1、石棉尾礦的危害及綜合利用途徑石棉尾礦是在石棉礦采選中產生的礦物殘渣 ,主要成分為蛇紋石 ,還含有少量滑石、白云石 和方解石?；瘜W成分主要為 SiO2、 MgO 和少量鐵、鋁、鈣等其他物質。我國是世界上石 棉生產大國,石棉儲量居世界第三位，但我國石棉礦中含石棉量不高,一般在1%4%之間, 即生產一噸石棉將產生近百噸石棉尾礦。據統計 ,我國每年生產石棉 34 萬多噸 ,年產生石 棉尾礦數千萬噸 , 目前全國石棉尾礦的貯存量已達到幾十億噸。這些 龐大的尾礦山不僅占據了大量土地資源 ,而且污染環境 ,對人類健康和安全構成嚴重威脅。1 、石棉尾礦對環境的危害 在石棉礦開采和使用中 ,長期吸入石棉粉塵可以

2、導致勞動者患上石棉肺、 肺癌和間皮瘤等 疾病。據統計 ,1949 1980 年,我國石棉肺發病人數 1786 人;1 980 1 986 年為 2503 人,累積患病人數 4289 人,死亡 622 人,死亡率 14.5% 。至 2003 年底 ,全國累積患病人數 達 7907 人,死亡 923 人,死亡率 67%。 石棉尾礦在長期堆存下對礦區及周邊環境造成的危害主要表現在 :( 1 )侵占土地 ,破壞生態環境。石棉礦長期開采將產生數量巨大的尾礦山 ,這些尾礦山不僅占 據了有限的土地資源 ,而且嚴重破壞了當地的生態環境。尾礦山上寸草不生 ,如果遇上暴雨 山洪 ,極易引發泥石流、山體坍塌等地質災

3、害。(2)大氣污染。石棉尾礦中含有大量未選出的細小短纖維 成大氣質量的破壞。我國工業場所有害因素職業接觸現值 礦山和石棉制品生產企業其生產工作環境內粉塵含量不得超過,這些短纖維隨風飄蕩 ,造(GBZ2-2002) 規定 ,石棉 2mg/m 3。但全國各礦區的實際情況是國有大企業基本達標 , 中小企業普遍不能達標 , 工作環境中石棉粉塵含量在每 立方米大氣中高達數百毫克 ,遠遠超出國家標準。特別值得注意的是這些細小石棉粉塵隨 風遷移 ,可以漂浮至數公里之外 ,造成礦山周邊環境的污染。(3)水體污染和土壤毒化。石棉尾礦中含有細小短纖維、鈣、鎂、鉀、鈉及少量重金 屬元素 ,在雨水和地表水的沖刷下進入

4、河流及地下水中,造成水體污染。過量的可溶性鹽類礦物使尾礦庫周邊土壤出現次生鹽漬化 ,引起礦區局部土壤毒化 ,破壞當地農業生產環 境。2、石棉尾礦的處理處臵 由于石棉廢物對環境和人體健康產生極大危害, 發達國家對石棉廢物管理非常嚴格,美國、英國、日本和歐盟等都制定了嚴格的法律,限制石棉的開采、生產和使用 ,并要求對石棉尾礦及廢物進行妥善處臵。 目前使用最多的處臵技術是安全填埋, 近年來隨著高溫等離子體技術的發展 ,意大利、法國等發達國家研發出石棉廢物高溫晶體化技術 , 在高溫下石棉廢物被熔融 ,不再呈現纖維狀 ,而轉換成為耐磨、耐腐蝕的玻璃陶瓷。這些處臵技術雖然可以有效地防治石棉廢物的環境污染,

5、但處臵成本太高 ,在發展中國家難以推廣應用。 特別對于產生量巨大的石棉尾礦 ,這些單純的處臵技術在經濟上 很難實現。3、石棉尾礦的綜合利用途徑3.1 國外石棉尾礦的綜合利用技術由于石棉尾礦主要由蛇紋石組成,化學成分主要是氧化鎂和二氧化硅。早在1967年 ,美國 等人就采用碳酸氫銨對石棉尾礦進行處理,獲得二氧化硅、碳酸鎂等產品。 W.George 等對石棉尾礦首先用鹽酸浸取 ,過濾后將硅與鎂分離 ,分別處理濾液和濾 渣 ,最后得到高比表面積的二氧化硅和鎂鹽。近年來,由于國際上鎂消費的穩步增長 , 為充分滿足鎂市場供給 ,降低鎂的生產成本和充分利用有限資源 ,國外一些冶金公司 正積極對石棉尾礦進行

6、開發利用。加拿大若蘭達公司技術中心與有關科研院所合作 , 進行了 10 余年的開發研究 ,花費了 6.8 億加元的研究費用 ,解決了從石棉尾礦中回收鎂 的幾個技術難關 ,并計劃投巨資建設年產6.3 萬 t 的金屬鎂廠。澳大利亞的戈登特利安格爾資源公司在新南威爾士州北部的伍德斯勒富鎂廠利用當地堆積的蛇紋石尾礦試 生產出符合國際標準要求、純度達到 99.93% 的高質量金屬鎂 ,由于蛇紋石尾礦自然堆 積,不需要任何采礦作業 ,所以生產成本僅為世界同類生產成本的1/4, 具有良好的經濟效益。俄羅斯的阿斯別斯特市也在積極建設一個以當地石棉尾礦為原料的鎂冶煉廠 該地石棉尾礦中的含鎂量比通常作為煉鎂原料的

7、光鹵石高,預計用石棉尾礦的生產成本將比現有的鎂冶煉廠低 20%30%,該廠設計年生產能力5萬t,建設投資3億美元。目前 ,國外在石棉尾礦的綜合利用方面主要以尾礦中的高含量鎂為開發對象,采用火法冶煉技術生產高純度的金屬鎂。 這種技術能夠充分利用石棉尾礦,在解決環境污染的同時獲得較大的經濟效益 ,是值得推廣應用的新技術。但該技術前期開發費用高,規模生產投資大 ,必須具有雄厚的經濟基礎方能實施。3.2 國內石棉尾礦的綜合利用技術從石棉尾礦中回收石棉短纖維我國石棉選礦長期以來采用干法風選技術 ,這種技術由于自身的限制， 只能回收石棉 礦中 0.5mm 以上的長纖維，而小于 0.5mm 的短纖維則混入尾

8、礦被拋棄。正是這些存在 于尾礦中的短纖維對環境形成污染 ,破壞空氣和水體。為了解決干法分選技術存在 的問題 ,李克文、榮葵一等先后研究了石棉礦物的濕法選礦工藝,并申請了中國專利。他們利用石棉纖維在水中或一些化學表面劑溶液中會發生膨脹,施加一定外力即可變為極細的石棉纖維這一原理 ,將干法風選的石棉尾礦進行松解 ,進而回收得到滿足石棉制品要 求的具有一定長徑比的石棉纖維。依據上述專利技術 , 甘肅省阿克塞縣新遠石棉開發公司在 2002 年投資建設了年處理 2.5 萬 t 石棉尾礦的回收利用廠 ,當年回收石棉纖維 1000t,2003 年回收石棉纖維 3500t, 所回收的石棉纖維達到中國石棉協會制

9、定的技術要求 ,該產品制作的石棉橡膠板拉伸強度 達到 12.06MPa, 經制成汽車剎車片檢驗 ,產品摩擦系數小 ,磨損率低 ,證明濕法選礦工藝完全可以應用于石棉尾礦中短纖維的回收。這種回收技術雖然能夠回收部分石棉產品 ,有效地提高企業的經濟效益 ,但對于影響環 境的石棉尾礦并不能減少 ,無法達到消除污染的主要目的。3.2.2 生產建筑材料石棉尾礦的主要礦物成分是蛇紋石,此外還有少量的石英、粘土、滑石等。蛇紋石的纖維結構和耐熱、耐磨等優異的物理性能使其能夠作為生產建筑材料的基本原料 代替粘土制備磚瓦等建材。所以 ,對于產生量巨大的石棉尾礦 ,最簡便的處理方法是生 產磚瓦等建筑材料。西南科技大學

10、的廖其龍、盧忠遠等人曾對石棉尾礦制備建筑材料進行了系統研究 :(1) 采用石棉尾礦為基本骨料 ,粉煤灰為膠粘劑生產免燒磚 ,實驗證明其制品的抗壓抗折 強度遠高于150號免燒磚技術指標；(2)將尾礦粉碎，在7001050 C高溫下焙燒后再碾 磨 ,然后成型、水熱處理 ,作墻體材料、保溫隔熱材料和裝飾材料 ; (3 )通過原料制備、熔制、 成型、退火和晶化等工藝制備微晶玻璃 ，其各項理化指標均達到或超過同類產品 ， 其機械性能、耐磨性及耐腐蝕性能優異 ，具有良好的電絕緣性和較高的耐熱性及較低的熱 膨脹系數 ；(4)用石棉尾礦制備耐熱混凝土和耐火材料 ，該工藝利用石棉尾礦主要含硅鎂的特 點 ，經配料

11、、高溫煅燒、碾磨、成型、低溫合成等工序 ，最后得到上述耐火材料 ， 其產品質 量均達到國家標準的要求。楊贊中等人研究了石棉尾礦在陶瓷生產中的應用 ，證明用磁選除去石棉尾礦中的鐵 質后 ，可以用作生產日用陶瓷的原料 ，制成品達到滑石質陶瓷的標準。使用石棉尾礦生產建筑材料 ，能夠大量地消耗石棉尾礦 ，有效地解決石棉尾礦污染 的環境問題 ，同時具有一定的經濟效益。但這類綜合利用方式至今未能獲得推廣應用， 其原因主要有三點 :(1) 低溫成型制備石棉尾礦磚瓦 ，尾礦中的石棉纖維未能改性 ，使用中仍存在 石棉廢物污染環境的問題 ；(2)使用高溫煅燒制備耐火材料 ，雖然改變了石綿纖維的結構 ，消 除了石棉

12、廢物的環境威脅 ，但生產中需要消耗大量的燃料 ，生產成本高 ，利潤有限 ；(3)絕大部 分石棉礦山都在邊遠山區 ，交通不便 ，運輸線路長 ，而制成品銷售價格低 ，企業很難獲得利潤 來維持正常運轉。3.2.3 提取石棉尾礦中的有用成分利用石棉尾礦中含有高含量鎂和硅的特性，可以從石棉尾礦中提取鎂鹽和硅鹽產品，這樣不僅有效地消除了尾礦對環境的污染問題 ，而且能夠合理地應用選礦廢物 ，通過綜 合利用使企業獲得經濟效益 ，最終達到社會效益、經濟效益和環境效益的統一。根據石棉尾礦的化學組成特性 ，代厚全等人研究了石棉尾礦制備碳酸鎂和氧化鎂 的工藝流程。尾礦經粉碎煅燒后消化 ，轉換為氫氧化鎂 ，然后通過碳化

13、獲得輕質碳酸鎂 ， 再進一步熱解煅燒 ， 即可獲得輕質氧化鎂 ，經工業化試驗證明 ，產品分別達到國標 GB1612-79 和部標 HGI-324-77 的優質級標準。譚康報道了西安地奧科技公司也成功開 發了類似工藝 ，并被列入西安 “火炬計劃 ”， 應用于實際生產中。此類技術雖然能夠處理石棉尾礦 ,但是工藝較復雜 ,僅能回收尾礦中的氧化鎂部分,尾礦利用率只能達到30%35%,并且生產中將產生大量的二次固體廢渣，對環境仍然存在破壞作用。為了更有效地利用尾礦資源 ,盡可能地減少環境污染 ,合肥工業大學化學工程學院 楊?？〉热讼到y地研究了蛇紋石的浸取過程 ,提出了蛇紋石綜合利用新工藝。 該工藝采 用

14、循環活化酸浸新技術 ,以蛇紋石為原料同時制取輕質氧化鎂和水玻璃 ,產品符合國家相關 標準 ,蛇紋石中氧化鎂的回收率大于 90% 。該工藝不僅盡可能地利用了尾礦中的有用成分 , 而且還考慮到生產廢水的綜合利用 ,使用沉鎂母液生產含鎂硫氨肥 ,從而將生產造成的二次 污染降至最小。 利用前期的基礎研究成果 ,他們還陸續開發了用蛇紋石制備五水偏硅酸鈉、 有機硅化合物、 氫氧化鎂和針狀納米氫氧化鎂等系列產品 , 使產品具有 更大的經濟效益和市場前景。韓廷信改進了尾礦焙燒工藝 ,首先用鹽酸分解礦粉 ,經轉化、 過濾、凈化、濃縮等工序 ,最后采用噴霧焙燒法進一步生產出優質輕質氧化鎂 ,產品純度達 到 98.16%, 該工藝還可同時制備白炭黑 ,其工藝流程簡單 ,生產成本低 ,具有明顯的經濟效 益 ,值得推廣應用。中國礦業大學的鄭水林等人以甘肅阿克塞礦的石棉尾礦 為原料 ,開發出制備超細氫氧化鎂和超細高比表面積二氧化硅的高效綜合利用新技術 , 并成 功地通過了生產性試驗 ,尾礦中鎂和二氧化硅組分的回收率達到 80%以上。從該工藝提供 的中試結果看 ,處理 1t 石棉尾礦可得到超細氫氧化鎂 357kg, 超細高比表面積二氧化硅 339kg, 同時還可以從廢渣中回收副產品氧化鐵紅 ,從廢水中回收硫酸鈉 ,