尾礦堆積問題的解決辦法
——以九江城門山銅礦為例

劉軒，任莉莉，金海東，劉洋，楊航

（江西科技學院城市建設學院，江西 南昌 330098）

0 引言

江西省位于中國東南部，自然資源豐富，尤其是礦產資源。目前全省共發現各類有益礦產 160 種，有 5000 多個礦區。其中，已核實儲量的有 101 種，列入儲量表的有 96 種，已有 1106 個礦區。江西省的銅礦主要分布在江西省九江市城門山銅硫鐵礦區、江西省瑞昌市烏山銅硫鐵礦區、江西省德興市銅廠銅礦區等多個地區，銅礦儲量占全國的五分之一。其中，德興銅礦是中國大型銅礦之一，城門山銅礦是中國最重要的露天銅工業礦之一。江西銅礦儲量巨大，埋藏較淺，開采的同時會回收大量的伴生礦，一礦變多礦，經濟效益十分可觀。目前，江西已建成亞洲最大的礦山以及全國最大的銅冶煉基地，但尾礦問題正逐步嚴重，據統計，2015 年中國國內尾礦堆積量為 173 億噸，尾礦堆積量呈快速攀升趨勢，截至 2020 年尾礦堆積量增長到 222.6 億噸，尾礦問題已逐步演變成亟待解決的突出環境問題之一。

十四五規劃指出，要牢固樹立和貫徹落實“綠水青山就是金山銀山”的理念，促進人與自然和諧相處，加大對礦山生態環境的治理。提高自然資源開發和保護程度，巧妙推進礦區土地節約集約利用和耕地保護，引導形成有效的礦業投資，激發礦山企業開發的內生動力，發展綠色礦業，建設綠色礦山。根據國家最新出臺的《防范化解尾礦庫安全風險工作方案》和《長江流域保護法》，國家提倡對尾礦進行就地處置。自 2020 年起，對傳統的稀缺性、戰略性礦產礦山進行確認，保證其正常開發的前提下，理論上全國尾礦庫數量只減不增，到 2022 年底，尾礦庫安全風險管理責任完全落實，堅決遏制非不可抗力因素造成的潰壩事故。但是，如果企業不能解決堆積問題，不能應對不斷增加的尾礦，不能有效防止潰壩事故的發生，就需要停止生產經營。因此，有效解決尾礦問題已成為當前礦山企業最重要的問題。

1 礦山企業現有處理方式

尾礦是指將礦石經破碎、篩分、研磨、分級、再經重選、浮選、氛化等選礦工藝流程，選出有價值的精礦石后的剩余部分。目前國內外對稀有金屬的需求量日益增加，因此尾礦處理問題成了重要的研究對象。目前有以下幾種處理方式：

1.1 傳統尾礦堆存技術

傳統尾礦技術是因尾礦一般作為固體廢棄物堆積在尾礦庫中。尾礦庫的建造主要有筑壩攔截谷口的方法或圍地的方法。目前，我國絕大部分尾礦庫是利用傳統水力沖填法，利用管道運輸入庫。世界級的德興銅礦也是以這種方法將尾礦堆積在尾礦庫內。尾礦庫主要可為分為山谷型尾礦庫、傍山型尾礦庫、平地型尾礦庫和截河型尾礦庫五個種類[1]。現有的處理辦法是將尾礦堆積在尾礦庫中，尾礦庫不僅耗資大且安全隱患也多，長期的堆積又占用土地資源，且堆積的尾礦在風化、雨水酸化的環境作用下，尾礦顆粒、滲透液會帶來嚴重的大氣污染、水體污染、土壤污染、地質災害等問題，尾礦堆積占用土地面積大，尾礦庫潰壩等災害事故時有發生，潰壩會帶來巨大的經濟損失。無論是經濟效益還是環境效益方面都有巨大的危害，對國家企業和環境來說都是傷害巨大的。

1.2 尾礦干堆技術

隨著人們對尾礦庫的安全、環保、節能減排越來越重視，尾礦干堆技術應運而生。它以精礦沉降濃縮、過濾脫水的技術為基礎，將尾礦砂的含水率降低到 10% 左右后進行干式堆存，有效解決了過去選廠輸出的尾礦漿直接排入尾礦庫，形成庫內大量積水的問題。這種干堆技術的實現，能有效解決存在安全隱患、環境破壞、占用土地等傳統尾礦庫存在的問題，也提高了回水利用率。通過對尾礦的干濾處理，尾礦的儲存容量及其使用壽命在很大程度上延長了，同時也節約了土地資源，減少了多種污染。但是尾礦干堆技術也存在很多的局限性，首先是規模太大、運營成本過高，同時堆積后的尾礦水分雖然會有部分蒸發，但大部分還是會繼續滲透到地下，甚至可能進入地下水循環。

1.3 尾礦回填

尾礦回填是通過用尾砂廢料來填補已經開采完的區域，尾砂經過處理后重新填回開采完的區域的方法，可以保護地貌、減少尾礦壩成本等。目前用尾砂填充采空區有兩種常用的方法，第一種是全尾砂膠結充填技術，將脫水后的尾礦與粉煤灰、水泥等混合使用，形成充填漿料，再利用管道運輸將充填漿料送入采充區；第二種是高水固結全尾砂充填技術。與前者有部分相似，前者使用了水泥作為膠凝材料，后者則是使用了高水材料。此方法以鋁酸鹽、硫鋁酸鹽為主的甲料和以硬石膏、生石灰、促凝劑為主的乙料，分別制漿輸送，先充分混合再進行填充，具有凝結速度快的特點。

2 企業處理尾礦的主要問題

2.1 利用效率低

目前國內外礦產資源經過多年開采，導致大量尾礦產生，現有的處理方式，尾礦資源綜合利用不到五分之一。

2.2 缺乏高價值再生產品

尾礦的綜合利用缺少高附加值產品，且缺乏市場競爭力。尾礦綜合利用始終停留在制備建筑材料或有價組分回收等階段，沒有集聚市場競爭力的產品。目前支持的可制備技術以尾礦制備微晶玻璃為例，由于其制備工藝復雜，研發制備成本較高，與市場需求量大的建筑材料競爭力度不大，因而無法在工業上大規模推廣應用.

2.3 尾礦庫不能再增加

現在最常用的、絕大多數企業處理尾礦的方式是將產生的銅尾礦通過堆積的方式儲存在尾礦庫中，但是在關于印發防范化解尾礦庫安全風險工作方案的通知中，《防范化解尾礦庫安全風險工作方案》明確指出嚴格控制尾礦庫的數量，強化綜合施策，切實減少尾礦庫存量。此方案中提出的要求使得一些無法處理尾礦的企業可能要面臨停產停業的風險。尾礦的堆積不僅會占用大量的土地資源，長時間的累積還會帶來一定的環境污染，引發多類災害問題，如尾礦庫潰壩等。無論是從短期利益還是長期利益來講，企業對于生產的尾礦處理迫在眉睫。

2.4 對銅尾礦進行二次回收

對尾礦內的有用金屬和非金屬進行進一步的回收利用，通過化學提取的方法將一些比較珍貴、有較高可利用價值的元素取出來，以此達到對尾礦的再次利用。但是針對不同的尾礦含有的元素不盡相同，提取物質的方法無法適用于全部尾礦，具有一定的特殊性。處理大量尾礦成本過高，且目前的技術也還很難繼續二次提取二級尾礦，所以這不是一個很好的解決方案。

2.5 新型建筑材料強度不高

對于銅尾礦制作建筑材料目前都還處于試驗室階段，沒有一體化的工藝流程，不能夠規模化生產，對于銅尾礦沒有做激發，不能讓銅尾礦顆粒很好的參與到水化反應當中，會影響硅酸凝膠的產生，從而影響材料的強度。

2.6 尾礦回填危害大

對于尾礦的處理，很多企業還會選擇尾礦回填的方法以到達到處理尾礦的目的，但是在實際中尾礦回填還存在著不少問題。在礦區回填的過程中，對回填的技術和回填的材料都有一定的要求，并不是生產出的尾礦都能直接填充到采礦區中。張琳琳[2]等在填充采礦技術應用發展及存在問題研究中提到，盲目選擇廢石進行礦山回填，導致礦區的生產效率降低了很多。在實際的礦區的回填中，還需要專業的技術人員進行實地勘探，尋找出合適的回填方式。許多企業未將材料進行處理，而采用直接回填的方式，這可能會造成嚴重的環境污染。因此，在回填技術和回填材料方面不僅要考慮技術運用，還要進行回填材料的處理，目前的技術水平還有待進一步的提高。對于礦區回填只能最大限度來防止回填帶來的污染。尾礦回填只能解決少量的尾礦的堆積問題，存在著一定的局限性。

3 城門山銅礦處理方式

3.1 礦山大小以及尾礦庫情況具有示范性

九江城門山銅礦的年產尾礦量在國內的礦山中比較適中，且城門山銅礦的尾礦庫的使用年限已經達到了極限，如果不能處理掉尾礦的堆積問題，企業就要停產停業，加之城門山銅礦地靠長江，水運十分方便，為出貨提供了便利的條件，因此九江城門山銅礦是一個非常好的試點，在城門山銅礦已經建立了一條設計處理尾礦量 250 萬噸/年的生產線。

3.2 已擁有成熟的生產線

城門山銅礦有著一整套的工藝流程，首先分級篩選庫中的銅尾礦，壓濾濃縮后，送至脫水車間進行真空負壓脫水，控制含水量在 8% 以下。將脫水后的銅尾礦進行高效碾磨，制備成具有高活性的銅尾礦超細粉。采用廢棄銅尾礦主要制備出兩類產品，一類產品是制備成銅尾礦砂，可作為原材料進行出售，也可以制成透水磚、加氣砌塊等混凝土制品進行銷售，產品價格較普通同種產品便宜 25%～37.5%，性能提升 12% 左右；第二類產品是制備成銅尾礦超細粉，可替代水泥、粉煤灰等摻合料制備商品混凝土，跟市面上的Ⅱ級粉煤灰相比其價格便宜 40% 左右性能提升 10% 左右。可以很好的消納銅尾礦。

3.3 粗、中、細砂的解決

粗砂可用于攪拌站中，可以代替很大部分的機制砂或是天然河砂；中砂可用于加氣磚廠，將銅尾礦粉代替粉煤灰；細砂的用量很小，并且也可用建筑垃圾等其他更便宜以及從更方便運輸的地方去取材料進行替代，且用細砂做出的成品的性能與其他建筑垃圾等對比并沒有明顯的提升，所以對于細砂的處理目前還是以干堆為主，對于細砂的處理還是一個急需解決的問題。

4 結論

江西作為礦產大省也有著非常嚴重的尾礦堆積問題，隨著國家對環保對綠色礦山的重視，不能增加尾礦庫以及減少尾礦庫成為了最為關鍵的問題，從問題的緣由出發也就是要解決大量尾礦。目前，九江城門山對銅礦的處理方法為全省全國的礦山企業做出了一個很好的示范，雖然還并不能完全地解決尾礦堆積問題，但是也已經在尾礦處理上邁出了極大的一步。