铁尾矿资源开发利用现状分析

李玉凤，包景岭，张锦瑞(1.河北工业大学，天津 300401； .华北理工大学，河北 唐山 063009； 3.天津市环境保护局，天津 300191)



铁尾矿资源开发利用现状分析

李玉凤1，2，包景岭1，3，张锦瑞2
(1.河北工业大学，天津 300401； 2.华北理工大学，河北 唐山 063009； 3.天津市环境保护局，天津 300191)

铁尾矿资源的开发利用水平与世界水平相比差距很大。通过对典型的大中型矿山企业进行调查，调查发现，对铁尾矿资源的开发利用大多停留在有价金属元素的回收和直接作为砂石代用品，高附加值产品还基本上处于试验室及中试阶段；采用定性分析和定量分析的方法，从历史角度和现实角度，寻求铁尾矿资源的开发利用水平低的原因，结果分析得出了导致铁尾矿资源开发利用率低的四个主要原因；根据循环经济理论和工业产业链分析，得出铁尾矿资源的开发利用模式是“整体利用”。研究结果表明：只要有组织、有规划地进行铁尾矿资源进行“整体利用”，将会出现四个效益共赢的局面。

铁尾矿资源；现状分析；影响因素；综合利用内涵

矿产资源是人类社会赖以生存和发展不可缺少的物质基础。它既是人们生活资料的重要来源，又是极其重要的社会生产资料。而我国大多数铁矿资源的品位较低，必须要经过破碎、磨矿和分选得到精矿后才能冶炼[1]。通常情况下，铁尾矿是指选矿厂在特定的经济技术条件下，将矿石破碎、筛分、研磨、分级、再经重选、磁选(或加浮选)和化选等选别工艺流程，回收铁精矿后排放的固废弃物[2-3]。也就是说铁尾矿，就是选矿厂在特定技术经济条件下，将铁矿石磨细、经选矿工艺选取铁精矿后所排放的固体废料，其具有数量大、成本低、粒度

细、可利用性大的特点，具有环境污染与二次资源双重特性[4]。选矿业兴起之初，受技术水平的限制，大量的尾矿通常采用最简单的堆填处置，这样不仅占用土地、污染环境，而且工厂还得支付土地征用费、运输费和填埋费等，反而增加了生产成本，同时也造成了资源浪费。在人们的环境保护和资源节约意识日益增强的今天，铁尾矿作为二次资源再利用已引起世界各国的广泛关注，它也是实现矿业可持续发展的重要途径[5]。本文拟通过调查矿山企业铁尾矿资源的利用情况，摸清铁尾矿资源的开发利用现状，找出影响铁尾矿资源开发利用的影响因素，从而确定出铁尾矿资源开发利用的模式，以期对今后铁尾矿的开发利用具有指导作用。

1 铁尾矿资源及开发利用情况

我国矿产资源开发总规模居于世界前列。由于过去对矿产资源采用的“粗放型”的开发利用方式，使得在获取到有价值的矿产资源的同时，产生了比较严重的诸如固体废物堆积、矿山生态破坏等矿山环境问题。每年矿山产生6亿多吨尾矿，现在矿山尾矿累计已达到45亿t，占全国工业固体废物80%以上[6]。全国铁尾矿的地区分布可以分为以下三大类：第一类，是以河北、辽宁为首的最主要地区；第二类，是内蒙、四川、北京和山西四个地区；第三类，是余下的地区。我国铁矿资源的突出特点是品位低、共生伴生矿多，导致在选矿过程中会产生大量的铁尾矿，每生产 1t 铁精矿要排出 2.5～3.0 t 尾矿[7]，但由于矿石贫化的原因，有些矿山企业的选矿比达到了5～6，甚至到了10以上。据中国矿业联合会统计资料表明，到2007年我国铁尾矿排放总量就超过了全部尾矿排放总量。

在全国选取有代表的大中型矿山53个进行调查，表1为这53个矿山铁尾矿累积堆存情况。从表1可以，全国范围内或多或少都存在尾矿堆积的现象，尤其河北省堆存量最多。大量的铁尾矿堆积，有些矿山为了节省生产成本及运营费用，乱排乱放，会存在安全隐患，铁尾矿的堆积储存不仅会造成周围环境污染，同时尾矿库征地和维护上也会消耗大量资金。

目前，尾矿的综合利用率为14%，铁尾矿的利用率仅为7%左右，与发达国家相比，其铁尾矿综合利用率已达到了60%，还存在很大的差距[8]。根据资料统计铁尾矿资源开发利用途径见表2。铁尾矿资源的开发利用有三个方向，一是回收有价组分，二是制作建筑材料，三是土地复垦。

表1 矿山铁尾矿累积堆存情况

表2 铁尾矿资源开发利用途径

目前铁尾矿资源的开发利用情况不容乐观。除了回收有价金属元素(绝大部分是回收铁)或直接作为砂石代用品外，很多矿山企业并没有对铁尾矿资源进行真正意义上的整体开发利用。即便有些企业开展高附加值产品的研究，如微晶玻璃、玻化砖等，因工艺过程相对复杂，成本较高，到目前为上，还基本上处于试验室及中试阶段。在全国选取有代表的大中型矿山53个进行其铁尾矿资源的堆存情况的同时，又调查了其铁尾矿资源开发利用情况，由表1可知，在调查的53个矿山中，开发利用铁尾矿资源的矿山或铁尾矿库个数为11，仅为20.75%。具体利用情况见表3。在调查的53个矿山企业进行铁尾矿利用的11个矿山企业中，没有进行非金属元素回收利用的，9个矿山是回收有价金属元素，占81.8%，1个尝试生产建筑材料——制砖，1个用于回填采煤塌陷区。据有关资料统计和了解，有尾矿库的矿山企业，一般在尾矿进尾矿库前增加一段扫选工艺来回收铁，从而降低进入尾矿库的尾矿中铁的含量；尾矿库已经闭库或者没有建尾矿库的矿山企业，由于征地和新建尾矿库的费用巨大，一般在尾矿进尾矿库前增加一段扫选工艺来回收铁，剩余尾矿直接干排至采空区作为充填材料。

表3 调查企业尾矿开发利用情况表

2 铁尾矿资源开发利用情况分析

我国矿山铁尾矿资源潜力是巨大的，但铁尾矿的综合利用率却很低，究其原因，除了铁尾矿资源的化学成分和性质影响以外，既有历史的原因，也有现实的原因。发展观和价值观的制约，科学技术的局限，管理制度不健全均在不同程度上影响了铁尾矿资源的开发利用。

2.1 单一的经济增长观导致缺乏铁尾矿资源的意识

人类的发展观虽然经历了数次变迁，发展演变过程见表5[9-10]。但自工业文明以来，国民生产总值(GNP)一直作为衡量一个国家发展的标尺，发展观一直侧重于经济增长而不是以人类生存质量的提高为发展目标。虽然在20世纪80年代可持续发展观已经产生，我国历史上很长一段时间还是传统发展观——经济发展观占主导，仍然停留在对GNP增长的片面追求上，GNP的增长越大，对自然界索取得越多，这促使了环境问题的加剧，所以GNP被讽称是“国民污染总值”[11]。在这种发展观的指导下，经济发展倾向在数量上的增加和规模上的扩张，导致人类的行为以“经济利益优先”作为“内驱力”。在这种“内驱力”的驱动下，为了追求短期的经济利益，矿山企业盲目开采铁矿石，“采富弃贫”现象十分普遍，而且在生产过程中只注重如何提高铁精矿TFe的回收率，而忽视其共(伴)生组分的价值，对于共(伴)生矿物不利用或利用率很低，导致铁尾矿资源的巨大浪费。有不少矿山部门只考虑眼前利益，在我国现行的PPP原则(染者付费原则)欠量负担的情况下，宁肯交纳环境污染费。这种单一的经济增长观，导致人们没有综合利用铁尾矿资源的认识，这是致使大量铁尾矿资源堆积，综合利用率低的根本原因。

2.2 “无用”的价值观束缚了铁尾矿资源的利用

调查发现，目前很多的矿山企业，没有树立正确的铁尾矿资源价值观念。有的简单的认为铁尾矿是矿山排弃的固体废弃物，毫无开发利用价值，有的对其价值的认识只是局限于有用组分的回收[12]。有的人甚至认为，选矿厂搞综合利用是旁门左道，生产铁精粉才是正道；也有的人认为搞铁尾矿综合利用属于开发性研究工作，搞不好就会落得“竹篮打水一场空”，“赔了夫人又折兵”，还是要先顾生产，保住现有的经济效益。凡此种种，虽然说法不一，但都说明了对铁尾矿资源价值的认识程度不高。行业主管部门对铁尾矿资源的开发利用也仅仅停留在倡导层面上，并没有将其没有纳入矿山企业正常的考核指标之中。在无用”的价值观观念的指导下，就出现了就出现了铁尾矿资源利用率低的情况。近几年虽然有些矿山开始重视铁尾矿资源的开发利用，但无论是矿山或铁尾矿利用的数量和铁尾矿利用的量上都比较少。

2.3 科学技术不足

过去的历史时间里，人们认为衡量科学的唯一价值尺度是改造自然和征服自然的水平和能力，认为从环境中攫取自然资源越快越快的技术就是好技术[11]。这种科学技术观把铁尾矿资源的开发利用技术的研发工作领上歧途，只注重攫取矿产资源的数量，获取更高的经济效益而忽略了其他效益，尤其是环境效益。据有关资料统计和了解，大多数矿山对铁尾矿资源的利用处于自发状态，且仅局限于回收少量的有价金属元素，而对占尾矿量90%以上的非金属组分利用却较少；特别是一些尾矿库已毕库的矿山，由于征地和新建尾矿库的费用巨大，所以很多矿山采取尾矿库干排排入采空区充填，笔者不赞成这种利用方式，认为充填也是对资源的一种浪费；有一些铁尾矿开发利用的工艺技术，虽在技术上可行，但目前还难以实施或者说经济利益甚微，缺乏操作性强的大宗铁尾矿综合利用的示范性工程。因此，只有在铁尾矿资源的开发利用技术上不断攻关和创新，才能逐步将铁尾矿中的有用物质进行回收，达到整体利用。

2.4 管理制度不健全

1)缺乏统一的组织和规划。目前，尾矿综合利用在宏观上基本处于企业自发利用的阶段，主管部门缺乏有效的指导和规划，在微观上，对矿山没有明确的考核指标，对矿山铁尾矿的利用情况缺乏评价标准或评价机制，管理层面更没有没有针对铁尾矿的类型特点，以区域为基础因地制宜的制定开发方案，统一规划管理，铁尾矿资源的开发还处在自发利用状态，出现重复浪费和再次污染的情况，更有甚者有些部门甚至阻碍对铁尾矿资源的开发利用。

2)缺乏资金投入。由于“产、学、研”之间脱节，在铁尾矿资源的开发利用虽取得了一些的成果，但实用的科研成果转化率和推广率都不高。同时，国家在铁尾矿资源技术开发方面缺少必要的投入，使得矿山企业和科技工作者缺少研发铁尾矿资源开发利用关键技术的动力和积极性，导致目前能被采用的开发铁尾矿资源的“整体利用”技术欠缺。

3)矿业主的权益和准入制度不明确。一是铁尾矿业主的权益不明确，在现行的国家矿产资源法或配套法规中，没有明确铁尾矿资源为国家矿产资源的权属地位，没有明确铁尾矿资源开发利用的原则和具体要求，没有衡量铁尾矿资源开发利用方案优劣的标准。二是准入制度不明确，铁尾矿资源属于非传统矿产资源，不能搞行政划拨，更不能随意处置，要避免二次污染。

4)多头管理的体制的束缚。多头管理的体制束缚并且阻挠了铁尾矿整体利用的步伐，采矿国土资源部、国家环境保护局国家安监总局等几个部门的职责范围都与铁尾矿有关，因此铁尾矿资源开发利用过程中涉及到的诸如采矿许可证问题、生态环境问题、尾矿库安全问题等会出现多个“公公”，多个“婆婆”的局面。

3 铁尾矿资源开发利用模式分析

通过上述对矿山企业铁尾矿资源开发利用情况的调查和现状分析，目前铁尾矿资源情况和利用情况不具备透明性，开发利用现状基本处于自发地盲目开发状态。因此本文通过工业产业链原理，对铁尾矿资源开发利用的意义进行分析，运用循环经济理论，设计出铁尾矿资源的整体开发利用的思路，从而得出有利于铁尾矿资源开发利用的利用模式。

铁尾矿资源因其特殊性，从物质流方向来看，成为开发利用资源进入工业产业链后，会使整个的工业产业布局发生变化。原来的工业领域产业链见图1，很明显，原来资源冶炼工业的原料来源只有资源开采一项。对铁尾矿资源进行开发利用后，可形成如图2所示的工业领域产业链，不仅壮大了资源开采业，增加了铁精矿资源来源，使得原来产业链的原料供应保障能力得到夯实；另一方面，铁尾矿资源还可用作建筑材料、土壤改良剂或肥料等，从而派生出其资源加工制造业的他产业链，因此铁尾矿资源开发利用的意义是不言而喻的。这也是有些矿山企业自发进行铁尾矿开发利用的原因。

图2 开发利用铁尾矿资源后工业领域形成的产业链

图1 原来工业领域的产业链

但在人们生存环境日益恶化的今天，以前传统经济模式已不适合现在的资源开发利用，要想维持上述工业产业链的 良性运行，人们更应审慎的思考自己的行为，为了避免二次污染的产生，铁尾矿资源的开发利用要采用循环经济理念指导的开发模式。传统经济开发模式是一种如图3所示的单向式流程组成的经济，它的特征是“高开采—低利用—高排放”的粗放式的生产方式。在这种线性经济中，人们通过生产和消费把地球上的资源大量地提取出来，然后又把污染物和废弃物大量地排放在地球上，对资源的利用是粗放的和一次性的，通过使资源持续不断变成垃圾，来实现经济的数量型增长；而循环经济开发模式则要求把经济活动组成一个如图4所示的反馈式流程。它充分考虑了自然界的承载能力和净化能力，模拟自然生态系统中“生产者—消费者—分解者”的循环途径和食物链网，所有的原料和能源都在这个不断进行的经济循环中得到最合理的利用，从而使人类活动对自然环境的负面影响控制在尽可能小的程度，其特征是低开采、低投入、高利用、低排放。其内涵是：“投入最小化”，凡不可再生的资源、能源要尽量少用；“回收利用最大化”，在整个物质循环过程中排出的废物尽可能少；“资源能源的使用效率最大化”和“环境的改变尽可能小”。因此循环经济开发模式是实现绿色矿山的有效途径。

图3 传统经济单向式流程示意图

图4 循环经济反馈式流程示意图

但在“绿色矿山”建设过程中，要实现矿山无尾矿生产最终依赖于尾矿的整体利用。应根据尾矿资源的具体特点，研究开发不同层次的整体利用产品，实现铁尾矿资源开发利用最佳综合效益。铁尾矿资源的整体开发利用设计思路见图5。即首先在铁尾矿资源全面物化分析的基础上，对其再选将有价组分回收之后再进行整体利用。铁尾矿资源的整体利用根据产品的最终形态可分为高层次利用和低层次利用。高层次利用即生产高附加值产品，目前主要形式有利用尾矿生产微晶玻璃、生产陶瓷、制砖和生产水泥及制品等。低层次利用目前主要形式是土壤改良剂、矿山充填材料和矿山的生态复垦。铁尾矿资源开发利用就是选出有用组分后的整体利用，最终达到无废矿山的目的。

图5 铁尾矿资源整体开发利用设计思路

因此，对于铁尾矿资源的开发利用，笔者认为，必须以“可持续发展理论”为基础，以“循环经济理论”为指导，以“整体利用”为目的，不能盲目进行开发利用。如果科学技术能达到对某一铁尾矿资源“整体利用”时，才能妥善的对其进行开发利用，否则则作为“二次资源”等科学技术条件等达到“整体利用”条件时再进行开发利用。对于能够进行开发利用的铁尾矿资源，在其开发利用过程中，必须是能够实现以“整体利用”为前提的开发利用，这样才是可持续的利用方式，这样才能在新的产业链下，实现“资源效益、经济效益、社会效益和环境效益”四个效益的共赢。

4 铁尾矿资源开发利用的建议

铁尾矿作为一种非传统矿产资源，它的属性既受原矿品质的制约，同时又与当时的经济技术条件密切相关，并对周边生态环境产生影响，表现出明显的资源属性、经济属性、环境属性和社会属性。因此在对于铁尾矿资源的开发利用上，除了其有价值有利益的经济特征外，有必要加强铁尾矿资源的资源意识，强化避免二次污染的环境意识和造福社会的社会意识。为了节约资源，更好的对铁尾矿资源进行开发利用，提出如下建议。

1)根据尾矿资源的性质、特点，管理以及运输成本问题，铁尾矿资源的开发利用范围应该采取“一省(区)一主体”进行，在同一省范围内开展整体利用技术研发和示范项目的申报工作。

2)在国家层面，对于利用铁尾矿资源的企业应给予政策和资金上的支持，如减免资源税，在财政税收上给与一定程度的减免，在交通运输上实行“绿色通道”，运输费用给予一定程度的优惠。

3)避免二次污染情况的发生，实行准入制度，实行铁尾矿资源开发利用评价机制。

5 结束语

通过对铁尾矿资源开发利用情况和内涵进行分析，以期对铁尾矿资源的开发利用具有指导意义。铁尾矿资源的开发利用，在矿产资源日渐枯竭、人类生活质量日益提高的今天，属于变废为宝，造福于民的公益性事业，如果我们遵循时代赋予铁尾矿资源综合利用的内涵，以“循环经济理论”为指导，珍视资源，有组织、有规划地研发铁尾矿的利用技术，根据铁尾矿资源的类型和特点，按照地区扶持一些示范工程，从制度和管理上有明确的约束和足够的保障，铁尾矿资源的开发利用，将会产生“资源效益、经济效益、社会效益和环境效益”四个效益的共赢局面。

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Status analysis of iron tailings comprehensive utilization

LI Yu-feng1，2，BAO Jing-ling1，3，ZHANG Jin-rui2

(1.Hebei Industrial University，Tianjin 300401，China；2.North China University of Science and Technology，Tangshan 063009，China；3.Tianjin Environmental Protection Bureau，Tianjin 300191，China)

China has a long distance with the world level of the development and utilization of iron tailings.In this paper，investigation on development and utilization of iron tailings resources in large and middle mining enterprises has been made through the investigation.It is found that the development and utilization mainly stay in the recycling of valuable metal elements and substitutes of din as directly.High value-added products are basically in laboratory and pilot stage.With the qualitative and quantitative analysis methods and historical and practical perspective，four causes of low development and exploitation of iron tailings resources are analyzed.According to circular economy theory and industry chain analysis，it can be seen that the model of development and utilization of iron tailings resource is “overall utilization”.The results show that，if overall utilization of iron tailings can be made in an organized and planned way，there will be a win-win situation of four type’s benefits.

iron tailings connotation；status analysis；influencing factors；comprehensive utilization

2015-04-28

国家高技术研究发展计划(863计划)(编号：2012AA-062404)

李玉凤(1972-)，女，河北工业大学管理科学与工程专业博士研究生，主要从事矿产资源综合利用、环境管理与可持续发展等方面的研究。E-mail：liyufengl@cnst.edu.cn。包景岭(1954-)，男，正高级工程师，1977年毕业于天津大学土建系给水与排水专业，现任天津市环境保护局总工程师、博士生导师，主要从事环境管理与可持续发展方面的研究工作。E-mail：bjl62@163.com。张锦瑞(1956-)，男，博士，毕业于北京科技大学矿物加工工程工程专业，现任河北联合大学高等教育研究所所长、博士生导师，主要从事矿产资源综合利用与环境保护方面的研究工作。E-mail：zjr@cnst.edu.cn。

TD98

A

1004-4051(2015)11-0077-05