鄂东南地区尾矿资源综合利用前景及开发建议思路浅析

蔡恒安，杨伟卫，王 磊，孙孝峰

(湖北省地质局 第一地质大队,湖北 大冶 435100)

鄂东南地区是中国重要的有色金属、贵金属和黑色金属资源基地之一,以往在金属矿产开发利用中形成了大量尾砂,均堆存于尾矿库中。随着选冶技术的提升,原来不能充分利用的资源在当前经济技术条件下可以被更高效地利用,同时,随着市场需求的变化,尾砂中的伴生有用组分也被充分利用,尾砂中大量的非金属资源被开发,尾砂变尾矿,具有开采容易、加工简单、利用率高的特点[1-2]。近年来,鄂东南地区铜绿山铜铁矿、鸡冠咀铜金矿等矿山均开展了尾矿中金属矿产的二次选矿[3],但大多是利用当前选矿回收率提高后对主要金属的回收利用,未考虑伴生有益组分、非金属资源、土地资源等综合开发,及其经济价值的利益最大化。因此,亟需对鄂东南尾矿资源禀赋及开发利用现状进行梳理和总结,结合目前选冶技术和市场需求调研,摸清尾矿综合利用在资源—环境—灾害等多方面的综合价值,探索尾矿资源链条化、全流程的开发利用思路,全面支撑推进鄂东南地区尾矿资源的综合利用。

1 鄂东南地区尾矿库和尾矿资源基本情况

1.1 尾矿库基本情况

据不完全统计,鄂东南地区遗存和正在使用的各类工业尾矿库超500座,其中,库容量超过100万m3(中型及以上规模)的尾矿库有53座之多(表1)(1)杨俊敏、刘忠明等，鄂东南尾矿资源调查评价报告,2008。。

表1 尾矿库库容规模一览表Table 1 The list of tailings pond capacity scale

1.2 尾矿资源类型

鄂东南地区尾矿库资源类型以铜铁金为主,由于矿山原矿共伴生矿产丰富,导致尾矿中资源类型也较为丰富。特别是大冶铁矿、铜绿山铜铁矿、鸡冠咀铜金矿等大型矿床含大量伴生矿产和国家紧缺的战略性矿产(钴、镓、铼、硒等)(2)葛宗侠、曹洛华，鄂州—大冶—阳新地区铜铁矿控制条件成矿规律与成矿预测(下册),1983。。

1.3 尾矿资源情况

1.3.1金属资源

通过对鄂东南地区53座中型及以上规模库容的尾矿库开展金属资源调查，发现程潮老尾矿库、大冶铁矿洪山溪尾矿库、白云山尾矿库(新)、铜绿山尾矿库、石头咀老尾矿库、金井咀金矿银河尾矿库、冯家山尾矿库、鸡冠咀铜金矿大青山尾矿库、龙角山尾矿库等,总计超过18座尾矿库中铜铁金含量较高。

鄂东南地区金属矿床中主要是与岩浆作用有关的共生组分多、伴生有益组分复杂的多元素共存矿床(3)葛宗侠、曹洛华，鄂州—大冶—阳新地区铜铁矿控制条件成矿规律与成矿预测(下册),1983。,由于开发时间早,早期对各类金属组分利用率不高。据刘忠明等(2007年)对铜绿山尾矿库的调查,随着尾矿库埋深的加大,尾砂中铜品位由0.15%递增至0.47%,主要是矿山早期开采的浅部矿石中氧化矿的选矿回收率不高所致。同时,由于选矿工艺的制约,矿山生产设计采用的磨选矿工艺和药剂配方主要针对有用元素,未考虑伴生有益组分的利用,导致尾矿中资源类型复杂,孕藏量大,具备较好的经济开发价值(4)杨俊敏、刘忠明等，鄂东南尾矿资源调查评价报告,2008。。

1.3.2非金属资源

尾矿中金属资源量仅占尾矿体积不到5%,95%形成二次尾砂，鄂东南地区二次尾砂近2亿m3。据前人调查,鄂东南地区尾砂目前可以利用其生产和制作路面彩砖、防护围栏用砖、沿江护坡砖，充填洞穴等[3-4](5)张辉、张跃，赤峰市金属矿山尾矿综合利用与绿色管理,2016。。如何运用尾砂资源支撑服务“湖北省一芯两带三区”宏观战略和“长江经济带”打造,充分挖掘二次尾砂的综合利用价值显得至关重要,且前景广大。

1.3.3土地资源

鄂东南地区尾矿库数量多,大多占据山间林地和临坡耕地,据初步统计,尾矿库压占土地资源10 km2以上。通过尾矿资源的综合利用,消库后可以腾出大量的土地资源,开展土地资源的调查和修复,评估其土地用途及价值,服务地方土地资源的用途调整,有效支撑地方经济的发展。

1.4 尾矿库及周边生态环境情况

鄂东南地区尾矿库部分为头顶库或三边库,位于水库或河流边缘,且大多数周边生活有居民。尾矿库中重金属元素、工业废水等污染源一方面随着雨水冲刷直接流入水库、河流、水塘等水源中,另一方面通过常年的渗透作用,渗透到周边土壤、水源中,对周边的水土造成污染,对居民的生命安全构成威胁。

1.5 尾矿库及周边地质灾害情况

每一个尾矿库都是一个地质灾害危险源,当其发生溃坝时,尾矿砂立即液化,进一步扩大坝体缺口,沿山谷向下游倾泄,库内尾砂大量流出,淤塞河道，冲毁农田、房舍、桥梁和公路等,对下游人民的生命财产造成巨大危害。若是头顶库或三边库造成的危害会更大,虽然针对尾矿库有日常的监测,但在无法消库的情况下,往往只能治标不治本。

2 鄂东南地区尾矿资源综合利用思路

为最大限度地挖掘尾矿资源经济价值，针对鄂东南地区尾矿中金属资源类型复杂、可利用元素多、尾矿成分差异大、地质工作程度不均衡等状况,结合目前金属矿产选冶技术[2]、非金属产品加工技术[3-4]及国家相关管理政策[1],提出了“资源—环境—灾害”三位一体的综合利用框架和“全面摸底—资源勘查—市场调研—工艺确定—市场销售”链条化的开发利用思路(图1)。

图1 尾矿资源综合利用思路Fig.1 Ideas of comprehensive utilization of tailings resources

一是以“资源—环境—灾害”三位一体的综合利用思路为指导,开展资料的收集和梳理,依据资源禀赋和开发条件,开展拟开发尾矿库的初步筛选,减少工作盲目性；二是开展实地踏勘及少量取样工作,摸清家底,掌握资源情况,初步了解其矿产资源潜力、产品类型、产品市场；三是通过系统地质勘查、选冶试验、可行性论证,大致查明其资源量、选冶性能,确定选冶工艺、生产工艺、最终产品,配套开展尾矿库及附近生态环境、地质灾害、土地资源等调查工作,查明尾矿库的经济价值；四是编制具体的开发利用方案,选取金属矿产和非金属矿产合理开发的技术工艺、生产设备,估算开发投入及产品收入,评估开发利用价值；五是谋划申请生态环保、应急管理、自然资源等管理部门资金支持尾矿资源的综合开发利用,消除灾害隐患，修复生态环境，服务用地调整和城市发展,同时降低投资成本。

3 鄂东南地区尾矿资源综合利用前景

为初步了解和评价鄂东南地区尾矿资源综合利用前景,笔者选取一个中型尾矿库进行典型解剖,并以此为据对鄂东南地区的尾矿资源综合利用价值进行概略评估。

3.1 以龙角山铜矿尾矿综合利用为例

龙角山铜矿尾矿库主要服务于龙角山铜矿的尾矿堆放,库容量230万m3。

金属矿产利用价值：1985年之前,矿山主要对铜、硫进行回收利用,1985年之后才开始回收钨,导致大量钨、金、银、铁、钼等矿产资源均堆放在龙角山铜矿尾矿库。通过勘查,查明尾矿库中WO3金属量0.76万t,铁金属量40.32万t。钨矿按照80%回收率,市场上含WO365%的白钨精矿价格82 000元/t；铁矿按照85%回收率,市场上含铁60%铁精矿价格715元/t,合计潜在经济价值11.75亿元,除去选冶成本、税收等,仍有超过5亿元利润。

非金属矿产利用价值：尾砂中金属矿产利用后,剩余95%形成了二次尾砂,约265万t,218万m3。按最简易的、长江沿岸治理急需的生态护坡砖来说,规格406×305×100(mm)的一块护坡砖成本(包含原料成本、人工成本、运输成本、设备折旧)4.2元左右,市场价值8～10元,每块护坡砖的利润约4～6元,1 m3的原材料可以制作80块护坡砖。制作生态护坡砖一般需要参入30%～50%尾砂作为原材料,龙角山尾矿库218万m3二次尾砂可以制砖3.5亿块,按1块砖4元利润计算,利润超过14亿元,减去建筑工程费、设备购置费、安装生产线费用等5 000万元左右,仍有13.5亿元利润。

综合经济价值：尾矿的综合利用、“吃干榨尽”可以消除溃坝等地质灾害，可以有效改善库边生态环境,同时消库之后的土地重新利用可以服务地方政府用地调整。基于此争取环境治理费用，地质灾害防治费用，土地复垦、土地修复、土地置换费用开展尾矿的综合利用工作,既惠及民生,又可以降低开发成本。龙角山尾矿库占地约22万m2,仅土地置换费用,以市场价67万元/1 000 m2的置换价格计算,其土地价值近1.5亿元。

综上所述,不算申请生态环保管理部门、自然资源管理部门、应急管理部门支持的综合开发资金,龙角山尾矿资源综合利用经济价值就超过20亿元。

3.2 鄂东南地区尾矿资源综合利用价值

鄂东南地区尾矿库数量超过500座,中型及以上库容量规模53座。以龙角山铜矿尾矿库为例,中型尾矿库中资源综合开发价值超过20亿元,仅中型及以上库容量规模的尾矿库中资源开发价值就上千亿元,从企业投资回报比、政府财政收入、人民高质量生活、生态环境优化等方面考虑,均极具开发利用价值。

4 鄂东南地区尾矿资源综合利用建议

建议从摸清家底、市场调研、价值评估、合作开发四个方面全面推进鄂东南尾矿资源的综合利用工作。

4.1 加强前期摸底

以往尾矿库调查和监管多强调环境污染和灾害隐患,对其开发利用价值评价不多,导致库数不清、资源不明。应加强前期资源的摸底工作,筛选开发潜力大、经济价值高的尾矿库(洪山溪尾矿库、程潮老尾矿库、雷山老尾矿库、三鑫公司冯家山尾矿库、龙角山尾矿库等)优先开发,避免盲目性,提高综合利用效率。例如多金属矿山的尾矿相对单一矿种的矿山尾矿,综合开发价值更好；老库相对新库更具开发利用价值；移交政府的尾矿库比正在运行的开发简单。

4.2 注重非金属产品的市场调研

对经过选取金属矿产后的二次尾砂的综合利用,一是查明调研尾砂中特种非金属产品的开发利用价值,例如石榴子石等特殊非金属矿产开发价值；二是二次尾砂制作一般非金属产品的市场情况。一般非金属产品种类多、技术含量相对较低、制作工艺相对简单、利润率较高,但存在市场供应多变的问题,应加强非金属产品的市场调研,避免出现供过于求的现象。

4.3 注重金属矿产的价值评价

鄂东南地区的铜铁金均为国家急需的大宗矿产,市场需求大,选冶技术完备,市场成熟,开发风险小。特别是铜多金属矿的尾矿砂,共伴生有益组分多,含有大量钴、镓、硒、铼等国家战略性矿产,开发价值极佳。

4.4 加强企业与政府高效合作

尾矿资源的综合利用,有利于资源节约集约利用、生态环境改善、地质灾害消除、民生福祉的提高,又可以产生较好的经济效益。前者为政府关心的核心问题,后者是企业的生存之道。争取生态环保、自然资源、应急等管理部门在政策和专项资金等方面的帮扶,共同推进尾矿资源的综合利用,才能有效地推进鄂东南地区的尾矿资源综合利用,助力地方经济高质量发展。

5 结论

鄂东南地区尾矿库中金属资源、非金属资源及土地资源丰富,结合生态环境改善、地质灾害消除等因素,具备较好的经济开发价值,应以“资源—环境—灾害”三位一体的综合利用框架和“全面摸底—资源勘查—市场调研—工艺确定—市场销售”链条化的开发利用思路为指导,从摸清家底、市场调研、价值评估、合作开发四个方面统筹谋划尾矿资源的综合利用,助力地方经济高质量发展。