礦山固體廢棄物的建筑材料再生利用技術(shù)發(fā)展研究

劉志強(qiáng) 冀中能源股份有限公司東龐礦

一、引言

固體廢棄物常產(chǎn)生于生產(chǎn)生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，它的性質(zhì)是不再具有使用價值、以固態(tài)廢棄物的形式存在于環(huán)境當(dāng)中。我國是礦山生產(chǎn)大國，對于固體礦床和化石能源的開發(fā)和利用是非常頻繁的，但是在當(dāng)前的開發(fā)技術(shù)中，并沒有對大量的固體廢棄物進(jìn)行充分的利用，并且在開采的過程中產(chǎn)生了大量的固體廢棄物，對于礦山當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境產(chǎn)生了非常大的影響。我國近年來提出了綠色發(fā)展的口號，對各地政府的生態(tài)業(yè)績進(jìn)行了著重考察，這就對礦山的轉(zhuǎn)型發(fā)展與升級提出了更高的要求。如何在生產(chǎn)的過程中減少固體廢棄物的產(chǎn)生？如何在生產(chǎn)的過程中提高對于固體廢棄物的利用效率？這成為了礦山發(fā)展過程中的需要解決的問題。

二、礦山固體廢棄物的建筑材料再生利用技術(shù)發(fā)展的意義

（一）有利于提高企業(yè)的效益

礦山固體廢棄物再利用問題一直是企業(yè)需要攻關(guān)的方向之一，在以往礦山固體廢棄物的利用率是非常低的，并且在利用的過程中主要是以固體廢棄物回填為主，這樣不僅對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境造成了傷害，還對能夠?qū)崿F(xiàn)更大效益的固體廢棄物進(jìn)行了低效益的使用，這無疑降低了企業(yè)的效益。以前，礦山開采企業(yè)需要拿出一部分的資金用于開采過程中對于環(huán)境的恢復(fù)和保護(hù)，這部分資金在一些時間段內(nèi)會占據(jù)大量的流動資金，給企業(yè)的經(jīng)營帶來一定的難度。礦山固體廢棄物的建筑材料再生利用技術(shù)能夠在一定程度上解決企業(yè)效益的問題。礦山固體廢棄物的建筑材料再生利用技術(shù)一方面能夠有效的將礦山固體廢棄物轉(zhuǎn)化為可以供建筑行業(yè)使用的建筑材料，提高了廢棄物的使用效率；同時，在對礦山固體廢棄物進(jìn)行處理的過程中，減少了環(huán)境保護(hù)的支出，能夠降低企業(yè)的資金壓力，同時為企業(yè)創(chuàng)造一定的資金收入，提升了企業(yè)的效益。

（二）有利于企業(yè)技術(shù)實力的提升

礦物資源開采企業(yè)不僅要更新礦山開采的技術(shù)，還要更新礦山固體廢棄物的處理技術(shù)，這種技術(shù)在全球范圍內(nèi)的應(yīng)用是非常廣泛的，但是能夠掌握這些技術(shù)的國家是非常少數(shù)的，企業(yè)發(fā)展這些技術(shù)能夠有效的提升企業(yè)的技術(shù)實力，增強(qiáng)企業(yè)在社會中的競爭力。

（三）有利于生產(chǎn)過程中的環(huán)保

礦山開采對于環(huán)境的破壞是非常大的，即使在開采過程中非常注意環(huán)境保護(hù)，并且在開展完成之后進(jìn)行生態(tài)的恢復(fù)，但是對于環(huán)境的破壞還是無法在人為的影響下恢復(fù)到開采之前的水平，那么就需要在開采的過程中盡可能的降低對于環(huán)境的影響，那么企業(yè)在發(fā)展礦山固體廢棄物的建筑材料可再生利用技術(shù)就可以讓企業(yè)在礦山開采的過程中做到盡可能的減少對于環(huán)境的破壞，從而使得礦山開采更加綠色化和生態(tài)化，更加符合當(dāng)前國家的發(fā)展方向，這對于企業(yè)的發(fā)展來說也是非常利好的。

三、我國礦山固體廢棄物的主要類型與排放方式

我國礦山固體廢棄物的主要類型是廢渣、粉灰、矸石、尾礦、赤泥、開發(fā)廢石、難以利用的次級礦石等等，這些礦山固體廢棄物對當(dāng)?shù)氐馁Y源和環(huán)境造成了極其嚴(yán)重的影響，對于建設(shè)生態(tài)型的經(jīng)濟(jì)有著不利影響，因此為這些礦山固體廢棄物進(jìn)行資源再利用的前提就是對他們的主要類型以及排放方式、對環(huán)境產(chǎn)生的影響等多個方面進(jìn)行評估，本文對此進(jìn)行了一些探討。

（一）我國礦山固體廢棄物的主要類型

我國礦山固體廢棄物的類型是非常多的，根據(jù)不同的礦產(chǎn)資源會生成不同的礦山固體廢棄物，但是這些廢棄物通過分類都可以發(fā)現(xiàn)其共同的特點，那么在進(jìn)行分類的時候就可以將不同的礦山固體廢棄物分到一起。在我國，礦產(chǎn)資源主要分為礦石資源、化石燃料資源、稀土資源等等，這些礦山在開采的過程中會出現(xiàn)不同的礦業(yè)廢渣、礦業(yè)廢棄粉塵、矸石、赤泥、難以利用的次級礦石和尾礦等等。

（二）我國礦山固體廢棄物的主要排放方式

在我國，礦山固體廢棄物的利用率是非常低的，很多企業(yè)在對礦山固體廢棄物進(jìn)行資源再利用的時候，總是非常簡單和粗暴，這也就導(dǎo)致了礦山固體廢棄物的利用率非常低，并且在再次利用的過程中會對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境產(chǎn)生非常大的影響。通過對我國礦山固體廢棄物的主要排放方式進(jìn)行分析，可以將礦山固體廢棄物的處理方式分為三個方面，分別是采區(qū)回填、廢料資源化處理、高技術(shù)礦產(chǎn)精細(xì)提取。在筆者的了解過程中，可以發(fā)現(xiàn)很多礦山在對固體廢棄物進(jìn)行處理的時候，通常會采用礦山充填和采區(qū)回填的方式對一些礦業(yè)廢渣、礦業(yè)廢棄粉塵、矸石、赤泥等進(jìn)行處理，而資源化處理的方式比較少見。在對難以利用的次級礦石進(jìn)行處理的過程中，使用高新技術(shù)礦產(chǎn)經(jīng)濟(jì)提取對其中的可利用資源進(jìn)行回收的方式處理礦山固體廢棄物的企業(yè)非常少，大部分的企業(yè)都會直接進(jìn)行填埋和堆放。在筆者的調(diào)查走訪中，可以發(fā)現(xiàn)大部分礦山在開采過程中對于礦山固體廢棄物的主要處理方式就是直接排放和填埋，這對于當(dāng)?shù)氐馁Y源產(chǎn)生了一定的影響。在資源化處理的過程中，大部分會使用簡單粗暴的方式對礦山固體廢棄物進(jìn)行處理，非常不利于環(huán)境的保護(hù)。

（三）傳統(tǒng)的礦山固體廢棄物的排放方式對環(huán)境的影響

我國是固體礦產(chǎn)資源消耗大國，人口基數(shù)大，人均礦產(chǎn)資源不足，每年向國外進(jìn)口的礦產(chǎn)資源是非常多的，但是我國在進(jìn)行礦產(chǎn)資源開發(fā)和利用的過程中還存在著礦山固體廢棄物的不當(dāng)處理，不僅浪費了重要的礦產(chǎn)資源，還會對當(dāng)?shù)丨h(huán)境產(chǎn)生不利的影響。很多礦山在對礦山固體廢棄物進(jìn)行處理的時候會采取堆放和回填的方式，這樣的方式不僅占據(jù)了大量的空間，造成了空間的浪費，在特定條件下還會發(fā)生元素淋濾，釋放出大量的微量元素和放射性元素，對當(dāng)?shù)氐乃Y源以及土壤資源有著破壞的作用，而且這種破壞一旦形成，土壤以及水資源就不可能再次被開發(fā)和利用，造成了極大的環(huán)境資源浪費。難利用的次級礦石以及尾礦中還有一些可以利用的礦產(chǎn)資源，通過一定的高新技術(shù)可以提取出來，這樣不僅可以減少礦產(chǎn)資源的開發(fā)，減少對當(dāng)?shù)丨h(huán)境的破壞，還能夠有效的提高我國的礦產(chǎn)利用水平和利用技術(shù)。但是在實際的礦產(chǎn)開發(fā)過程中很少有企業(yè)進(jìn)行相應(yīng)的操作。

四、我國礦山固體廢棄物與新型建筑材料

我國礦山固體廢棄物的資源化處理方式主要有三種，分別是能量提取與轉(zhuǎn)換、可利用資源回收、物質(zhì)形式轉(zhuǎn)換。

（一）能量提取與轉(zhuǎn)換

在很多的礦山固體廢棄物中，還擁有著非常大量的油氣資源，也能夠通過一定形式獲取電熱能等能源，那么在對礦山固體廢棄物進(jìn)行處理的時候，就可以通過一定的物理或者化學(xué)手段在礦山固體廢棄物中獲取到更多的能源，從而減少對于礦產(chǎn)資源的開發(fā)，提升對于礦產(chǎn)資源的利用效率。這種礦山固體廢棄物的利用是可持續(xù)發(fā)展，在進(jìn)行能量的提取與轉(zhuǎn)換的過程中很少對環(huán)境產(chǎn)生二次污染，是一種可持續(xù)發(fā)展的礦山固體廢棄物的處理方式。

（二）可利用資源回收

可利用資源回收是對礦山固體廢棄物進(jìn)行分類，然后根據(jù)其物質(zhì)的屬性對礦山固體廢棄物進(jìn)行再利用。例如，難以利用的次級礦石與尾礦就可以使用一定的科技手段對其中的可利用礦物資源進(jìn)行提取和回收，這種回收一般都會伴隨著新的固體廢棄物的產(chǎn)生。因此在對可利用資源進(jìn)行回收的時候，一般都會產(chǎn)生二次的環(huán)境污染，需要對新的固體廢棄物再次進(jìn)行無害化處理，這無疑加大了可利用資源回收的難度。

（三）物質(zhì)形式轉(zhuǎn)換

礦山固體廢棄物在一定程度上來說是屬于礦產(chǎn)資源，那么在實際使用的過程中就可以將其進(jìn)行物質(zhì)形式的轉(zhuǎn)換，使得礦山固體廢棄物成為建筑材料，甚至是可以成為綠色無污染的建筑材料，從而參與到礦山的生產(chǎn)過程中。這種物質(zhì)形式轉(zhuǎn)換在一定程度上并不會再次產(chǎn)生可污染環(huán)境的固體廢棄物，因此在處理礦山固體廢棄物的過程中這一方法是首選。

五、礦山固體廢棄物建筑材料再生利用與5R原則

（一）5R原則

在礦山資源利用的全生命周期中，5R原則可以用于指導(dǎo)資源的利用，從而使得資源的控制與消耗、產(chǎn)出和利用都達(dá)到新的高度。5R原則具體指的是指減量化（Reduce）、再利用（Reuse）、再循環(huán)（Recycle）、替代（Replace）以及復(fù)原（Recover），從而形成了一套生產(chǎn)、加工、再生產(chǎn)、再加工、再使用、再循環(huán)的資源高效利用過程。為了能夠更好的對5R原則進(jìn)行理解，筆者在這里用一個例子進(jìn)行闡述。在礦山開采的過程中，有掏空礦山的這些動作，在開采過的礦山中應(yīng)當(dāng)對礦山進(jìn)行回填，并且恢復(fù)礦山上的植被。那么在開采的過程中會產(chǎn)生非常多的礦山固體廢棄物，如果直接將礦山固體廢棄物填充到礦山中，會對環(huán)境造成非常嚴(yán)重的污染，那么企業(yè)就可以首先對礦山固體廢棄物進(jìn)行物質(zhì)形式的轉(zhuǎn)換，使之形成綠色無污染的新型建筑材料，經(jīng)過無害化處理后就可以回填到礦坑之中，這樣不僅可以減少空間的浪費、礦產(chǎn)資源的浪費，也能夠在采空區(qū)避免塌陷等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)礦山固體廢棄物的循環(huán)使用。

（二）礦山固體廢棄物建筑材料的可再生利用

礦山固體廢棄物建筑材料的可再生利用是非常復(fù)雜的，在本文中只能進(jìn)行簡單的闡述。近年來，物質(zhì)形式的轉(zhuǎn)換是礦山固體廢棄物的最主要的利用方式，其中很多礦山固體廢棄物都通過科技的力量轉(zhuǎn)化為了建筑材料。其中包括廢渣建筑用磚、粉灰水泥、礦渣與廢石填充材料、固廢混凝土工業(yè)3D打印材料等等，這些材料在建筑行業(yè)發(fā)揮了非常重要的作用。這些材料的原材料包括了礦山固體廢棄物中的許多分類，其中有礦山廢渣、采礦粉灰、細(xì)粒矸石等，這樣進(jìn)行物質(zhì)形式的轉(zhuǎn)換不僅可以消耗掉大量的礦山固體廢棄物，還能夠在減少礦產(chǎn)資源開發(fā)、增加建筑材料方面作出很大的貢獻(xiàn)。

礦山固體廢棄物建筑材料的可再生利用在一定程度上具有很強(qiáng)的科技屬性和環(huán)保屬性。在科技方面，不僅僅是我國，世界各國都在尋求將礦山固體廢棄物變廢為寶的方法，并且在尋求利用最簡單的工藝生產(chǎn)出最優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，而我國在這一行業(yè)走到了世界的前列。礦山固體廢棄物建筑材料的可再生利用不僅僅能夠解決我國環(huán)境保護(hù)中這一個突出的問題，還能夠在促進(jìn)資源最大化利用、資源循環(huán)利用方面作出更大的貢獻(xiàn)。在環(huán)保方面，礦山固體廢棄物一直是采礦過程中環(huán)境污染的重點整治內(nèi)容，在礦山資源以前的開采中，礦山固體廢棄物不僅污染了當(dāng)?shù)氐耐恋睾退Y源，降低了環(huán)境的可承載度，而且還需要企業(yè)花費大量的成本去處理環(huán)境污染問題，礦山固體廢棄物建筑材料的可再生不僅能夠給企業(yè)解決環(huán)境污染的問題，還能夠在節(jié)約成本的同時為企業(yè)創(chuàng)造效益，這對于企業(yè)來說是非常重要的，也是能夠企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一大動力。

六、結(jié)束語

我國是礦產(chǎn)資源消耗大國，也是礦產(chǎn)資源進(jìn)口大國，每年從國外進(jìn)口的礦產(chǎn)資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我國能夠自主生產(chǎn)的礦產(chǎn)資源總量，那么在這種大背景下，如何提升礦產(chǎn)資源的有效利用就成為了一個重大的問題。我國礦山固體資源的高強(qiáng)度開發(fā)帶來了顯著的固體廢棄物和環(huán)境污染問題，那么企業(yè)可以通過三種形式對礦山固體廢棄物進(jìn)行處理，并且在5R原則的指導(dǎo)下，實現(xiàn)礦山開采循環(huán)利用，從而提高企業(yè)的效率。企業(yè)在進(jìn)行礦山開采的過程中，一定要守住環(huán)境保護(hù)這個底線，能夠從多個方面對礦山固體廢棄物進(jìn)行處理，從而實現(xiàn)企業(yè)效益增長和環(huán)境保護(hù)的雙贏。