礦山廢渣資源循環(huán)利用及其技術

1、礦山廢渣資源循環(huán)利用及其技術資源循環(huán)利用及其技術【DIRECTORY】礦山廢渣的基本情況礦礦山廢渣山廢渣是指礦物開采及其加工利用過程中產生的固態(tài)及泥態(tài)物質。THE FIRST 礦山廢渣的基本情況【DIRECTORY】定義礦山廢渣礦山廢渣來源于露天礦剝離和坑內采礦產生的大量廢石、采煤產生的煤矸石、選礦產生的尾礦等。開采1噸煤，一般要排出200公斤左右煤矸石THE FIRST 礦山廢渣的基本情況【DIRECTORY】來源THE FIRST 礦山廢渣的基本情況【DIRECTORY】組成采礦廢棄物(采礦矸石) 選礦廢棄物(洗選矸石)煤礦坑口電石廢棄物(粉煤灰)按產生的原因可分為：礦業(yè)廢物包括礦山開采和

2、礦石冶煉生產過程所產生的剩余廢棄物在礦山開采過程中所產生的無工業(yè)價值的礦體圍巖和夾石統(tǒng)稱為礦山廢石礦石在選礦過程中選出目的精礦后，剩余的含目的金屬很少的礦渣稱為尾礦(尾砂)。其中，礦山開采所產生的固體廢物又分為兩大類，即廢石(包括煤矸石)和尾礦：THE FIRST 礦山廢渣的基本情況【DIRECTORY】組成含氧鹽礦物氧化物和氫氧化物礦物硫化物及其類似化合物礦物其他礦物按化學組成可分為：含氧鹽礦物占已知礦物總數的2/3左右，在地殼里的分布極為廣泛氧化物和氫氧化物是地殼的重要組成礦物，它們的化合物有200種左右主要為金屬硫化物，亦包括金屬與硒、碲、砷、銻等的化合物如鹵化物和單質礦物THE FIR

3、ST 礦山廢渣的基本情況【DIRECTORY】基本屬性光學性質：包括顏色、光澤、透明度等力學性質：硬度、韌性、比重等電學性質：導電性及荷電性與固體廢物資源化有關的化學性質主要包括礦物的、磁性：潤濕性：根據廢物中不同礦物的磁性差異進行磁分選浮選的理論基礎THE FIRST 礦山廢渣的基本情況【DIRECTORY】應用有的金屬礦的伴生礦有回收價值，大多數廢石和尾礦可制作建筑材料，或者用于農業(yè)。有的廢石和尾礦含有金屬，可設法回收。許多鉛、鋅、銅、鎳礦是共生的，應采用綜合冶煉工藝，以免其中某些有色金屬礦物成為廢物。煤矸石可提煉鐵及其他金屬。礦渣多以花崗巖、玄武巖、石灰石、石英石、河卵石、鐵礦石等礦石為

4、主，是很好的人工砂石的原料。廢石和尾礦是多組分的礦物，開展綜合利用可以減少堆置用地，能夠提供寶貴資源，而且是最有效的控制污染措施。【DIRECTORY】礦山廢渣處理相關政策【DIRECTORY】 礦山廢渣尾礦、廢石場應按照一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標準(GB 18599-2001) 處置場應采取防塵污染的措施； 為防止雨水徑流進入貯存、處置場內，避免滲濾液量增加和滑坡，貯存、處置場周邊應設置導流渠； 為防止一般工業(yè)固體廢物和滲濾液的流失，應構筑堤壩、擋土墻等設施等。THE SECOND 礦山廢渣循環(huán)利用相關政策【DIRECTORY】尾礦綜合利用率提高到20%，通過實施重點工程新增30

5、00 萬噸的年利用能力。 為貫徹國民經濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要，提高資源綜合利用水平，根據“十二五”資源綜合利用指導意見，制定了大宗固體廢物綜合利用實施方案堅持政府引導原則。為企業(yè)降成本、提效益、持續(xù)發(fā)展的內生動力。堅持規(guī)模發(fā)展原則。扶持大型骨干企業(yè)，力爭做到“吃干榨盡”。堅持因地制宜原則。堅持技術促進原則。提高利用效率，從源頭減少廢物產生，防止二次污染煤矸石綜合利用率提高到75%，通過實施重點工程新增9000 萬噸的年利用能力。粉煤灰綜合利用率提高到70%，通過實施重點工程新增6000 萬噸的年利用能力。目標到2015年THE SECOND 礦山廢渣循環(huán)利用相關政策WHATS MOR

6、E1.礦產資源的開發(fā)應貫徹“污染防治與生態(tài)環(huán)境保護并重，生態(tài)環(huán)境保護與生態(tài)環(huán)境建設并舉”的路線2.礦產資源的開發(fā)應推行循環(huán)經濟的“污染物減量、資源再利用和循環(huán)利用”的技術原則，具體包括： （1）發(fā)展綠色開采技術，實現礦區(qū)生態(tài)環(huán)境無損或受損最??； （2）發(fā)展干法或節(jié)水的工藝技術，減少水的使用量； （3）發(fā)展無廢或少廢的工藝技術，最大限度地減少廢棄物的產生； （4）礦山廢物按照先提取有價金屬、組分或利用能源，再用于建材或其它用途，最后無害化處理處置的技術原則。預防為主、防治結合、過程控制、綜合治理”的指導方針?！綝IRECTORY】國內外礦山廢渣循環(huán)利用產業(yè)技術國內外礦山廢渣循環(huán)利用 技術現狀（產

7、業(yè)技術） 在礦冶領域，世界上工業(yè)發(fā)達的國家已經把無廢料礦山作為礦山的開發(fā)目標，把尾礦的綜合利用程度作為衡量一個國家科技水平和經濟發(fā)達程度的標志。其利用目的不僅僅是追求最大的經濟效益，而且還從資源綜合回收利用率、保護生態(tài)環(huán)境等綜合加以考慮。隨著科技的發(fā)展和學科間的互相滲透，尾礦利用的途徑越來越廣闊。v1. 利用尾礦生產建筑材料v2. 從尾礦中回收有用金屬和礦物 v3. 用尾礦回填礦山采空區(qū) v4. 生產礦物肥料或土壤改良劑v5. 覆土造田礦山廢渣的綜合利用技術【DIRECTORY】u1. 從廢石中提取有價金屬 u2. 廢石用作井下充填料u3. 代替黏土生產硅酸鹽水泥和低堿水泥， 生產微晶玻璃和水

8、處理混凝土尾礦的綜合利用廢石的綜合利用國外礦山廢渣利用現狀國外尾礦處理工作起步較早，重視尾礦的綜合處理，注重有價成分的回收，廣泛的給尾礦尋找各種不同的處理途徑?！綝IRECTORY】美國、加拿大印度歐洲國家尾礦的綜合利用工作做得較好，Siva-Divrigi選礦廠用浮選法，在最佳浮選條件下從鐵尾礦中回收鈷、鎳和銅。處理鐵尾礦生產陶瓷地板和墻壁瓷磚采用水利旋力和磁力分離技術從鐵尾礦中回收含鐵61%65%的精礦。注重礦山的土地復墾，卡奇卡那爾采選公司的濕式磁選尾礦中含有鈣、鎂和硅的氧化物。用作土壤改良劑對酸性土壤進行中和處理，氧化鎂作為一種肥料，效果較好。一些小國已經在向無廢物礦山目標發(fā)展。其他一

9、些冶金礦渣循環(huán)利用舉例1）作鋼鐵冶煉熔劑 燒結熔劑 高爐煉鐵熔劑 回收廢鋼鐵 2）生產鋼渣水泥或作水泥的摻和劑 3）作筑路與回填工程材料 4）作農肥和酸性土壤改良劑鉻渣要先經過解毒處理，才可以綜合利用：做翠玻璃制品的著色劑，使玻璃色澤翠綠；利用鉻渣中殘留的鉻生產鑄石；代替蛇紋石生產鈣鎂磷肥；代替白云石、石灰石煉鐵；與粘土混合燒制青磚；配置水泥和生產礦渣棉等?！綝IRECTORY】鋼渣的利用途徑鉻渣的綜合利用我國的礦山廢渣利用現狀我國我國尾礦的綜合利用研究起步較晚，但近年來發(fā)展迅速。其原因一方面與尾礦的綜合利用研究起步較晚，但近年來發(fā)展迅速。其原因一方面與國家的重視有關，另一方面國家的重視有關，

10、另一方面，也和也和我國的礦產資源特點我國的礦產資源特點及利用狀況有關。及利用狀況有關。2013 年，我國水泥年產量約 24 億噸，混合材料的平均用量約 30%，算上生料配料的部分，每年利用各種工業(yè)廢渣的量在 7.6 億噸左右。用作水泥活性混合材料的工業(yè)廢渣大多為焙燒渣，如冶金渣（包括礦渣、鋼渣、錳渣、銅渣、鈦礦渣、鉻鐵渣和鉛鋅渣等）、燃煤灰渣（包括粉煤灰、爐渣和流化床煤灰等）以及人造火山灰（包括煤矸石和硫酸渣等）?！綝IRECTORY】水泥生產的工藝流程圖 右圖所示為新型干法回轉窯礦渣硅酸鹽水泥生產線，使用立筒預熱器回轉窯，配套高效選粉機閉路粉磨生產。 生產所需的石灰石可由石料廠供應，礦渣和鐵

11、粉來自冶煉生產中產生的下腳料，燃料利用煤化公司的中煤和煤泥。廢渣尾礦制磚生產線組成和功能生產線：【DIRECTORY】配料機配料機攪拌機攪拌機成型機成型機升板系統(tǒng)升板系統(tǒng)子、母車系統(tǒng)子、母車系統(tǒng)制磚機設備的降板及碼垛系統(tǒng)制磚機設備的降板及碼垛系統(tǒng)國內外礦山廢渣循環(huán)利用研究前沿技術國內外礦業(yè)廢渣循環(huán)利用技術現狀前沿研發(fā)技術礦業(yè)廢渣循環(huán)利用生產建筑材料回收有價金屬生產礦物肥料或改良土壤覆土造田回填礦山采空區(qū) 一直以來國內外都比較重視對礦業(yè)廢渣的綜合利用，許多技術研究已經得以應用于實際生產，并取得了比較良好的效益。而目前從礦業(yè)廢渣中回收有價金屬以及用礦業(yè)廢渣生產礦物肥料或改良土壤仍有較大的發(fā)展?jié)摿Γ?/p>

12、也取得了不錯的研究成果。從礦業(yè)廢渣中回收有價金屬許多礦山尾礦中具有回收利用價值的有價組分，其品位常常大于相應的原生礦品位，充分利用分選技術回收這些有價金屬對充分利用資源、延緩礦產資源的枯竭具有重要意義。例：黃金礦山尾礦綜合利用技術研究 黃金尾礦的綜合利用主要有3 種方法: 將尾礦作為金屬礦產二次資源，提取回收尾礦中的有價金屬將尾礦作為非金屬礦產資源，根據尾礦的不同組分，可以選擇不同的方法對尾礦進行回收利用將黃金尾礦用于生產建筑材料和回填材料等 尾礦中金、銀的回收 物理化學法 近幾年，國內外采用物理化學方法回收黃金尾礦中貴金屬的研究有了新的進展。（1）山東金洲礦業(yè)集團有限公司采用無制粒化學疏松劑

13、提取法，可回收利用較低含金品位的尾礦( 0.26g/t 以上) ，年回收黃金產量18kg，年直接經濟效益達60萬元。（2）加拿大提敏斯工程作為世界第二大的尾礦回收工程，采用高壓水槍回采、化學混合浮選、硫化物精礦磨細、氰化浸出和炭漿吸附等工藝，每月處理黃金尾礦量100萬 t。 尾礦中金、銀的回收 植物富集法 植物富集法被認為是一種從尾礦中提取金屬鎳、鉈和黃金的可行方法，適合不能利用傳統(tǒng)采礦方法開發(fā)黃金的礦區(qū)，尤其是尾礦堆存庫區(qū)黃金的回收利用。 澳大利亞利用室內空間，在填有尾礦與土壤的花盆中種植藍色小桉樹、黑荊樹、高粱、白色三葉草、紅草、袋鼠草、哭泣草等回收斯多威爾金礦尾礦中的貴金屬。經3 5 個

14、 月的生長發(fā)現，白色三葉草( 干草) 中黃金的平均濃度為27 mg/kg。這充分說明種植本土植物富集低品位黃金尾礦可以進行推廣。 尾礦中金、銀的回收 植物富集法的一些其他試驗 巴西某地區(qū)黃金含量較低，不適合采用傳統(tǒng)采礦方法開發(fā)“土壤”中含有的貴金屬，故在其“土壤”中種植本土植物油菜和玉米，植物生長一段時間后可累計黃金 30 mg/kg 墨西哥錫那羅亞州種植向日葵和仙人 掌( 本地植物) 提取麥斯吉維姆礦山尾礦中的黃金。 尾礦中金、銀的回收 黃金尾礦培樣植物植物富集回收貴金屬研究成果表明，這項技術低成本、高效率，不僅可 以治理金屬礦山開采過程中造成的有色金屬污染問 題，還解決了尾礦堆存過程中貴金

15、屬回收問題。植物富集技術逐漸被認為是一種經濟、可行和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的技術。用礦業(yè)廢渣生產礦物肥料或改良土壤利用含鈣尾礦作土壤改良劑 , 蘸于酸性土壤中 , 可起到中和酸性 , 達到改 良土壤的目的 . 有些尾礦含有改良土壤的成分 , 可用作微量元素肥料或土壤改良劑 . 例：離子型稀土礦山土壤生態(tài)修復研究稀土礦山開采對當地生態(tài)環(huán)境的影響 稀土生產對環(huán)境的影響主要存在于兩個方面。 一方面是礦山開采對自然生態(tài)的破壞，另一方面是稀土冶煉分離過程中產生的廢水、廢碴和廢氣對環(huán)境的污染。例：離子型稀土礦山土壤生態(tài)修復研究利用天然礦物改善稀土礦區(qū)的土壤環(huán)境，改良后的土 壤裝入生態(tài)袋中，將生態(tài)袋碼放成穩(wěn)固的生態(tài)

16、護坡，在生態(tài)袋上種植植被的方法是一種有效的稀土礦山土壤生態(tài)修復途徑。利用該方法對稀土礦區(qū)土壤進行生態(tài)修復，不僅可以恢復礦山植被、改善生態(tài)環(huán)境， 而且能夠產生一定經濟效益，具有實際應用價值。 【DIRECTORY】礦山廢渣循環(huán)利用的前景與展望 20世紀80年代我國興起一股民營采礦潮流，由于國家環(huán)保政策滯后，環(huán)保觀念和意識沒有普及，在缺乏監(jiān)管的情況下，民營廠長為了節(jié)省資金，省時省力，在開采的過程中，使用一些淘汰的落后技術，未對礦石開采剝離的廢石和選礦尾礦進行任何處理，直接混合堆放就地遺棄，也沒有對廢渣堆進行環(huán)境污染監(jiān)測，導致礦區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境遭受破壞，農田收到重金屬污染破壞，滲透到地下水并造成污染，

17、暴雨期會造成二次污染，甚至導致人類的身體健康也遭到破壞，雖然這些企業(yè)已經被政府勒令關閉，但之前產生的廢渣堆依然因為危害巨大而難以治理。礦山廢渣循環(huán)利用前景與展望【DIRECTORY】 除了環(huán)保意識的不足，對于尾礦的認識不足也是導致產生污染的原因，由于技術條件的局限性，大多數人都認為尾礦是選礦分選的最終產物，其實尾礦中含有其他的金屬元素和少量的目標元素，在當前的技術經濟條件下，已不宜再進一步分選。但隨著生產科學技術的發(fā)展，有用目標組分還可能有進一步回收利用的經濟價值。尾礦并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(tài)環(huán)境的需要。

18、截止2013年底，中國已經超越美國成為世界上第一的礦產品能源消費國，約占22.4%，由于生產規(guī)模的持續(xù)擴張，資源短缺依然是制約產業(yè)發(fā)展的重要問題，礦產資源的利用率低于世界先進水平，若能解決礦產資源的再生利用問題，會緩解對資源的過度依賴，節(jié)省資金，對壞境有很大好處。法律體系有待健全，市場機制在資源循環(huán)中的作用沒有得到體現，企業(yè)積極性不高，群眾參與度不高，宣傳教育不到位?！綝IRECTORY】【DIRECTORY】2.國外礦山資源循環(huán)利用分析 美國，日本是世界上最先進行礦產資源循環(huán)利用的國家，已形成各具特色的資源循環(huán)管理體系，美國政府于20世紀60年代制定相關法律，各州也有具體詳細的循環(huán)利用法律，

19、市場管理與政府宏觀管理結合，例如在美國亞利桑那州對使用再生礦產資源的企業(yè)給予優(yōu)惠政策，減少5-10%的稅收，日本政府為資源再生企業(yè)給予經濟上的補助，研發(fā)資金等。美國每年還設有“回收利用日”，提高市民使用再生資源的意識，并營造了良好的氛圍。3.全球礦業(yè)背景 當前，中國經濟步入新常態(tài)，經濟增速由高速向中高速轉變，產業(yè)結構正經歷著新一輪調整與優(yōu)化升級，未來中國對眾多礦產品需求的增速明顯下滑，有的甚至出現需求總量下降。受此影響，全球礦業(yè)已連續(xù)4年呈現出下行態(tài)勢，有的礦種，如鋁、鉛、鋅等價格，已然接近或達到其平均生產成本，如果價格繼續(xù)大幅下跌，整個產業(yè)都將面臨風險；另一些礦種，如銅、鎳、錫價格，則繼續(xù)下

20、行，震幅仍然較大，但下滑速度已明顯減緩，加上去庫存化等有利因素，預計中短期內將逐漸趨穩(wěn)。礦山廢渣循環(huán)利用前景與展望【DIRECTORY】 礦業(yè)的不景氣，導致國內很多礦山生產經營困難。這也是加快資源高效配置的好時機，尤其是對于礦石和煤炭兩個行業(yè)。由于礦業(yè)在國民經濟中的重要基礎性作用，對于其發(fā)展困境既不能放任不管，也不能管的太寬太多。對此，一要從稅費制度和政策上給國內礦山企業(yè)以適當寬松的發(fā)展環(huán)境，盡量為其松綁以度過困難時期，例如進一步放寬審批、備案門檻；二要充分運用市場規(guī)律，引導市場對礦產資源進行重組和更高效的配置，加強資源循環(huán)利用，防止行政命令過多干預市場。THE FIRST 礦山廢渣的基本情況【DIRECTORY】改進成果1.發(fā)