非煤礦山固體廢棄物綜合利用存在問題及應對措施

＊何榮興 許雁超

（1.東北大學資源與土木工程學院 遼寧 110819 2.河北鋼鐵集團礦業有限公司廟溝鐵礦 河北 066501）

在礦產資源開發利用過程中，不可避免產生大量廢石和尾砂等固體廢棄物。廢石主要源于露天剝離、井巷掘進、選廠甩尾等環節，產生廢石主要是堆存到排土場，到目前為止，我國礦山固體廢棄物的堆存量接近700億噸，其中廢石堆存量520億噸[1]。尾砂是礦石精選過程產生的細顆粒固體廢棄物，隨著充填采礦方法的推廣應用，尾砂一部分用來充填井下采場，一部分排入尾礦庫。隨著賦存條件好的高品位礦石開采殆盡，目前開采礦產中，賦存條件差的低品位礦產資源占有較高比重，而且隨著國民經濟的快速發展，礦產資源需求量在不斷增加，導致礦山固體廢棄物的排放量將會呈現不斷增長的態勢。固廢的大量堆存，將會占用大量土地，長期堆存破壞礦山周邊的生態環境，威脅周邊居民財產及生命安全。自2006年以來，發生67起尾礦庫突發事件，嚴重危害人類生存及環境[2]。近年來，國家部委及地方政府出臺各種綠色礦山的政策、規范[3]，固廢綜合利用是實現綠色礦山的重要途徑之一。本文總結了廢石、尾砂綜合利用的現狀，分析目前我國綜合利用過程存在的問題，針對這些問題提出相應的措施，為提高非煤礦山綜合利用率提供借鑒和指導。

1.廢石綜合利用現狀

（1）回填采空區、地表塌陷坑或露天坑。如排山樓金礦在地表開鑿充填井，將露天剝離廢石通過充填井充填至采空區（圖1）。紅透山銅礦將井下掘進廢石直接充填至采場，再聯合尾砂充填既能控制地表開裂、塌陷，又解決了廢石綜合利用的問題。小汪溝鐵礦利用廢石回填地表塌陷坑，控制地表塌陷范圍（圖2）。近年來露天轉地下采用無底柱分段崩落法開采的礦山，將露天剝離廢石回填至露天坑作為覆蓋層。將廢石作為回填采空區、地表塌陷坑或露天坑的材料是廢石最為重要的綜合利用方式。

圖1 排山樓金礦地表充填井回填廢石

圖2 小汪溝鐵礦廢石充填塌陷坑現場

（2）用作建筑砂石料。隨著露天采石場和制砂廠被禁，越來越多的礦山廢石用于生產建筑砂石料，或者作為石材直接售賣，如首鋼杏山鐵礦，寶鋼梅山鐵礦，將露天、地下產出廢石變廢為寶，為礦山帶來了較為可觀的經濟效益，而且大大降低了井下開采過程中貧化指標的限制，以及露天剝離條件的限制，變相提高了礦產資源的回收率[4]。因此，將礦山產生的廢石作為生產建筑砂石料，是廢石綜合利用率較高的方式。

（3）提煉有用元素。廢石和礦石是根據邊界品位來劃分的，被劃為的廢石可認為是低品位的礦石，也是含有可用礦物成分的，對這些廢石資源化處理可取得良好的經濟效益。如涼山礦業對四川拉拉山廢石進行浮選處理300多萬噸，共回收銅精礦2.7萬噸，還回收得到鈷精礦、鐵精礦，創利潤3000萬元。紫金山金礦廢石中含金品位0.3～0.7g/t，江西德興銅礦的廢石中含有銅品位低于0.3g/t[5]，這些廢石中的礦物成分都可以通過資源化處理而獲益。有些礦床的廢石中含有大量方解石脈或白云石成分，這些廢石可以用來作為提煉碳酸鈣的原料，有些礦山廢石中含有石灰巖、黏土巖、頁巖成分，這些廢石可以作為生產水泥的基本原料[6]。這種綜合利用方式要根據廢石中有用礦物成分及可選性來確定。

2.尾砂綜合利用現狀

（1）作為充填材料。隨著對環境保護要求的提高，越來越多的礦山采用充填法進行開采[7]。無論是分級尾砂、全尾砂充填，大部分選廠的尾砂作為充填料回填到井下采場，很大程度上解決了礦山排尾的問題，尾砂作為充填料是尾砂綜合利用率最高的一種形式。

（2）分級用砂。對尾砂進行篩分，對于粗顆粒和中顆粒的砂可以用來作為建筑用砂、路基材料和混泥土的填料直接對外銷售，對于細粒的砂可以作為充填料對井下采場進行充填。

（3）生產各類磚?？梢岳描F礦山的尾礦制作免燒磚或是墻地面裝飾磚；也可利用鉛鋅尾礦制作高爐用的耐火磚；利用金尾礦中的礦渣，加入塑性黏土，經過燒制后，可制成一種新型的建筑裝飾材料，即廢礦渣飾面磚[7]。目前應用較多的是用來制作高壓蒸汽磚。

（4）利用尾礦制作玻璃?？梢岳描F尾礦或是銅尾礦制作飾面玻璃，或是利用鎢尾礦生產微晶玻璃。以尾礦為主要原料生產出來的玻璃制品不但理化性能較好，而且制作成本較低[8]。

3.礦山固廢綜合利用存在的問題

（1）綜合利用率低，而且不同類型礦山的固廢綜合利用率差別較大。近年來，隨著國內環保督察力度的加強，固廢綜合利用率和利用量呈逐年上升趨勢（圖3），但總體的固廢綜合利用率和利用量還是較低，與發達國家還有一定差距[2]。我國不同礦種廢石利用率差異較大，如圖4所示，作為我國產量較高的鐵礦、銅礦、金礦等礦產資源綜合利用率不足20%[9-10]。

圖3 2011—2020年我國尾砂綜合利用情況

圖4 不同礦種廢石利用率

（2）環保意識未能深入人心。我國各種規模的礦山與礦產開發企業數量龐大，其中，中小型礦山及企業占比較大，礦山企業經營理念陳舊，不但缺乏環境保護意識和沒有固廢綜合開發利用概念，而且缺乏進行持續長久的環境保護意識，好多都是被公司或上級環保部門壓下來的，即便開展一些舉措往往是應付上級部門檢查的面子工程，缺乏開發利用固廢的主觀能動性。

（3）缺乏技術支撐和研發條件[11]。綜合開發力度小、沒有技術支撐，缺乏針對固廢物理、化學、力學、粒度等綜合性進行研究，對后續綜合利用研發方案設計就更缺乏系統性，也是造成高附加值產品少、缺乏市場競爭力的主要原因。

（4）缺乏產業政策支持。國家部委或當地政府，對礦山固廢綜合利用的項目、相關企業缺乏優惠政策，難以吸引投資者，使得一些項目無法最終落地。如廟溝鐵礦在2011年進行了利用尾礦生產加氣混凝土砌塊和蒸壓磚項目的可研，預計項目建成投產后，可實現年均銷售收入7350萬元。由于沒有產業政策支持，使得廟溝鐵礦最后被迫放棄該項目。政策支持是推動國內礦山固廢綜合利用水平達到發達國家利用率的重要推動力。

4.應對措施探討

（1）轉變發展觀念，提高環保和可持續發展意識。宣傳組織學習環境保護和資源化利用政策，對非煤礦山固廢綜合利用形式技術培訓、解析綜合利用成功案例，使礦業公司、礦山管理人員能夠轉變發展觀念，提高環保意識、節約資源，將礦山廢石的資源化利用作為保護環境和解決資源緊張問題的重要途徑之一，重視礦山廢石、尾砂的資源化利用，倡導無廢礦山、清潔循環理論。

（2）提高礦山開采和選礦技術水平，盡可能減小固廢排放量。如露天礦采用分期開采和都幫開采技術，降低剝離廢石量；地下礦采準工程盡量布置在脈內，以減少采掘廢石量，選擇貧化率低的采礦方法，采用廢石膠結充填，充填井下采空區、地表塌陷坑、露天坑，進一步論證地下建設選廠、充填站，尾礦回填塌陷坑等前沿技術的可行性，從根本上形成井下廢石、尾砂少出坑或不出坑。

（3）加大科技投入。礦山企業和相關部門應加大對礦山固廢綜合利用的投入，加強企業與科研單位合作，針對目前國內利用率低且產出量大的礦種，如銅、金、鐵，從廢石、尾礦物理性質、化學性質、力學性質、粒度及綜合利用等方面進行綜合性科學實驗研究，建立一套完整的適合礦山發展規律的綜合利用配套工藝系統，加快礦山固體廢物整體資源化利用率和利用程度[12]。

（4）當地政府乃至國家出臺相關優惠和激勵政策。國家相關部門應該出臺相關的激勵政策，對主動申報對排放的固廢進行化驗及相關指標測定的礦山企業，減收監測化驗費用，讓礦山能夠對本企業排放固廢的特性有所了解，明確利用方向，少走彎路。對礦山有獎勵政策，尤其是國企礦山，激勵礦山企業對排放固廢進行綜合利用的探索和科研，并對取得較好的應用成果的礦山企業進行獎勵；對綜合利用企業的建設過程中的廠房占地給與優惠政策，生產初期稅收減免政策，當地政府也積極引導綜合利用產品在當地消化，以降低產品運輸成本，讓這樣的企業能夠存活，產品能夠有銷路，這樣也變向激勵企業家進行投資。

5.結束語

目前我國礦山固廢種類繁多，堆存量龐大，處理技術和經濟效益的限制，導致固廢大量堆存，不僅浪費資源，而且污染環境。相對于發達國家，我國固廢綜合利用率低，尤其是一些每年需求量較高的礦產品。國內礦山企業強化固廢綜合利用和環保意識，走可持續發展的道路；提高礦石開采、選礦技術水平，從源頭控制固廢排放量；增加固廢綜合利用的研發投入，根據礦山固廢特性和特點，因地制宜，細化綜合利用方向；制定利于綜合利用企業、吸引投資者等各種優惠政策，為企業和投資者營造良好的經營環境，全面推動我國非煤礦山固廢綜合利用水平。