礦業(yè)固體廢物處理利用技術(shù)進(jìn)展及案例分析

礦業(yè)固體廢物處理利用技術(shù)進(jìn)展及案例分析Content礦業(yè)固體廢物概況1礦業(yè)固體廢物的處理處置2

礦業(yè)固體廢物的利用3案例分析4建議及展望5礦業(yè)固體廢物概況

礦業(yè)固體廢物主要是指在采、選、冶生產(chǎn)過程中或生產(chǎn)結(jié)束后堆積于地面及井下的廢石、廢渣、尾礦等固體堆積物。

具體的說,在礦山采礦、選礦和冶煉（

我國礦山主要為采、選聯(lián)合企業(yè)）

生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生污染的固體廢物有：1、基建及生產(chǎn)時期剝離的覆蓋層和巖石；2、地面及井下開采過程中產(chǎn)生的表外礦石、巖石,即開采產(chǎn)生的廢石；3、尾礦、水砂、廢石填料,露天及井下裝載、運輸、卸礦過程中撒下的礦石；4、金屬冶煉過程中各種冶金爐（反射爐、電爐、鼓風(fēng)爐、煙化爐）等產(chǎn)生的爐渣；5、危險固體廢棄物等。其中,產(chǎn)生量較大的一類是礦山采礦產(chǎn)生的廢石,另一類是礦山選礦產(chǎn)生的尾礦。

礦業(yè)固體廢物概況

自建國以來，我國對礦產(chǎn)資源經(jīng)過半個多世紀(jì)的大規(guī)模開發(fā)，已成為居世界前列的礦業(yè)大國。但由于我國礦產(chǎn)資源的特點和綜合利用技術(shù)水平，導(dǎo)致了我國礦山固體廢物排放量巨大。截至2007年，我國礦山固體廢物堆存量達(dá)355.51億t，其中尾礦80多億t;礦山剝離廢石200億t;煤矸石51.51億t;洗矸和煤泥24億t。

礦山固體廢物不僅累積堆存量大，而且每年的排放量也不斷增加，這主要是由于:①我國小型礦山數(shù)量過多，達(dá)26萬座，而大中型礦山僅有9000多座，小型礦山過多不僅產(chǎn)生巨量的固體廢物，而且資源浪費也十分嚴(yán)重；②礦山固體廢物的綜合利用程度很低，相對于主礦開發(fā)幾十倍的高額利潤，尾礦和廢石的二次開發(fā)利用的價值往往顯得微不足道；③一般說來,隨著開采深度的增加和礦山品位的不斷降低，剝離表土和廢石、廢渣量將逐年增加。礦業(yè)固體廢物概況

礦山固體廢物的大量堆存，不僅造成了嚴(yán)重的礦產(chǎn)資源浪費和國家企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，而且也對礦山生態(tài)環(huán)境和人類生存環(huán)境帶來極大的危害:①如壓占大量土地資源，據(jù)統(tǒng)計每堆積1萬t廢物要占用0.067hm2土地;②破壞地貌、植被和自然景觀，導(dǎo)致水土流失、生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化，同時潛伏著泥石流、山體崩塌、滑坡、垮壩等地質(zhì)災(zāi)害;③經(jīng)風(fēng)化可形成溶于水的化合物或重金屬離子鉛、鋅、汞等，通過地表水或地下水嚴(yán)重污染周圍水系及土壤，危害人體健康;④在干旱或大風(fēng)天氣下形成的揚塵，以及某些成分(如氰化物、有機物)的自然風(fēng)化或煤矸石的自燃產(chǎn)生的CO、SO2等有害氣體，污染大氣環(huán)境。礦業(yè)固體廢物的處理處置

物理法向礦山固體廢物噴水，覆蓋石灰、泥土、草根、樹皮等。為防止受水沖刷、被風(fēng)吹揚而污染環(huán)境，采用該法處理銅尾礦最為有效。無害化處理方法植物法利用礦山固體廢物與反應(yīng)的化學(xué)試劑(水泥、石灰、硅酸鈉等)，可在其表面形成堅固硬殼，以抵抗水和空氣的侵蝕。此法成本高，化學(xué)試劑難選擇?；瘜W(xué)法土地復(fù)原法在礦山固體廢物堆場上栽種永久性植物，可起到良好的穩(wěn)定和保護(hù)作用。植物法可以和化學(xué)法結(jié)合進(jìn)行處理。在尾礦場播下植物種子后，施加少量化學(xué)藥品防止尾礦散沙飛揚，保持水分，利于植物生長。在被破壞的土地上回填廢石、尾礦，待其沉降穩(wěn)定后，加以平整，覆蓋土壤、栽種植物，或建造房屋。中國一些地區(qū)的鐵礦和鋁礦廢石場等已完成土地復(fù)墾，種植植物，發(fā)展生產(chǎn)。礦業(yè)固體廢物的處理處置

復(fù)墾造田建立生態(tài)區(qū)PRODUCT充填堆置最終處置方法礦業(yè)固體廢物的處理處置

充填采空區(qū)是將礦山固體廢物回填采空區(qū)，這是一種既經(jīng)濟(jì)又安全的處置方法，既解決了固體廢物的地面堆存和污染問題，又節(jié)省了固體廢物的處理成本，是減少礦山固體廢物處置場建設(shè)最直接最有效的途徑，已被我國許多礦山所采用。較為典型的例子是用煤矸石填充采空區(qū)。把尾礦砂與水泥混合，作井下膠填充物也是一種好方法。對于強度要求較高的采空區(qū)，采用廢石棒磨制砂充填采空區(qū)技術(shù)，礦山環(huán)保取得明顯成效。對有毒固體廢物的填埋要采取安全填埋法，要考慮廢物的預(yù)處理、地下水保護(hù)系統(tǒng)、場地及地表水控制管理等。充填堆置礦業(yè)固體廢物的處理處置

堆置就是將固體廢棄物直接堆放到預(yù)先劃定并作好準(zhǔn)備的場地上。選擇場地應(yīng)遵循：①保護(hù)地下水質(zhì)，防止地下水因受廢石堆排放的浸濾水的影響而變質(zhì)；②保護(hù)地表水，防止地表水因廢石堆風(fēng)化淋蝕而增加泥沙負(fù)荷和溶解固體負(fù)荷；③防止風(fēng)蝕；④保證人類安全，防止洪水或地震造成災(zāi)害。因此選擇場地必需對地形、水文地質(zhì)情況、地震情況、水文情況、大氣情況等進(jìn)行綜合考慮。尾礦堆存要求更特殊，尾礦壩基礎(chǔ)材料要有足夠的強度，還應(yīng)具有良好的不透水性。目前尾礦壩堆放有兩種較好的方法：①尾礦半干堆垛；②粗細(xì)殘渣的共處置。把固體廢物堆放在堆放場后，可向固體廢物堆表層覆蓋石塊、泥土，種植植物或?qū)ζ浔韺舆M(jìn)行化學(xué)處理，以使固體廢物堆穩(wěn)定，減少二次污染。充填堆置礦業(yè)固體廢物的處理處置

表土采掘→表土儲存→回填整平→鋪墊表土→復(fù)墾種植↑固體廢棄物

現(xiàn)在較為先進(jìn)的復(fù)墾技術(shù)是開采與復(fù)墾緊密結(jié)合。如德國弗蘭格尼亞石膏礦床開采過程中就采用大型輪胎式裝巖機處理粘土質(zhì)覆蓋物，其運距較短，并能將剝離物及母土就近回填。復(fù)墾后的土地可用于農(nóng)、林、牧、漁及修建公共設(shè)施等。復(fù)墾造田礦業(yè)固體廢物的處理處置

加拿大鐵礦公司(IOC)的一個位于拉布拉多市鐵礦廠，在過去的40a里向Wabush湖內(nèi)排放了2300萬t尾礦，嚴(yán)重危害了該湖的自然環(huán)境和生態(tài)環(huán)境。為解決這一問題，IOC聯(lián)合當(dāng)?shù)卣?、各投資方、環(huán)保組織和一些高校等積極制定尾礦管理方案，最終確立了“尾礦生態(tài)化”計劃。計劃主體工程是沿尾礦排放點在Wabush湖內(nèi)修筑一道堤壩，以攔截尾礦，然后在尾礦排放區(qū)域建造一些陸地和人工濕地，種植植物，優(yōu)化周圍環(huán)境，提供野生動物棲息地，恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)。國內(nèi)有關(guān)學(xué)者和企業(yè)提出了建立礦區(qū)工業(yè)旅游及生態(tài)旅游的新思路，并取得了實質(zhì)性進(jìn)展，如招遠(yuǎn)市大秦家鎮(zhèn)金礦的尾礦庫，經(jīng)過8a的排放堆積，已將原來的一條小山溝基本填平，形成占地面積約17．3km2的尾礦庫，排放量為140多萬t。將其建成漫溢型黃金尾礦庫生態(tài)景觀園示范區(qū)，即集休閑、娛樂、健身于一體的市級開放式生態(tài)公園。該示范區(qū)建成后，綠地面積達(dá)到總面積的80%，消除了尾礦庫的粉塵污染，改善了周圍的環(huán)境空氣質(zhì)量，有效防止了水土流失，為市民提供了一處良好的休閑娛樂場所，生態(tài)、社會效益顯著。建立生態(tài)區(qū)礦業(yè)固體廢物的利用

對金屬礦山的尾礦(渣)及廢石的資源化處理,首先要遵循“減量化、資源化、無害化”原則,主要要考慮的是就地消化,盡可能地合理利用,化害為利,同時能采取防護(hù)措施,減少它們對環(huán)境的污染。對待需要資源化處理的金屬礦山固體廢物,不僅要考慮回收礦物的效果(損失與貧化)及其經(jīng)濟(jì)利益,而且要考慮環(huán)境效益和社會效益。不少國家都通過經(jīng)濟(jì)杠桿和行政性強制政策來鼓勵和支持礦山固體廢物資源化技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用,從消極的污染治理轉(zhuǎn)為回收利用,向廢物索取資源。礦業(yè)固體廢物的利用

PARTIIPARTIIPARTII礦業(yè)固體廢物尾礦廢石提取有價組分生產(chǎn)建筑材料提取有價成分生產(chǎn)建筑材料生產(chǎn)硅酸鹽水泥尾礦的資源化提取有價組分

銅尾礦回收銅的工藝流程主要有用礦物為黃銅礦、輝銅礦和黃鐵礦許多礦山尾礦中具有回收利用價值的有價組分，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)回收這些有價金屬對充分利用資源、延緩礦產(chǎn)資源的枯竭具有重要意義。提取有價組分銀山鉛鋅尾礦中SiO2、Al2O3、K2O占總成分的80%以上。主要礦物為石英和絹云母，其中石英含量為51～54%，絹云母含量為29～34%。且大部分絹云母呈單體形狀，粒度較細(xì)。尾礦生產(chǎn)建筑材料尾礦中含有的多種非金屬礦物，如硅石或石英、長石及各類粘土或高嶺土、白云石或石灰石、蛇紋石等，都是較有價值的非金屬礦物資源，可代替天然原料作為生產(chǎn)建筑材料的原料。a)生產(chǎn)微晶玻璃

生產(chǎn)工藝包括：燒結(jié)工藝和熔融工藝1、燒結(jié)工藝2、熔融工藝尾礦生產(chǎn)建筑材料b)生產(chǎn)硅酸鹽水泥c)生產(chǎn)免燒磚

免燒磚是一種新型建筑材料，是由膠凝材料與含硅、鋁原料按一定顆粒級配均勻摻合，壓制成型，并進(jìn)行蒸壓或蒸養(yǎng)而成的一種以水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣、水化硅鋁酸鈣等多種水化產(chǎn)物為一體的建筑制品。生產(chǎn)建筑材料d)生產(chǎn)粘土磚以尾礦為原料，用塑性成型或半干壓成型生產(chǎn)粘土磚e)生產(chǎn)耐火材料主要用于熱工設(shè)備中抵抗高溫作用，用作高溫容器或部件的無機非金屬固體材料。生產(chǎn)建筑材料f)生產(chǎn)粘土磚以尾礦為原料，用塑性成型或半干壓成型生產(chǎn)粘土磚。廢石的資源化提取有價成分

廢石中含有硫化銅、黃鐵礦和多種金屬硫化物，在氧、雨水和鐵硫桿菌作用下，產(chǎn)生出Cu、Fe、S、Al等離子的酸性水，造成水體的污染。生產(chǎn)建筑材料生產(chǎn)硅酸鹽水泥

其他

粉煤灰1、在水泥工業(yè)和混凝土工程中的應(yīng)用2、在建筑制品中的應(yīng)用3、作農(nóng)業(yè)肥料和土壤改良劑4、回收工業(yè)原料——Fe2O3，Al2O3煤矸石1、用于制造磚塊、水泥、加氣混泥土、微孔吸音磚、瓷磚、輕集料等各種建筑材料2、用于復(fù)墾3、用于道路工程4、用于注漿技術(shù)案例分析-安徽省廬江龍橋礦業(yè)有限公司主要產(chǎn)品是鐵精礦一期建設(shè)規(guī)模為年采原礦100萬t，二期建設(shè)規(guī)模為年采原礦300萬t，設(shè)計開采年限為60a,擁有一個庫容為276萬m3的尾礦庫。目前100萬t/a規(guī)?，F(xiàn)已投入運行,2008年實現(xiàn)利潤5.5億元,2009年在全國金融危機背景下仍實現(xiàn)利潤1.7億元,2010年上半年已實現(xiàn)利潤2億元。該公司為創(chuàng)建環(huán)保生態(tài)型礦山企業(yè),解決工業(yè)固體廢物日益增多及尾礦庫庫容較小的矛盾,通過積極探索廢石、尾礦等工業(yè)固體廢物的綜合治理和應(yīng)用技術(shù)之路。該公司在固體廢物綜合治理應(yīng)用上采取多種技術(shù)措施,主要表現(xiàn)在:1、走二次資源回收再生路。把回收再生利用礦山采、選過程中產(chǎn)生的大量廢石、尾礦等補充礦產(chǎn)資源做為大規(guī)模開采礦產(chǎn)資源中的一個重要方面。公司在抓好主打產(chǎn)品鐵精礦的同時,努力做好尾礦中銅、硫的提取與回收,同時積極同科研單位研究,加強對尾礦的再次選別,以回收其中的有價金屬金、銀等有用組分。另一方面,公司通過對球磨、浮選等選礦設(shè)備技術(shù)改造,應(yīng)用新的生產(chǎn)工藝和流程,提高了對銅、硫的提取利用,使銅、硫的回收率分別由原來的19%和30%提高到了26%和39%,減少了資源的浪費。2、尾礦作為原材料,積極開發(fā)尾礦制磚、廢石充填等項目。3、綠化復(fù)墾和建壩處理。案例分析-安徽省廬江龍橋礦業(yè)有限公司問題與建議

問題：1、大部分礦山企業(yè)單純追求短期效益，采選回收率低，礦山固體廢物依然大量堆存，其綜合回收利用未能得到重視。2、政府雖然制定了資源綜合利用減免所得稅部分資源綜合利用產(chǎn)品企業(yè)減免增值稅的優(yōu)惠政策，但沒有具體制定針對尾礦和廢石利用的鼓勵性政策，不能充分調(diào)動企業(yè)開展固體廢物綜合回收利用的積極性。3、礦山固體廢物綜合回收利用的資金科技投入不足，其綜合回收利用水平較低。4、目前我國礦山固體廢物的綜合利用大多局限于回收有用成分及用作生產(chǎn)建筑材料，高附加值產(chǎn)品少，沒有市場競爭力。建議：1、借鑒國外固體廢物處理的先進(jìn)技術(shù)（建立押金返還制度）2、倡導(dǎo)礦山企業(yè)“無廢開采”“無尾生產(chǎn)”“清潔生產(chǎn)”3、鼓勵發(fā)展固體廢物處理產(chǎn)業(yè)礦山固體廢物其實只是放錯了時空和地點的原料，過去被認(rèn)為是廢物的東西，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可能就是珍貴的原料或資源。1、我國應(yīng)在