尾礦變“廢”為寶,只差這八招!

尾礦變“廢”為寶,只差這八招!

尾礦是採礦企業在一定技術經濟條件下排出的"廢棄物",但其中大多含有各種有色、黑色、稀貴、稀土和非金屬礦物等,是寶貴的二次資源,當技術、經濟條件允許時,可再次進行有效開發。利用得當,尾礦也能產生豐厚的利潤,那麼尾礦如何處理呢?

尾礦的重要性

在廣西南丹的錫多金屬礦有 61個尾礦庫,在總量2522萬噸的尾礦中,含有大量的有色金屬錫、銻、鉛、鋅、銀、金、銦、鎘以及非金屬礦砷、硫等,品位都在國家工業品位指標之上,有些已達到大型或特大型,規模初步測算有30億元人民幣的資源量。如果藉助選礦技術的新發展,將這些金屬回收,不亞於建立一個新礦山。四川攀枝花鐵礦的尾礦中含有銅、鎳、鈦、釩等十幾種有益組分,相當於一座大型有色金屬礦山。而非金屬礦如煤礦的煤矸石和其他圍巖等也都是有用物質,而且是已經採掘到地面,堆聚到一起的財富。

又如在可可托海“三號礦坑”,蘇聯人開採完堆積成小山的礦渣,在1960年中國三年自然災害時,當時日本人提出“用一公斤公斤糧食來換一公斤‘廢礦渣’”,那時貧弱的中國也沒有答應。

可想而知,礦山尾礦是一座等待開發的地下金庫。如何利用好尾礦,是非常有必要掌握的一門技術。

尾礦變“廢”為寶,只差這八招!

目前,對尾礦的處理方法一般是作為礦山地下開採採空區的充填料,即水砂充填料或膠結充填的集料;或者有的直接在尾礦堆積場上覆土造田,種植農作物或植樹造林。尾礦還是尾礦制砂和作為建築材料的原料,例如經過處理的尾礦可以作為水泥、瓦、加氣混凝土、耐火材料、玻璃、陶粒、混凝土集料等的原料,為尾礦砂可以替代一部分的機制砂用來製作混凝土、修築公路、路面材料等。國內外目前對尾礦資源的綜合利用可以概括為下列幾種途徑:

01回收有價元素

在採礦工業發展早期,由於受到冶煉技術條件的限制,許多有價金屬或稀有元素殘留在礦山尾礦。隨著科技的迅速發展,冶煉設備和技術的提高足已逐步對尾礦中的有價元素進行綜合回收利用。這樣不但能緩解日益緊張的礦產資源的供需矛盾,而且隨著市場需求的變化有望獲得較好的經濟效益,因此,回收有價元素被認為是礦山尾礦綜合利用的途徑之一。

02製備建築材料或道路材料

基於礦山尾礦成分與建築或路面基層材料的相關性,通過技術攻關,在尾礦中摻加其它原料,去除或改性有毒有害元素後就可以實現以尾礦為主體原料製備建築材料或道路基層材料。因此,利用尾礦生產建築材料或道路基層材料已經受到了國內外研究者的廣泛關注,尤其是在利用尾礦製備磚瓦、水泥、微晶玻璃、陶瓷材料、石塑複合材料、路基材料等方面發展很快,並取得一系列成果,已經成為尾礦資源材料化大規模利用的主要途徑。

03用作充填採空區

礦山資源被大量開採後,會留下大面積的採空區,對礦山採空區的回填是直接利用尾礦的有效途徑之一。採用尾礦作為充填料,可就地取材,廢物利用,不僅解決因尾礦排放造成環境汙染的問題,減輕相關企業的經濟負擔,還可省去或大大減少尾礦庫的建設及其運行費用。目前利用相關設備將膏狀的尾礦漿料輸送到井下進行採空區回填的做法最為普遍,我國在乾式充填、水砂充填、分級尾砂充填、高濃全尾砂充填及膏體充填等尾砂充填技術方面已經達到或接近國際先進水平。尤其是上世紀80年代發展起來的全尾砂膏體充填工藝,具有析水量少、膠結劑用量少、充填體穩定性好、強度高、尾礦用量大、對井下汙染少等優勢的高濃度膏體充填法在尾礦處理中得到了廣泛應用。

04尾礦複合肥或土壤改良劑

鑑於尾礦含有大量有效成分並具有粒度較細的特點,有助於植被造田,可以改性後作為礦物複合肥料或改良劑來改善土壤環境,提高農作物的產量。另外尾礦所含的Si、Zn、B、Fe、P等元素,也是維持某些植物生長和發育所需元素。因此,可以針對不同類型的尾礦,採取相應的利用措施。如針對含鈣礦物類尾礦,可用作土壤改良劑施於酸性土壤,改性土壤的pH值;針對鈣、鎂和硅氧化物型的尾礦,可用作礦物複合肥料對酸性土壤進行鈣化。此外,針對含有磁鐵礦的某些尾礦,其本身具有磁性,若把該類尾礦加入土壤中,可引起磁團粒結構的活化,從而改善土壤的結構、孔隙度及透氣性等。

05化學中和法

化學中和法是利用添加鹼性物質(如石灰、碳酸鹽巖等)與礦山尾礦混合堆放發生中和反應,從而實現控制酸性礦山廢水的產生,其中,將石灰等鹼性物質與礦山尾礦混合中和,以提高礦山尾礦的環境pH值,而pH的升高可以有效地降低可能起氧化作用的微生物活性,從而抑制其氧化。另外,添加鹼性物質還能與礦物金屬離子形成金屬沉澱物沉積在礦山尾礦的表面,形成一層有效抑制尾礦氧化溶出產生酸性礦山廢水,最終達到處理尾礦的目的。

06物理隔離法

所謂物理隔離法就是採用水體、碎石、汙泥、木屑廢物等材料覆蓋在礦山尾礦表面以隔離其與氧氣的接觸,從而控制其產生酸性礦山廢水的方法。如在加拿大魁北克省的某礦山尾礦就被直接排放到一個由土壩圍築的永久性水庫中,從而實現水體隔離礦山尾礦的防氧化處理。還有科技人員採用水體隔離的方法處理加拿大的一處鈾尾礦,從連續運行兩年的監測數據表明,用水體隔離的方法能有效地防止氧氣接觸尾礦,達到減少酸性礦山廢水的產生;在歐洲,有人採用水體隔離的方法處理瑞典一處鋅銅礦尾礦,結果也顯示出良好的應用效果;另外在南非,有人在尾砂壩斜坡上鋪碎石塊隔離處理尾砂,經試驗發現,兩年後仍未發現被風、水捲走石塊和殘渣的現象,有效地防止了尾砂的氧化,最終減少了酸性廢水的產生。

07表面固化法

表面固化法是採用有機或無機的藥劑(如石灰、磷酸鹽、硅酸鹽、有機物等)通過物理化學的作用在尾礦或表面形成保護膜,以阻止氧氣、水及微生物接觸尾礦表面,從而達到抑制尾礦化學氧化和生物氧化,最終實現防止酸性礦山廢水產生的目的。如有人採用油酸鈉在硫鐵礦物上形成一層鈍化保護膜,以防止硫鐵礦物的氧化,最終達到從源頭控制酸性礦山廢水的產生。

08植被修復法

與其他方法相比,尾礦的植被修復更加環保和廉價。一般而言,尾礦的植被修復法主要有兩種方法,一種是在尾礦表面覆蓋一層厚度適宜的土壤,然後再種上植物。這一方法雖然有效,但需要移植大量的客土,還要有一系列的後續工藝相配套,較高的運行成本影響了它的大規模推廣使用。另一種方法是直接在尾礦上種植耐酸鹼耐重金屬的植物,但其關鍵技術難點就是要篩選和培育出適應當地尾礦環境的耐酸鹼耐重金屬的超富集植物。另外,尾礦含有多種金屬元素,能同時吸收多種金屬的植物少之又少,因此,基於以上種種因素,該方法未受到大規模的應用。

由此可見,尾礦並不是完全無用的廢料,往往含有可作其他用途的組分,可以綜合利用。實現無廢料排放,是礦產資源得到充分利用和保護生態環境的需要。


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