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编者的线年底,我国铁矿尾矿资源总量约为180亿吨,年产生量为5.2亿吨,有大量尾矿以固体废弃物的形式存储于尾矿库中。堆存尾矿会导致非常严重的环境污染,因此,高效利用和处置尾矿成为矿山面临的问题。目前,发达国家尾矿综合利用率达到了60%,我国尾矿综合利用率为33%,还存在着很大的差距。
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,就是无尾矿山。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。今天,本版特刊发此文,展示宝武资源无尾矿山的建设与实践,以期为矿山公司可以提供参考。
为有效解决尾矿对地表环境的负面影响,无尾矿山建设是一种可持续的解决方案。经调研分析,宝武资源梅山矿业通过再选回收利用,生产机制砂、水泥铁质校正剂等,尾砂综合利用率达86%;张庄矿利用剩余尾砂生产建筑用灰砂砖,资源化利用率达85.24%;南山矿利用尾砂对凹山露天坑做修复,建设成为地质文化公园。
多年来,宝武资源通过尾矿充填、尾矿资源化利用、尾矿生态环境治理等方式,积极开展无尾矿山建设,取得了一定成效。提出无尾矿山建设,旨在以资源综合利用产业化、规模化、高值化、集聚化发展为中心,协调推进资源综合利用产业链延伸发展,明显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,实现企业经济效益、社会效益和环境效益共赢。
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50亿吨,年增量2500万吨,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。该公司各单位都会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3个困境。一是传统的尾矿处理方法是将尾矿堆存在尾矿库,尾矿库占地面积大,侵占农田、山林和土地,造成生物多样性的丧失和生态平衡的破坏。二是尾矿库是一个具有高势能的“人造泥石流危险源”,存在溃坝风险,一旦失事,易引起重大、特大事故,尾矿库中化学处理剂、重金属和有害于人体健康的物质等可以通过水的输运和渗透进入水体中,导致水污染。三是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的利用,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趋势,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。尾砂利用方向除充填采坑或采空区外,其高值化利用也有了一定的研究和应用,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、制造耐非物理性腐蚀玻璃等。但是整体来说,尾砂的开发与利用水平仍然比较低。
宝武资源无尾矿山建设主要有3条路径。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,提高矿山资源利用效率。二是尾矿的资源化利用,最重要的包含回收金属矿物和利用非金属矿物,一般是通过浮选、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,例如生产水泥、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,一种原因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;另一方面能在尾矿库因地制宜,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目标,以尾矿综合利用为抓手,加强内部攻关,并积极对接外部高校、科研机构,有效推动无尾矿山建设工作。该公司下属矿山因地制宜,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。
梅山矿业资源化利用模式。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400万吨/年,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,生产机制砂、水泥铁质校正剂等,尾砂综合利用率达86%。
张庄矿“井下充填+生产建筑材料”模式。张庄矿地处安徽省六安市霍邱县,采选规模为550万吨/年,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无尾矿山建设,取消尾矿库建设,是国内为数不多的没有尾矿库的铁矿山。该公司通过提前抛废、尾矿捞砂、井下充填等工艺,生产建材产品营销售卖,做到“固废不出厂”。为确保张庄矿铁矿石生产主业稳定运行,该矿成立材料科技公司,利用剩余尾砂建设“年产60万立方米尾砂加气混凝土板材(砌块)及2.4亿块尾砂灰砂砖项目”,产品大范围的应用于各类建筑,实现尾砂资源化利用,资源化利用率达85.24%,为打造绿色生态矿山及实现全资源利用发挥积极作用。
南山矿生态环境治理模式。南山矿位于安徽省马鞍山市东部,主要有高村、和尚桥2条采选产线万吨/年。南山矿积极践行“绿水青山就是金山银山”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,基本的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做修复,尾矿浆从选矿厂输送到采矿坑平台,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。
宝武资源针对无尾矿山建设的探索与实践取得了不错的成绩,但任旧存在一些问题,需要在后期工作中一直在改进。一是尾矿利用率还有提升空间,大量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,迫切地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,未来将扩大充填采矿规模,通过技术探讨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,充分的发挥技术储备优势,着重关注尾矿综合利用方向,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,提高有价金属元素回收率,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探讨研究和产品研究开发等,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。
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