我國尾礦綜合利用發展現狀及前景

孟躍輝，倪 文，張玉燕

(1.中國資源綜合利用協會，北京 100082；2.北京科技大學，北京 100083)

我國尾礦綜合利用發展現狀及前景

孟躍輝1，倪 文2，張玉燕2

(1.中國資源綜合利用協會，北京 100082；2.北京科技大學，北京 100083)

介紹了我國尾礦綜合利用的現狀及發展前景，并從我國尾礦的基本性質、尾礦產生量、尾礦的利用率、利用途徑和區域發展情況等方面分別進行了論述。基于目前我國尾礦綜合利用的現狀，探討了我國尾礦綜合利用的產業發展趨勢和技術發展方向。

尾礦綜合利用；工業固體廢棄物；尾礦利用率；尾礦膠結充填

1 前言

隨著我國經濟快速發展，傳統粗放型的經濟增長方式使得我國資源短缺的矛盾越來越突出，環境壓力越來越大。走中國特色新型工業化道路、大力發展循環經濟、提高資源利用率，是解決資源、環境對經濟發展制約的必經之路。

尾礦綜合利用牽涉面大，既關系企業和行業生存與發展，又影響環境與安全，是社會關注的熱點。尾礦已成為我國目前產出量最大、綜合利用率最低的大宗固體廢棄物之一，累積堆存100億t以上，年產出量達到12億t，占全世界尾礦產出量的50%以上。與粉煤灰、煤矸石等大宗工業固體廢棄物相比，尾礦的綜合利用技術更復雜、難度更大。目前，我國工業固體廢棄物中煤矸石達到了62.5%，粉煤灰達到了67%，而尾礦的綜合利用率只有13.3%，相比之下，尾礦的綜合利用大大滯后于其它大宗工業固體廢棄物。

2 尾礦的基本性質

尾礦是非煤礦業企業選礦過程中排放的固體廢棄物。我國尾礦來源按行業劃分主要包括黑色金屬尾礦、有色金屬尾礦、稀貴金屬尾礦和非金屬礦尾礦。

黑色金屬尾礦包括鐵尾礦、錳尾礦和鉻尾礦。大部分鐵尾礦、錳尾礦和鉻尾礦都含有可進一步提取的殘余鐵、錳和鉻，其余組份主要是硅酸鹽類礦物。部分鐵尾礦和錳尾礦還含有可提取的有色、稀有或稀土金屬（如四川攀枝花的釩鈦磁鐵礦型尾礦和內蒙古白云鄂博的稀土多金屬伴生型鐵尾礦及錳三角地區的部分錳尾礦）。鉻尾礦一般都屬于鉻的潛在污染源。有色金屬尾礦主要包括銅尾礦、鉛鋅尾礦、鎳尾礦、錫尾礦等。鋁土礦尾礦由于以含有高嶺石、地開石等粘土礦物為主，常與鋁礬土礦尾礦一起被歸為非金屬礦尾礦。有色金屬尾礦一般都含有殘余的有色多金屬，較多的含鐵硫化礦物和大量的石英、長石、云母等氧化硅和硅酸鹽類礦物。有色金屬尾礦中的大部分殘留有色金屬對于周邊的環境來說都是潛在的重金屬污染源，由有色金屬尾礦引起的砷、鉛污染尤為嚴重。大部分有色金屬尾礦由于含有較多的硫化物，也是酸性廢水的潛在發生源，具有對環境構成酸污染的潛在危害。

稀貴金屬尾礦主要包括黃金尾礦、銀尾礦、鎢尾礦、鉬尾礦、鈮鉭尾礦等。稀貴金屬尾礦除了一般含有可以再提取的有價稀貴金屬外，具有與有色金屬尾礦相近范圍的礦物組成，即尾礦的主要成分也是石英、長石、云母等氧化硅或硅酸鹽類礦物。部分稀貴金屬尾礦中含有較多的方解石、螢石等非硅酸鹽類礦物。部分稀貴金屬尾礦由于具有較高的螢石含量，是氟的潛在污染源。非金屬礦尾礦種類繁多，主要包括石灰石尾礦、大理石尾礦、高嶺土尾礦、石英巖尾礦（又稱玻璃尾礦）、花崗巖尾礦、石墨尾礦、滑石尾礦、石棉尾礦、硅藻土尾礦、膨潤土尾礦、珍珠巖尾礦、蛭石尾礦、云母尾礦、鋁礬土（鋁土礦）尾礦等。非金屬礦尾礦雖然種類繁多，但總量相對較少，堆存較為分散，因此不像金屬礦尾礦那樣受到關注。按尾礦所含的主要成分，非金屬礦尾礦主要分為碳酸鹽類（如石灰石尾礦、大理石尾礦）和硅酸鹽（氧化硅）類（其它尾礦類型）。大部分非金屬礦尾礦所含的原目標礦物都不具有再選的價值，而是整體利用或自然堆存。但近幾年也出現了將石墨尾礦和高嶺土尾礦再選的情況。由于大部分非金屬礦尾礦不含高濃度的有毒有害物質，又屬硅酸鹽或碳酸鹽類，在堆存過程中易于土壤化，再加上單庫容一般較小的特點，因此非金屬礦尾礦堆存帶來的環境危害和安全風險相對較小。一些主要類型尾礦的化學成分如表1所示。

表1 主要類型尾礦的化學成分

3 我國尾礦綜合利用基本情況

我國現有尾礦庫12 655座，其中三等以上大中型尾礦庫為533座，占總數的4.2%，四、五等小型尾礦庫12 122座，占總數的95.8%。截至到2009年底我國尾礦累積堆存量為100億t。尾礦已成為我國目前產出量最大、堆存量最多的固體廢棄物，已經引起嚴重的環境問題和存在巨大的安全隱患，成為我國礦業經濟和礦業城市可持續發展的瓶頸問題。

全國尾礦產生量2000～2009年統計結果如表2和圖1所示。從表2和圖1可以看出，2007～2009年連續3年產出量在10億t以上，2009年產出11.92億t，比上年增長8.4%。從表2還可以看出，黃金尾礦、銅尾礦、其它有色及稀貴金屬尾礦以及非金屬礦尾礦在2003年以前都呈緩慢增長趨勢，而2004年以后呈較快增長的趨勢，其中黃金尾礦2009年比2000年增長了77.6%，銅尾礦及其它有色稀貴金屬尾礦增長了71.8%，非金屬礦尾礦增長了171.4%。2009年我國產出尾礦接近12億t，其中鐵尾礦5.36億t，銅尾礦2.56億t，黃金尾礦1.74億t，其他有色及稀貴金屬尾礦1.12億t，非金屬礦尾礦1.14億t。

表2 2000～2009年尾礦產生量 億t

圖1 2000～2009年尾礦產生量

圖2給出了2009年我國各類尾礦產生量所占比例，從圖2可以看出鐵尾礦的產生量最大，占了45%；其次是銅尾礦，占2009年尾礦總產量的21%；黃金尾礦占15%，其它有色及希貴金屬尾礦占9%，非金屬礦尾礦占10%。

圖2 2009年我國各類尾礦產生量所占比例示意圖

4 我國尾礦綜合利用主要渠道及效益

全國2009年利用尾礦總量為1.6億t，綜合利用率為13.3%。其中從尾礦中回收有價組分約470萬t，占尾礦利用總量的3%，生產建筑材料利用尾礦約5 800萬t，占尾礦利用總量的33%，充填礦山采空區利用尾礦約1億t，占尾礦利用總量的63%，其他利用＜1%。2009年全國尾礦綜合利用產值約300億元，利潤34億元（不含充填）。

我國鐵尾礦主要產在遼寧、河北、安徽、湖北、四川、內蒙等省區，其中2009年河北和遼寧兩省產出鐵尾礦為3億t，占鐵尾礦總量的50%以上。我國黃金尾礦主要產于山東、河南、陜西、黑龍江、內蒙古、新疆等省區，占全國總產量的80%以上。我國銅尾礦和其他有色、稀有金屬尾礦主要產于江西、湖南、云南、廣西、湖北、貴州、四川、新疆、西藏、內蒙古等省區，占全國有色和稀有金屬尾礦總量的70%以上。我國非金屬礦尾礦中，石灰石尾礦占總量的50%以上，其余非金屬礦尾礦產量較小。因此我國非金屬礦尾礦主要和我國的水泥集中產區緊密相關。其中河北、山東、安徽、遼寧、吉林、黑龍江、廣東、江西、湖南、湖北、浙江、江蘇、福建等省區所產非金屬礦尾礦占全國的70%以上。

全國利用尾礦及廢石生產建筑材料最好的的是北京市，2009年生產混凝土等建筑材料共利用尾礦及廢石2 925萬t，占全國尾礦及廢石生產建材總用量的33.9%。全國利用尾礦進行膠結充填采礦最好的是山東省。2009年全省共產生尾礦約6 000萬t，其中膠結充填采礦利用尾礦2 000萬t以上，占全省尾礦總產生量的33.3%，占全國尾礦充填采空區利用總量的20%。

5 我國尾礦綜合利用存在的問題

（1）我國尾礦產生量巨大，利用率低。我國目前累積堆存尾礦100億t以上，年產出量達到了12億t，占全國大宗工業固體廢棄物年產生總量的45.8%，占全世界尾礦產出量的50%以上，而尾礦的綜合利用率只有13.3%，絕大多數尾礦尚未被綜合利用。隨著我國礦產資源開采力度的不斷加大，尾礦排出量會每年不斷遞增，加快尾礦的綜合利用已迫在眉睫。尾礦大量堆存的結果不僅造成了有限的土地資源的巨大浪費，而且帶來了嚴重的環境和安全問題。尾礦所含的重金屬離子，甚至砷、汞等污染物質，以及礦石選礦過程中加入的各種化學藥劑，部分會隨尾礦水流入附近河流或滲入地下，嚴重污染河流及地下水源，自然干涸后的尾砂，遇大風被吹到周邊地區，對環境造成危害；很多尾礦庫超期或超負荷使用，甚至人為違規操作，使尾礦庫存在極大安全隱患，對周邊地區人民財產和生命安全造成嚴重威脅。建國以來，我國多次發生過尾礦庫潰壩事故，造成大量人員傷亡。2008年“9.8”山西襄汾新塔礦業有限公司尾礦庫潰壩，造成非常嚴重后果。因此，立足于礦產和土地資源節約型、環境友好型社會的建設目標，必須提高尾礦資源的綜合利用水平。

（2）提高尾礦資源的綜合利用水平迫切需要科技支撐。在技術方面，國家在尾礦綜合利用的前瞻性技術開發方面投入不足，企業缺少投資開發尾礦綜合利用重大關鍵技術的動力和積極性，導致大多數尾礦綜合利用工藝只停留在簡單易行的技術上，缺乏能夠使尾礦高效利用和大宗高值利用的原創性技術研發。因此提高我國尾礦資源的綜合利用水平迫切需要先進的科技手段予以支撐，依托重點和骨干企業，開展尾礦綜合利用關鍵技術和裝備的研究，突破綜合利用過程中的技術瓶頸，提高綜合利用過程中的決策水平和技術管理水平，從而全面提升尾礦資源的綜合利用水平。

（3）基礎工作薄弱，缺乏數據支撐。在我國經濟發展統計體系中還沒有關于資源綜合利用的基礎數據統計，更沒有關于尾礦綜合利用的數據統計。不利于提出科學的政策措施，更不利于根據實際情況對政策措施做出實時調整。已經進行的少量統計工作，統計數據不完整、方法不統一，基礎數據匱乏，信息交流不暢，難以作為宏觀調控的基礎材料。如有色金屬尾礦種類多，共伴生情況復雜，目前對該領域的尾礦的資源綜合利用數據統計不足，不能針對實際情況，提出有效的利用和處理方法。因此，迫切需要建立基礎數據收集和統計體系，對我國尾礦綜合利用整體情況進行全面的摸底、收集、分類和整理，最終確立尾礦資源評價標準、產品技術標準、產品檢測和認證體系。

（4）對尾礦綜合利用重要性的認識不夠。很多的管理部門和相關企業對尾礦綜合利用的重要性和緊迫性認識不足，地區間、行業間、企業間尾礦綜合利用的發展不平衡。在經濟發展比較落后的地區和一些民營企業，浪費資源、污染環境的現象仍很嚴重。由于我國長期以來對礦業的粗放式經營，礦山企業盲目開采，過分關注主礦產品的價值，而忽視其共伴生組分，缺乏綜合利用的意識。一方面，我國45種主要礦產資源人均占有量不足世界人均水平的一半，石油、天然氣、煤炭、鐵礦石、銅和鋁等重要礦產資源人均儲量，分別相當于世界人均水平的11%、4.5%、79%、42%、18%和7.3%。到2020年，我國重要金屬和非金屬礦產資源可供儲量的保障程度，除稀土等有限資源保障程度為100%外，其余均大幅度下降，其中鐵礦石為35%、銅為27.4%、鋁土礦為27.1%、鉛為33.7%、鋅為38.2%、金為8.1%。可采年限石灰石為30年、磷為20年、硫不到10年，鉀鹽現在已經處于嚴重供不應求狀態。另一方面，在礦產資源供需形勢嚴峻的情況下，我國的礦產資源浪費明顯，綜合利用率很低。許多地方主管部門的主管干部還不知道什么是尾礦，更不知道尾礦綜合利用具有巨大價值，大多數主管干部沒有到過尾礦庫。

（5）政策法規不夠完善，現有政策支持力度不夠。我國在資源綜合利用方面雖然已經出臺了一些稅收優惠和鼓勵政策，但由于尾礦資源品位低，與原礦采選相比，利用的成本高，經濟效益差，且其綜合利用的技術更為復雜，而現有資源綜合利用的政策缺乏針對性，支持力度不夠，企業利用尾礦的積極性不高。尾礦綜合利用還沒有作為一項重大的技術經濟政策納入法制管理的軌道，許多工作還無法可依，有關政策也還沒有完全理順。雖然國家發布了一系列鼓勵企業開展尾礦綜合利用的規范性文件，但現有政策的連續性及政策的支持力度還不能適應形勢發展的需要。一些資源性產品的價格形成機制還不能充分反映資源稀缺程度、環境損害成本和供求關系；“污染者付費”的原則沒有很好落實；部分地區還存在政策落實難、執行中有偏差等問題。相關政策體系和法律規范還不完整，經濟激勵力度較弱，還沒有形成尾礦綜合利用的長效激勵機制。

6 我國尾礦綜合利用的前景

6.1 尾礦綜合利用的潛在價值

我國累積堆存和正在產出的尾礦具有巨大的潛在利用價值。例如我國鐵礦尾礦的鐵品位平均為12%，有的甚至高達27%。以當前可選鐵尾礦總堆存量45億t計算，尾礦中相當于存有5.4億t鐵。在我國目前堆存的黃金尾礦中，以可選尾礦5億t計算，其中尚含有黃金300t以上。目前我國共(伴)生組分綜合回收率在40%～70%的國有礦山企業不足40%，我國國有礦山完全沒有進行綜合利用的占45%，全國20多萬個非國有中小型礦山基本上沒有進行綜合利用。尾礦中的非金屬礦物不但存量巨大，而且有些已經具備高附加值應用的潛在特性。隨著技術的進步，其潛在價值將遠遠超過金屬元素的價值。以尾礦作為充填骨料的膠結充填采礦法將是我國“十·二五”期間大力發展的采礦技術，與崩落法及其他傳統采礦技術相比，可提高回采率30%左右，具有巨大的資源效益。在嚴格的環境評估前提下，因地制宜推廣尾礦農用技術，將取得巨大的環境生態效益和經濟效益。

6.2 尾礦綜合利用的前景

尾礦綜合利用的發展受國內外資源形勢、經濟形勢、相關領域的技術進步以及政策、法律和社會意識形態等多因素的影響。以鐵尾礦再選鐵為例，在2000年以前，由于我國鋼鐵需求量較長時間處于低迷狀態，國產鐵精礦和進口鐵礦石的價格也長期處于低迷狀態，鐵尾礦再選無利可圖，國內礦山企業基本上不從事大規模的鐵尾礦再選的生產活動。在2007年前后，由于我國經濟建設對鋼鐵的需求迅猛增加，導致國內外鐵礦石的價格上漲了2～5倍。在這種背景下，國內幾乎所有的鐵礦山企業都以不同規模開展了鐵尾礦再選的生產活動或技術研究。金、銀礦山和大多數有色、稀有金屬礦山的尾礦再選都經歷了與鐵尾礦類似的過程。由于尾礦再選產業的發展也極大地促進了技術的進步，使尾礦再選的工藝和設備不斷完善，成本不斷降低，反過來又進一步促進了可選尾礦資源的迅速擴大。因此可以預測，到“十二·五”末我國尾礦再選產業的規模將持續快速增長，經濟規模將比現在增加1倍以上。

尾礦綜合利用的另一個快速發展方向是與膠結充填采礦法相配套的尾礦回填采空區技術。其真正的經濟驅動力也是各類礦產品，特別是金屬礦產品價格的長期攀高。對于鐵礦地下開采而言，膠結充填采礦法要比傳統的崩落法等成本增加10%～50%。然而膠結充填采礦法可以將原來不能開采的村鎮下、水體下和重要交通干線下的礦石開采出來。對于一般情況下的地下采礦，膠結充填采礦法要比傳統的采礦方法提高約為30%的回采率。當礦產品的價格攀升超出膠結充填采礦法相對于傳統采礦方法的成本增加部分時，企業就有了利益驅動。隨著膠結充填采礦技術的大規模應用，相關的技術也日趨成熟。低成本、高效率的新技術不斷被開發出來，又進一步促進了尾礦回填礦井的規模發展。因此可以預測，到“十二·五”末，尾礦回填礦井的總量將比現在增加2～3倍。

在尾礦整體利用生產建材方面，由于目前產品附加值低，受運距限制的瓶頸問題還一直沒有解決。因此在過去的幾十年當中，在可以大宗利用尾礦的高附加值建材方面一直沒有大的產業化突破，但已經出現一些有希望的實驗室技術和中試技術。因此可以預測“十二·五”期間將是尾礦大宗利用生產高附加值建材在產業化技術方面大范圍取得突破的時期，但大規模推廣的時期要到2015年以后的“十三·五”期間。尾礦綜合利用的第三個重要驅動因素是新建尾礦庫成本越來越高，征地越來越困難。例如在我國東部地區一些地下金屬礦山的開采完全是在基本農田下或村鎮、水體、重要交通干線下進行的，在礦山建設的可行性論證和設計中就不可能考慮征到土地去建設尾礦庫，因此必須權衡尾礦全部利用（包括回填采空區）和礦產開發整體利潤的平衡才得以開工建設。這也迫使企業在回填采空區和尾礦整體利用生產建材及其它利用技術的開發和產業化方面投入更多的資金，因此也相應地推動了尾礦綜合利用的技術進步和產業發展。

近年來國家在鼓動尾礦綜合利用的政策方面力度不斷加大，綠色礦山、低碳經濟、可持續發展的理念不斷深入人心，已經形成一種不可阻擋的社會文化潮流。因此可以預測，未來5～10年我國尾礦綜合利用的產業將比現在的規模增加3～5倍，尾礦綜合利用率將有大幅度提高。

7 尾礦綜合利用技術的發展方向

（1）尾礦庫安全高效開采關鍵技術及裝備。將在尾礦庫開采技術條件分析評價，尾礦庫回采的安全與環境風險分析，尾礦庫安全高效回采技術及裝備，尾礦庫開采過程安全與環境監測系統等方面形成完整的技術體系，形成具有我國特色的尾礦資源安全高效開采的系統配套技術，為我國該類資源的開采提供有效的技術支持。所形成的系列技術成果，將解決目前尾礦庫開采過程中遇到的難題，降低開采過程中的災害事故及經濟風險，為我國尾礦資源大規模開采奠定技術基礎，創造顯著的經濟和社會效益。

（2）鐵礦尾礦中有價組分高效分選關鍵技術及裝備。將在鐵尾礦再磨再選過程中低能耗單體解離控制技術和磁性物高效回收技術，深度還原過程中硅酸鐵還原和抑制硅酸鐵生成控制技術，鐵尾礦高效浮選藥劑合成及應用技術，鐵尾礦多種伴生組分綜合回收分質利用技術等方面取得突破，并形成包括尾礦中磁性鐵礦物的高效分離技術及裝備，鐵尾礦低能耗再磨再選工業試驗技術及裝備，高鐵難選鐵尾礦高效聯選、深度還原再選、閃速焙燒再選工業化技術及裝備，鐵尾礦選礦新藥劑合成，釩鈦磁鐵礦型尾礦多元素綜合回收新技術，硼鐵礦尾礦選別工藝，多金屬伴生鐵尾礦多種有用組分綜合收技術等技術在內的技術體系。

（3）有色金屬尾礦中有價組分綜合利用關鍵技術及裝備。將在鉛鋅尾礦高效再選及流程節能減排關鍵技術，鉬尾礦中多種有價組分綜合回收關鍵技術，生物法綜合回收有色多金屬尾礦中的有價元素關鍵技術，有色金屬尾礦綜合回收有用組分的選礦藥劑及裝備，鈮、鉭尾礦綜合利用和清潔化處理技術，氰化尾渣中有價元素綜合回收技術等方面取得突破。將解決我國鉬尾礦、鉛鋅尾礦、鈮鉭尾礦和氰化渣的清潔化綜合利用的瓶頸問題，為這些尾礦的綜合利用提供關鍵集成技術，研究成果將對提高有色金屬礦產資源的綜合利用率和環境保護產生積極影響。

（4）尾礦綜合利用生產建筑材料及關鍵設備。將在富硅尾礦生產超高強混凝土關鍵技術，尾礦生產微晶玻璃關鍵技術，大規模利用尾礦低成本生產建筑材料的工藝技術， 尾礦生產加氣混凝土關鍵技術，尾礦在高速鐵路工程中應用關鍵技術等方面取得突破。這些技術的產業化可具有針對性的自主知識產權技術體系，形成一批尾礦摻入比例大、低耗能和無二次污染的技術和考慮區域產業結構的合理性與市場需求，因地制宜，符合具體尾礦特征、適應當地條件的高效的尾礦綜合利用技術，調動市場主體開展尾礦綜合利用的積極性，激發企業開展尾礦綜合利用的內在源動力。克服以往所開發的尾礦建材產品受運距限制而使產地與市場脫節的弊端。對于提高礦山的資源利用效率、保護環境、推動礦區經濟可持續健康發展具有重要意義。

（5）尾礦高效充填關鍵技術。在尾礦膠結充填用低成本高效新型膠凝材料大規模生產技術，高濃度充填料漿高效制備關鍵技術，高濃度尾礦充填料漿大泵量高效輸送技術，膏體尾礦干式堆存技術，尾礦高濃度充填自動化控制與決策關鍵技術，高濃度尾礦膠結充填采礦成套裝備關鍵技術等方面取得突破，將有效提高尾礦充填濃度及充填效率、大幅度降低充填成本，可替代占主導地位的國外進口膏體泵壓充填工藝，改變我國現有傳統的低濃度水力充填落后的局面，使充填采礦法逐步發展成為高效率的采礦方法。

Current state of ore tailings reusing and its future development in China

The current state of ore tailings reusing and its future development was discussed.The basic aspects of ore tailings reus?ing in China including the characteristics of ore tailings,total amounts of output,utilization rates,ways of utilization and regional development was described.Based up on the current state of ore tailings reusing development,the future of industrial development and technology innovation in the field of ore tailings reusing was illustrated.

ore tailings reusing；industrial solid wastes；rate of ore tailings reusing；cemented backfilling of ore tailings

1672-609X（2010）05-0004-06

X75

B

2010-10-14

孟躍輝（1980-），男，碩士，工程師，中國資源綜合利用協會信息咨詢部主任，從事固體廢棄物綜合利用的技術研究工作。