隨著我國經(jīng)濟的快速增長，人們對礦產(chǎn)品的需求量日益增加。我國的金屬礦山分布廣，利用率高，回收率較低。開采選別金屬礦，雖然能夠滿足社會生產(chǎn)生活所需資源的基本需求，卻對周圍環(huán)境造成嚴重污染。由于技術水平有限，部分金屬礦物沒有得到很好的回收，而是作為尾礦直接被拋棄，大量尾礦堆存會占用土地，浪費資源，并且存在滑坡、泥石流等地質災害隱患，礦山尾礦嚴重污染大氣、水以及土壤等環(huán)境，降低了當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境質量。
1金屬尾礦的產(chǎn)生及典型尾礦的化學成分
金屬尾礦是選礦廠分選作業(yè)的產(chǎn)物之一，礦山選礦廠將金屬礦石通過破碎、篩分、磨礦以及各種選別工藝流程，選出有用金屬礦物之后，將其剩余的部分經(jīng)過濾機、濃縮池等設備或者自然脫水形成固體廢棄物。一般情況下，選廠都將其拋至尾礦庫或者尾礦壩，但是堆存會占用土地，產(chǎn)生揚塵，存在地質安全隱患。受選礦技術的限制以及當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展水平的制約，這些尾礦未被充分利用。但隨著金屬礦山資源的日益減少以及國家環(huán)保政策的要求越來越高，金屬礦山尾礦的資源化再利用成為必然趨勢。幾種典型金屬礦床尾礦的化學成分（％）如表1所示[1-2]。
2金屬礦山尾礦綜合利用現(xiàn)狀
2.1鐵尾礦綜合利用
鐵尾礦是鐵礦石經(jīng)破碎磨礦后再進行磁選、浮選等選別流程后剩下的廢棄物，其化學成分復雜，但國內外鐵尾礦的主要礦物成分基本相似，主要有二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鎂，三氧化二鐵等。國內外針對鐵尾礦進行綜合利用的途徑主要有：回收有價組分，制作混凝土填料、路基材料、建筑材料、充填材料、高分子復合材料以及肥料、土壤改良劑等。
北京科技大學范敦城對齊大山鐵尾礦再利用進行了研究，采用預富集-深度還原技術獲得預富集粗精礦，之后升高爐溫，采用高溫入爐還原工藝，得到較高的還原鐵精粉，獲得了較高的回收率升高；同時，將所得的尾礦和尾渣分別制作凝膠材料和尾礦砂混凝土，達到鐵尾礦的資源化綜合利用效果[2]。朱志剛等人通過試驗對比了尾礦砂、河砂以及石英砂制備混凝土的性能，結果表明，+0.15mm的尾礦砂制備出的UHPC強度遠高于河砂UHPC，可以作為骨料應用于混凝土中[3]。張智豪等人為了解決堆存的鐵尾礦問題，向巴西鐵尾礦中加入各種無機結合料進行改良，利用擊實試驗、加州承載比試驗等對改良后的鐵尾礦路用性能進行研究，結果表明，最合適的條件下，其各項力學性能指標均能滿足路基材料的要求[4]。
我國鐵礦石資源比較豐富，尤其是華北地區(qū)鐵尾礦數(shù)量極多，鐵尾礦主要用于礦山露天充填和井下充填，既降低了成本，又解決了一系列安全生態(tài)環(huán)境問題。對于已經(jīng)閉坑的露天礦山，可以采用尾礦充填，再在上面覆蓋一層耕植土進行耕種，減少尾礦占地面積，綠化了生態(tài)環(huán)境。很多礦山采用井下充填，即將鐵尾礦就近充填采空區(qū)，省去了運輸以及破碎費用，變廢為寶，降低了生產(chǎn)成本。
河北鋼鐵集團趙淑芳等人對高硅鐵尾礦硅肥試驗進行了初步研究，通過與NaOH的配比、反應時間和溫度等條件試驗，得出最佳條件下的高硅肥樣品，有效硅含量達到30.42％，并且進行了栽培試驗，鐵尾礦得到了有效利用[5]。
綜合以上幾種鐵尾礦綜合利用途徑，各礦山企業(yè)可以根據(jù)自己的經(jīng)濟條件、市場需求等因素選擇與之對應的途徑，可選擇其一或幾種途徑混合開發(fā)，爭取達到經(jīng)濟、社會、環(huán)境效益的最大化。
2.2有色金屬尾礦綜合利用
我國的有色金屬年產(chǎn)量居世界前列，但是由于技術水平和經(jīng)濟發(fā)展等因素，人們不能將其有用金屬全部回收利用，因此提取有用成分后，剩余的細粉末脫水后而形成的金屬尾礦就逐漸堆積，對資源造成極大的浪費。這些有色金屬尾礦普遍含有較為豐富的金屬元素，顆粒極細，流動性強；尾礦以硫化物為主，因此易發(fā)生氧化反應，產(chǎn)生酸水，污染環(huán)境；還有一些有色金屬尾礦含有重金屬元素及其他有害物質，成為礦山環(huán)境治理的難點。有色金屬尾礦若能夠實現(xiàn)資源化綜合利用，將有效降低其對環(huán)境的破壞，補充日益枯竭的礦山資源，具有很好的發(fā)展前景?，F(xiàn)階段，國內外對有色金屬尾礦資源再利用的途徑主要有：回收有價金屬或者有用組分、用于采空區(qū)回填和土地復墾、用于制備建筑材料和新型功能材料等。
鉬礦是我國的優(yōu)勢礦產(chǎn)資源之一，但鉬尾礦中伴生的長石、石英等有用組分得不到很好的綜合利用，造成資源的巨大浪費，帶來一系列的生態(tài)問題。武漢理工大學王長拼針對較細并且具有泥化現(xiàn)象的大興安嶺鉬尾礦進行研究，通過分級方法除去細粒級泥質，并且通過磁選和反浮選工藝流程除去鐵、鈦以及碳酸鹽礦物，得到煅燒白度為52.50％的長石和石英混合精礦，該精礦可應用于平板玻璃的生產(chǎn)[6]。
我國最大的銅礦山——德興銅礦走在了銅尾礦再選的前列，利用微生物堆浸—電萃取—電積提銅技術，將銅、金、銀選礦回收率提高了幾個百分點，與此同時，該礦山利用重選工藝對銅尾礦進行再選，回收銅精礦1000t/a[7]。
有色金屬尾礦可以用來合成ZSM-5分子篩功能材料，從而降低ZSM-5分子篩的生產(chǎn)成本，達到有色金屬尾礦的資源化、綠色化綜合利用效果。張鵬舉等人分別以錫礦、碳酸錳和電解錳三種尾礦為原材料，采用一種混合導向法，合成出結晶度和純度很高的分子篩產(chǎn)物ZSM-5，并且尾礦中硅元素的利用率極高，均保持在55％以上[8]。這三種尾礦制備的催化材料具有很高的催化活性，并且有的對酸浸礦料中的金屬元素具有很好的吸附性能。實現(xiàn)了有色金屬尾礦的資源化、減量化綜合利用。
與鐵尾礦相似，有色金屬尾礦的主要成分同為二氧化硅，還有氧化鈣、氧化鎂等，與市場上的建筑材料成分基本類似，因此人們可以用其來制備建筑材料，以降低生產(chǎn)成本和能耗[8]。有色金屬尾礦主要用來制磚和水泥等，馬鞍山礦山研究院、首鋼礦業(yè)公等通過自主研發(fā)，在有色金屬尾礦制磚方面進行了探索，取得了較好的成績[9]。趙新科等人以旬陽縣南沙溝鉛鋅礦尾礦為原料，其與當?shù)仞ね烈砸欢ū壤旌虾髩褐瞥尚停邷仂褵笾瞥傻拇u塊能滿足建筑行業(yè)空心磚的質量標準，解決了尾礦庫庫容和占用土地的問題，具有一定的經(jīng)濟效益和社會效益[10]。
2.3金尾礦綜合利用
金尾礦是將金礦石進行破碎磨礦選別后丟棄的礦山固體廢棄物，對環(huán)境危害較大。通常，金尾礦呈堿性，二氧化硅含量很高，還有部分氧化鋁、氧化鎂、氧化鐵以及其他金屬元素（如銅、鉛、銀等）。據(jù)統(tǒng)計，大部分黃金尾礦不能被很好地利用，堆積在尾礦庫中占用土地，污染環(huán)境，存在巨大的安全隱患。目前，金尾礦綜合利用的途徑主要有：回收有價金屬，回收硅酸鹽礦物用作建筑材料，礦山填充等。硅質金尾礦化學成分以二氧化硅為主，并含有少量氧化鐵和氧化鋁等酸性氧化物，與火山質材料極其相似，因此可以嘗試用金尾礦作為水泥混合材料。譚明洋等人取用蝕變巖型金尾礦用作水泥混合材料，采用機械磨粉法對金尾礦進行了活法試驗，結果表明，金尾礦的活性指數(shù)與比表面積有關，比表面積越大，活化指數(shù)越高[11]。金尾礦粉磨至400m2/kg時，活化指數(shù)達到臨界值，之后變化不大，試驗表明該金尾礦不具備較好的火山灰性，因此為了保證水泥的強度，在其作為水泥混合材料時，加入量不能太大。在進行金尾礦摻入量試驗后，當加入量為20％～30％時，水泥的抗壓強度等滿足國家標準要求，達到了金尾礦的綜合利用效果。
山東招遠界河礦業(yè)有限公司通過團隊的大量探索和實踐，使金尾礦變廢為寶，取得了優(yōu)異的成績。主要有以下三方面的綜合利用：一是充填采空區(qū)，每年消耗約55％的尾礦排放量；二是利用尾礦復墾種植農(nóng)作物，尾礦庫種植面積達上萬畝，綠化了環(huán)境，增加了收益；三是利用金礦尾礦砂代替黏土、石子以及砂子等生產(chǎn)一種輕型鋼結構ASA板材系列建筑材料，較好地完成了廢棄物的再次開發(fā)利用。這幾種變廢為寶的尾礦綜合利用方法，應用前景十分廣闊，既綠化了環(huán)境，又降低了成本，達到了可持續(xù)發(fā)展目的。
曾金漢通過對廣東新洲金礦尾礦進行回收金的試驗研究，得出結論：原礦堆浸、重力選礦、磁電選礦以及浮選等都能回收少部分金，但大量實踐表面，回收金最有效的方法是浮選法，回收率高達82％，金尾礦品位從2.69g/t降至0.51g/t，年收入接近6000萬元，具有十分顯著的經(jīng)濟效益，對同類型礦山的尾礦回收具有較好的借鑒意義[13]。
3金屬尾礦資源化利用建議
在我國礦產(chǎn)日益枯竭、環(huán)境保護意識逐漸增強的今天，加強對尾礦資源的綜合利用是必經(jīng)之路。對金屬尾礦的二次開發(fā)利用不僅解決了尾礦堆存、占用土地的問題，還能夠起到資源再利用、提高經(jīng)濟效益的目的。從金屬礦山尾礦綜合利用現(xiàn)狀來看，為了實現(xiàn)我國金屬礦山的可持續(xù)發(fā)展，重點從以下幾方面去做。
3.1完善我國的法律法規(guī)體系
金屬礦產(chǎn)是不可再生的二次資源，國家應制定相應的強制政策讓礦企對尾礦進行綜合回收利用，制定一系列完善的法律法規(guī)體系以及相應的管理制度，讓各種尾礦綜合利用措施落實到位。
3.2加強對金屬尾礦綜合利用的政策性引導
當前，要提升企業(yè)的綜合利用意識，加強宣傳教育。政府有關部門應當支持鼓勵礦山企業(yè)加強對金屬尾礦的資源再利用，并給予相關的政策引導，可以適當?shù)亟o予經(jīng)費支持或者降低礦企的稅費等，制定一系列的優(yōu)惠政策，并大力宣傳二次資源的開發(fā)利用，引起礦產(chǎn)企業(yè)對金屬尾礦的足夠重視，從而推動礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
3.3加大對尾礦綜合利用技術研發(fā)的資金扶持
政府應加大對尾礦綜合利用技術研發(fā)的扶持力度，成立專項資金，扶持金屬尾礦綜合回收利用產(chǎn)業(yè)。重點加大科技攻關力度，加大人才、技術等方面的投入，重點開發(fā)高附加值材料和實用技術，提高金屬尾礦的綜合利用水平，縮小差距。對尾礦綜合利用有重大研究成果的要予以獎勵，以提升金屬尾礦回收技術水平。
3.4建立礦產(chǎn)綜合利用檔案
首先對每個礦產(chǎn)企業(yè)尾礦綜合利用情況進行摸底調查、資料整理，建立一套礦產(chǎn)綜合利用數(shù)據(jù)庫，使新技術在全國范圍內得到廣泛推廣，起到引領示范作用，并且為各企業(yè)尾礦資源化再利用提供借鑒。
作者：劉淑鵬，張小偉（河北地質大學）
文章來源：《中國資源綜合利用》節(jié)選
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