多途徑利用尾礦資源 有效緩解供需矛盾

　　近年來，隨著環(huán)保督查和綠色礦山建設(shè)規(guī)范的實施，尾礦不能再隨意堆放，必須進(jìn)行處理。尾礦怎么處理？中國地質(zhì)大學(xué)（北京）材料科學(xué)與工程學(xué)院院長、博士生導(dǎo)師，地質(zhì)生態(tài)材料與工程及固廢資源化利用領(lǐng)域?qū)＜覐堃院咏淌?，為固廢資源化利用支高招。

　　張以河介紹說，由于開采歷史、技術(shù)、設(shè)備、市場及管理等因素造成了大量的有價元素和有用成分棄存于尾礦當(dāng)中，致使尾礦具有雙重特性，它既是廢物又是二次資源，從而構(gòu)成了尾礦資源材料化利用和無害化處理的巨大潛力。目前，回收有價元素、制備新型建材或道路材料、用于充填采空區(qū)、制備礦物復(fù)合肥料和土壤改良劑以及開展地質(zhì)生態(tài)復(fù)墾、恢復(fù)綠水青山等已成為國內(nèi)外尾礦綜合利用的主要途徑。

　　回收有價元素。在采礦工業(yè)發(fā)展早期，由于受到冶煉技術(shù)條件的限制，許多有價金屬或稀有元素殘留在礦山尾礦。隨著科技的迅速發(fā)展，冶煉設(shè)備和技術(shù)的提高足已逐步對尾礦中的有價元素進(jìn)行綜合回收利用。這樣不但能緩解日益緊張的礦產(chǎn)資源供需矛盾，而且隨著市場需求的變化有望獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，因此，回收有價元素被認(rèn)為是礦山尾礦綜合利用的途徑之一。

　　制備建筑材料或道路材料?；诘V山尾礦成分與建筑或路面基層材料的相關(guān)性，通過技術(shù)攻關(guān)，在尾礦中摻加其他原料，去除或改性有毒有害元素后就可以實現(xiàn)以尾礦為主體原料制備建筑材料或道路基層材料。因此，利用尾礦生產(chǎn)建筑材料或道路基層材料已經(jīng)受到了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注，尤其是在利用尾礦制備磚瓦、水泥、微晶玻璃、陶瓷材料、石塑復(fù)合材料、路基材料等方面發(fā)展很快，并取得一系列成果，已經(jīng)成為尾礦資源材料化大規(guī)模利用的主要途徑。

　　用作充填采空區(qū)。礦山資源被大量開采后，會留下大面積的采空區(qū)，對礦山采空區(qū)的回填是直接利用尾礦的有效途徑之一。采用尾礦作為充填料，可就地取材，廢物利用，不僅解決因尾礦排放造成環(huán)境污染的問題，減輕相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，還可省去或大大減少尾礦庫的建設(shè)及其運行費用。目前利用相關(guān)設(shè)備將膏狀的尾礦漿料輸送到井下進(jìn)行采空區(qū)回填的做法最為普遍。我國在干式充填、水砂充填、分級尾砂充填、高濃全尾砂充填及膏體充填等尾砂充填技術(shù)方面已經(jīng)達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。尤其是上世紀(jì)80年代發(fā)展起來的全尾砂膏體充填工藝，具有析水量少、膠結(jié)劑用量少、充填體穩(wěn)定性好、強度高、尾礦用量大、對井下污染少等優(yōu)勢的高濃度膏體充填法，在尾礦處理中得到了廣泛應(yīng)用。

　　尾礦復(fù)合肥或土壤改良劑。鑒于尾礦含有大量有效成分并具有粒度較細(xì)的特點，有助于植被造田，可以改性后作為礦物復(fù)合肥料或改良劑來改善土壤環(huán)境，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。另外尾礦所含的Si、Zn、B、Fe、P等元素，也是維持某些植物生長和發(fā)育所需元素。因此，可以針對不同類型的尾礦，采取相應(yīng)的利用措施。如針對含鈣礦物類尾礦，可用作土壤改良劑施于酸性土壤，改性土壤的pH值；針對鈣、鎂和硅氧化物型的尾礦，可用作礦物復(fù)合肥料對酸性土壤進(jìn)行鈣化。此外，針對含有磁鐵礦的某些尾礦，其本身具有磁性，若把該類尾礦加入土壤中，可引起磁團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的活化，從而改善土壤的結(jié)構(gòu)、孔隙度及透氣性等。

　　對于尾礦處理，在國外發(fā)達(dá)國家有著哪些先進(jìn)的經(jīng)驗值得我們借鑒學(xué)習(xí)？張以河分析認(rèn)為，目前，國外礦山尾礦處理主要有化學(xué)中和法、物理隔離法、表面固化法及植被修復(fù)法。

　　化學(xué)中和法。化學(xué)中和法是利用添加堿性物質(zhì)（如石灰、碳酸鹽巖等）與礦山尾礦混合堆放發(fā)生中和反應(yīng)，從而實現(xiàn)控制酸性礦山廢水的產(chǎn)生。其中，將石灰等堿性物質(zhì)與礦山尾礦混合中和，以提高礦山尾礦的環(huán)境pH值，而pH的升高可以有效降低可能起氧化作用的微生物活性，從而抑制其氧化。另外，添加堿性物質(zhì)還能與礦物金屬離子形成金屬沉淀物沉積在礦山尾礦的表面，形成一層有效抑制尾礦氧化溶出產(chǎn)生的酸性礦山廢水，最終達(dá)到處理尾礦的目的。

　　物理隔離法。所謂物理隔離法就是采用水體、碎石、污泥、木屑廢物等材料覆蓋在礦山尾礦表面以隔離其與氧氣的接觸，從而控制其產(chǎn)生酸性礦山廢水的方法。如在加拿大魁北克省的某礦山尾礦就被直接排放到一個由土壩圍筑的永久性水庫中，從而實現(xiàn)水體隔離礦山尾礦的防氧化處理。此外，還有科技人員采用水體隔離的方法處理加拿大的一處鈾尾礦，從連續(xù)運行兩年的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，用水體隔離的方法能有效防止氧氣接觸尾礦，以減少酸性礦山廢水的產(chǎn)生。

　　表面固化法。表面固化法是采用有機(jī)或無機(jī)的藥劑（如石灰、磷酸鹽、硅酸鹽、有機(jī)物等）通過物理化學(xué)作用在尾礦或表面形成保護(hù)膜，以阻止氧氣、水及微生物接觸尾礦表面，從而抑制尾礦化學(xué)氧化和生物氧化，最終實現(xiàn)防止酸性礦山廢水產(chǎn)生的目的。如有人采用油酸鈉在硫鐵礦物上形成一層鈍化保護(hù)膜，以防止硫鐵礦物的氧化，最終達(dá)到從源頭控制酸性礦山廢水的產(chǎn)生。

　　植被修復(fù)法。與其他方法相比，尾礦的植被修復(fù)更加環(huán)保和廉價。一般而言，尾礦的植被修復(fù)法主要有兩種，一種是在尾礦表面覆蓋一層厚度適宜的土壤，然后再種上植物。這一方法雖然有效，但需要移植大量的客土，還要有一系列的后續(xù)工藝相配套，較高的運行成本影響了它的大規(guī)模推廣使用。另一種方法是直接在尾礦上種植耐酸堿耐重金屬的植物，但其關(guān)鍵技術(shù)難點就是要篩選和培育出適應(yīng)當(dāng)?shù)匚驳V環(huán)境的耐酸堿耐重金屬的超富集植物。另外，尾礦含有多種金屬元素，能同時吸收多種金屬的植物少之又少，因此，基于以上種種因素，該方法未得到大規(guī)模應(yīng)用。