北票市鐵礦石尾礦排放現(xiàn)狀與綜合利用研究

劉俊鋒

摘 要：論述了鐵尾礦的來源、分類、性質(zhì)和危害，介紹了北票市礦山尾礦排放現(xiàn)狀及潛在問題。闡述了礦山鐵尾礦綜合利用的有效途徑，通過鐵尾礦再選、用做建筑材料、用于充填采空區(qū)和生產(chǎn)高附加值的建筑裝飾材料以及進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，能夠解決尾礦的處置問題，同時(shí)也分析了現(xiàn)在尾礦綜合利用存在的問題和發(fā)展景。

關(guān)鍵詞：鐵尾礦;排放現(xiàn)狀;綜合利用

一、礦山尾礦排放現(xiàn)狀及潛在問題

尾礦屬選礦后的廢棄物，目前年排放量占工業(yè)固體廢棄物的40%左右。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國堆積尾礦總量達(dá)50余億t，且每年以4—5億t排放量遞增。尾礦除極小部分被利用外，目前絕大部分存放在地表尾礦庫中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上正在使用的尾礦庫和工業(yè)廢料庫約有20萬座，國內(nèi)現(xiàn)有的尾礦庫共約1萬多座，主要分布于黑色冶金、有色金屬、化工、核工業(yè)、黃金和建材行業(yè)等礦山，總庫容量達(dá)500億m3。其中，冶金和有色金屬行業(yè)的尾礦設(shè)施占大約80%，其他行業(yè)約占20%。

北票市主要為鐵礦石尾礦，目前共有鐵選礦企業(yè)167家，采用的尾礦排放方式均為尾礦庫貯存，隨著排放量的逐年增加，潛伏著或已經(jīng)逐漸產(chǎn)生了一些亟待解決的問題：

1.污染環(huán)境

尾礦地表堆存容易直接造成環(huán)境污染：粒徑極細(xì)的尾礦干燥后會(huì)隨風(fēng)飄揚(yáng)形成飄塵，產(chǎn)生大氣污染;尾礦風(fēng)化過程中可形成溶于水的化合物或重金屬離子，經(jīng)地表水或地下水嚴(yán)重污染周圍水系及土壤，危害人體健康，影響農(nóng)作物、森林、禽畜和魚類的生長和繁殖。如礦山尾礦中含有的硫鐵礦，其風(fēng)化或以化學(xué)作用形成酸性廢水，嚴(yán)重危害森林、農(nóng)田、人類和動(dòng)物的生長。

2.占用土地

采用尾礦庫處置尾礦的礦山，在礦山建設(shè)（擴(kuò)建或新建）時(shí)，需要在開采礦區(qū)范圍內(nèi)建設(shè)與礦山生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)的尾礦庫，投資巨大，占用大量耕地、林地等土地資源。

3.安全隱患

由于尾礦庫堆料超過庫容、超齡服役，或遇山洪暴雨，或設(shè)計(jì)不合理，安全措施不到位等原因，可能會(huì)引起塌陷、滑坡，造成尾礦庫潰壩。一旦發(fā)生尾礦事故，不僅造成人員傷亡，而且在經(jīng)濟(jì)上也造成巨大損失，在社會(huì)上影響極壞。根據(jù)國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局2003年對(duì)27個(gè)?。▍^(qū)）的金屬、非金屬礦山企業(yè)的2692座尾礦庫的調(diào)查，運(yùn)行正常尾礦庫643座，占23.9%;經(jīng)過正規(guī)設(shè)計(jì)的尾礦庫1253座，占43.9%;定期進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的尾礦庫206座，占7.7%。國內(nèi)的尾礦庫數(shù)量多、庫容大、壩體高。建國以來，我國共發(fā)生尾礦庫重大事故十多起，發(fā)生事故的頻率和事故的危害程度在世界上都是少見的，因此把尾礦庫的危害列為95種重大災(zāi)害的第18位。

二、鐵礦石尾礦的綜合利用

尾礦綜合利用定性為一個(gè)綜合性項(xiàng)目，在結(jié)合北票市實(shí)際的基礎(chǔ)上，其整體綜合利用的總體思路是：

⑴在對(duì)鐵尾礦全面分析的基礎(chǔ)上，對(duì)有再選利用價(jià)值的鐵尾礦進(jìn)行再選;

⑵利用經(jīng)過再選后的鐵尾礦進(jìn)行簡單的加工作為建筑材料（鐵尾礦制磚）或利用尾礦充填采空區(qū);

⑶對(duì)尾礦進(jìn)行精加工，生產(chǎn)具有高附加值的建筑裝飾材料;

⑷對(duì)暫時(shí)不能利用的鐵尾礦尾礦庫進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)重建。

1.鐵尾礦再選

尾礦再選是尾礦整體綜合利用的主要且首選的措施之一。過去受思想認(rèn)識(shí)和技術(shù)條件的限制，有的礦山由于選礦回收率不高，現(xiàn)已堆存甚至正在排出的尾礦中含豐富的有用元素，如鞍山地區(qū)一些磁鐵礦尾礦，仍含 Fe20 %，經(jīng)強(qiáng)磁選機(jī)回收可獲得品位達(dá) 60 %的鐵精礦。尾礦再選既可減少尾礦壩建壩及維護(hù)費(fèi)，節(jié)省破磨、開采、運(yùn)輸?shù)荣M(fèi)用，還可節(jié)省設(shè)備及新工藝研制的更大投資，因此越來越受到重視。

自20世紀(jì)80年代末，特別是90年代以來，我國一些礦山企業(yè)從提高經(jīng)濟(jì)效益考慮，陸續(xù)建成了一些鐵尾礦回收選廠，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

目前，北票市有個(gè)別鐵選企業(yè)已經(jīng)開始對(duì)尾礦進(jìn)行再選，但是規(guī)模較小，甚至只是個(gè)人行為，沒有形成強(qiáng)有力的產(chǎn)業(yè)化形式，這就有待于政府來主導(dǎo)，給予政策支持，使之形成規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化的市場經(jīng)濟(jì)模式，才能達(dá)到尾礦資源化、再利用的目的。

2.用做建筑材料

北票市鐵尾礦分兩部分，一部分為經(jīng)破碎后經(jīng)初次磁選拋出的部分粗粒尾礦;另一部分為經(jīng)二段磨礦，少數(shù)三段磨礦、選別排出和堆存的粒度較細(xì)的尾礦，一般尾礦粒度在<0.074mm 占50%～70%。

我國利用尾礦作建筑材料的研究起于80年代。馬鋼姑山鐵礦是我國較早利用尾礦作建筑材料的礦山，該礦每年排出的強(qiáng)磁尾礦結(jié)構(gòu)致密堅(jiān)硬，可作混凝土骨料。目前，國內(nèi)外利用尾礦作混凝土骨料、鐵路和公路的筑路碎石以及建筑用砂、磚的成功例子較多。其特點(diǎn)是利用量較大 ，且附加值較低。另外，可以利用尾礦制作燒結(jié)空心砌塊和高檔廣場磚， 成本低廉，市場效益較好。還有一些專家以鐵尾礦為原料成功的研制了建筑用地板磚和墻磚，該磚比普通磚具有更高的強(qiáng)度和硬度，并且制作成本低，其前景極其可觀。

結(jié)合北票實(shí)際，粗粒尾礦部分完全可以用作建筑材料，用于鋪路等施工建設(shè)。另一部分粒度較細(xì)的尾礦經(jīng)再選后，可以借鑒國內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)方法，加工成各種建筑材料，實(shí)現(xiàn)尾礦的資源化。

3.用于充填采空區(qū)

我國水砂充填始于20世紀(jì)60年代，湘潭錳礦從1960年開始采用碎石水力充填工藝，以防止礦坑內(nèi)因火災(zāi)。1965年，錫礦山南礦為了控制大面積地壓活動(dòng)，首次采用了尾砂水力充填采空區(qū)工藝。在20世紀(jì)70年代末之前，國內(nèi)外礦山水力充填主要采用的是自流輸送，但由于自流輸送充填濃度低，給采礦工藝帶來諸多問題，所以自1970年代末開始，加拿大、南非、澳大利亞、德國、美國和中國等國家開始研究高濃度/膏體泵壓輸送充填技術(shù)。至今，我國的充填技術(shù)經(jīng)歷了從干式充填到水力充填，從分級(jí)尾砂、全尾砂、高水固化膠結(jié)充填到膏體泵送膠結(jié)充填的發(fā)展過程。中國的礦山數(shù)量多，開發(fā)與應(yīng)用的充填工藝與技術(shù)類型多，尤其是近10余年來，在新的充填技術(shù)的研究開發(fā)和推廣應(yīng)用方面均取得了長足進(jìn)步。

三、鐵尾礦利用存在的問題與前景

1.存在的問題

目前，我國尾礦的綜合利用率僅為7%，與國外綜合利用率的先進(jìn)水平相距甚遠(yuǎn)。一是一些尾礦綜合利用工藝技術(shù)尚未成熟，大多數(shù)工作尚處于實(shí)驗(yàn)室研究和開發(fā)階段;二是盡管我國對(duì)綜合利用尾礦資源和改善人類生存環(huán)境的呼聲很高，并且相繼出臺(tái)了有關(guān)法律、法規(guī)，但仍有不少礦山部門對(duì)尾礦利用與治理工作缺乏應(yīng)有的重視，只考慮眼前利益， 急功近利，寧可繳納環(huán)境污染費(fèi)用，也不愿投資尾礦的利用與治理。三是雖然我國在尾礦利用與治理方面已取得了不少的研究成果，但由于產(chǎn)學(xué)研之間的聯(lián)系不夠緊密，未形成有機(jī)的結(jié)合。再加上礦山用于科技投入的資金少，因而科研成果轉(zhuǎn)化和推廣率不高，有應(yīng)用前景的研究成果難以轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力。

2.發(fā)展前景

北票市目前累計(jì)礦山尾礦堆存量在1500萬t 以上， 但是展開尾礦綜合利用的礦山數(shù)目還很少，而且往往是單一元素的回收，沒有達(dá)到綜合利用的指標(biāo)。開展尾礦綜合利用是提高生產(chǎn)效率最有前景的發(fā)展方向，是選礦廠以最短途徑向少尾和無尾礦工藝過渡的捷徑，不僅可充分利用礦產(chǎn)資源，擴(kuò)大礦山工業(yè)原料基地，解決刻不容緩的生態(tài)環(huán)境問題。還可產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

四、結(jié)論

大量尾礦已成為制約礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展、危及礦區(qū)及周邊生態(tài)環(huán)境的重要因素，在礦石日趨貧化、資源日漸枯竭、環(huán)境意識(shí)日益增強(qiáng)的今天，解決困擾的根本出路必須依賴于二次資源的開發(fā)利用，尾礦綜合利用已成為礦山可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。各礦山企業(yè)應(yīng)將環(huán)境保護(hù)貫穿于礦山資源開發(fā)利用的全過程，采用先進(jìn)的技術(shù)措施，運(yùn)用市場機(jī)制和經(jīng)濟(jì)手段，開展尾礦綜合利用將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。