一.對尾礦的產(chǎn)生、危害、尾礦的綜合利用、尾礦干排干堆、尾礦固結(jié)堆存等技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)分析。

    1、尾礦是引發(fā)重大環(huán)境問題的污染源

    其突出表現(xiàn)在侵占土地、植被破壞、土地退化、沙漠化以及粉塵污染、水體污染等。

    如原冶金部曾對9個重點選礦廠調(diào)查，選廠附近15條河流受到污染，粉塵使周圍土地砂化，造成235.5hm2農(nóng)田J產(chǎn)，268.7hm2農(nóng)田減產(chǎn)。又如，曾被稱為新中國鋼鐵工業(yè)糧倉的鞍山，幾十年的鐵礦開發(fā)帶來明顯的負(fù)面效應(yīng)。其中Z為典型的是在鞍山周邊形成了30多km2的排土場和尾礦庫(6個），這個全國Z大的排土場和尾礦庫內(nèi)幾乎寸草不生，就像一個人工造就的巨大戈壁、沙漠，同時它也成為鞍山Z大粉塵污染源。

    尾礦粒度較細(xì)，長期堆存，風(fēng)化現(xiàn)象嚴(yán)重，產(chǎn)生二次揚塵，粉塵在周邊地區(qū)四處飛揚，特別在干旱、狂風(fēng)季節(jié)中，細(xì)粒尾礦騰空而起，可形成長達(dá)數(shù)里的“黃龍”，造成周圍土壤污染，并嚴(yán)重影響居民的身體健康。據(jù)專家論證，尾礦也是沙塵暴產(chǎn)生的重點塵源之一。

另外，尾礦中含有重金屬離子，有毒的殘留浮選藥劑以及剝離廢石中含硫礦物引發(fā)的酸性廢水，對礦山及其周邊地區(qū)環(huán)境污染和生態(tài)破壞，其影響將是持久的。由于我國礦山大多是依山傍水，礦山開發(fā)的許多重大環(huán)境問題，長期未引起重視，所積累的后果，Z終以“跨域報復(fù)”、“污染轉(zhuǎn)移”等不同形態(tài)影響區(qū)域環(huán)境，甚至給人們帶來難以補償?shù)臑?zāi)難。

    2、尾礦堆存占用大量的土地資源，也給企業(yè)帶來了沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)

    我國共有大中型礦山9000多座，小型礦山26萬座，因采礦侵占，占地面積已接近4萬km2，由此而廢棄土地面積達(dá)330km2/a，以我國露天礦為例，排土場、尾礦庫占地面積占礦山用地面積的30%－60%。采礦活動及其廢棄物的排放不J破壞和占用了大量的土地資源，也日益加劇了我國人多地少的矛盾，而且礦山廢棄物的排放和堆存也帶來了一系列影響深遠(yuǎn)的環(huán)境問題，對土地的侵占和污染制約了當(dāng)?shù)氐纳鐣��?jīng)濟(jì)發(fā)展并危害到人體的健康等。以遼寧省為例，據(jù)不統(tǒng)計，遼寧省因礦業(yè)開發(fā)占地達(dá)2203km2，破壞土地約500km2。

    遼寧11個大中型鐵礦占用土地119.18 km2，破壞土地面積82km2，一些礦區(qū)植被覆蓋率已由80年代的60%－80%下降到20%－30%，且多為灌木次生林。2003年統(tǒng)計全省有6881處礦山，治理率J有2.2%。

一些企業(yè)的尾礦庫已快到服務(wù)年限，有的還在c期服役。隨著尾礦量不斷增加，建立新的尾礦庫已勢在b行，這需要占用大量的農(nóng)林用地。1個年產(chǎn)200萬t鐵精礦的選礦廠，建1座尾礦庫需占地53.36～66.7hm2，也只能維持10～15a生產(chǎn)之用。由于土地資源越來越緊張，征地費用越來越高，導(dǎo)致尾礦庫的基建投資占整個采選企業(yè)費用的比例越來越大，且尾礦庫的維護(hù)和維修也需消耗大量的資金。

    3、引發(fā)重大工程與地質(zhì)災(zāi)害的事故源

尾礦庫是堆存流塑狀物體的特殊構(gòu)筑物，被安監(jiān)部門列為重大危險源，在全國運行的黑色礦山尾礦庫中，存在安全隱患的尾礦庫占30%，我國每年都有尾礦庫潰壩，造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。

   多年來，礦山固體廢物堆存誘發(fā)次生地質(zhì)災(zāi)害，諸如排土場滑坡、泥石流、尾礦庫潰壩等多起重大工程與地質(zhì)災(zāi)害，給社會帶來了J大的損失。據(jù)對我國具有較大規(guī)模的2500多座尾礦庫統(tǒng)計表明，20世紀(jì)80年代以來，發(fā)生泥石流和潰壩200余起。如1986年4月30日黃梅山鐵礦尾礦庫潰壩，沖倒尾礦庫下游3km2的所有建筑，尾礦掩埋了大片土地，19人在潰壩中死亡，95人受傷；2000年廣西南丹縣大廠鎮(zhèn)鴻圖選礦廠尾砂壩潰壩，殃及附近住宅區(qū)，造成70人傷亡，其中死亡人數(shù)28人，幾十人失蹤；特別是2008年山西襄汾“9·8”尾礦庫潰壩事故造成267人遇難。尾礦庫的安全和尾礦的整體利用是密切相關(guān)的，如尾礦被整體利用，可鏟除事故危險源。

   4、造成資源的嚴(yán)重浪費

    我國礦產(chǎn)資源利用率很低，其總回收率比發(fā)達(dá)低20%，鐵、錳黑色金屬礦山采選平均回收率J為65%，國有有色金屬礦山采選綜合回收率只有60%～70%。以鐵礦為例，我國資源共伴生組分很豐富，大約有30余種，但目前能回收的J有20余種。因此大量有價金屬元素及可利用的非金屬礦物遺留在固體廢物中，每年礦產(chǎn)資源開發(fā)損失總值達(dá)數(shù)千億元。特別是老尾礦，由于受當(dāng)時條件的限制，損失到尾礦中的有用組分會更大一些。

   礦山固體廢物具有危害和利用的雙重性，是一種寶貴的二次資源。我國礦產(chǎn)固體廢物的一個顯著特點是量大、礦物伴生成分多。這主要是我國在開發(fā)礦物資源方面存在著“單打一”、“取主棄輔”等諸多問題，將許多伴生組分礦物作為廢物棄置。因此，構(gòu)成了我國礦產(chǎn)固體廢物具有再資源化和能源化的巨大潛力。

    目前，全國每年鐵礦尾礦排放量約6.3億t，以全鐵11%計算，如果J回收鐵含量為61%的鐵精礦，產(chǎn)率按2%～3%，全國每年就可以從新產(chǎn)生的尾礦中回收1260～1680萬t的鐵精礦，相當(dāng)于投資建設(shè)4～6個大型采選聯(lián)合企業(yè)。

     

   

    二.尾礦沉降試驗研究。對絮凝劑和凝聚劑進(jìn)行了篩選及優(yōu)化。分別開展了自然沉降、無機(jī)鹽凝聚沉降、高分子絮凝劑絮凝沉降、無機(jī)鹽與高分子絮凝劑組合使用的混凝沉降,以及不同尾礦漿濃度和分J溢流粒度對沉降效果的影響等系統(tǒng)試驗研究。 研究結(jié)果表明,將尾礦濃度控制在15%以內(nèi),進(jìn)行預(yù)先分J,分J溢流進(jìn)行高分子絮凝劑(陽離子或陰離子)絮凝沉降,絮凝劑用量為15-20g/t,分J底流和絮凝沉降底流合并進(jìn)行后續(xù)處理工藝,可以滿足濃縮底流濃度和溢流回水返回選礦廠再用的要求。

   三.尾礦固結(jié)試驗研究。試驗的固結(jié)劑以礦渣為主要原料,調(diào)整礦物激發(fā)劑、堿性激發(fā)劑、硫酸鹽激發(fā)劑、粉煤灰和鋼渣的不同摻量,通過形成固結(jié)體的抗壓強度變化,確定各種復(fù)配膠凝材料的合適摻量范圍；并通過正交試驗確定了四種化學(xué)外加劑的Z佳配比,提高了固結(jié)劑的整體性能；對水泥及固結(jié)劑XRD衍射圖譜進(jìn)行分析,進(jìn)一步闡明固結(jié)體強度的來源；對固結(jié)體的SEM圖譜進(jìn)行分析,在微觀層面描述了固結(jié)劑摻量對固結(jié)體性能的影響。

 

    【實驗結(jié)論】試驗確定固結(jié)劑基礎(chǔ)配方為：

    礦渣：60%,礦物激發(fā)劑：24%,堿性激發(fā)劑：7%,硫酸鹽激發(fā)劑：5%,粉煤灰：3%。

    化學(xué)外加劑的Z優(yōu)配比為：NC:0.7%,AS:1.7%,NS:0.8%,NCO:0.3%,總摻量為固結(jié)劑的1%。自配固結(jié)劑摻量為5%-8%時,其固結(jié)體7天的抗壓強度可達(dá)到0.4-0.8MPa,能滿足尾礦固結(jié)堆存的要求。

    【案例分析】湖北某鐵礦尾礦固結(jié)堆存進(jìn)行了成本分析及建議,通過成本計算其尾礦固結(jié)堆存的合計總成本約為23.16-25.16元/t,低于商品固結(jié)劑和硅酸鹽水泥,同時提出了固結(jié)劑的生產(chǎn)工藝流程和尾礦固結(jié)堆存的工業(yè)試驗工藝流程。