡，影響土壤質(zhì)量，將原本適合耕作的農(nóng)田，變成“死土”。據(jù)實測資料統(tǒng)計，不少金屬礦山的固體廢物中還含有放射性物質(zhì)，這些固體廢物不宜用作建筑材料，否則會使污染范圍擴大。

3）引發(fā)工程地質(zhì)災害

金屬礦山固體廢物的長時間堆放，不僅造成巨大的經(jīng)濟損失，還常常引發(fā)重大的工程地質(zhì)災害。尾礦庫潰壩事故是礦區(qū)危害最大的災害，給社會各界，特別是礦區(qū)附近居民帶來極大的損害。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國2001年至2014年之間，共發(fā)生86起尾礦潰壩事故，造成了巨大的損失。

2 金屬礦山固體廢物的處理

2.1 堆置

采礦產(chǎn)生的廢石一般采用堆置的方法進行處理。分級分區(qū)堆置廢石是充分回收金屬礦資源的需要，也是礦山長遠發(fā)展的必然要求，有利于礦山后期的開發(fā)利用及礦山可持續(xù)發(fā)展。

對尾礦的處理，常常修建專門的尾礦庫進行堆存，尾礦庫要用HDPE膜進行防滲處理防止污染地下水，待得選礦技術(shù)成熟后再加以利用。尾礦庫的庫容量大、占地多，具有投資資金大、外部條件要求多、建設(shè)工期長的特點。

2.2 復墾

復墾是對已堆滿尾礦或廢石的尾礦庫及排土場進行后繼處理的常見措施，主要分為生物復墾及工程復墾兩部分，兩部分相互依賴，是一個整體。尾礦的復墾主要分為加土復墾和不加土復墾兩種形式，加土復墾的壩面采用黃土覆蓋和毛草種植，減少尾礦庫內(nèi)尾砂的流失，不加土復墾主要有植被恢復演替途徑、土壤生物改良途徑和客土復墾途徑三種模式。

2.3 綜合利用

綜合利用廢渣時，首先對其中的有用物質(zhì)和伴生元素進行回收；其次，根據(jù)廢渣的物理化學性質(zhì)，將廢渣與不同建筑材料混合使用。具體對金屬礦山各固體廢物的利用見下章。

3 金屬礦山固體廢物的利用

3.1回收有用金屬

金屬礦山的尾礦、廢石等固體廢物中常常含有許多有價值的金屬。在選礦技術(shù)手段提升的條件下，可對殘留在尾礦中的有價組分進一步提煉。另外，礦石中含有一些有用的伴生組分，選礦時沒有進行回收而殘留在固體廢物中，在對廢石進行回收利用時可以對其中的伴生組分進行提煉。對金屬礦山的尾礦和廢石中所含的有用金屬進行回收，不僅大大降低尾礦和廢石的產(chǎn)生量，提高資源的利用率，還能大大地提高礦山的經(jīng)濟效益。

3.2 制取新材料

金屬礦山的尾礦固體廢物中礦物成分及化學成分不一，對其進行利用的方式也不盡相同。將尾礦作為二次資源，生產(chǎn)各類建筑材料是現(xiàn)今最為流行的尾礦處理方法。

1）制作尾礦磚

尾礦中含有大量的硅酸鹽，可以利用硅酸鹽制作新型的建筑材料——尾礦磚，它是由硅或鋁尾礦與凝結(jié)材料混和，再與其他催化材料按照一定的比例和顆粒級配均勻摻和、壓制成型，而形成的具有一定強度的磚塊。尾礦磚的物理力學性能好，強度高，硬度大，符合建筑標準。

2）制玻璃

富含二氧化硅的石英脈型金礦、鎢礦及富含長石、石英的偉晶巖型礦床等金屬礦山的尾礦都可以作為原材料進行玻璃的生產(chǎn)。根據(jù)尾礦的不同性質(zhì)，可制作瓶缸玻璃、纖維中堿球、低堿無硼玻璃等不同性質(zhì)的玻璃。

3）制其他材料

在實際生產(chǎn)中，加氣混凝土的生產(chǎn)，常常利用尾礦中的砂作為配料。此外，若尾礦中含有輝綠巖、角閃巖、花崗巖、石灰?guī)r、蛇紋巖、螢石和輝石等礦物組分，可用于制作鑄石。

3.3 用于井下填充

對于礦山采空區(qū)的處理，常常利用尾礦或廢石進行回填，這是一種即經(jīng)濟又適用的方法，對礦山安全有極大的提高作用。

參考文獻

[1] 張利珍， 趙恒勤， 馬化龍，等. 我國礦山固體廢物的資源化利用及處置[J]. 現(xiàn)代礦業(yè)， 2012， （10）：1-5.

[2] 龍濤， 楊小聰. 我國金屬礦山固體廢物污染及其對策分析[C]. 2010中國環(huán)境科學學會學術(shù)年會論文集（第四卷）. 2010：54-56.