宝武资源无尾矿山建设探索与实践

姜 维 文仁均 刘志佳 王邦策

（宝武资源有限公司）

据统计，截至2022年底，我国尾矿累计堆存总量约为207 亿t，年排放量高达15 亿t 以上，有大量尾矿以固体废弃物的形式存储于尾矿库中［1］，2022年的排放总量约为13.57 亿t［2］。地面堆存尾矿造成了严重的环境污染，如何利用和处置尾矿成为矿山面临的问题。目前，我国尾矿的综合利用率为33%，发达国家尾矿综合利用率则达到了60%［3］，还存在着很大的差距。目前较为普遍的尾砂利用方式为井下充填，将尾砂与水、胶结剂等搅拌成胶结料浆充填至井下采空区。由于采矿工艺的局限性，采用井下充填方式很难消耗掉全部尾矿，对于高尾砂产率矿山，只能将约50%尾砂充填至采空区［4-6］。

除了井下采空区充填外，尾砂的综合利用途径主要有尾矿再选、作为建筑材料原料、作为生态修复材料等［7-9］。尾砂综合利用途径的选择还受矿山自身情况的影响，不同矿山所选择的尾矿综合利用方案也各有特点［10］。

无尾矿山是通过高效的矿石选矿工艺和尾矿综合利用技术，将矿石中的有用物质完全回收，并在矿山开采全过程中对尾矿加以综合利用。开展无尾矿山建设，进行尾矿资源综合利用，是解决尾矿及尾矿库危害，建设环境友好型、资源节约型、可持续发展矿山企业的有效途径。宝武资源提出无尾矿山建设，旨在从以资源综合利用产业化、规模化、高值化、集聚化发展为中心，实施资源综合利用产业链延伸发展和集聚发展，协调推进资源综合利用产业链延伸发展，显著提升资源综合利用产业规模、发展质量和效益水平。在与矿山主业的协同和互补的同时，构建废物资源高效循环利用产业体系和绿色建材服务体系，提高矿山自身固废治理和资源化利用的综合水平，实现以尾矿减量化和无害化为基础，资源高效化利用为主导方向，提升资源综合利用附加值，做到企业经济效益、社会效益和环境效益协调共赢。

1 尾矿堆存产生的问题

宝武资源有25 座尾矿库，已经闭库11 座，剩余14 座在用，尾矿存量近50 亿t，年增量2 500 万t，尾矿类型包括铁尾矿、铜尾矿、钒钛磁铁尾矿等。矿山尾矿产出量较大，部分用于充填，少量作为水泥厂辅料使用，掺入量较低，需要寻求新出路。各单位普遍存在细粒级尾矿处理难的问题，对在线细粒尾矿和存量尾矿的开发利用缺乏经济成熟的技术，面临以下困境：

（1）传统的尾矿处理方法是将尾矿堆存在尾矿库，尾矿库占地面积广，侵占农田、山林和土地，破坏了自然生态系统的结构和功能，造成生物多样性的丧失和生态平衡的破坏。

（2）尾矿库是一个具有高势能的“人造泥石流危险源”，存在溃坝危险，一旦失事，容易造成重特大事故，尾矿库中化学处理剂、重金属和有害物质等可以通过水的输运和渗透进入水体中，导致水污染。

（3）在现有的技术经济条件下，尾矿中含有的有用矿物成分无法被充分利用，长期堆存会造成大量有用的矿物资源流失浪费。

在国家生态文明建设方针指引下，近年来，绿色矿山成为行业发展方向，我国在金属矿山尾矿综合利用研究方面也取得了一定的进展和成绩。尾砂的利用方向除充填采坑或采空区外，其高值化利用方向得到了一定研究和应用，如制作墙体材料、作为生料生产水泥、生产微晶玻璃及泡沫玻璃、制备陶瓷材料、生产免烧免蒸砖等，其他利用方向还有研制各类矿物胶凝材料、制造耐化学腐蚀玻璃等。但是整体来说，尾砂的开发与利用水平仍然比较低。

2 宝武资源无尾矿山建设

2.1 建设路径

宝武资源无尾矿山建设主要有3个方面路径，一是采用充填法采矿，将尾矿或废石作为充填材料填充到采空区，防止地表塌陷，减轻地质灾害，减少对地表土地的占用和破坏，有助于提高矿山的资源利用效率。二是尾矿的资源化利用，主要包括回收金属矿物和利用非金属矿物，一般通过浮选、重选、磁选、电选等技术将尾矿中的金属矿物分离出来再进行提纯和加工，得到高纯度的金属产品，或者将尾矿作为建筑材料的原料，例如水泥、硅酸盐尾砂砖、耐火材料、混凝土材料等。三是进行生态环境治理，一方面是将尾矿排放到露天开采造成的采坑中，推进采矿沉降区综合治理，改善地表环境；另一方面可以在尾矿库因地制宜，修建湿地公园景观、建设光伏电站、生产清洁能源等，改善生态环境。

宝武资源以无尾矿山建设为指导，通过尾矿综合利用为抓手，配套科研项目，积极对接外部高校、科研机构，加强内部攻关，有效推动无尾矿山建设工作。下属矿山因地制宜，积极开展尾矿资源综合利用，采取全尾砂大流量高浓度连续充填技术、磨选后湿尾“旋流器+高频细筛”在线提取机制砂技术、“超长变锥旋流器浓缩+陶瓷机过滤”提取铁尾砂技术、微细粒尾矿“高压浓缩+高压隔膜压滤”资源化利用技术等，探索无尾矿山建设模式。

2.2 梅山矿业资源化利用

梅山矿业地处南京市雨花台区，是国内典型的“城市矿山”。梅山矿业是我国自行设计、建设的大型黑色金属地下矿山，采用竖井与斜坡道联合开拓，无底柱分段崩落法采矿，设计采选综合生产能力为400万t/a，采用重选、磁选、浮选联合工艺流程生产铁精粉。

梅山矿业按照“粗细分离、分级脱水”的技术路线，采用“负倾角高频细筛筛分分级—超长变锥旋流器分级浓缩—陶瓷过滤机过滤—高效深锥絮凝浓缩—压滤机压滤脱水”技术方案，通过再选综合利用回收机制砂、水泥铁质校正剂等，尾砂综合利用率达86%（图1）。

2.3 张庄矿井下充填+建筑材料

张庄矿地处安徽省六安市霍邱县，采选规模550万t/a，采用大直径深孔阶段空场嗣后充填法采矿，选矿采用三段一闭路破碎筛分流程，高压辊磨闭路辊压—磁选抛尾—阶段磨矿—阶段选别选矿工艺流程。

张庄矿因地制宜推动了“绿色无尾矿山”实践，取消了尾矿库建设，是国内为数不多的没有尾矿库的铁矿山。通过提前抛废、尾矿捞砂、井下充填等工艺，生产建材产品销售，做到“固废不出厂”。为确保张庄矿铁矿石生产主业的稳定运行，成立材料科技公司，利用剩余尾砂建设“年产60万m3尾砂加气混凝土板材（砌块）及2.4 亿块尾砂灰砂砖项目”，产品广泛应用于各类建筑，有效实现尾砂最大资源化利用，资源化利用率85.24%，为矿业板块打造绿色生态矿山及实现全资源利用发挥积极的作用。

2.4 南山矿建设地质公园

南山矿位于安徽省马鞍山市东部，主要有高村、和尚桥2 条采选产线，露天开采规模800 万t/a。南山矿积极践行“绿水青山就是金山银山”理念，响应国家绿色矿山的发展理念，开展剥离岩土和尾矿的资源化利用，针对采场和选厂新产生的“增量”资源开展在线加工利用，主要产品为市场砂石骨料，缓解排土场和尾矿库的排放压力。针对排土场和尾矿库已堆存的“存量”资源，深化对凹山排土场、高村排土场生态修复与综合开发利用研究，消减存量资源。

南山矿利用尾砂对凹山露天坑进行修复，尾矿浆从选矿厂压力输送到采矿坑平台，以管道送至最远点主放矿管排放至坑底平台尾砂缓冲池，放矿主管由池顶导入，池底管口接尾砂排放管。凹山尾矿坑运行阶段坑内尾水不得外排，仅进行选矿回水循环利用，建设成为风景优美的凹山地质文化公园（图2）。

3 结论与展望

宝武资源针对无尾矿山建设做了一些探索与实践，但是仍然存在一些问题，需要在后期工作中不断改进。一是尾矿利用率还有进一步提升的空间，大量的尾矿仍需要堆存在尾矿库，影响生态环境；二是细粒级尾矿处理难，对在线细粒尾矿和存量尾矿的开发利用，缺乏经济的、成熟的技术，迫切需要全粒径的尾矿综合利用解决方案。

宝武资源积极践行绿色发展要求，未来将通过扩大充填采矿规模，通过技术研究增加尾矿综合利用量，逐步实现无尾矿山建设目标。一是通过自研、内部技术交流、与建材企业和科研院所合作等多种渠道，充分发挥技术储备优势，重点研究尾矿综合利用方向，粗粒级尾砂的利用形成规模化、高质化，如井下充填、生态回填、塌陷区回填、路基材料应用等。二是细粒级尾砂综合利用与研究体现多元性、创新性，加强与科研院校的合作，进一步开发尾矿产品新市场，有价金属元素的回收，如开展高塑性铁矿尾泥改性球团造粒黏结剂、微细粒尾矿制备高强度闭口陶粒、路基材料等产品技术研究和产品开发等，保证矿山可持续发展。三是针对各地政府环境建设发展规划，积极寻求尾砂用于环境治理的新路径及区域，扩大尾砂应用范围。