我國(guó)是世界第三大礦業(yè)大國(guó),已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)資源173種,包括金、銀、銅、鐵、P、S等礦產(chǎn)資源。但在礦物開采和選礦過程中,會(huì)產(chǎn)生大量廢料,這些廢料統(tǒng)稱為礦山固體廢棄物,簡(jiǎn)稱礦山固廢。其中礦山開采過程剝離出的圍巖一般稱為廢石;采得的礦石經(jīng)過洗選提煉后剩下的就是尾礦。
河北邯鄲某尾礦庫,圖片來源:自拍
據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)非煤礦山開采每年產(chǎn)生約40億噸廢石,歷史累積堆存量超過700億噸;尾礦每年產(chǎn)生13.6億,累計(jì)堆積量超過250億噸。不論廢石還是尾礦,一般都是堆存處理,形成一座座廢石場(chǎng)和尾礦庫。我國(guó)礦山開發(fā)破環(huán)的土地資源中,固廢堆存占用土地面積高達(dá)42%,僅有一半的面積可用于辦公、生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)和運(yùn)輸。平均每堆存1噸礦山固廢需要占大約670平方米土地,相當(dāng)于1.6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)籃球場(chǎng)。另外這些堆積的固體廢棄物還是重要的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)源和環(huán)境保護(hù)污染源,2008年太鋼集團(tuán)尖山鐵礦排土場(chǎng)滑坡造成45人死亡,1人受傷;9月襄汾塔礦業(yè)尾礦庫潰壩導(dǎo)致277人死亡;2015年深圳某排土場(chǎng)滑坡有73人死亡,4人失蹤;2022年5月三明市萬源礦業(yè)尾礦庫內(nèi)部斜槽發(fā)生塌方,引發(fā)尾礦庫的硫鐵礦廢渣發(fā)生泄漏,污染流域有10多公里,涉及9個(gè)行政村,良田10萬余畝。
國(guó)內(nèi)外較大影響事故及后果,圖片來源:文獻(xiàn)
隨著國(guó)民環(huán)保意義不斷增強(qiáng),尾礦、廢石等這些大宗礦山固廢逐漸被引起關(guān)注。我國(guó)1995年頒布的《中華人民共和國(guó)固體廢棄物污染防治法》和2008年頒布的《中華人民共和國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》提出對(duì)“煤矸石、尾礦、廢石”的綜合利用;2011年國(guó)家發(fā)改委出臺(tái)《大宗工業(yè)固體廢棄物綜合利用“十二五”規(guī)劃》提出加強(qiáng)礦山固廢管理和資源化利用,發(fā)展“資源節(jié)約型、安全環(huán)保型、礦地和諧型礦山”綠色礦業(yè)。政策鋪路、經(jīng)濟(jì)導(dǎo)向,各地企業(yè)也紛紛布局礦山固廢的綜合處理行業(yè),固廢綜合利用水平逐年提高。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),2022年我國(guó)尾礦綜合利用量達(dá)4.5億噸,尾礦綜合利用率增長(zhǎng)至32.9%,而2011年尾礦綜合利用率僅有17%。
如此多的礦山固廢,能做什么?這是當(dāng)前所有礦山企業(yè)頭疼的問題。
- 充填材料:礦產(chǎn)在開采時(shí),無論是露天礦還是深井采礦會(huì)產(chǎn)生大量礦坑或礦洞,造成嚴(yán)重生態(tài)破壞和安全隱患。因此,以礦山固廢回填幾乎是成本最小的處置方式,也是當(dāng)前尾礦廢石等礦山固廢應(yīng)用最多的場(chǎng)景,真正做到礦山固廢從哪兒來到哪兒去。已經(jīng)完成的或在建的項(xiàng)目有云南金沙公司因民銅礦、云南保山核桃坪鉛鋅礦、新疆阿希金礦、貴州開陽磷礦、安徽銅陵有色冬瓜山銅礦等。建筑材料:砂石骨料是建筑行業(yè)中應(yīng)用最多的材料,但由于長(zhǎng)期對(duì)天然砂石的開采,而大量尾礦廢石與天然砂石骨料組分近似,因此以礦山固廢制備機(jī)制骨料,可實(shí)現(xiàn)對(duì)天然砂石的替代,擺脫對(duì)天然砂石的以來。2019年,承德市與北京市住建委簽署《綠色砂石骨料基地建設(shè)合作備忘錄》,全面推進(jìn)尾礦和廢石的綜合利用開發(fā),共同建設(shè)綠色砂石骨料基地,為北京工程建設(shè)提供保障。除砂石之外,礦山固廢還可用于制備陶瓷板材、便道磚等多種建筑制品,建筑材料已經(jīng)成為礦山固廢最重要的應(yīng)用領(lǐng)域。
承德某砂石生產(chǎn)企業(yè),圖片來源:自拍
- 有價(jià)元素提?。涸诘V產(chǎn)開發(fā)過程中,由于工藝和設(shè)備限制,很多尾礦中依舊含有可觀的鐵、鉛、鋅、鋁、鎂、金、銀等有價(jià)元素和石英、云母、硫鐵礦等有用礦物,具有很高的綜合利用的價(jià)值。金礦尾礦中的含金量一般為0.2~0.6克每噸,以當(dāng)前可選黃金尾礦總堆存量5億噸計(jì)算,其中尚含黃金300噸;另外銅礦尾礦含銅0.02%~0.1%;鉛鋅礦尾礦含鉛鋅0.2%~0.5%……總的來說,要想吃干榨凈礦山固廢,有價(jià)元素提取是第一步。
- 農(nóng)業(yè)應(yīng)用:我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó),農(nóng)田經(jīng)過數(shù)百上千年的耕作種植,土壤中原始有用礦物質(zhì)的含量越來越少,因此需要各種“肥”的補(bǔ)充。其中礦山固廢中含有硅、鋅、硼、鐵、磷、釩、鉬等元素,是維持某些植物生長(zhǎng)和發(fā)育所需元素,被認(rèn)為是植物生長(zhǎng)的“維生素”,因此這些廢棄物經(jīng)過處理改性后當(dāng)作肥料使用,可以涵養(yǎng)土地,培肥地力,使作物健康生長(zhǎng),產(chǎn)量大幅增長(zhǎng)。
承德某礦山企業(yè)利用尾礦固廢種植千畝菊?qǐng)@,圖片來源:自拍
世界上工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家已把無廢礦山作為礦山的開發(fā)目標(biāo),把尾礦和廢石的綜合利用程度作為衡量一個(gè)國(guó)家科技水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度的標(biāo)志。在礦產(chǎn)資源日趨枯竭、貧化的今天,礦山固廢是礦山給予我們最后的資源饋贈(zèng)。
[i] 《2023年中國(guó)自然資源公報(bào)》
[ii] 礦山廢石制備砂石骨料的現(xiàn)狀研究綜述.張曉剛;宋少民;劉楓;劉娟紅;吳瑞東.粉煤灰綜合利用.2023(06)
[iii] 《2021-2022年大宗工業(yè)固體廢棄物綜合利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》
[iv] 礦山固體廢棄物綜合利用相關(guān)法律及政策梳理.蔣瑛;劉婷;朱遠(yuǎn)樂.現(xiàn)代礦業(yè).2022(11)
[v] 《2024年中國(guó)尾礦綜合利用行業(yè)深度研究報(bào)告》
[vi] 施燦海,劉明生,程立家,藍(lán)蓉.尾礦綜合利用研究進(jìn)展及工程實(shí)踐[J].中國(guó)礦業(yè),2024,33(02):107-114.
[vii] 承德市人民政府 本市要聞 京承兩地簽署綠色砂石骨料基地建設(shè)合作備忘錄
作者:崔彥發(fā),河北省固廢建材化利用科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,從事固廢綜合利用技術(shù)開發(fā)和先進(jìn)材料研究