礦山廢渣資源循環(huán)利用及其技術(shù)

1、礦山廢渣資源循環(huán)利用及其技術(shù)資源循環(huán)利用及其技術(shù)【DIRECTORY】礦山廢渣的基本情況礦礦山廢渣山廢渣是指礦物開采及其加工利用過程中產(chǎn)生的固態(tài)及泥態(tài)物質(zhì)。THE FIRST 礦山廢渣的基本情況【DIRECTORY】定義礦山廢渣礦山廢渣來源于露天礦剝離和坑內(nèi)采礦產(chǎn)生的大量廢石、采煤產(chǎn)生的煤矸石、選礦產(chǎn)生的尾礦等。開采1噸煤，一般要排出200公斤左右煤矸石THE FIRST 礦山廢渣的基本情況【DIRECTORY】來源THE FIRST 礦山廢渣的基本情況【DIRECTORY】組成采礦廢棄物(采礦矸石) 選礦廢棄物(洗選矸石)煤礦坑口電石廢棄物(粉煤灰)按產(chǎn)生的原因可分為：礦業(yè)廢物包括礦山開采和

2、礦石冶煉生產(chǎn)過程所產(chǎn)生的剩余廢棄物在礦山開采過程中所產(chǎn)生的無工業(yè)價(jià)值的礦體圍巖和夾石統(tǒng)稱為礦山廢石礦石在選礦過程中選出目的精礦后，剩余的含目的金屬很少的礦渣稱為尾礦(尾砂)。其中，礦山開采所產(chǎn)生的固體廢物又分為兩大類，即廢石(包括煤矸石)和尾礦：THE FIRST 礦山廢渣的基本情況【DIRECTORY】組成含氧鹽礦物氧化物和氫氧化物礦物硫化物及其類似化合物礦物其他礦物按化學(xué)組成可分為：含氧鹽礦物占已知礦物總數(shù)的2/3左右，在地殼里的分布極為廣泛氧化物和氫氧化物是地殼的重要組成礦物，它們的化合物有200種左右主要為金屬硫化物，亦包括金屬與硒、碲、砷、銻等的化合物如鹵化物和單質(zhì)礦物THE FIR

3、ST 礦山廢渣的基本情況【DIRECTORY】基本屬性光學(xué)性質(zhì)：包括顏色、光澤、透明度等力學(xué)性質(zhì)：硬度、韌性、比重等電學(xué)性質(zhì)：導(dǎo)電性及荷電性與固體廢物資源化有關(guān)的化學(xué)性質(zhì)主要包括礦物的、磁性：潤濕性：根據(jù)廢物中不同礦物的磁性差異進(jìn)行磁分選浮選的理論基礎(chǔ)THE FIRST 礦山廢渣的基本情況【DIRECTORY】應(yīng)用有的金屬礦的伴生礦有回收價(jià)值，大多數(shù)廢石和尾礦可制作建筑材料，或者用于農(nóng)業(yè)。有的廢石和尾礦含有金屬，可設(shè)法回收。許多鉛、鋅、銅、鎳礦是共生的，應(yīng)采用綜合冶煉工藝，以免其中某些有色金屬礦物成為廢物。煤矸石可提煉鐵及其他金屬。礦渣多以花崗巖、玄武巖、石灰石、石英石、河卵石、鐵礦石等礦石為

4、主，是很好的人工砂石的原料。廢石和尾礦是多組分的礦物，開展綜合利用可以減少堆置用地，能夠提供寶貴資源，而且是最有效的控制污染措施?！綝IRECTORY】礦山廢渣處理相關(guān)政策【DIRECTORY】 礦山廢渣尾礦、廢石場(chǎng)應(yīng)按照一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)(GB 18599-2001) 處置場(chǎng)應(yīng)采取防塵污染的措施； 為防止雨水徑流進(jìn)入貯存、處置場(chǎng)內(nèi)，避免滲濾液量增加和滑坡，貯存、處置場(chǎng)周邊應(yīng)設(shè)置導(dǎo)流渠； 為防止一般工業(yè)固體廢物和滲濾液的流失，應(yīng)構(gòu)筑堤壩、擋土墻等設(shè)施等。THE SECOND 礦山廢渣循環(huán)利用相關(guān)政策【DIRECTORY】尾礦綜合利用率提高到20%，通過實(shí)施重點(diǎn)工程新增30

5、00 萬噸的年利用能力。 為貫徹國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要，提高資源綜合利用水平，根據(jù)“十二五”資源綜合利用指導(dǎo)意見，制定了大宗固體廢物綜合利用實(shí)施方案堅(jiān)持政府引導(dǎo)原則。為企業(yè)降成本、提效益、持續(xù)發(fā)展的內(nèi)生動(dòng)力。堅(jiān)持規(guī)模發(fā)展原則。扶持大型骨干企業(yè)，力爭(zhēng)做到“吃干榨盡”。堅(jiān)持因地制宜原則。堅(jiān)持技術(shù)促進(jìn)原則。提高利用效率，從源頭減少廢物產(chǎn)生，防止二次污染煤矸石綜合利用率提高到75%，通過實(shí)施重點(diǎn)工程新增9000 萬噸的年利用能力。粉煤灰綜合利用率提高到70%，通過實(shí)施重點(diǎn)工程新增6000 萬噸的年利用能力。目標(biāo)到2015年THE SECOND 礦山廢渣循環(huán)利用相關(guān)政策WHATS MOR

6、E1.礦產(chǎn)資源的開發(fā)應(yīng)貫徹“污染防治與生態(tài)環(huán)境保護(hù)并重，生態(tài)環(huán)境保護(hù)與生態(tài)環(huán)境建設(shè)并舉”的路線2.礦產(chǎn)資源的開發(fā)應(yīng)推行循環(huán)經(jīng)濟(jì)的“污染物減量、資源再利用和循環(huán)利用”的技術(shù)原則，具體包括： （1）發(fā)展綠色開采技術(shù)，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境無損或受損最??； （2）發(fā)展干法或節(jié)水的工藝技術(shù)，減少水的使用量； （3）發(fā)展無廢或少廢的工藝技術(shù)，最大限度地減少廢棄物的產(chǎn)生； （4）礦山廢物按照先提取有價(jià)金屬、組分或利用能源，再用于建材或其它用途，最后無害化處理處置的技術(shù)原則。預(yù)防為主、防治結(jié)合、過程控制、綜合治理”的指導(dǎo)方針。【DIRECTORY】國內(nèi)外礦山廢渣循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)技術(shù)國內(nèi)外礦山廢渣循環(huán)利用 技術(shù)現(xiàn)狀（產(chǎn)

7、業(yè)技術(shù)） 在礦冶領(lǐng)域，世界上工業(yè)發(fā)達(dá)的國家已經(jīng)把無廢料礦山作為礦山的開發(fā)目標(biāo)，把尾礦的綜合利用程度作為衡量一個(gè)國家科技水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的標(biāo)志。其利用目的不僅僅是追求最大的經(jīng)濟(jì)效益，而且還從資源綜合回收利用率、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等綜合加以考慮。隨著科技的發(fā)展和學(xué)科間的互相滲透，尾礦利用的途徑越來越廣闊。v1. 利用尾礦生產(chǎn)建筑材料v2. 從尾礦中回收有用金屬和礦物 v3. 用尾礦回填礦山采空區(qū) v4. 生產(chǎn)礦物肥料或土壤改良劑v5. 覆土造田礦山廢渣的綜合利用技術(shù)【DIRECTORY】u1. 從廢石中提取有價(jià)金屬 u2. 廢石用作井下充填料u3. 代替黏土生產(chǎn)硅酸鹽水泥和低堿水泥， 生產(chǎn)微晶玻璃和水

8、處理混凝土尾礦的綜合利用廢石的綜合利用國外礦山廢渣利用現(xiàn)狀國外尾礦處理工作起步較早，重視尾礦的綜合處理，注重有價(jià)成分的回收，廣泛的給尾礦尋找各種不同的處理途徑?！綝IRECTORY】美國、加拿大印度歐洲國家尾礦的綜合利用工作做得較好，Siva-Divrigi選礦廠用浮選法，在最佳浮選條件下從鐵尾礦中回收鈷、鎳和銅。處理鐵尾礦生產(chǎn)陶瓷地板和墻壁瓷磚采用水利旋力和磁力分離技術(shù)從鐵尾礦中回收含鐵61%65%的精礦。注重礦山的土地復(fù)墾，卡奇卡那爾采選公司的濕式磁選尾礦中含有鈣、鎂和硅的氧化物。用作土壤改良劑對(duì)酸性土壤進(jìn)行中和處理，氧化鎂作為一種肥料，效果較好。一些小國已經(jīng)在向無廢物礦山目標(biāo)發(fā)展。其他一

9、些冶金礦渣循環(huán)利用舉例1）作鋼鐵冶煉熔劑 燒結(jié)熔劑 高爐煉鐵熔劑 回收廢鋼鐵 2）生產(chǎn)鋼渣水泥或作水泥的摻和劑 3）作筑路與回填工程材料 4）作農(nóng)肥和酸性土壤改良劑鉻渣要先經(jīng)過解毒處理，才可以綜合利用：做翠玻璃制品的著色劑，使玻璃色澤翠綠；利用鉻渣中殘留的鉻生產(chǎn)鑄石；代替蛇紋石生產(chǎn)鈣鎂磷肥；代替白云石、石灰石煉鐵；與粘土混合燒制青磚；配置水泥和生產(chǎn)礦渣棉等?！綝IRECTORY】鋼渣的利用途徑鉻渣的綜合利用我國的礦山廢渣利用現(xiàn)狀我國我國尾礦的綜合利用研究起步較晚，但近年來發(fā)展迅速。其原因一方面與尾礦的綜合利用研究起步較晚，但近年來發(fā)展迅速。其原因一方面與國家的重視有關(guān)，另一方面國家的重視有關(guān)，

10、另一方面，也和也和我國的礦產(chǎn)資源特點(diǎn)我國的礦產(chǎn)資源特點(diǎn)及利用狀況有關(guān)。及利用狀況有關(guān)。2013 年，我國水泥年產(chǎn)量約 24 億噸，混合材料的平均用量約 30%，算上生料配料的部分，每年利用各種工業(yè)廢渣的量在 7.6 億噸左右。用作水泥活性混合材料的工業(yè)廢渣大多為焙燒渣，如冶金渣（包括礦渣、鋼渣、錳渣、銅渣、鈦礦渣、鉻鐵渣和鉛鋅渣等）、燃煤灰渣（包括粉煤灰、爐渣和流化床煤灰等）以及人造火山灰（包括煤矸石和硫酸渣等）。【DIRECTORY】水泥生產(chǎn)的工藝流程圖 右圖所示為新型干法回轉(zhuǎn)窯礦渣硅酸鹽水泥生產(chǎn)線，使用立筒預(yù)熱器回轉(zhuǎn)窯，配套高效選粉機(jī)閉路粉磨生產(chǎn)。 生產(chǎn)所需的石灰石可由石料廠供應(yīng)，礦渣和鐵

11、粉來自冶煉生產(chǎn)中產(chǎn)生的下腳料，燃料利用煤化公司的中煤和煤泥。廢渣尾礦制磚生產(chǎn)線組成和功能生產(chǎn)線：【DIRECTORY】配料機(jī)配料機(jī)攪拌機(jī)攪拌機(jī)成型機(jī)成型機(jī)升板系統(tǒng)升板系統(tǒng)子、母車系統(tǒng)子、母車系統(tǒng)制磚機(jī)設(shè)備的降板及碼垛系統(tǒng)制磚機(jī)設(shè)備的降板及碼垛系統(tǒng)國內(nèi)外礦山廢渣循環(huán)利用研究前沿技術(shù)國內(nèi)外礦業(yè)廢渣循環(huán)利用技術(shù)現(xiàn)狀前沿研發(fā)技術(shù)礦業(yè)廢渣循環(huán)利用生產(chǎn)建筑材料回收有價(jià)金屬生產(chǎn)礦物肥料或改良土壤覆土造田回填礦山采空區(qū) 一直以來國內(nèi)外都比較重視對(duì)礦業(yè)廢渣的綜合利用，許多技術(shù)研究已經(jīng)得以應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，并取得了比較良好的效益。而目前從礦業(yè)廢渣中回收有價(jià)金屬以及用礦業(yè)廢渣生產(chǎn)礦物肥料或改良土壤仍有較大的發(fā)展?jié)摿Γ?/p>

12、也取得了不錯(cuò)的研究成果。從礦業(yè)廢渣中回收有價(jià)金屬許多礦山尾礦中具有回收利用價(jià)值的有價(jià)組分，其品位常常大于相應(yīng)的原生礦品位，充分利用分選技術(shù)回收這些有價(jià)金屬對(duì)充分利用資源、延緩礦產(chǎn)資源的枯竭具有重要意義。例：黃金礦山尾礦綜合利用技術(shù)研究 黃金尾礦的綜合利用主要有3 種方法: 將尾礦作為金屬礦產(chǎn)二次資源，提取回收尾礦中的有價(jià)金屬將尾礦作為非金屬礦產(chǎn)資源，根據(jù)尾礦的不同組分，可以選擇不同的方法對(duì)尾礦進(jìn)行回收利用將黃金尾礦用于生產(chǎn)建筑材料和回填材料等 尾礦中金、銀的回收 物理化學(xué)法 近幾年，國內(nèi)外采用物理化學(xué)方法回收黃金尾礦中貴金屬的研究有了新的進(jìn)展。（1）山東金洲礦業(yè)集團(tuán)有限公司采用無制?；瘜W(xué)疏松劑

13、提取法，可回收利用較低含金品位的尾礦( 0.26g/t 以上) ，年回收黃金產(chǎn)量18kg，年直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)60萬元。（2）加拿大提敏斯工程作為世界第二大的尾礦回收工程，采用高壓水槍回采、化學(xué)混合浮選、硫化物精礦磨細(xì)、氰化浸出和炭漿吸附等工藝，每月處理黃金尾礦量100萬 t。 尾礦中金、銀的回收 植物富集法 植物富集法被認(rèn)為是一種從尾礦中提取金屬鎳、鉈和黃金的可行方法，適合不能利用傳統(tǒng)采礦方法開發(fā)黃金的礦區(qū)，尤其是尾礦堆存庫區(qū)黃金的回收利用。 澳大利亞利用室內(nèi)空間，在填有尾礦與土壤的花盆中種植藍(lán)色小桉樹、黑荊樹、高粱、白色三葉草、紅草、袋鼠草、哭泣草等回收斯多威爾金礦尾礦中的貴金屬。經(jīng)3 5 個(gè)

14、 月的生長發(fā)現(xiàn)，白色三葉草( 干草) 中黃金的平均濃度為27 mg/kg。這充分說明種植本土植物富集低品位黃金尾礦可以進(jìn)行推廣。 尾礦中金、銀的回收 植物富集法的一些其他試驗(yàn) 巴西某地區(qū)黃金含量較低，不適合采用傳統(tǒng)采礦方法開發(fā)“土壤”中含有的貴金屬，故在其“土壤”中種植本土植物油菜和玉米，植物生長一段時(shí)間后可累計(jì)黃金 30 mg/kg 墨西哥錫那羅亞州種植向日葵和仙人 掌( 本地植物) 提取麥斯吉維姆礦山尾礦中的黃金。 尾礦中金、銀的回收 黃金尾礦培樣植物植物富集回收貴金屬研究成果表明，這項(xiàng)技術(shù)低成本、高效率，不僅可 以治理金屬礦山開采過程中造成的有色金屬污染問 題，還解決了尾礦堆存過程中貴金

15、屬回收問題。植物富集技術(shù)逐漸被認(rèn)為是一種經(jīng)濟(jì)、可行和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)。用礦業(yè)廢渣生產(chǎn)礦物肥料或改良土壤利用含鈣尾礦作土壤改良劑 , 蘸于酸性土壤中 , 可起到中和酸性 , 達(dá)到改 良土壤的目的 . 有些尾礦含有改良土壤的成分 , 可用作微量元素肥料或土壤改良劑 . 例：離子型稀土礦山土壤生態(tài)修復(fù)研究稀土礦山開采對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的影響 稀土生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響主要存在于兩個(gè)方面。 一方面是礦山開采對(duì)自然生態(tài)的破壞，另一方面是稀土冶煉分離過程中產(chǎn)生的廢水、廢碴和廢氣對(duì)環(huán)境的污染。例：離子型稀土礦山土壤生態(tài)修復(fù)研究利用天然礦物改善稀土礦區(qū)的土壤環(huán)境，改良后的土 壤裝入生態(tài)袋中，將生態(tài)袋碼放成穩(wěn)固的生態(tài)

16、護(hù)坡，在生態(tài)袋上種植植被的方法是一種有效的稀土礦山土壤生態(tài)修復(fù)途徑。利用該方法對(duì)稀土礦區(qū)土壤進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，不僅可以恢復(fù)礦山植被、改善生態(tài)環(huán)境， 而且能夠產(chǎn)生一定經(jīng)濟(jì)效益，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 【DIRECTORY】礦山廢渣循環(huán)利用的前景與展望 20世紀(jì)80年代我國興起一股民營采礦潮流，由于國家環(huán)保政策滯后，環(huán)保觀念和意識(shí)沒有普及，在缺乏監(jiān)管的情況下，民營廠長為了節(jié)省資金，省時(shí)省力，在開采的過程中，使用一些淘汰的落后技術(shù)，未對(duì)礦石開采剝離的廢石和選礦尾礦進(jìn)行任何處理，直接混合堆放就地遺棄，也沒有對(duì)廢渣堆進(jìn)行環(huán)境污染監(jiān)測(cè)，導(dǎo)致礦區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境遭受破壞，農(nóng)田收到重金屬污染破壞，滲透到地下水并造成污染，

17、暴雨期會(huì)造成二次污染，甚至導(dǎo)致人類的身體健康也遭到破壞，雖然這些企業(yè)已經(jīng)被政府勒令關(guān)閉，但之前產(chǎn)生的廢渣堆依然因?yàn)槲：薮蠖y以治理。礦山廢渣循環(huán)利用前景與展望【DIRECTORY】 除了環(huán)保意識(shí)的不足，對(duì)于尾礦的認(rèn)識(shí)不足也是導(dǎo)致產(chǎn)生污染的原因，由于技術(shù)條件的局限性，大多數(shù)人都認(rèn)為尾礦是選礦分選的最終產(chǎn)物，其實(shí)尾礦中含有其他的金屬元素和少量的目標(biāo)元素，在當(dāng)前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，已不宜再進(jìn)一步分選。但隨著生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，有用目標(biāo)組分還可能有進(jìn)一步回收利用的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。尾礦并不是完全無用的廢料，往往含有可作其他用途的組分，可以綜合利用。實(shí)現(xiàn)無廢料排放，是礦產(chǎn)資源得到充分利用和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的需要。

18、截止2013年底，中國已經(jīng)超越美國成為世界上第一的礦產(chǎn)品能源消費(fèi)國，約占22.4%，由于生產(chǎn)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)張，資源短缺依然是制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要問題，礦產(chǎn)資源的利用率低于世界先進(jìn)水平，若能解決礦產(chǎn)資源的再生利用問題，會(huì)緩解對(duì)資源的過度依賴，節(jié)省資金，對(duì)壞境有很大好處。法律體系有待健全，市場(chǎng)機(jī)制在資源循環(huán)中的作用沒有得到體現(xiàn)，企業(yè)積極性不高，群眾參與度不高，宣傳教育不到位?！綝IRECTORY】【DIRECTORY】2.國外礦山資源循環(huán)利用分析 美國，日本是世界上最先進(jìn)行礦產(chǎn)資源循環(huán)利用的國家，已形成各具特色的資源循環(huán)管理體系，美國政府于20世紀(jì)60年代制定相關(guān)法律，各州也有具體詳細(xì)的循環(huán)利用法律，

19、市場(chǎng)管理與政府宏觀管理結(jié)合，例如在美國亞利桑那州對(duì)使用再生礦產(chǎn)資源的企業(yè)給予優(yōu)惠政策，減少5-10%的稅收，日本政府為資源再生企業(yè)給予經(jīng)濟(jì)上的補(bǔ)助，研發(fā)資金等。美國每年還設(shè)有“回收利用日”，提高市民使用再生資源的意識(shí)，并營造了良好的氛圍。3.全球礦業(yè)背景 當(dāng)前，中國經(jīng)濟(jì)步入新常態(tài)，經(jīng)濟(jì)增速由高速向中高速轉(zhuǎn)變，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正經(jīng)歷著新一輪調(diào)整與優(yōu)化升級(jí)，未來中國對(duì)眾多礦產(chǎn)品需求的增速明顯下滑，有的甚至出現(xiàn)需求總量下降。受此影響，全球礦業(yè)已連續(xù)4年呈現(xiàn)出下行態(tài)勢(shì)，有的礦種，如鋁、鉛、鋅等價(jià)格，已然接近或達(dá)到其平均生產(chǎn)成本，如果價(jià)格繼續(xù)大幅下跌，整個(gè)產(chǎn)業(yè)都將面臨風(fēng)險(xiǎn)；另一些礦種，如銅、鎳、錫價(jià)格，則繼續(xù)下

20、行，震幅仍然較大，但下滑速度已明顯減緩，加上去庫存化等有利因素，預(yù)計(jì)中短期內(nèi)將逐漸趨穩(wěn)。礦山廢渣循環(huán)利用前景與展望【DIRECTORY】 礦業(yè)的不景氣，導(dǎo)致國內(nèi)很多礦山生產(chǎn)經(jīng)營困難。這也是加快資源高效配置的好時(shí)機(jī)，尤其是對(duì)于礦石和煤炭?jī)蓚€(gè)行業(yè)。由于礦業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的重要基礎(chǔ)性作用，對(duì)于其發(fā)展困境既不能放任不管，也不能管的太寬太多。對(duì)此，一要從稅費(fèi)制度和政策上給國內(nèi)礦山企業(yè)以適當(dāng)寬松的發(fā)展環(huán)境，盡量為其松綁以度過困難時(shí)期，例如進(jìn)一步放寬審批、備案門檻；二要充分運(yùn)用市場(chǎng)規(guī)律，引導(dǎo)市場(chǎng)對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行重組和更高效的配置，加強(qiáng)資源循環(huán)利用，防止行政命令過多干預(yù)市場(chǎng)。THE FIRST 礦山廢渣的基本情況【DIRECTORY】改進(jìn)成果1.發(fā)布首個(gè)礦產(chǎn)資源綜合利用評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)礦產(chǎn)資源綜合利用技術(shù)指標(biāo)及其計(jì)算方法(DZ/T 02722015)，規(guī)定了礦產(chǎn)資源綜合利用主要技術(shù)指標(biāo)，建立了考核礦產(chǎn)資源利用水平統(tǒng)一要求。發(fā)布第三批錳、鉻、鋁土礦、鎢、鉬、硫鐵礦、石墨和石棉等8個(gè)礦產(chǎn)資源合理開發(fā)利用開采回采率、選礦回收率、綜合利用率最低指標(biāo)要求