非煤矿山固体废弃物综合利用存在问题及应对措施

＊何荣兴 许雁超

（1.东北大学资源与土木工程学院 辽宁 110819 2.河北钢铁集团矿业有限公司庙沟铁矿 河北 066501）

在矿产资源开发利用过程中，不可避免产生大量废石和尾砂等固体废弃物。废石主要源于露天剥离、井巷掘进、选厂甩尾等环节，产生废石主要是堆存到排土场，到目前为止，我国矿山固体废弃物的堆存量接近700亿吨，其中废石堆存量520亿吨[1]。尾砂是矿石精选过程产生的细颗粒固体废弃物，随着充填采矿方法的推广应用，尾砂一部分用来充填井下采场，一部分排入尾矿库。随着赋存条件好的高品位矿石开采殆尽，目前开采矿产中，赋存条件差的低品位矿产资源占有较高比重，而且随着国民经济的快速发展，矿产资源需求量在不断增加，导致矿山固体废弃物的排放量将会呈现不断增长的态势。固废的大量堆存，将会占用大量土地，长期堆存破坏矿山周边的生态环境，威胁周边居民财产及生命安全。自2006年以来，发生67起尾矿库突发事件，严重危害人类生存及环境[2]。近年来，国家部委及地方政府出台各种绿色矿山的政策、规范[3]，固废综合利用是实现绿色矿山的重要途径之一。本文总结了废石、尾砂综合利用的现状，分析目前我国综合利用过程存在的问题，针对这些问题提出相应的措施，为提高非煤矿山综合利用率提供借鉴和指导。

1.废石综合利用现状

（1）回填采空区、地表塌陷坑或露天坑。如排山楼金矿在地表开凿充填井，将露天剥离废石通过充填井充填至采空区（图1）。红透山铜矿将井下掘进废石直接充填至采场，再联合尾砂充填既能控制地表开裂、塌陷，又解决了废石综合利用的问题。小汪沟铁矿利用废石回填地表塌陷坑，控制地表塌陷范围（图2）。近年来露天转地下采用无底柱分段崩落法开采的矿山，将露天剥离废石回填至露天坑作为覆盖层。将废石作为回填采空区、地表塌陷坑或露天坑的材料是废石最为重要的综合利用方式。

图1 排山楼金矿地表充填井回填废石

图2 小汪沟铁矿废石充填塌陷坑现场

（2）用作建筑砂石料。随着露天采石场和制砂厂被禁，越来越多的矿山废石用于生产建筑砂石料，或者作为石材直接售卖，如首钢杏山铁矿，宝钢梅山铁矿，将露天、地下产出废石变废为宝，为矿山带来了较为可观的经济效益，而且大大降低了井下开采过程中贫化指标的限制，以及露天剥离条件的限制，变相提高了矿产资源的回收率[4]。因此，将矿山产生的废石作为生产建筑砂石料，是废石综合利用率较高的方式。

（3）提炼有用元素。废石和矿石是根据边界品位来划分的，被划为的废石可认为是低品位的矿石，也是含有可用矿物成分的，对这些废石资源化处理可取得良好的经济效益。如凉山矿业对四川拉拉山废石进行浮选处理300多万吨，共回收铜精矿2.7万吨，还回收得到钴精矿、铁精矿，创利润3000万元。紫金山金矿废石中含金品位0.3～0.7g/t，江西德兴铜矿的废石中含有铜品位低于0.3g/t[5]，这些废石中的矿物成分都可以通过资源化处理而获益。有些矿床的废石中含有大量方解石脉或白云石成分，这些废石可以用来作为提炼碳酸钙的原料，有些矿山废石中含有石灰岩、黏土岩、页岩成分，这些废石可以作为生产水泥的基本原料[6]。这种综合利用方式要根据废石中有用矿物成分及可选性来确定。

2.尾砂综合利用现状

（1）作为充填材料。随着对环境保护要求的提高，越来越多的矿山采用充填法进行开采[7]。无论是分级尾砂、全尾砂充填，大部分选厂的尾砂作为充填料回填到井下采场，很大程度上解决了矿山排尾的问题，尾砂作为充填料是尾砂综合利用率最高的一种形式。

（2）分级用砂。对尾砂进行筛分，对于粗颗粒和中颗粒的砂可以用来作为建筑用砂、路基材料和混泥土的填料直接对外销售，对于细粒的砂可以作为充填料对井下采场进行充填。

（3）生产各类砖。可以利用铁矿山的尾矿制作免烧砖或是墙地面装饰砖；也可利用铅锌尾矿制作高炉用的耐火砖；利用金尾矿中的矿渣，加入塑性黏土，经过烧制后，可制成一种新型的建筑装饰材料，即废矿渣饰面砖[7]。目前应用较多的是用来制作高压蒸汽砖。

（4）利用尾矿制作玻璃。可以利用铁尾矿或是铜尾矿制作饰面玻璃，或是利用钨尾矿生产微晶玻璃。以尾矿为主要原料生产出来的玻璃制品不但理化性能较好，而且制作成本较低[8]。

3.矿山固废综合利用存在的问题

（1）综合利用率低，而且不同类型矿山的固废综合利用率差别较大。近年来，随着国内环保督察力度的加强，固废综合利用率和利用量呈逐年上升趋势（图3），但总体的固废综合利用率和利用量还是较低，与发达国家还有一定差距[2]。我国不同矿种废石利用率差异较大，如图4所示，作为我国产量较高的铁矿、铜矿、金矿等矿产资源综合利用率不足20%[9-10]。

图3 2011—2020年我国尾砂综合利用情况

图4 不同矿种废石利用率

（2）环保意识未能深入人心。我国各种规模的矿山与矿产开发企业数量庞大，其中，中小型矿山及企业占比较大，矿山企业经营理念陈旧，不但缺乏环境保护意识和没有固废综合开发利用概念，而且缺乏进行持续长久的环境保护意识，好多都是被公司或上级环保部门压下来的，即便开展一些举措往往是应付上级部门检查的面子工程，缺乏开发利用固废的主观能动性。

（3）缺乏技术支撑和研发条件[11]。综合开发力度小、没有技术支撑，缺乏针对固废物理、化学、力学、粒度等综合性进行研究，对后续综合利用研发方案设计就更缺乏系统性，也是造成高附加值产品少、缺乏市场竞争力的主要原因。

（4）缺乏产业政策支持。国家部委或当地政府，对矿山固废综合利用的项目、相关企业缺乏优惠政策，难以吸引投资者，使得一些项目无法最终落地。如庙沟铁矿在2011年进行了利用尾矿生产加气混凝土砌块和蒸压砖项目的可研，预计项目建成投产后，可实现年均销售收入7350万元。由于没有产业政策支持，使得庙沟铁矿最后被迫放弃该项目。政策支持是推动国内矿山固废综合利用水平达到发达国家利用率的重要推动力。

4.应对措施探讨

（1）转变发展观念，提高环保和可持续发展意识。宣传组织学习环境保护和资源化利用政策，对非煤矿山固废综合利用形式技术培训、解析综合利用成功案例，使矿业公司、矿山管理人员能够转变发展观念，提高环保意识、节约资源，将矿山废石的资源化利用作为保护环境和解决资源紧张问题的重要途径之一，重视矿山废石、尾砂的资源化利用，倡导无废矿山、清洁循环理论。

（2）提高矿山开采和选矿技术水平，尽可能减小固废排放量。如露天矿采用分期开采和都帮开采技术，降低剥离废石量；地下矿采准工程尽量布置在脉内，以减少采掘废石量，选择贫化率低的采矿方法，采用废石胶结充填，充填井下采空区、地表塌陷坑、露天坑，进一步论证地下建设选厂、充填站，尾矿回填塌陷坑等前沿技术的可行性，从根本上形成井下废石、尾砂少出坑或不出坑。

（3）加大科技投入。矿山企业和相关部门应加大对矿山固废综合利用的投入，加强企业与科研单位合作，针对目前国内利用率低且产出量大的矿种，如铜、金、铁，从废石、尾矿物理性质、化学性质、力学性质、粒度及综合利用等方面进行综合性科学实验研究，建立一套完整的适合矿山发展规律的综合利用配套工艺系统，加快矿山固体废物整体资源化利用率和利用程度[12]。

（4）当地政府乃至国家出台相关优惠和激励政策。国家相关部门应该出台相关的激励政策，对主动申报对排放的固废进行化验及相关指标测定的矿山企业，减收监测化验费用，让矿山能够对本企业排放固废的特性有所了解，明确利用方向，少走弯路。对矿山有奖励政策，尤其是国企矿山，激励矿山企业对排放固废进行综合利用的探索和科研，并对取得较好的应用成果的矿山企业进行奖励；对综合利用企业的建设过程中的厂房占地给与优惠政策，生产初期税收减免政策，当地政府也积极引导综合利用产品在当地消化，以降低产品运输成本，让这样的企业能够存活，产品能够有销路，这样也变向激励企业家进行投资。

5.结束语

目前我国矿山固废种类繁多，堆存量庞大，处理技术和经济效益的限制，导致固废大量堆存，不仅浪费资源，而且污染环境。相对于发达国家，我国固废综合利用率低，尤其是一些每年需求量较高的矿产品。国内矿山企业强化固废综合利用和环保意识，走可持续发展的道路；提高矿石开采、选矿技术水平，从源头控制固废排放量；增加固废综合利用的研发投入，根据矿山固废特性和特点，因地制宜，细化综合利用方向；制定利于综合利用企业、吸引投资者等各种优惠政策，为企业和投资者营造良好的经营环境，全面推动我国非煤矿山固废综合利用水平。