我国矿山尾矿(砂)综合利用研究现状

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【摘 要】矿山尾矿（砂）的综合利用，是当前矿业开发面临的紧迫问题。本文在前人研究成果的基础上，论述了国内外尾矿（砂）综合利用的研究现状，总结了我国尾矿（砂）综合利用取得的主要成果、存在的主要问题及对策与建议。

【关键词】尾矿（砂）；综合利用；研究现状

矿产资源是人类生活和发展的重要物质基础之一，对国民经济的发展有着重要的意义。我国95%的能源和85%的原材料来自矿产资源，矿产资源的不可再生性、储能耗竭性、供给稀缺性与人类对其需求的无限性形成尖锐的矛盾。随着经济发展对矿产品的需求大幅度增加，矿产资源开发过程中丢弃的大量废石和尾矿所带来的环境污染和安全问题，已成为当今世界可持续发展面临的最重要的问题之一。

解放以来我国几十年的矿业大开发，积累了数百亿吨各类尾矿（砂），这些尾矿（砂）需要占用大量土地（耕地），导致投资增加，尾砂胀库会引起停产，严重影响到企业的经济效益，废石与尾矿还会带来环境问题（如废石场的泥石流问题，尾矿库的环境污染问题等），解决好这些问题需要投入较大的人力、物力，解决不好便会导致严重的后果（如尾砂库的渗漏，尾砂坝决堤等），给矿山的正常生产带来严重的安全与环保隐患。

1 国外研究现状

世界各国十分重视尾矿的综合利用，尤其是工业发达国家，他们投入了大量的人力和物力，广泛开展尾矿的综合利用研究，并把利用程度作为衡量科学技术水平和经济发展程度的标志，因而使矿产资源的综合利用有了很大的进步。例如，德国、美国、英国、日本、前苏联、澳大利亚、加拿大和匈牙利等国，制定了二次资源管理法规和包括尾矿在内的废料排放标准，对于尾矿开发利用措施不力、环境质量不能达标的矿业开发单位，限期整改、予以经济处罚直至取消注册登记，同时在贷款和税收方面给予优惠政策刺激二次资源开发利用。

20世纪80年代开始，前苏联和美国相继提出了“人工矿床”（artificial deposit）的概念，即矿山生产过程中的各类排放物，经过一定时间的堆放，在自然因素和人工因素的双重作用下，在特定的经济技术条件下具备二次开发的可能，成为矿产生产的接替矿产资源或非传统矿业开发的矿产资源，这类经人工活动而形成的矿物资源富集体被称为“人工矿床”。上述概念的提出，为尾矿的二次开发和综合利用提供了全新的思路，为此美国和前苏联矿业局还成立了专门的研究院，近年来，围绕“人工矿床”的研究成果和国际会议频繁举行。

目前国外矿产资源综合利用的主要发展方向为：一是，发展无废生产工艺；二是，采用再资源化新技术；三是优化产品应用途径。总而言之，只要加强对尾矿成份和工艺性能及其相互关系研究，开展多学科、多行业联合攻关，绝大多数尾矿可以在整体利用方面找到合适的方案。

实现无尾矿生产是国际矿业开发的最高目标，矿山尾矿（砂）资源的综合开发利用是大势所趋。如有色金属矿床大多数是金属矿床，共生和伴生着许多种有用矿物，对其综合回收问题愈来愈受到人们的重视。美国、日本的铜、铅、锌、镍等多金属矿山综合利用率为76-90%。美国杜拉铝等7座铜选床分别综合回收了铜金银铝钼中的部分元素，综合利用率为88-91%；日本的小坂内之多金属矿综合利用率在85%以上；前苏联的胡杰斯克矿回收了铜锌镉铁硫锑硒钴等8种有用成分，利用率在87%以上；加拿大从曼托巴伟晶岩矿石中综合回收了锂、铍、镓，这些国家的综合利用程度均达到了相当高的水平。有色金属矿山的许多尾矿中都含有石英，因而比较适宜于用做玻璃原料和建筑材料，如可被用作铁路道渣和筑路碎石，还可被用作矿物肥料和土壤改良剂等，国内外许多矿山进行了大量工作，取得了明显的效果。在地下开采的矿山，废石和尾矿还被广泛用做井下充填材料。

2 国内研究现状

我国尾矿资源开发利用的研究程度和实际利用水平都明显落后于某些发达国家，基本处于起步阶段，大多停留在回收有价金属组分的阶段，即使有少量研究者和企业利用尾矿生产涂料、填料、建筑材料，其数量少、规模小，尚达不到减量化和资源化的目的，但近年来这种局面已有了明显的改变。

尾矿资源开发利用和环境综合治理已受到我国政府部门的高度重视。20世纪80年代以来我国政府和有关部门陆续颁布了《关于开展资源综合利用若干问题的暂行规定》、《中华人民共和国矿产资源法》、《全国环境保护工作纲要》和《中国21世纪议程》等一系列涉及尾矿资源环境问题的法规和政策性文件，强调了尾矿的资源性和对环境的危害性，以及其开发利用的重要性。工业和信息化部、科技部、国土资源部、国家安全监管总局等有关部门组织编制的《金属尾矿综合利用专项规划（2010-2015）》（以下简称《规划》）也正式了。特别是《中国21世纪议程》，已将尾矿从潜在资源提高到现实资源的地位，把尾矿的处置、管理及资源化示范工程列入到中国21 世纪议程中的优先项目计划，推动了我国对尾矿资源的开发利用和对环境的综合治理。

1990 年，成立了我国首家尾矿利用研究机构――中国地质科学院尾矿利用技术中心，专业从事矿山废弃物资源化综合利用和产品技术开发。1992年还在厦门专门召开了全国矿山废渣综合利用技术交流会，总结了我国尾矿利用方面的技术成就，明确了尾矿利用的方向。

2000年，中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所和中国地质科学院矿产综合利用研究所开展了“我国尾矿资源开发利用现状调查及利用对策研究”，对我国32个矿区50多个矿山尾矿的利用情况进行了调查。2008年，中国地质科学院矿产综合利用研究所还开展了我国重要矿山固体矿产尾矿资源调查与综合利用研究工作。调查结果显示尾矿中含有大量的有用组分，但尾矿大宗利用缺少实质性突破，利用率不超过2%。

全国各科研院所、企业等也对一些矿山的尾矿资源开展过调查，如2004年山东地质调查院对山东境内的六座金矿尾矿进行了调研和采样测试工作，湖北省地质科学研究所等对鄂东南地区的尾矿堆积现状及其基本特征进行了调查，2006年北京金有地质勘查有限责任公司完成了《我国黄金矿山尾矿资源调查和综合利用研究》，2010年开始江西省地矿资源勘查中心也在开展全省的尾矿综合利用调研，广西南丹、云南个旧、广东大宝山、凡口、湖南黄沙坪、湖北铜绿山、丰山洞、四川攀枝花、内蒙白云鄂博、安徽铜陵等矿区也开展了相关研究，特别是云南个旧和广东凡口还开展了钻探取样工作。

2008年10月，工业和信息化部了《关于开展矿山尾矿综合利用情况调查的通知》，要求各省、自治区、直辖市、计划单列市、新疆生产建设兵团工业行业主管部门对本省（市）所有矿山尾矿综合利用情况进行一次摸底调查。

据不完全统计，我国现有较大规模的尾矿库400多座，全部金属矿山堆存的尾矿达50 亿t以上，其中铁矿尾矿量为26.14亿t，主要有色金属尾矿量为21.09亿t，黄金尾矿量为2.72亿t，化工矿山尾矿量为3121.66万t。而且每年还以约3亿t尾矿的速率增长，其中铁矿山年排出尾矿量约1.3亿t，有色金属矿山年排出尾矿量达1.4亿t，黄金矿山排出尾矿量达到2450万t。新、老尾矿堆积量越来越多，而我国目前尾矿的综合利用率仅为8.3%左右，因此，总体上我国尾矿资源潜在价值高。

3 我国尾矿综合利用取得的成果

近年来，我国在尾矿开发利用上已取得了一定成绩，主要表现在以下三个方面：

3.1 尾矿有价组分再选回收技术研究有了较大进展

我国矿产资源的一个重要特点是单一矿少、共伴生矿多，由于技术、设备及以往管理体制等原因，尾矿中含有的多种组分未得到回收，使矿山尾矿成为有待开发利用的重要二次资源。

我国尾矿有价组分再选回收技术研究真正大范围研究是在20世纪70年代后期和80年代，取得了一定成绩，创造了良好的资源、环境和经济效益。如江西漂塘钨矿采用两段浮选流程从重选尾矿和细泥中回收钼、铋和银。甘肃金川铜镍矿有尾矿3500万t，采用氨浸-褐煤吸附法从含铜0.2%、镍0.24%、钴0.013%的铜镍尾矿中再选回收了铜、镍、钴，回收率分别达80%、90%和60%。攀枝花钒钛磁铁矿，已积存有近亿t尾矿，通过科技攻关，从尾矿中回收钒、钛、钴、钪，总价值占矿石总价值的60%以上（铁价值占矿石总价值的38.6%）。河南是我国产金大省，很重视含金尾矿的再选研究，根据尾矿中金的产出特点，采用再磨―浮选―氰化，重选―内混汞，浮选―再磨―氰化，强磁选―再磨―氰化四种工艺，从尾矿中回收金。江西宜春铌钽矿尾矿经浮选回收锂云母，重选回收长石，尾矿再选产值达矿山生产总值的52.4%。一般大型矿山企业，如攀枝花，金川、白云鄂博等矿山，对尾矿利用较重视，而大量的中、小矿山则还未能提到日程上来。

3.2 尾矿的整体利用已起步

尾矿整体利用可分为高层次和低层次的利用，均以没有再选价值的尾矿为原料。

高层次的尾矿整体利用研究和开发应用集中在制造微晶玻璃、陶瓷和水泥等方面。如用黄金尾矿生产微晶玻璃，其性能等同于添加了黄金的高档微晶玻璃。地科院尾矿利用技术中心用迁安铁矿等矿山尾矿研制出微晶玻璃花岗石、日用瓷、艺术瓷、墙地砖等；用德兴铜矿等矿山尾矿研制出高标号水泥。上海硅酸盐研究所用琅琊山铜矿尾矿研制出黑色微晶花岗石；用锦屏磷矿尾矿研制出微晶大理石。目前我国已建成两座尾矿微晶玻璃厂：一是，琅琊山微晶玻璃厂，采用成型玻璃微晶化生产工艺，制造黑色微晶花岗石板材；二是，宜春微晶玻璃厂，采用碎粒烧结结晶生产工艺，利用浒坑钨矿尾矿制造浅绿色微晶花岗石板材。

低层次的尾矿整体利用，即为利用尾矿进行矿山的回采充填、还田复耕、造地绿化，还用作铁路道渣和筑路碎石，以及用作矿物肥料和土壤改良剂等。

3.3 无尾矿、少尾矿生产工艺有所突破，涌现出部分无尾矿的生产矿山

实现无尾矿生产是国际矿业开发的最高目标。我国在这方面起步较晚，直止20世纪80年代才开始，但还是取得了一些成绩。

江苏梅山铁矿尾矿再选后，最终尾矿制作墙地砖，基本实现了无尾矿生产；我省宜春铌矿将尾矿再选后，经脱泥处理的最终尾矿被用作制造玻璃、微晶玻璃原料，实现了少尾矿生产；栾川钼矿再选后的最终尾矿不足原尾矿的30%，也实现了少尾矿生产。这些矿山为我国实现无尾矿生产起了示范作用。

综合来看，我国的尾矿综合利用水平目前还很低，与发达国家相比存在很大的差距，资源综合利用尚有许多工作要做。如对我国1845个重要矿山的调查统计结果表明，综合利用有用组分在70%以上的矿山仅占2%，综合利用有用组分在50%以上的矿山不到15%，综合利用有用组分低于25%的矿山占75%。在246个共生、伴生大中型矿山中，有32.1%的矿山未综合利用有用组分。这些未被利用的有用组分都被带入尾矿中排走，造成资源的极大浪费，增加了对环境的负面影响。

4 我国尾矿综合利用存在的主要问题

我国在尾矿综合利用方面虽然取得了很大的成绩，但远不能适应经济和社会发展的要求，与国内其他领域工业固体废弃物的利用水平及国际先进水平相比，存在着较大差距。

4.1 尾矿资料信息不完整

各类矿山的主管部门缺乏本行业矿山系统尾矿资料信息，更没有行业主管部门建立跨行业的尾矿矿产资源数据库和使用分配表，全国的尾矿资源开发利用规划也尚未展开。

4.2 调查和研究水平相对较低

目前，我国尾矿资源量调查和研究主要工作量安排在调查和走访上，缺乏系统的测试与定量评价数据，对尾矿的资源量、化学成份、矿物成份、可利用组分含量、类型、赋存状态缺乏系统的资料，使尾矿综合利用缺乏基础资料依据。

4.3 综合利用率低

我国目前矿床资源的总回收率只能达到30%左右，平均比国外水平低20%，而有益组分综合利用率则不到2.5%。值得注意的是，有些矿山的共（伴）生组分甚至超过矿产的价值，但这些共（伴）生组分在主矿产选矿时就进入尾矿未得到利用。

4.4 高附加值产品少、缺乏市场竞争力

目前，我国尾矿在工业上的应用，大多仅停留在对尾矿中有价元素的回收上或直接作为沙石代用品销售，开发出的高档建材产品因工艺过程相对复杂，成本较高，规模小、数量少，尚无法与市场上出售的各种装饰建材相竞争。