廢石尾礦的各種可能應用領(lǐng)域

1、礦山廢石和尾礦的50種可能應用領(lǐng)域(不包括有用金屬及稀有元素選、冶回收方面)(也不包括用于水泥和混凝土方面) 2005-8-25北京科技大學 陳希廉一、引言我國現(xiàn)有礦山企業(yè)15.5萬多個，各類中小礦山14.5多萬個。至于全國礦山已堆積的廢石和尾礦及其繼續(xù)排放量究竟有多少，目前說法不一，例如，有人說：“各類礦山2000年的年排放尾礦約6億噸1（尚未計排放的廢石）”；也有人說：“金屬礦山堆存的尾礦超過50億噸2(尚不包括化工等非金屬礦的尾礦)”；還有人說：“煤矸石年排放1.4億噸，煤矸石的堆放量已達70億噸3，占地約70km2。”；但是，劉寶珺院士今年剛發(fā)表的文章4中提到：“從全國來看，我國每年礦

2、石采掘量有50多億噸，礦業(yè)固體廢棄物已經(jīng)積存了65億噸，每年還要凈增6億噸”。從2004年發(fā)表的參考文獻3來看，僅僅煤矸石的堆放量就已達到70億噸，那么礦業(yè)固體廢棄物的積存量何只65億噸？！。筆者認為這是由于還沒有進行過全國范圍有組織的詳細調(diào)查統(tǒng)計的緣故；如果進行詳盡的調(diào)查統(tǒng)計，各類礦山總的廢石和尾礦的堆存量，肯定還要大大超過現(xiàn)有不同學者的統(tǒng)計量。由上述可見，匯總上述不同學者的不完整統(tǒng)計，如果說金屬礦山、非金屬礦山和煤礦現(xiàn)有固體廢棄物的總堆放量已超過150億噸亦不為過；因為光是尾礦加煤矸石已達到120億噸。何況許多大露天礦的廢石量往往還超過其尾礦量！這些礦山排放的廢棄物，不僅占用堆放土地，而且

3、污染土壤及江、河、湖、海等水體，影響農(nóng)、林、牧、副、漁等生產(chǎn)，乃至影響人類的健康。但是，如果能加以利用，卻可能化廢為寶，化害為利，而有利于生產(chǎn)建設的持續(xù)發(fā)展；特別是將廢石或尾礦當作原料用，還可節(jié)省開采乃至破碎、細磨等成本；可惜目前我國尾礦的利用率僅8.2%左右2，煤矸石接近20，而廢石的堆放及利用率尚未見統(tǒng)計。這些礦山廢棄物的利用率，較之粉煤灰利用率45，冶金渣利用率50低得多，因此怎樣盡快解決尾礦和廢石的利用問題是當務之急，不僅是國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的需要，更是老礦業(yè)基地振興的需要。尾礦和廢石的利用率為什么這樣低？除了某些礦山不夠重視的因素外，主要是由于這些廢棄物的利用牽涉到其它非地質(zhì)或采選專業(yè)

4、的知識，因而還不知其有何用途，而沒有將其利用起來。為此，筆者收集了有關(guān)資料，寫出本文以供參考。目前，對于尾礦中存在的金屬或稀有元素等有用組份的選、冶回收利用，多數(shù)礦山已經(jīng)較重視，所以這里僅闡述其它方面的用途；而不涉及共生或伴生金屬或稀有元素等的回收利用問題。同時，考慮到廢石及尾礦用于水泥和混凝土領(lǐng)域的前景更遠大，將另文說明。二、廢石尾礦的各種可能用途1.用作生產(chǎn)礦物聚合物的原料567：礦物聚合物(Mineral Polymer)又名地質(zhì)聚合物(Geopolymer)，是近年來新發(fā)展起來的堿激發(fā)膠凝材料，它在許多場合可代替水泥；較之生產(chǎn)水泥，能耗可減少70%，排放污染物可減少約90；同時，它具有

5、高抗折強度、耐腐蝕、耐高溫、隔熱以及更好的體積穩(wěn)定性，特別是阻止重金屬從構(gòu)筑物中溶出方面性能優(yōu)異。但是，與水泥相比較價格優(yōu)勢不明顯，因而尚難以完全取代水泥；目前還主要用于對強污染廢棄物的固化等方面。但是，現(xiàn)在已經(jīng)有人開始研究利用尾礦來制造這種材料，并獲得初步成功。例如，以中國地質(zhì)大學馬鴻文教授為首的實驗室，已經(jīng)利用福建沙縣田口鉀長石尾礦和北京平谷縣將軍關(guān)金礦尾礦試制這種材料，試驗結(jié)果都表明是可行的。由于原料中以尾礦為主(平谷金礦尾礦的配加量可達80)，所以降低了生產(chǎn)成本，而且可以享受減免稅費的優(yōu)惠，使其與水泥有了一定競爭力。能用作礦物聚合材料的尾礦要求是成份中以鋁硅酸鹽為主，并含有一定量的堿金

6、屬；而且希望其中非晶質(zhì)物質(zhì)含量較高。2.用作污水處理時直接降解重金屬的材料：最早利用礦山尾礦用于污水處理的是瑞典，早在30多年前瑞典已經(jīng)在利用波立登和克里斯廷貝兩座選礦廠的尾礦來凈化酸性污水和城市污水8。尾礦凈化污水的原理是：用尾礦泥加入城市污水，礦泥能將重金屬離子吸附于尾礦的表面，形成沉淀物從水中分離，而且比一般的氫氧化物吸附分離要充分。研究表明，如果吸附是純表面的結(jié)合，那么每噸尾礦可吸附幾磅金屬；如果能兼起化學反應，例如像磁黃鐵礦對于汞離子起化學作用那樣，那么每噸尾礦可吸收數(shù)百磅金屬。據(jù)我國互聯(lián)網(wǎng)2004年10月13日的報導：“天然磁黃鐵礦,已有的研究表明,它具有極好的處理含六價鉻廢水的能

7、力?！边@又是一個例證，而且說明磁黃鐵礦不僅可以用于處理含汞廢水，還可以處理含鉻廢水。就筆者所知，有的礦山如福建尤溪某多金屬礦，由于當?shù)夭蛔層昧蜩F礦提取硫磺(怕污染環(huán)境)，尾礦中磁黃鐵礦含量高達30多，理應可利用于這個領(lǐng)域。3.用作物理法處理污水的濾料9：“物理法處理污水常用于一級處理，是為了去除污水中的懸浮物或乳濁物。物理法有多種，其中過濾法常用的濾料是石英砂、石榴石粒、磁鐵礦粒、白云石粒、花崗巖粒等，國外還有用鈦礦砂者。”這些物質(zhì)是尾礦中所常見的。但是，能用作這種濾料對粒度有一定要求；例如，對石英砂的粒度要求是0.51.2mm，對石榴石砂的要求是0.20.5mm。某些鎢礦山的尾礦中常以石英粒

8、或花崗巖粒為主，故有可能從其跳汰粗選尾礦中篩選出符合粒度要求的這種濾料。4.用作化學法處理酸性污水的堿性濾料9：化學處理常用于工業(yè)廢水的處理。有多種方法，其中過濾中和法(適用于酸的濃度不太大時)的濾料有三種：石灰石、大理石和白云石。這三種巖石在礦山廢石中是常見的，但由于其量少而塊度又不大，既不能用作建筑飾材，也不能用作燒石灰或用作冶煉熔劑，而附近如果有工廠需要進行酸性污水處理，則挑選出來用作濾料卻不失為物盡其用。5.用作曝氣生物濾池(BAF)的濾料1011：目前尾礦或廢石用于污水處理的最大量用途，卻可能是先進的曝氣生物濾池污水處理的濾料。其中專業(yè)名稱為“Arlita”的濾料，經(jīng)筆者研究，完全可

9、以用粘土礦物含量高的尾礦或廢石中的頁巖(包括煤矸石)，并添加少量輔料來制造。符合這種原料要求的是必須含有較多的伊利石或蒙脫石等粘土礦物，這些礦物的特點是當高溫焙燒時，熔化與膨脹基本同步。根據(jù)筆者的研究，某沉積鐵礦的頂板圍巖，配加少量輔料后，不僅可用于制造這種濾料，而且還可以同時提取鉀肥。6.用于生產(chǎn)膨脹珍珠巖8：膨脹珍珠巖是一種輕質(zhì)、保溫、隔熱、吸音材料。該材料已廣泛用于建筑、化工、電力、深冷工程等領(lǐng)域，以及作為食品、制藥工業(yè)的過濾輔助原料等。膨脹珍珠巖主要利用珍珠巖為原料,但也可以利用玻璃質(zhì)含量高的各種火山巖為原料。近年來發(fā)現(xiàn)與火山巖有關(guān)的礦床很多，礦山廢石中如有這些巖石，當然可以加以利用。

10、7.用于制造微晶玻璃飾材212：微晶玻璃飾材是高檔建筑飾材之一，它具有高強、耐磨、光澤度高、無色差、可以任意著色等特點。地質(zhì)科學院原尾礦利用中心主任李章大教授最早開展利用尾礦制造微晶玻璃的研究；筆者所在的北京科技大學也進行了此項研究，并都已獲得成功。為了適應尾礦成分復雜多變的特點，筆者還編制了微晶玻璃計算機優(yōu)化配料系統(tǒng)，已經(jīng)過大量試驗的驗證，并已通過專家的鑒定。適合于制造微晶玻璃的尾礦是高硅低鐵的尾礦，最好能含有一定量的堿金屬，例如某些高嶺土礦山、黃金礦山、鎢礦山的尾礦等。目前利用正規(guī)原料燒制的微晶玻璃多是單晶相的，北科大在研制某釩鈦鐵礦的尾礦用于制造微晶玻璃時，由于尾礦成分復雜，出現(xiàn)了雙晶相

11、(硅灰石和透輝石)的微晶玻璃，其效果也不錯，說明當原料成分復雜時也可制成微晶玻璃。近年還發(fā)展出制造微晶玻璃陶瓷復合板的技術(shù)，這種板材由于在晶化時可以不用莫來石的模具，可大大降低成本，相應可大大降低售價，因而有可能讓此產(chǎn)品進入千家萬戶，這就大大拓寬了其市場。值得注意的是，微晶玻璃由于其高絕緣性還可用作絕緣材料。8.用于制造泡沫微晶玻璃1314：泡沫玻璃是一種保溫、隔熱、吸聲的輕質(zhì)新型建筑材料。這種新材料對原料的要求與微晶玻璃相近，所以也可以用一些與微晶玻璃相近似的廢石或尾礦來生產(chǎn)，但要求添加一些發(fā)泡劑。9.利用煤矸石發(fā)電31：煤矸石是煤礦的廢石，截至2002年底，我國已有綜合利用煤矸石、煤泥發(fā)電

12、廠163座，裝機容量270萬KW。這種煤礦廢石的利用，既減少了煤矸石的占地面積，又增加了供電量。根據(jù)筆者的研究，北京某煤矸石熱電廠發(fā)電后的爐渣，還可以用于生產(chǎn)曝氣生物濾池的濾料。其實煤矸石就是一種含碳量較高的頁巖，我國許多省份有所謂含釩石煤，也是一種含碳量較高的頁巖，有的礦山已在利用其提釩的同時進行發(fā)電，如湖南某含釩石煤礦。10.用作家畜、家禽的飼料添加劑3637：隨著科技的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)礦物質(zhì)中，至少有沸石、凹凸棒石、麥飯石、膨潤土及稀土元素等可作為飼料添加劑；它們對家畜、家禽的生長有很大的助益。這些礦物中，盡管有些礦物質(zhì)不可能出現(xiàn)于廢石和尾礦中，但也有些礦物質(zhì)可出現(xiàn)于廢石或尾礦中，如麥飯石

13、、沸石等；當然其純度不如地道這些礦床的礦石，但是對于作為家禽飼料的添加劑，其純度要求不太高，可以加以應用。11.水產(chǎn)養(yǎng)殖飼料的添加劑38：在水產(chǎn)養(yǎng)殖中用得較多的是沸石、麥飯石和膨潤土。它們作為添加劑用量不多，僅需添加飼料總量的13；但有的不僅可有吸附作用，可凈化水質(zhì)并增加水中含氧量，同時可吸附魚類腸道中各種有毒物質(zhì)和有害細菌；有的有離子交換作用，魚類可吸收其所含的鉀、鎂、鐵、錳、鋇、鋯等，并能將魚體或飼料中的有毒重金屬置換出來。盡管這些礦物質(zhì)如果出現(xiàn)于廢石或尾礦中可能品位不高，但只要稍增加灑入水體的用量，亦可發(fā)揮作用。12.用作生產(chǎn)礦物棉的原料8：礦物棉是巖棉和礦渣棉的統(tǒng)稱。是纖維狀材料，具有

14、絕熱、防火、吸聲、抗震等性能?？捎糜谥圃彀?、管、氈、帶、紙以及倉庫或超市的防火簾等各種制品，還可用于建筑和工業(yè)裝備、管道、窯爐及倉庫等。近年來，由于我國開始禁用石棉(因石棉有致癌作用)，礦物棉的需求激增。盡管某些高爐渣可用于生產(chǎn)礦物棉，其成本雖低，但往往成分波動大而影響到質(zhì)量的穩(wěn)定；如果用廢石來生產(chǎn)，雖然成本稍高，但易于通過配料來保證成分的穩(wěn)定。有許多廢石或其組合都可以用作礦物棉的原料；例如，鎂質(zhì)泥灰?guī)r、玄武巖(輝綠巖)或輝長巖摻加石灰?guī)r、粘土巖摻加白云巖和白云質(zhì)灰?guī)r、砂巖摻加白云巖、6570的花崗巖配加3035的白云質(zhì)泥灰?guī)r、正長巖摻加少量白云巖等。一般通過飽和系數(shù)來衡量巖石的組合是否可用，

15、當飽和系數(shù)稍大于1時，才適于制造礦物棉。飽和系數(shù)(SiO2+Al2O3)/(CaO+MgO+Fe2O3+FeO+MnO)。13.用作礦物藥材394041：對于中藥，可以入藥的礦物有50中之多，如朱砂(辰砂)、雄黃、陽起石、滑石、磁鐵礦等。但是，可能出現(xiàn)于廢石中的只有陽起石、滑石、麥飯石等。其中最可能出現(xiàn)于廢石中的是麥飯石，因為它是一種較常見的巖漿巖。它的應用，在我國始見于南北朝時期(距今1500多年)，在宋代的圖經(jīng)本草(距今900多年)中已有較詳細的記載；到了明朝，李時珍在其本草綱目中也介紹它了它的用途。近代我國地質(zhì)學者如王嘉蔭等都進行過考證。日本稱麥飯石為“健康石”，南韓稱其為“礦泉藥石”，

16、臺灣稱其為“長壽石”。在國外，對麥飯石進行研究的國家有：日本、美國、南韓和新加坡等。他們著重研究其理化作用和應用，主要利用麥飯石于改善水質(zhì)和衛(wèi)生保健。如日本用麥飯石制造礦泉水用來飲用、洗浴、和作為飼料的添加劑。麥飯石是什么巖石？根據(jù)地質(zhì)工作者的考證，主要是二長斑巖類，這種巖石常成為小型的巖漿侵入體。次生蝕變或風化，對二長斑巖類是否能成為麥飯石極為重要，因為這可使其中長石晶格被破壞，而易于析離出來所含的鍶、硒、鋰、釩、鉬、鋅等有益微量元素。經(jīng)我國地質(zhì)工作者的研究，必須在水中有益元素易于析出，具有吸附性能和具有雙向調(diào)節(jié)pH值功能的二長斑巖才是真正的麥飯石。目前我國礦產(chǎn)品出口部門已制定有麥飯石的出口

17、標準，如果在廢石中發(fā)現(xiàn)有二長斑巖類巖石，應進行各種測試以確定其是否符合麥飯石的標準。14.用作彩石原料8：所謂“彩石”是指可用作雕刻工藝美術(shù)品的石頭，它既可以是純礦物也可以是巖石。我國最早利用礦山廢石作為彩石的是北京昌平西湖村錳礦。該礦在解放前曾作為錳礦開采，其開采時產(chǎn)生的廢石是含有斑點狀薔薇輝石的大理巖。由于其色彩鮮艷被工藝美術(shù)部門選用作為雕刻材料，銷路極好，并被命名為“京粉玉”。由于地質(zhì)工作者不了解工藝美術(shù)部門的要求，也不知其名稱與地質(zhì)名稱的不同，所以對有可能作為彩石的資源往往失之交臂。以下是一些工藝美術(shù)部門的名稱與地質(zhì)名稱的對比：歐泊石蛋白石、血滴石石髓、岫玉硅化蛇紋石、貓眼石硅化石棉、

18、日光石鈉長石、壽山石葉蠟石、青田石葉蠟石、鳳山玉滑石、菊花石紅柱石、石綠孔雀石、石青藍銅礦、河南翠鐵鋰云母石英巖、京黃玉蛇紋石化大理巖、京白玉角礫狀次生石英巖等。但是，并非這些礦、巖都可以用作彩石，還要求其色彩鮮麗、韌性好、水性優(yōu)(工藝美術(shù)上的評價標準)，并具有一定無裂隙的塊度者才可能作為彩石。例如，同樣是葉蠟石的壽山石中,“田黃”的價格可比一般葉蠟石高出千百倍。15.用作鑄石原料8：鑄石具有耐磨、抗腐蝕的特點。其耐磨性是錳鋼的510倍，是鑄鐵的幾十倍，除了氫氟酸外，幾乎不與酸或堿起反應。因而廣泛用于化工、礦山、冶金、水電等部門。玄武巖或輝綠巖最適于制造鑄石，而這兩種巖石也可以是礦床的圍巖，而

19、成為廢石。例如,據(jù)動態(tài)與文摘，2003年報道，云南已在玄武巖中找到超大型銅礦15。此外，在生產(chǎn)鑄石時，為了補充主原料中某些成分之不足，還常用角閃石、蛇紋石、石灰石、重晶石等作為輔料；還可用鉻鐵礦或鈦鐵礦的尾礦作為核化劑。16.用作重質(zhì)碳酸鈣原料：重質(zhì)碳酸鈣主要用作塑料、橡膠、玻璃、陶瓷、牙膏等行業(yè)的主要原料或填充料。它主要以方解石，白云石為主要原材料，其要求是純度高，含鐵低，無硫，對人體無害。有些礦床的廢石中存在大型方解石脈或白云石脈的碎塊或純凈的大理巖、白云巖，可從廢石中挑選出來作為此原料。目前我國每年重質(zhì)碳酸鈣的需求量已超過200多萬噸，所以這個應用領(lǐng)域值得重視。17.用作微量化學肥料8：

20、微量化學肥料被認為是植物生長的“維生素”。已發(fā)現(xiàn)的微肥至少有十幾種，如：Zn、Mn、B、Mo、V、Co、Li、Ti以及某些稀土元素等。微肥的增產(chǎn)效果顯著，針對作物和土壤特點，其增產(chǎn)幅度為530。多數(shù)微肥是化工產(chǎn)品，施肥量以每畝幾克計。但前蘇聯(lián)用錳礦尾礦作為微肥已經(jīng)取得成功，并認為較之錳的純鹽，對植物有更好的作用，因為它們往往是一種綜合肥料，除了錳之外，還可含有磷酐、氯離子、硫酸鹽離子等；尤其是錳尾礦中的錳往往呈MnO2狀態(tài)，它進入土壤中時，可使土壤中的植物有機體迅速發(fā)生氧化而使其中營養(yǎng)物質(zhì)迅速析出，變成易被吸收狀態(tài)。筆者認為，某些硫化物礦石尾礦，如鉬礦等尾礦也有可能作為微肥，但尾礦中應不含重金

21、屬有害雜質(zhì)。18.用作磁性肥料1617：磁肥是近年來國內(nèi)外公認的新型肥料之一。我國馬鞍山礦山研究院早在80年代就曾研究用磁化后的鐵礦尾礦作為磁肥并取得成效。我國現(xiàn)在開采的鐵礦山，采出的礦石以磁鐵礦礦石占多數(shù)，選礦后尾礦中仍殘留磁鐵礦,所以這個用途，值得重視。19.用于制造人造4A沸石：傳統(tǒng)的洗滌劑的助劑是三聚磷酸鈉（STPP），但由于它會造成洗衣廢水的磷污染，近年開始采用4A沸石以取代STPP。近年我國已有學者研究成功利用含高嶺石為主的煤矸石來制造4A沸石19；據(jù)筆者研究，煤矸石雖不是都含高嶺石，但有些煤矸石的確含高嶺石為主；而且有的研究表明蒙脫石也可用于制造4A沸石。同時，如果廢石中鐵含量較

22、高，也已有脫鐵的辦法20。這就為利用礦山廢石制造4A沸石開辟了廣泛的前景，因為不僅煤矸石才含高嶺石或蒙脫石，有些非煤礦廢石中的頁巖或熱液蝕變巖也可含大量高嶺石或蒙脫石。20.用作玻璃原料：某些高硅尾礦，如金礦尾礦、鎢礦尾礦、高嶺土礦尾礦以及某些富含鉀長石的尾礦如鈮鉭礦尾礦(這種尾礦既含石英又含鉀長石)等，都可用作玻璃的原料，這是眾所周知的事實。但是，如果尾礦中鐵的含量高，則不能作為平板玻璃的原料，而只能作為有色瓶罐玻璃的原料。21.用于生產(chǎn)?；u21：它也是一種建筑裝飾材料，也可用高硅尾礦來生產(chǎn)；但是生產(chǎn)成本較之微晶玻璃低得多，而且對原料的要求也不如微晶玻璃高，所以有更多的尾礦可用于生產(chǎn)這種建

23、筑裝飾材料。22.用于生產(chǎn)鈣鎂磷肥8：適用于生產(chǎn)這種肥料的是含鎂高的廢石或尾礦，如蛇紋巖、橄欖巖或超基性巖礦床的尾礦等。某些含鎂高的金屬礦石，如果是難選礦石，還可通過生產(chǎn)鈣鎂磷肥富集其中的金屬；例如，某地曾用含鎳蛇蚊巖配加一些含磷等原料進行熔煉；其中鎳等金屬因比重大富集于爐底而形成人工富礦，熔融體上部的“爐渣”經(jīng)水淬細磨后即可成為鈣鎂磷肥。23.用于生產(chǎn)鉀肥：雖然我國青海有豐富的鉀肥資源，但現(xiàn)在仍然有60%的鉀肥需要靠進口;所以有許多研究者都在研究利用含鉀高的巖石來制造鉀肥，例如，利用堿性巖或含鉀砂、頁巖等來制造鉀肥；但問題是這些巖石中的鉀多呈非可溶性，因此要采用活化劑加以活化才能加以利用。筆

24、者曾利用某鐵礦頂板的含鉀頁巖（含K2O約10%，大部分鉀賦存于鉀長石和粘土礦物中不可溶），添加活化劑并經(jīng)中溫焙燒后，直接浸取出鉀肥；而其浸鉀后的殘渣還可以燒制建筑陶?；蚱貧馍餅V池的濾料。所以利用高鉀尾礦或廢石以提取鉀肥，可能成為解決我國鉀肥不足的重要輔助途徑。24.用作土壤改良劑827：某些尾礦中如富含碳酸鈣或碳酸鎂，可用作改良酸性土壤的礦物原料。例如，日本原大峰選礦廠的尾礦屬于鹽基性尾礦，經(jīng)水稻種植試驗證明，該尾礦適用于中和老朽酸性的土壤，有助于改善土質(zhì)。某些尾礦中如含有石膏，可作為改良堿土或弱鹽土的礦物原料。含黃鐵礦的尾礦可用來酸化含碳酸鹽高的土壤，特別是含碳酸鈉的土壤。當利用尾礦作為土

25、壤改良劑時，要檢查其中有害組份是否超標。25.作為陶瓷原料：對此李章大教授曾進行過大量研究。研究結(jié)果表明，許多尾礦不僅可用于制造日用陶瓷或工業(yè)陶瓷，甚至可用于制造陶瓷工藝品。福建德化金礦的研究表明，某些尾礦也可用于制造釉料22，并已“通過了有關(guān)部門組織的專家評審”。26.用于生產(chǎn)碳化磚或碳化板：北京大灰廠石灰石礦，原來生產(chǎn)石灰及冶煉熔劑石灰石，而其巖屑因粒徑小不能用作燒石灰或用作熔劑。該礦將這種巖屑拌上少量石灰及水，壓成磚塊，并在引入窯氣的隧道窯里“薰”成碳化磚。不僅減少了燒石灰產(chǎn)生的窯氣對空氣的污染，而且不需燃料，同時燒成的碳化磚強度高，呈漂亮的米黃色。北京建國門外的許多使館建筑就是利用這種

26、磚修建的。如果加上鋼筋，也可制成碳化板。27.用于生產(chǎn)煤矸石磚：自從我國決定在170個主要城市禁用粘土磚以來，煤矸石磚已成為取代粘土磚的主要墻體建筑材料之一。不僅可燒制矸石紅磚，還可以燒制空心磚。據(jù)報導23：2000年我國“國有重點煤礦共建成煤矸石磚廠120座，年生產(chǎn)能力20億塊標準磚。在過去的年間，僅替代傳統(tǒng)紅磚一項，就相當于節(jié)約土地萬畝?！睋?jù)筆者研究，不僅煤矸石可以制磚，實際上許多頁巖廢石也適用于制磚，只不過能耗較矸石磚要高。煤矸石由于其中常含有一些碳質(zhì)，燒制時可少花或不花煤炭。28.用于生產(chǎn)蒸養(yǎng)磚/蒸壓磚：這種磚是用一定膠凝劑將尾礦膠結(jié)后用蒸汽養(yǎng)護，乃至用高壓蒸汽養(yǎng)護而成。據(jù)筆者所知河北

27、某鐵礦用這種工藝所生產(chǎn)的尾礦磚，已用于住宅建筑，并已建成6層職工住宅樓多棟。但是要注意有些尾礦的礦物組成不適用于生產(chǎn)這種磚。29.用尾礦圍池造田：這種技術(shù)是河北理工大學楊福海教授創(chuàng)造的。這種技術(shù)是將河灘荒地變成可耕地,稱為“圍池造田法”。在華北、西北等干旱地區(qū)，往往有許多間歇河或半間歇河，河灘很寬，即使下雨時所占水道亦很狹窄；而河道兩側(cè)的河灘有著大量大小不一的河卵石而不能用作耕地。圍池造田法是在河灘上用石塊壘起高3.55米的圍壩，每個圍池的面積約40畝地；將尾礦直接排入池中，當池子被填充將滿時，就接著排放到另外的新圍池中去。填充了尾礦后的池子，河卵石已埋到尾礦之下，在其上覆蓋約25公分的可耕土

28、，就使這種池子成為了可耕地。這種方法已在冀東某些礦山獲得成功，例如馬蘭莊鐵礦造田90畝，靠山莊鐵礦造田40多畝。這樣做的結(jié)果不僅減少了尾礦庫中尾礦的堆放量，而且又增加了可耕地。30.利用廢石或/和尾礦填埋露天坑復田：就是將廢石或/和尾礦排放到過去已有的露天坑，再覆蓋上一定厚度的可耕土以使其成為可耕地。這是一些礦山正在采用的辦法。31.用尾礦充填地下采空區(qū)：可以是膠結(jié)充填，也可以是單純的水砂充填。這也是許多礦山正在采用的辦法。例如，安徽安慶銅礦的尾礦幾乎全部都作為充填料被充填到地下采空區(qū)。32.用作冶煉熔劑：有頗多礦床的圍巖是石灰?guī)r或白云巖。例如，某些熱液交代礦床、矽卡巖礦床以及某些沉積礦床等。

29、無論是坑采的掘進或露采的剝離，都可能排放這些巖石的廢石；如果其成份合適，不言而喻當然可以用作熔劑。33.用作七O砂：這是我國在七O年獨創(chuàng)的型砂。實質(zhì)上是石灰石或大理石砂。應用這種型砂的優(yōu)點是：消滅了鑄造行業(yè)中的矽肺?。豢上T件黏砂現(xiàn)象，從而提高鑄鋼表面的光潔度，并減輕清砂工作量。根據(jù)筆者的研究，雖然任何石灰?guī)r或大理巖都可以加工成七O砂，但是成砂率最高的是半風化結(jié)晶灰?guī)r。34.用作鎂橄欖石型砂：鎂橄欖石砂是工業(yè)發(fā)達國家生產(chǎn)鑄鋼件所普遍采用的優(yōu)良砂型材料。鎂橄欖石砂具有較高的耐火度(1710)和抗金屬氧化侵蝕的能力，化學穩(wěn)定性好，在高溫下膨脹緩慢，沒有石英砂那種驟然膨脹的特性，能有效地防止鑄件產(chǎn)

30、生粘砂、夾砂等優(yōu)點?？傻玫焦鉂嵉谋砻婧颓逦蔫T件輪廓，無游離的SiO2，不會產(chǎn)生矽肺病。鎂橄欖石常存在于某些矽卡巖礦床的蝕變圍巖中或某些超基性巖的礦床中，因此有可能從廢石中回收。35.作為生產(chǎn)硅磚的原料24：硅磚是酸性耐火材料，廣泛用于玻璃熔窯、煉焦爐或熱風爐等設施。其荷重軟化開始溫度高達16401670。對于硅磚原料的要求是SiO2的含量不得低于96，不得有太多的Al2O3、Na2O、K2O等雜質(zhì)。據(jù)筆者所知，有些高嶺土礦的尾礦就完全符合此要求；而且某些礦山的廢石中，也有能達到此要求的石英巖或石英砂巖。36.作為生產(chǎn)碳化硅的原料：眾所周知，碳化硅用途廣泛；其硬度僅次于金剛石，熔點約2700；

31、既可作為磨料、耐火材料，又可用于制造電爐用的硅碳棒。它是用較純的石英砂與焦炭混和，并加入少量木屑與食鹽，在高溫下燒制而成。如前述的高嶺土礦的尾礦，經(jīng)去除雜質(zhì)的再選，完全可以用于制造碳化硅。37.用作耐火粘土24：耐火粘土是耐火度高于1580的粘土。是當前制造耐火材料用量最大，使用最廣的耐火原料。礦山的廢石中，如有富含高嶺石、富含高嶺石-水云母或富含高嶺石-鋁土礦的粘土巖，可以考慮用作硬質(zhì)耐火粘土，但需要通過試驗。38.用尾礦生產(chǎn)有機和無機復合材料：這是目前發(fā)展迅速的材料。例如，原昆明工學院創(chuàng)造用廢塑料薄膜與尾礦或爐渣相結(jié)合，生產(chǎn)出強度高而又具有韌性的復合材料；已用于制造道路上的各種井蓋，在昆明

32、市已得到推廣。大城市到處需要有各種井蓋，如自來水管、煤氣管、污水暗溝、電纜等管道的井蓋。過去傳統(tǒng)的井蓋是用鑄鐵制造的，易于被盜賣，而用這種材料做的井蓋當然沒有人會去偷盜，而且成本低廉，又能滿足強度要求。據(jù)說創(chuàng)造者還將其用于制造腳手架等。同時，也可以用廢輪胎為膠結(jié)劑。39.用尾礦生產(chǎn)廣場磚25：它是一種剛在國內(nèi)流行使用的陶瓷仿石制品，可以有多種形狀和顏色，可任意組合成各種花紋。尾礦廣場磚是由中國地質(zhì)科學院開發(fā)的產(chǎn)品。一般可配加3050的尾礦，再添加一些陶瓷原料和色料，在12001300燒制而成。40.用尾礦生產(chǎn)彩色琉璃型復合瓦25：它作為一種新型綠色環(huán)保型建筑材料可代替石棉瓦，而且色彩鮮艷與琉璃

33、瓦相似。也是由中國地質(zhì)科學院開發(fā)的產(chǎn)品。尾礦在原料配比中可達到50以上。41.利用廢石作為鐵路道渣：這是眾所周知的用途。對鐵路道渣的要求是在震動壓力下不易碎；片理或?qū)永戆l(fā)育的巖石當然不適用于作為道渣，而石灰?guī)r、玄武巖等就較適用于作為鐵路道渣。42.利用廢石中的某些礦物作為研磨或拋光材料：如果廢石中含有硬度大的礦物如剛玉或石榴子石等可選出作為磨料。有的尾礦也可以從中選出拋光材料,可用于電視機玻殼或電腦顯示屏的拋光26。43.用作緩效磷肥27：據(jù)向武報導“含磷較高的磷石膏尾礦渣經(jīng)過適當處理就可以作為尾礦磷肥用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)”。44.用于制取輕質(zhì)氧化鎂：輕質(zhì)氧化鎂是化工及醫(yī)藥的原料之一。據(jù)文獻28報導，

34、豐惠俠就曾研究利用蛇紋石尾礦制造出純度達到98的優(yōu)質(zhì)輕質(zhì)氧化鎂。45.用于生產(chǎn)免燒磚或空心砌塊29:例如“武漢理工大學采用未經(jīng)煅燒的石膏尾礦為原料，磨細后與一定比例的磨細礦渣、粉煤灰混合，在復合激發(fā)劑的作用下，試制成功石膏尾礦磚、石膏尾礦空心砌塊等新型墻體材料。用該方法進行石膏尾礦的再生利用，工藝簡單，節(jié)省能源，制備的墻體材料強度高、耐水性好。保溫養(yǎng)護28天，測得其抗壓強度為33.4兆帕，抗折強度為3.7兆帕，吸水率為11.0，軟化系數(shù)為0.81”。46.防火硅酸鈣板：目前纖維增強硅酸鈣板在我國發(fā)展較快，市場看好。傳統(tǒng)的硅酸鈣板的硅質(zhì)原料主要采用石英粉，工藝成熟，但石英粉售價較高，影響企業(yè)經(jīng)濟

35、效益。為此有關(guān)單位利用鉭鈮礦精選后排放的尾礦粉代替石英粉制造硅酸鈣獲得成功，不僅變廢為寶，保護了環(huán)境，而且降低了生產(chǎn)成本。47.從尾礦中提取重晶石30：如前捷克斯洛伐克某菱鐵礦從尾礦中提取重晶石,可獲得BaSO4為95%的重晶石精礦。48.用于生產(chǎn)涂料：隨著我國生產(chǎn)建設的迅速發(fā)展，涂料需求量很大，而且品種繁多，有建筑涂料、防熱涂料33、防銹涂料，乃至軍用涂料34等等；其中建筑涂料約占總量的50。有許多涂料按其特殊要求，需要添加一定量的填料，這些填料多是天然礦物粉末，如絹云母粉、滑石粉、碳酸鈣粉等等。這些礦物粉末都可能在尾礦中出現(xiàn)，并已有從尾礦中選取成功而進行生產(chǎn)的先例32。因此，尾礦在這方面的

36、應用值得重視。49.用于造紙工業(yè)35：雖然紙張主要是利用植物纖維來制造的，但高級的紙張往往需要一些非金屬礦物粉末作為填料；包括：硅灰石、滑石、云母、水云母、葉蠟石及蛭石(后者具有裝飾、防火、防潮、隔音、抗菌等功能)等等。這些礦物都可能在礦山廢石或尾礦中出現(xiàn)，并可能通過選礦選出。例如，某鈮鉭礦就曾經(jīng)通過其尾礦再選，提取出鉀長石精礦、石英精礦及云母精礦。50.用于核廢料處理4243：近年國內(nèi)外文獻都有報道，粘土礦物可用于核廢料的處理。有些尾礦富含粘土礦物，有些礦山廢石中有粘土巖，關(guān)于這方面，筆者尚未進行過詳細的研究；但隨著我國核發(fā)電的發(fā)展，這個動向值得高度重視。以上列雖然出了廢石和/或尾礦的50種

37、可能利用領(lǐng)域，實際上還絕不只這些可應用領(lǐng)域。三、利用廢石和尾礦時值得注意的問題1.高附加值和低附加值的利用途徑應并舉：無數(shù)實例說明，高附加值的利用途徑往往消耗廢棄物量少，而低附加值的利用途徑消耗廢棄物的量大；只有兩者并舉才能取得經(jīng)濟效益和減少堆放量的雙豐收。例如，承鋼雙塔山選廠的尾礦，其中還含有不少鈦鐵礦、鎳和鈷的硫化物，對其應先通過選礦提取這三類礦物，然后再考慮其余部分的整體利用問題。有時提取了這些金屬物質(zhì)不僅經(jīng)濟效益高，而且往往還有利于其它應用途徑。例如，將金屬礦物提取以后，如用于制磚可降低磚的重量；如用于制造微晶玻璃可解決不能制出淺色微晶玻璃的問題。2.應事先充分掌握廢棄物的礦物組成和化

38、學成分：由前面的介紹可看出，不同礦物組成和化學成分的廢棄物有不同的用途。據(jù)筆者的經(jīng)驗，礦物組成較化學成分更重要。因此，在選擇利用途徑前應對尾礦庫或廢石堆進行取樣分析。在取樣時還要注意要在不同地段分別取樣，因為同一礦山不同時期排放的廢棄物必然有所不同，何況尾礦在排放過程中還有沉積分異作用。3.今后在排放廢棄物時盡可能直接利用或分別堆放：顯然，如果排放的廢棄物能直接利用將節(jié)省運輸和裝卸費用；但這也不容易做到，所以當廢棄物的物質(zhì)組成有較大變化時，應分別堆放。4.礦山領(lǐng)導和技術(shù)人員應力圖拓寬知識面：由上述的介紹可看出，有許多利用途徑都涉及非礦業(yè)的其它專業(yè)領(lǐng)域，如果沒有這些領(lǐng)域的一些初步知識必將寸步難行

39、。5.重視以廢治廢的應用領(lǐng)域：眾所周知，我國環(huán)境現(xiàn)狀還很嚴重；如果能利用礦山廢棄物于環(huán)境治理(如前述用尾礦于廢水處理)，不僅有很好的經(jīng)濟效益，也不僅減少礦山本身廢石和尾礦的堆放，而且還會有很大的社會效益。5.密切注意國內(nèi)外科技及市場發(fā)展的新動態(tài)：目前科技發(fā)展日新月異，礦山廢棄物的應用領(lǐng)域越來越廣泛；例如，礦物聚合物、曝氣生物濾池的濾料、核廢料的處理等等都是新出現(xiàn)的新領(lǐng)域，這些新的應用領(lǐng)域也將是經(jīng)濟效益最好的領(lǐng)域，誰捷足先登，誰就具有先占領(lǐng)市場的優(yōu)勢。市場發(fā)展的新動態(tài)亦不可忽視，例如近年國內(nèi)外市場許多金屬或非金屬產(chǎn)品價格飚升，使得原來利用礦山廢棄物生產(chǎn)的產(chǎn)品本來是無利可圖，也變成回報豐厚了。參考

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