礦業固體廢物處理利用技術進展及案例分析 Content 礦業固體廢物概況 礦業固體廢物主要是指在采 選 冶生產過程中或生產結束后堆積于地面及井下的廢石 廢渣 尾礦等固體堆積物 具體的說 在礦山采礦 選礦和冶煉 我國礦山主要為采 選聯合企業 生產過程中可能產生污染的固體廢物有 1 基建及生產時期剝離的覆蓋層和巖石 2 地面及井下開采過程中產生的表外礦石 巖石 即開采產生的廢石 3 尾礦 水砂 廢石填料 露天及井下裝載 運輸 卸礦過程中撒下的礦石 4 金屬冶煉過程中各種冶金爐 反射爐 電爐 鼓風爐 煙化爐 等產生的爐渣 5 危險固體廢棄物等 其中 產生量較大的一類是礦山采礦產生的廢石 另一類是礦山選礦產生的尾礦 礦業固體廢物概況 自建國以來 我國對礦產資源經過半個多世紀的大規模開發 已成為居世界前列的礦業大國 但由于我國礦產資源的特點和綜合利用技術水平 導致了我國礦山固體廢物排放量巨大 截至2007年 我國礦山固體廢物堆存量達355 51億t 其中尾礦80多億t 礦山剝離廢石200億t 煤矸石51 51億t 洗矸和煤泥24億t 礦山固體廢物不僅累積堆存量大 而且每年的排放量也不斷增加 這主要是由于 我國小型礦山數量過多 達26萬座 而大中型礦山僅有9000多座 小型礦山過多不僅產生巨量的固體廢物 而且資源浪費也十分嚴重 礦山固體廢物的綜合利用程度很低 相對于主礦開發幾十倍的高額利潤 尾礦和廢石的二次開發利用的價值往往顯得微不足道 一般說來 隨著開采深度的增加和礦山品位的不斷降低 剝離表土和廢石 廢渣量將逐年增加 礦業固體廢物概況 礦山固體廢物的大量堆存 不僅造成了嚴重的礦產資源浪費和國家企業的經濟負擔 而且也對礦山生態環境和人類生存環境帶來極大的危害 如壓占大量土地資源 據統計每堆積1萬t廢物要占用0 067hm2土地 破壞地貌 植被和自然景觀 導致水土流失 生態環境發生變化 同時潛伏著泥石流 山體崩塌 滑坡 垮壩等地質災害 經風化可形成溶于水的化合物或重金屬離子鉛 鋅 汞等 通過地表水或地下水嚴重污染周圍水系及土壤 危害人體健康 在干旱或大風天氣下形成的揚塵 以及某些成分 如氰化物 有機物 的自然風化或煤矸石的自燃產生的CO SO2等有害氣體 污染大氣環境 礦業固體廢物的處理處置 在礦山固體廢物堆場上栽種永久性植物 可起到良好的穩定和保護作用 植物法可以和化學法結合進行處理 在尾礦場播下植物種子后 施加少量化學藥品防止尾礦散沙飛揚 保持水分 利于植物生長 在被破壞的土地上回填廢石 尾礦 待其沉降穩定后 加以平整 覆蓋土壤 栽種植物 或建造房屋 中國一些地區的鐵礦和鋁礦廢石場等已完成土地復墾 種植植物 發展生產 礦業固體廢物的處理處置 最終處置方法 礦業固體廢物的處理處置 充填堆置 礦業固體廢物的處理處置 充填堆置 礦業固體廢物的處理處置 復墾造田 礦業固體廢物的處理處置 建立生態區 礦業固體廢物的利用 對金屬礦山的尾礦 渣 及廢石的資源化處理 首先要遵循 減量化 資源化 無害化 原則 主要要考慮的是就地消化 盡可能地合理利用 化害為利 同時能采取防護措施 減少它們對環境的污染 對待需要資源化處理的金屬礦山固體廢物 不僅要考慮回收礦物的效果 損失與貧化 及其經濟利益 而且要考慮環境效益和社會效益 不少國家都通過經濟杠桿和行政性強制政策來鼓勵和支持礦山固體廢物資源化技術的開發和應用 從消極的污染治理轉為回收利用 向廢物索取資源 礦業固體廢物的利用 提取有價組分 生產建筑材料 提取有價成分 生產建筑材料 生產硅酸鹽水泥 尾礦的資源化 提取有價組分 銅尾礦回收銅的工藝流程 主要有用礦物為黃銅礦 輝銅礦和黃鐵礦 許多礦山尾礦中具有回收利用價值的有價組分 其品位常常大于相應的原生礦品位 充分利用分選技術回收這些有價金屬對充分利用資源 延緩礦產資源的枯竭具有重要意義 提取有價組分 銀山鉛鋅尾礦中SiO2 Al2O3 K2O占總成分的80 以上 主要礦物為石英和絹云母 其中石英含量為51 54 絹云母含量為29 34 且大部分絹云母呈單體形狀 粒度較細 尾礦生產建筑材料 尾礦中含有的多種非金屬礦物 如硅石或石英 長石及各類粘土或高嶺土 白云石或石灰石 蛇紋石等 都是較有價值的非金屬礦物資源 可代替天然原料作為生產建筑材料的原料 a 生產微晶玻璃生產工藝包括 燒結工藝和熔融工藝1 燒結工藝 2 熔融工藝 尾礦生產建筑材料 b 生產硅酸鹽水泥 c 生產免燒磚 免燒磚是一種新型建筑材料 是由膠凝材料與含硅 鋁原料按一定顆粒級配均勻摻合 壓制成型 并進行蒸壓或蒸養而成的一種以水化硅酸鈣 水化鋁酸鈣 水化硅鋁酸鈣等多種水化產物為一體的建筑制品 生產建筑材料 d 生產粘土磚 以尾礦為原料 用塑性成型或半干壓成型生產粘土磚 e 生產耐火材料主要用于熱工設備中抵抗高溫作用 用作高溫容器或部件的無機非金屬固體材料 生產建筑材料 f 生產粘土磚以尾礦為原料 用塑性成型或半干壓成型生產粘土磚 廢石的資源化 提取有價成分 廢石中含有硫化銅 黃鐵礦和多種金屬硫化物 在氧 雨水和鐵硫桿菌作用下 產生出Cu Fe S Al等離子的酸性水 造成水體的污染 生產建筑材料 生產硅酸鹽水泥 其他 粉煤灰1 在水泥工業和混凝土工程中的應用2 在建筑制品中的應用3 作農業肥料和土壤改良劑4 回收工業原料 Fe2O3 Al2O3 煤矸石1 用于制造磚塊 水泥 加氣混泥土 微孔吸音磚 瓷磚 輕集料等各種建筑材料2 用于復墾3 用于道路工程4 用于注漿技術 案例分析 安徽省廬江龍橋礦業有限公司 主要產品是鐵精礦一期建設規模為年采原礦100萬t 二期建設規模為年采原礦300萬t 設計開采年限為60a 擁有一個庫容為276萬m3的尾礦庫 目前100萬t a規模現已投入運行 2008年實現利潤5 5億元 2009年在全國金融危機背景下仍實現利潤1 7億元 2010年上半年已實現利潤2億元 該公司為創建環保生態型礦山企業 解決工業固體廢物日益增多及尾礦庫庫容較小的矛盾 通過積極探索廢石 尾礦等工業固體廢物的綜合治理和應用技術之路 該公司在固體廢物綜合治理應用上采取多種技術措施 主要表現在 1 走二次資源回收再生路 把回收再生利用礦山采 選過程中產生的大量廢石 尾礦等補充礦產資源做為大規模開采礦產資源中的一個重要方面 公司在抓好主打產品鐵精礦的同時 努力做好尾礦中銅 硫的提取與回收 同時積極同科研單位研究 加強對尾礦的再次選別 以回收其中的有價金屬金 銀等有用組分 另一方面 公司通過對球磨 浮選等選礦設備技術改造 應用新的生產工藝和流程 提高了對銅 硫的提取利用 使銅 硫的回收率分別由原來的19 和30 提高到了26 和39 減少了資源的浪費 2 尾礦作為原材料 積極開發尾礦制磚 廢石充填等項目 3 綠化復墾和建壩處理 案例分析 安徽省廬江龍橋礦業有限公司 問題與建議 問題 1 大部分礦山企業單純追求短期效益 采選回收率低 礦山固體廢物依然大量堆存 其綜合回收利用未能得到重視 2 政府雖然制定了資源綜合利用減免所得稅部分資源綜合利用產品企業減免增值稅的優惠政策 但沒有具體制定針對尾礦和廢石利用的鼓勵性政策 不能充分調動企業開展固體廢物綜合回收利用的積極性 3 礦山固體廢物綜合回收利用的資金科技投入不足 其綜合回收利用水平較低 4 目前我國礦山固體廢物的綜合利用大多局限于回收有用成分及用作生產建筑材料 高附加值產品少 沒有市場競爭力 建議 1 借鑒國外固體廢物處理的先進技術 建立押金返還制度 2 倡導礦山企業 無廢開采 無尾生產 清潔生產 3 鼓勵發展固體廢物處理產業 礦山固體廢物其實只是放錯了時空和地點的原料 過去被認為是廢物的東西 隨著科學技術的發展 可能就是珍貴的原料或資源 1 我國應在相應法律法規逐步健全與完善的基礎上 研發礦山固體廢物資源化利用以及無害化處理與處置的先進技術 關鍵技術 建立礦山固體廢物資源化利用及無害化處理系統 以盡快實現礦山固體廢物分類處理 提高固體廢