礦山固體廢棄物與資源再利用
——以福建羅源縣西蘭鄉(xiāng)花崗巖礦區(qū)廢棄地為例

洪長興，施 磊，林皎皎

(福建農(nóng)林大學園林學院, 福建福州 350002)

福州市羅源縣西蘭鄉(xiāng)擁有豐富的、質(zhì)佳色優(yōu)的花崗巖礦產(chǎn)資源，從20世紀80年代開始，西蘭鄉(xiāng)采礦業(yè)逐漸發(fā)展，礦山的開采和石材加工為當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展注入了強大的動力，逐漸成為當?shù)鼐用袷杖氲闹饕獊碓粗弧Ｈ欢?，長期以來，人類盲目地開采礦山以及在相關(guān)利益的驅(qū)使下，大部分礦山不可避免地走上了重開發(fā)輕保護的道路，加劇了礦區(qū)的環(huán)境惡化。現(xiàn)今，在西蘭鄉(xiāng)花崗巖礦山廢棄地內(nèi)，礦山固體廢棄物引起的資源和環(huán)境問題尤為突出[1]，不僅嚴重占用了土地資源、加劇了生態(tài)環(huán)境的惡化，同時也使礦山的環(huán)境受到了嚴重的污染。

1 研究區(qū)現(xiàn)狀

研究區(qū)位于福建省羅源縣西蘭鄉(xiāng)洋坪水庫南側(cè)，介于北緯26°29′18″至26°29′35″，東經(jīng)119°25′09″至119°25′32″之間。西蘭鄉(xiāng)屬于亞熱帶海洋性季風氣候，適宜居住。周圍交通比較發(fā)達，主要道路連接著143縣道和白延線干道。礦山廢棄地周圍地貌類型復雜，全年降水量充足，溫度適宜，土壤以紅壤為主，有著豐富的自然資源。西蘭鄉(xiāng)石材礦山以飾面用花崗巖最為出名，并且花崗巖資源儲量較大，具有“質(zhì)佳色優(yōu)”的特點?，F(xiàn)今，西蘭鄉(xiāng)地區(qū)相關(guān)政府限制花崗巖礦山的開采，花崗巖礦山廢棄地四周遺留著大量的固體廢物(圖1)。

圖1 研究區(qū)現(xiàn)狀

2 礦山固體廢棄物定義及來源

2.1 礦山固體廢棄物定義

礦山固體廢棄物是工業(yè)固體廢棄物中的一類，包括礦山開采過程中所產(chǎn)生的廢石以及礦石經(jīng)選冶生產(chǎn)后所產(chǎn)生的尾礦或廢渣，因其排放量大、成分復雜、難處理、難利用等特點成為目前環(huán)保一大難題[2]。花崗巖礦山開采前需要將礦山表面的覆土層和坡積物剝離出來，在剝離過程中，部分礦石會作為剝離物的一部分被剝離出來。在礦山建設初期，剝離物夾帶的部分礦石就成為了坡積物。

2.2 礦山固體廢棄物來源

礦山開采過程中，無論是露天開采剝離地表土層和覆蓋巖層，還是地下開采開掘大量的井巷，必然產(chǎn)生大量廢石[3]。西蘭鄉(xiāng)礦產(chǎn)資源豐富，石材礦山以飾面用花崗巖最有名，長期的人為開采過程中產(chǎn)生了大量的固體廢棄物，占用了大量的土地資源。

花崗巖礦山廢棄地范圍內(nèi)的固體廢棄物主要包括開采過程中產(chǎn)生的尾礦和廢石(圖2)。

圖2 固體廢棄物

3 地固體廢棄物分類和性質(zhì)

3.1 固體廢棄物分類

礦山固體廢棄物的分類方法復雜多樣，加上不同性質(zhì)的固體廢棄物具有不同的分類，因此，在搜集相關(guān)資料以及實際調(diào)研的基礎(chǔ)上，本研究根據(jù)西蘭鄉(xiāng)花崗巖礦山的歷史發(fā)展階段對廢棄地的固體廢棄物進行分類(表1)。

表1 廢棄地固體廢棄物分類

3.2 固體廢棄物性質(zhì)

一般來講，可以將礦山固體廢棄物的性質(zhì)分為物理和化學兩個方面。物理性質(zhì)包括光學性質(zhì)、力學性質(zhì)、磁學性質(zhì)、電學性質(zhì)和表面性質(zhì)等，化學性質(zhì)包括廢棄物的可溶性、氧化性等(表2)。我們可根據(jù)礦山固體廢物中有用礦物的光澤、顏色的差異進行光電分選，根據(jù)廢物中不同的磁性差異進行磁選分離磁性不同的礦物，根據(jù)礦物的濕潤性來浮選不同礦物，根據(jù)礦物的可溶性，可浸出固體廢物的有用成分[4]。

表2 固體廢棄物性質(zhì)

現(xiàn)今西蘭鄉(xiāng)花崗巖礦山廢棄地地表的固體廢棄物以廢石、尾礦和不具有工業(yè)價值的石材為主，其性質(zhì)包括物理性質(zhì)和化學性質(zhì)兩個方面。物理性質(zhì)的特征主要表現(xiàn)為花崗石硬度較高、密度大、吸水率極低、耐磨等，化學性質(zhì)的特征主要表現(xiàn)為石材屬于酸性硬石材，長時間的風吹日曬會發(fā)生氧化反應(表3)。

表3 廢棄地固體廢棄物的性質(zhì)

4 固體廢棄物對西蘭鄉(xiāng)環(huán)境的影響

4.1 占用土地資源、破壞地表

從20世紀80年代至今，人為的采礦活動導致西蘭鄉(xiāng)廢棄地內(nèi)堆積了大量的固體廢棄物，侵占了大面積的林地和耕地，占用了很多土地資源。同時，固體廢棄物常年的堆積壓占，也對地表造成了一定的破壞。

4.2 污染土壤和水質(zhì)

固體廢棄物的堆放，在長期風吹日曬的影響下，會發(fā)生氧化、溶解等化學反應，下雨天容易造成固體廢棄物內(nèi)有毒物質(zhì)的擴散，加劇了土壤養(yǎng)分的流失和水體污染，影響植物的生長。由此可見，固體廢棄物的堆積也是廢棄地內(nèi)植物無法生長的原因之一。

4.3 污染大氣環(huán)境

長期堆放在廢棄地地表的固體廢棄物，由于長年暴露在大氣環(huán)境中，因為風化作用而形成粉狀顆粒和污染物質(zhì)，在風力作用下，會刮起粉塵影響礦區(qū)內(nèi)的大氣環(huán)境。尤其在干旱季節(jié)，廢棄地內(nèi)的大氣環(huán)境污染更為嚴重。

4.4 破壞自然景觀

固體廢棄物大面積的堆積，加劇了礦區(qū)自然景觀的惡化。廢棄地周圍林木、灌木和草地被遭受到了人為砍伐，鄉(xiāng)土植物遭受到了破壞，用以騰出地表面積進行臨時堆土以及堆積廢石和尾礦。土地面貌變得千瘡百孔，走進礦區(qū)更是觸目驚心，荒山禿嶺，土石堆放雜亂無章[5]，已經(jīng)嚴重破壞了西蘭鄉(xiāng)的自然景觀。

4.5 引發(fā)地質(zhì)災害

廢棄地內(nèi)大量的固體廢棄物的堆積，影響礦區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，加劇了地質(zhì)的不穩(wěn)定性，容易引發(fā)地表下陷、產(chǎn)生裂縫等一系列的地質(zhì)災害，嚴重時甚至造成生命傷亡。

5 資源再利用策略

5.1 尾礦資源利用

尾礦資源再利用對于實現(xiàn)人類社會的可持續(xù)發(fā)展來說，具有重要的作用。對于西蘭鄉(xiāng)大量的固體廢棄物來說，首先，可以采取先進的技術(shù)、設備和工藝流程，提高了尾礦的回收利用率。其次，可以將其作為原料生產(chǎn)一些新型環(huán)保的建筑材料，提高尾礦的附加值，以此帶來經(jīng)濟效益，形成新的經(jīng)濟發(fā)展方式。最后，可以將尾礦用作填充材料或者其他用途，回填廢棄礦山的或者井下采空區(qū)以及用作其他工業(yè)用途，這樣以來，可以減少尾礦的開采、運輸?shù)荣M用。

5.2 廢石資源利用

用廢石回填礦山的采空區(qū)是一種有效的廢石利用方法，可以將其作為礦山采空區(qū)或者井下的填充材料，從而節(jié)省大量的空間，無需占用大面積的土地資源。另外，廢石也可以作為填充材料出售給專門收售廢石料的廠商，以此帶來經(jīng)濟效益，形成新的經(jīng)濟增長點。廢石中含有的有用組分可以進行回收處理，可以采取先進的技術(shù)和工藝對廢石進行篩選提取，減少廢石的數(shù)量同時，也回收了更多有用的礦物組分。除此之外，廢石還可以作為其他的工業(yè)用途，比如可以將廢石用來生產(chǎn)水處理混凝劑等、取得經(jīng)濟、環(huán)境及資源保護效益。

6 結(jié)束語

當前，人類社會發(fā)展所面臨的非再生資源的減少的形勢，固體廢棄物資源再利用的重要性不言而喻。固體廢棄物資源的再利用，應該從多方面的考慮和多方面的共同努力來解決，將其利用價值最大化。以礦山固體廢物資源再利用常態(tài)化為目的，一方面，有利于帶動資源再利用方法和技術(shù)的發(fā)展，另一方面，有利于更好地推進固體廢棄物資源再利用的產(chǎn)業(yè)化。固體廢棄物資源的再利用對于生態(tài)環(huán)境修復、推動資源和環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展具有積極的意義，因此，從多方面分析、最大化利用固體廢棄物資源，是實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展 的重要措施之一。