金属矿山固体废物的处理与利用研究

姜喆

摘要：我国地域辽阔，金属矿山繁多，金属矿山固体废物问题一直困扰着矿山工作人员。本文详细介绍了金属矿山固体废物的来源及危害，针对不同的固体废物提出了相应的处理方法和利用手段，以及为金属矿山固体废物的处理提供参考。

关键词：金属矿山；固体废物；尾矿；废石

1 金属矿山固体废物概述

金属矿山固体废物主要包括矿山开采产生的废石及选矿加工过程中产生的尾矿。金属矿山产生的固体废物是所有矿山中最多的，是重金属污染的源头之一。

1.1 金属矿山固体废物的来源

金属矿山固体废物的产生与矿山采矿、选矿及冶炼有密切联系[1]。我国金属矿山多为采选联合的企业，所产生的固体废物主要有基础建设及生产时剥离的表层岩石和覆盖层、地面或井下作业时剥离的表外矿石或岩石（开采出的废石）、尾矿或废石填料、水砂、装载或运输时撒下的矿石及金属冶炼过程中产生的各种炉渣，电解产生的阳极泥等。其中，矿山开采产生的废石和选矿产生的尾矿占金属矿山固体废物的绝大部分。

1.2 金属矿山固体废物的危害

1）破坏生态平衡

金属矿山固体废物的危害，首先表现在对土地的占用及破坏上[2]。由于金属矿山被过度开采，导致固体废物大量产生，侵占了大量的农业耕地，影响农业生产。而且，固体废物的堆放，覆盖大片森林，大批植物死去，造成植物、动物的物种减少。某些金属矿山水土流失严重，变成秃山、石山，当大雨大风天气来临时，极易引起滑坡、塌方及泥石流等灾害。

2）污染环境

金属矿山固体废物长期堆放在露天环境下，在风的作用下，常常变成粉末状，干旱季节里，极易扬起大量粉尘，污染大气环境。金属矿山固体废物中常常含有硫化物等有害物质，在雨水冲刷、渗漏的作用下，极易发生自燃现象，从而产生大量的二氧化硫、硫化氢等有害气体，危害矿区动植物的生命安全。

金属矿山的尾矿等固体废物，是引起矿山水体酸化，水体重金属离子过饱和的主要污染源。此外，重金属元素渗入土壤中，会导致土壤毒化，使得土壤中的微生物大量死亡，影响土壤质量，将原本适合耕作的农田，变成“死土”。据实测资料统计，不少金属矿山的固体废物中还含有放射性物质，这些固体废物不宜用作建筑材料，否则会使污染范围扩大。

3）引发工程地质灾害

金属矿山固体废物的长时间堆放，不仅造成巨大的经济损失，还常常引发重大的工程地质灾害。尾矿库溃坝事故是矿区危害最大的灾害，给社会各界，特别是矿区附近居民带来极大的损害。据不完全统计，我国2001年至2014年之间，共发生86起尾矿溃坝事故，造成了巨大的损失。

2 金属矿山固体废物的处理

2.1 堆置

采矿产生的废石一般采用堆置的方法进行处理。分級分区堆置废石是充分回收金属矿资源的需要，也是矿山长远发展的必然要求，有利于矿山后期的开发利用及矿山可持续发展。

对尾矿的处理，常常修建专门的尾矿库进行堆存，尾矿库要用HDPE膜进行防渗处理防止污染地下水，待得选矿技术成熟后再加以利用。尾矿库的库容量大、占地多，具有投资资金大、外部条件要求多、建设工期长的特点。

2.2 复垦

复垦是对已堆满尾矿或废石的尾矿库及排土场进行后继处理的常见措施，主要分为生物复垦及工程复垦两部分，两部分相互依赖，是一个整体。尾矿的复垦主要分为加土复垦和不加土复垦两种形式，加土复垦的坝面采用黄土覆盖和毛草种植，减少尾矿库内尾砂的流失，不加土复垦主要有植被恢复演替途径、土壤生物改良途径和客土复垦途径三种模式。

2.3 综合利用

综合利用废渣时，首先对其中的有用物质和伴生元素进行回收；其次，根据废渣的物理化学性质，将废渣与不同建筑材料混合使用。具体对金属矿山各固体废物的利用见下章。

3 金属矿山固体废物的利用

3.1回收有用金属

金属矿山的尾矿、废石等固体废物中常常含有许多有价值的金属。在选矿技术手段提升的条件下，可对残留在尾矿中的有价组分进一步提炼。另外，矿石中含有一些有用的伴生组分，选矿时没有进行回收而残留在固体废物中，在对废石进行回收利用时可以对其中的伴生组分进行提炼。对金属矿山的尾矿和废石中所含的有用金属进行回收，不仅大大降低尾矿和废石的产生量，提高资源的利用率，还能大大地提高矿山的经济效益。

3.2 制取新材料

金属矿山的尾矿固体废物中矿物成分及化学成分不一，对其进行利用的方式也不尽相同。将尾矿作为二次资源，生产各类建筑材料是现今最为流行的尾矿处理方法。

1）制作尾矿砖

尾矿中含有大量的硅酸盐，可以利用硅酸盐制作新型的建筑材料——尾矿砖，它是由硅或铝尾矿与凝结材料混和，再与其他催化材料按照一定的比例和颗粒级配均匀掺和、压制成型，而形成的具有一定强度的砖块。尾矿砖的物理力学性能好，强度高，硬度大，符合建筑标准。

2）制玻璃

富含二氧化硅的石英脉型金矿、钨矿及富含长石、石英的伟晶岩型矿床等金属矿山的尾矿都可以作为原材料进行玻璃的生产。根据尾矿的不同性质，可制作瓶缸玻璃、纤维中碱球、低碱无硼玻璃等不同性质的玻璃。

3）制其他材料

在实际生产中，加气混凝土的生产，常常利用尾矿中的砂作为配料。此外，若尾矿中含有辉绿岩、角闪岩、花岗岩、石灰岩、蛇纹岩、萤石和辉石等矿物组分，可用于制作铸石。

3.3 用于井下填充

对于矿山采空区的处理，常常利用尾矿或废石进行回填，这是一种即经济又适用的方法，对矿山安全有极大的提高作用。

参考文献

[1] 张利珍， 赵恒勤， 马化龙，等. 我国矿山固体废物的资源化利用及处置[J]. 现代矿业， 2012， （10）：1-5.

[2] 龙涛， 杨小聪. 我国金属矿山固体废物污染及其对策分析[C]. 2010中国环境科学学会学术年会论文集（第四卷）. 2010：54-56.