北票市铁矿石尾矿排放现状与综合利用研究

刘俊锋

摘 要：论述了铁尾矿的来源、分类、性质和危害，介绍了北票市矿山尾矿排放现状及潜在問题。阐述了矿山铁尾矿综合利用的有效途径，通过铁尾矿再选、用做建筑材料、用于充填采空区和生产高附加值的建筑装饰材料以及进行生态修复，能够解决尾矿的处置问题，同时也分析了现在尾矿综合利用存在的问题和发展景。

关键词：铁尾矿;排放现状;综合利用

一、矿山尾矿排放现状及潜在问题

尾矿属选矿后的废弃物，目前年排放量占工业固体废弃物的40%左右。据统计，我国堆积尾矿总量达50余亿t，且每年以4—5亿t排放量递增。尾矿除极小部分被利用外，目前绝大部分存放在地表尾矿库中。据统计，世界上正在使用的尾矿库和工业废料库约有20万座，国内现有的尾矿库共约1万多座，主要分布于黑色冶金、有色金属、化工、核工业、黄金和建材行业等矿山，总库容量达500亿m3。其中，冶金和有色金属行业的尾矿设施占大约80%，其他行业约占20%。

北票市主要为铁矿石尾矿，目前共有铁选矿企业167家，采用的尾矿排放方式均为尾矿库贮存，随着排放量的逐年增加，潜伏着或已经逐渐产生了一些亟待解决的问题：

1.污染环境

尾矿地表堆存容易直接造成环境污染：粒径极细的尾矿干燥后会随风飘扬形成飘尘，产生大气污染;尾矿风化过程中可形成溶于水的化合物或重金属离子，经地表水或地下水严重污染周围水系及土壤，危害人体健康，影响农作物、森林、禽畜和鱼类的生长和繁殖。如矿山尾矿中含有的硫铁矿，其风化或以化学作用形成酸性废水，严重危害森林、农田、人类和动物的生长。

2.占用土地

采用尾矿库处置尾矿的矿山，在矿山建设（扩建或新建）时，需要在开采矿区范围内建设与矿山生产规模相适应的尾矿库，投资巨大，占用大量耕地、林地等土地资源。

3.安全隐患

由于尾矿库堆料超过库容、超龄服役，或遇山洪暴雨，或设计不合理，安全措施不到位等原因，可能会引起塌陷、滑坡，造成尾矿库溃坝。一旦发生尾矿事故，不仅造成人员伤亡，而且在经济上也造成巨大损失，在社会上影响极坏。根据国家安全生产监督管理总局2003年对27个省（区）的金属、非金属矿山企业的2692座尾矿库的调查，运行正常尾矿库643座，占23.9%;经过正规设计的尾矿库1253座，占43.9%;定期进行风险评价的尾矿库206座，占7.7%。国内的尾矿库数量多、库容大、坝体高。建国以来，我国共发生尾矿库重大事故十多起，发生事故的频率和事故的危害程度在世界上都是少见的，因此把尾矿库的危害列为95种重大灾害的第18位。

二、铁矿石尾矿的综合利用

尾矿综合利用定性为一个综合性项目，在结合北票市实际的基础上，其整体综合利用的总体思路是：

⑴在对铁尾矿全面分析的基础上，对有再选利用价值的铁尾矿进行再选;

⑵利用经过再选后的铁尾矿进行简单的加工作为建筑材料（铁尾矿制砖）或利用尾矿充填采空区;

⑶对尾矿进行精加工，生产具有高附加值的建筑装饰材料;

⑷对暂时不能利用的铁尾矿尾矿库进行生态恢复重建。

1.铁尾矿再选

尾矿再选是尾矿整体综合利用的主要且首选的措施之一。过去受思想认识和技术条件的限制，有的矿山由于选矿回收率不高，现已堆存甚至正在排出的尾矿中含丰富的有用元素，如鞍山地区一些磁铁矿尾矿，仍含 Fe20 %，经强磁选机回收可获得品位达 60 %的铁精矿。尾矿再选既可减少尾矿坝建坝及维护费，节省破磨、开采、运输等费用，还可节省设备及新工艺研制的更大投资，因此越来越受到重视。

自20世纪80年代末，特别是90年代以来，我国一些矿山企业从提高经济效益考虑，陆续建成了一些铁尾矿回收选厂，取得了明显的经济效益。

目前，北票市有个别铁选企业已经开始对尾矿进行再选，但是规模较小，甚至只是个人行为，没有形成强有力的产业化形式，这就有待于政府来主导，给予政策支持，使之形成规模化、产业化的市场经济模式，才能达到尾矿资源化、再利用的目的。

2.用做建筑材料

北票市铁尾矿分两部分，一部分为经破碎后经初次磁选抛出的部分粗粒尾矿;另一部分为经二段磨矿，少数三段磨矿、选别排出和堆存的粒度较细的尾矿，一般尾矿粒度在<0.074mm 占50%～70%。

我国利用尾矿作建筑材料的研究起于80年代。马钢姑山铁矿是我国较早利用尾矿作建筑材料的矿山，该矿每年排出的强磁尾矿结构致密坚硬，可作混凝土骨料。目前，国内外利用尾矿作混凝土骨料、铁路和公路的筑路碎石以及建筑用砂、砖的成功例子较多。其特点是利用量较大 ，且附加值较低。另外，可以利用尾矿制作烧结空心砌块和高档广场砖， 成本低廉，市场效益较好。还有一些专家以铁尾矿为原料成功的研制了建筑用地板砖和墙砖，该砖比普通砖具有更高的强度和硬度，并且制作成本低，其前景极其可观。

结合北票实际，粗粒尾矿部分完全可以用作建筑材料，用于铺路等施工建设。另一部分粒度较细的尾矿经再选后，可以借鉴国内外先进的技术方法，加工成各种建筑材料，实现尾矿的资源化。

3.用于充填采空区

我国水砂充填始于20世纪60年代，湘潭锰矿从1960年开始采用碎石水力充填工艺，以防止矿坑内因火灾。1965年，锡矿山南矿为了控制大面积地压活动，首次采用了尾砂水力充填采空区工艺。在20世纪70年代末之前，国内外矿山水力充填主要采用的是自流输送，但由于自流输送充填浓度低，给采矿工艺带来诸多问题，所以自1970年代末开始，加拿大、南非、澳大利亚、德国、美国和中国等国家开始研究高浓度/膏体泵压输送充填技术。至今，我国的充填技术经历了从干式充填到水力充填，从分级尾砂、全尾砂、高水固化胶结充填到膏体泵送胶结充填的发展过程。中国的矿山数量多，开发与应用的充填工艺与技术类型多，尤其是近10余年来，在新的充填技术的研究开发和推广应用方面均取得了长足进步。

三、铁尾矿利用存在的问题与前景

1.存在的问题

目前，我国尾矿的综合利用率仅为7%，与国外综合利用率的先进水平相距甚远。一是一些尾矿综合利用工艺技术尚未成熟，大多数工作尚处于实验室研究和开发阶段;二是尽管我国对综合利用尾矿资源和改善人类生存环境的呼声很高，并且相继出台了有关法律、法规，但仍有不少矿山部门对尾矿利用与治理工作缺乏应有的重视，只考虑眼前利益， 急功近利，宁可缴纳环境污染费用，也不愿投资尾矿的利用与治理。三是虽然我国在尾矿利用与治理方面已取得了不少的研究成果，但由于产学研之间的联系不够紧密，未形成有机的结合。再加上矿山用于科技投入的资金少，因而科研成果转化和推广率不高，有应用前景的研究成果难以转化为现实生产力。

2.发展前景

北票市目前累计矿山尾矿堆存量在1500万t 以上， 但是展开尾矿综合利用的矿山数目还很少，而且往往是单一元素的回收，没有达到综合利用的指标。开展尾矿综合利用是提高生产效率最有前景的发展方向，是选矿厂以最短途径向少尾和无尾矿工艺过渡的捷径，不仅可充分利用矿产资源，扩大矿山工业原料基地，解决刻不容缓的生态环境问题。还可产生较大的经济和社会效益。

四、结论

大量尾矿已成为制约矿业可持续发展、危及矿区及周边生态环境的重要因素，在矿石日趋贫化、资源日渐枯竭、环境意识日益增强的今天，解决困扰的根本出路必须依赖于二次资源的开发利用，尾矿综合利用已成为矿山可持续发展的必然选择。各矿山企业应将环境保护贯穿于矿山资源开发利用的全过程，采用先进的技术措施，运用市场机制和经济手段，开展尾矿综合利用将产生巨大的经济效益和社会效益。