北票市鐵礦石尾礦排放現狀與綜合利用研究

劉俊鋒

摘 要：論述了鐵尾礦的來源、分類、性質和危害，介紹了北票市礦山尾礦排放現狀及潛在問題。闡述了礦山鐵尾礦綜合利用的有效途徑，通過鐵尾礦再選、用做建筑材料、用于充填采空區和生產高附加值的建筑裝飾材料以及進行生態修復，能夠解決尾礦的處置問題，同時也分析了現在尾礦綜合利用存在的問題和發展景。

關鍵詞：鐵尾礦;排放現狀;綜合利用

一、礦山尾礦排放現狀及潛在問題

尾礦屬選礦后的廢棄物，目前年排放量占工業固體廢棄物的40%左右。據統計，我國堆積尾礦總量達50余億t，且每年以4—5億t排放量遞增。尾礦除極小部分被利用外，目前絕大部分存放在地表尾礦庫中。據統計，世界上正在使用的尾礦庫和工業廢料庫約有20萬座，國內現有的尾礦庫共約1萬多座，主要分布于黑色冶金、有色金屬、化工、核工業、黃金和建材行業等礦山，總庫容量達500億m3。其中，冶金和有色金屬行業的尾礦設施占大約80%，其他行業約占20%。

北票市主要為鐵礦石尾礦，目前共有鐵選礦企業167家，采用的尾礦排放方式均為尾礦庫貯存，隨著排放量的逐年增加，潛伏著或已經逐漸產生了一些亟待解決的問題：

1.污染環境

尾礦地表堆存容易直接造成環境污染：粒徑極細的尾礦干燥后會隨風飄揚形成飄塵，產生大氣污染;尾礦風化過程中可形成溶于水的化合物或重金屬離子，經地表水或地下水嚴重污染周圍水系及土壤，危害人體健康，影響農作物、森林、禽畜和魚類的生長和繁殖。如礦山尾礦中含有的硫鐵礦，其風化或以化學作用形成酸性廢水，嚴重危害森林、農田、人類和動物的生長。

2.占用土地

采用尾礦庫處置尾礦的礦山，在礦山建設（擴建或新建）時，需要在開采礦區范圍內建設與礦山生產規模相適應的尾礦庫，投資巨大，占用大量耕地、林地等土地資源。

3.安全隱患

由于尾礦庫堆料超過庫容、超齡服役，或遇山洪暴雨，或設計不合理，安全措施不到位等原因，可能會引起塌陷、滑坡，造成尾礦庫潰壩。一旦發生尾礦事故，不僅造成人員傷亡，而且在經濟上也造成巨大損失，在社會上影響極壞。根據國家安全生產監督管理總局2003年對27個省（區）的金屬、非金屬礦山企業的2692座尾礦庫的調查，運行正常尾礦庫643座，占23.9%;經過正規設計的尾礦庫1253座，占43.9%;定期進行風險評價的尾礦庫206座，占7.7%。國內的尾礦庫數量多、庫容大、壩體高。建國以來，我國共發生尾礦庫重大事故十多起，發生事故的頻率和事故的危害程度在世界上都是少見的，因此把尾礦庫的危害列為95種重大災害的第18位。

二、鐵礦石尾礦的綜合利用

尾礦綜合利用定性為一個綜合性項目，在結合北票市實際的基礎上，其整體綜合利用的總體思路是：

⑴在對鐵尾礦全面分析的基礎上，對有再選利用價值的鐵尾礦進行再選;

⑵利用經過再選后的鐵尾礦進行簡單的加工作為建筑材料（鐵尾礦制磚）或利用尾礦充填采空區;

⑶對尾礦進行精加工，生產具有高附加值的建筑裝飾材料;

⑷對暫時不能利用的鐵尾礦尾礦庫進行生態恢復重建。

1.鐵尾礦再選

尾礦再選是尾礦整體綜合利用的主要且首選的措施之一。過去受思想認識和技術條件的限制，有的礦山由于選礦回收率不高，現已堆存甚至正在排出的尾礦中含豐富的有用元素，如鞍山地區一些磁鐵礦尾礦，仍含 Fe20 %，經強磁選機回收可獲得品位達 60 %的鐵精礦。尾礦再選既可減少尾礦壩建壩及維護費，節省破磨、開采、運輸等費用，還可節省設備及新工藝研制的更大投資，因此越來越受到重視。

自20世紀80年代末，特別是90年代以來，我國一些礦山企業從提高經濟效益考慮，陸續建成了一些鐵尾礦回收選廠，取得了明顯的經濟效益。

目前，北票市有個別鐵選企業已經開始對尾礦進行再選，但是規模較小，甚至只是個人行為，沒有形成強有力的產業化形式，這就有待于政府來主導，給予政策支持，使之形成規模化、產業化的市場經濟模式，才能達到尾礦資源化、再利用的目的。

2.用做建筑材料

北票市鐵尾礦分兩部分，一部分為經破碎后經初次磁選拋出的部分粗粒尾礦;另一部分為經二段磨礦，少數三段磨礦、選別排出和堆存的粒度較細的尾礦，一般尾礦粒度在<0.074mm 占50%～70%。

我國利用尾礦作建筑材料的研究起于80年代。馬鋼姑山鐵礦是我國較早利用尾礦作建筑材料的礦山，該礦每年排出的強磁尾礦結構致密堅硬，可作混凝土骨料。目前，國內外利用尾礦作混凝土骨料、鐵路和公路的筑路碎石以及建筑用砂、磚的成功例子較多。其特點是利用量較大 ，且附加值較低。另外，可以利用尾礦制作燒結空心砌塊和高檔廣場磚， 成本低廉，市場效益較好。還有一些專家以鐵尾礦為原料成功的研制了建筑用地板磚和墻磚，該磚比普通磚具有更高的強度和硬度，并且制作成本低，其前景極其可觀。

結合北票實際，粗粒尾礦部分完全可以用作建筑材料，用于鋪路等施工建設。另一部分粒度較細的尾礦經再選后，可以借鑒國內外先進的技術方法，加工成各種建筑材料，實現尾礦的資源化。

3.用于充填采空區

我國水砂充填始于20世紀60年代，湘潭錳礦從1960年開始采用碎石水力充填工藝，以防止礦坑內因火災。1965年，錫礦山南礦為了控制大面積地壓活動，首次采用了尾砂水力充填采空區工藝。在20世紀70年代末之前，國內外礦山水力充填主要采用的是自流輸送，但由于自流輸送充填濃度低，給采礦工藝帶來諸多問題，所以自1970年代末開始，加拿大、南非、澳大利亞、德國、美國和中國等國家開始研究高濃度/膏體泵壓輸送充填技術。至今，我國的充填技術經歷了從干式充填到水力充填，從分級尾砂、全尾砂、高水固化膠結充填到膏體泵送膠結充填的發展過程。中國的礦山數量多，開發與應用的充填工藝與技術類型多，尤其是近10余年來，在新的充填技術的研究開發和推廣應用方面均取得了長足進步。

三、鐵尾礦利用存在的問題與前景

1.存在的問題

目前，我國尾礦的綜合利用率僅為7%，與國外綜合利用率的先進水平相距甚遠。一是一些尾礦綜合利用工藝技術尚未成熟，大多數工作尚處于實驗室研究和開發階段;二是盡管我國對綜合利用尾礦資源和改善人類生存環境的呼聲很高，并且相繼出臺了有關法律、法規，但仍有不少礦山部門對尾礦利用與治理工作缺乏應有的重視，只考慮眼前利益， 急功近利，寧可繳納環境污染費用，也不愿投資尾礦的利用與治理。三是雖然我國在尾礦利用與治理方面已取得了不少的研究成果，但由于產學研之間的聯系不夠緊密，未形成有機的結合。再加上礦山用于科技投入的資金少，因而科研成果轉化和推廣率不高，有應用前景的研究成果難以轉化為現實生產力。

2.發展前景

北票市目前累計礦山尾礦堆存量在1500萬t 以上， 但是展開尾礦綜合利用的礦山數目還很少，而且往往是單一元素的回收，沒有達到綜合利用的指標。開展尾礦綜合利用是提高生產效率最有前景的發展方向，是選礦廠以最短途徑向少尾和無尾礦工藝過渡的捷徑，不僅可充分利用礦產資源，擴大礦山工業原料基地，解決刻不容緩的生態環境問題。還可產生較大的經濟和社會效益。

四、結論

大量尾礦已成為制約礦業可持續發展、危及礦區及周邊生態環境的重要因素，在礦石日趨貧化、資源日漸枯竭、環境意識日益增強的今天，解決困擾的根本出路必須依賴于二次資源的開發利用，尾礦綜合利用已成為礦山可持續發展的必然選擇。各礦山企業應將環境保護貫穿于礦山資源開發利用的全過程，采用先進的技術措施，運用市場機制和經濟手段，開展尾礦綜合利用將產生巨大的經濟效益和社會效益。