当前科学技术的进步,尤其是选矿、冶金及非金属材料在各个领域广泛的应用,都为尾矿利用奠定了坚实的技术基础。尾矿的综合利用主要包括两方面:一是尾矿作为二次资源再选,再回收有用矿物,精矿作为冶金原料,如铁矿、铜矿、锡矿、铅锌矿等矿的尾矿再选,继续回收铁精矿、铜精矿、锡精矿、铅锌精矿或其他矿物精矿。二是尾矿的直接利用,是指未经过再选的尾矿直接利用,即将尾矿按其成分归类为某一类或几类非金属矿来进行利用。如利用尾矿筑路、制备建筑材料、作采空区填料、作为硅铝质、硅钙质、钙镁质等重要非金属矿用于生产高新制品。
尾矿利用的这两个途径是紧密相关的,矿山可根据自身条件进行选择,也可二者结合共同开发,即先综合地回收尾矿中的有价组分,再将余下的尾矿直接利用,以实现尾矿的整体综合利用。
从目前国内外尾矿利用成果看,应该说还停留在少量的尾矿利用上,尚无法实现大幅度减少工免除尾矿的排放。因此,立足长远,应着手进行无尾工艺的研究。实现无尾排放的基本路线是:先分离出尾矿中的粗中粒级物料,用其代替碎石、黄砂作为建筑用骨料使用;对余下的细粒尾矿进行再选,综合回收尾矿中的有价金属、非金属成分,再对剩余部分固化处理,生产出不同挡次的建筑材料或固化块体充填塌陷区或尾矿土地复垦。
国内外尾矿综合利用现状
在矿冶领域里,世界上工业发达国家已把无废料矿山作为矿山的开发目标,把尾矿综合利用的程度作为衡量一个国家科技水平和经济发达程度的标志。其利用目的不仅仅是追求最大经济效果,而且还从资源综合回收利用率、保护生态环境等综合加以考虑。20世纪70年代以来国际上有关废料利用的技术交流活动十分活跃,1973年和1975年在波兰召开了第一、二届国际现代采矿工艺和冶金环境保护会议,交流采选冶技术和废料利用经验;1977年在赞比亚召开“发展中国家资源利用会议”;1979年在华沙的第十三届国际选矿会议上讨论了矿物原料处理和所有组分全部利用问题;1981年、1983年、1986年在捷克斯洛伐克召开了一、二、三届“新型矿物原料讨论会”,讨论了利用岩石、矿物及其元素的途径和非传统矿物原料资源的利用问题,把废料提高到了资源的高度来认识,提出了人类在21世纪重点开发无污染的绿色产品的战略口号。
前苏联、美国、加拿大等矿业发达国家尾矿的综合回收工作做得较好。例如,前苏联克里沃罗格磁铁石英岩,仅回收磁欠矿,每年便可多产铁品位65%的铁精矿200万t。美国国际矿产和化学公司综合回收明尼苏州铜、镍尾矿中的铅,每年可得60万t铅金属。前捷克斯洛伐克最大的重晶石-菱铁矿矿床选厂尾矿库约存800万t尾矿,该尾矿含铁17%~22%、重晶石3.5%~12%。采用强磁选机磁选,可获得品位34.6%、回收率70%的菱铁矿精矿;回收率65%~70%、BaSO4含量为95%的重晶石精矿。
随着科技的发展和学科间的相互渗透,尾矿利用的途径越来越广阔。国外尾矿的利用率可达60%以上,欧洲一些小国已向无废物矿山目标发展。前苏联将尾矿用作建筑材料的约占60%,现已能用铁矿尾矿制造微晶玻璃、耐化学腐蚀玻璃制品和化工管道等;保加利亚把从尾矿中回收的石英用作水泥惰性混合料和炼铜熔剂;原捷克的一些矿山将浮选尾矿的砂浆、磨细的石灰和重晶石加入颜料压制成彩色灰砂砖。
尾矿的利用问题是一项系统工程,涉及到的相关知识较多,如地质、选矿、材料、玻璃、陶瓷、建筑等,需多学科联合攻关才能在短期内出效果。前苏联已建立了从矿物原料、选矿、化学和非金属工艺实验至实验厂这样的联合体,专门研究处理矿物废料问题,前苏联矿物原料综合利用率从20世纪60年代的30%~50%提高到现在的50%~70%。
我国的尾矿综合利用研究起步较晚,近几年发展迅速。其原因一方面和国家重视有关,另一方面和我国的资源特点及利用状况有关。我国的金属矿产资源贫矿多、伴生组分多、中小型矿床多,目前不少矿山进入中晚期开采,资源紧张加工能力开采成本越来越高,经济效益日趋降低,形势已逼迫一些矿山不得不走多种矿物产品共同开发和综合利用的路子。1992年国家召开了综合利用的学术讨论会并出版了论文集。1994年“中国21世纪议程”高级圆桌会议在北京举行,在21世纪议程的首批优先项目计划中便有尾矿利用这一项,国家计划每年拨款1.5亿元用于资源循环与再生综合利用发展协调计划,资助尾矿开发与利用的产业化,要求做到保护自然资源、矿产资源的可持续供给能力,走经济、社会、资源与环境协调发展的道路。1990年,成立了我国首家尾矿利用研究机构-中国地质科学院尾矿利用技术中心。
我国的尾矿综合利用研究起步较晚,近几年发展迅速。其原因一方面和国家重视有关,另一方面和我国的资源特点及利用状况有关。我国的金属矿产资源贫矿多、伴生组分多、中小型矿床多,目前不少矿山进入中晚期开采,资源紧张加工能力开采成本越来越高,经济效益日趋降低,形势已逼迫一些矿山不得不走多种矿物产品共同开发和综合利用的路子。1992年国家召开了综合利用的学术讨论会并出版了论文集。1994年“中国21世纪议程”高级圆桌会议在北京举行,在21世纪议程的首批优先项目计划中便有尾矿利用这一项,国家计划每年拨款1.5亿元用于资源循环与再生综合利用发展协调计划,资助尾矿开发与利用的产业化,要求做到保护自然资源、矿产资源的可持续供给能力,走经济、社会、资源与环境协调发展的道路。1990年,成立了我国首家尾矿利用研究机构-中国地质科学院尾矿利用技术中心。
20世纪80年代以来,随着尾矿矿物学及工艺矿物学研究的深入,对许多尾矿中可以利用的矿物组分,研究了它们的再选性质,对不可再选或再选技术经济效果较差的尾矿,研究了将它们作为非金属整体用的性能及适当的分类,为尾矿综合利用开辟了亲的前景。在尾矿再选方面,选矿技术有了较全面的完善和提高,为细粒微细粒、品位低下、结构复杂的尾矿研制出了一些再选别的有效方法,如浮选、重选、高梯度磁选,甚至堆浸及选冯联合工艺。对不可再选的尾矿,根据它们的矿物和化学成分、物理和机械性质分别按相近的各类非金属矿应用方法开辟应用途径。
近几年,一些研究院所、高等院校等单位与矿山企业紧密合作,在从尾矿中回收有价金属与非金属元素、尾矿制作建筑材料、磁化尾矿作土壤改良剂等方面已取得了一些实用性成果。多年来从矿山废渣中已回收铜148万t、铝8.7万t、铅39万t、锌15万t,分别占其消耗量的19%、1%、11%、4%。尾矿综合利用搞得较早和较好的矿山如金川、攀枝花、梅山铁矿、白云鄂博等矿山企业。例如金川矿除镍外,已能综合回收钴、铂、钯、锇、铱等元素。
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