黃星宇

中藍(lán)長(zhǎng)化工程科技有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410000

如今，我國(guó)礦山生產(chǎn)規(guī)模大范圍提高，由此產(chǎn)生的固體廢棄物也越來(lái)越多，這使得礦山必須對(duì)廢棄物的處理給予高度重視，通過(guò)有效的處理，使其成為一種資源，并將重點(diǎn)放在無(wú)機(jī)微晶材料研發(fā)方面，這對(duì)提高廢棄物的經(jīng)濟(jì)效益是有重要價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義的。

1 礦山固體廢棄物資源化整體利用

從技術(shù)的層面分析，礦山生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的固體廢棄物，其資源化處理方面的研究相對(duì)較少，主要集中于回填和筑路等方面；大部分廢棄物均未得到有效利用，僅僅是簡(jiǎn)單的貯存。部分企業(yè)在廢棄物貯存上未進(jìn)行有效的無(wú)害化處理，也未能進(jìn)行防沙、防水和防滲。針對(duì)廢棄物的處理，部分企業(yè)建有填埋場(chǎng)，而很多都未能達(dá)到衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。另外，現(xiàn)行技術(shù)在我國(guó)處于起步階段，實(shí)際上廢棄物有很多利用方向和途徑[1]。

1.1 金屬提取

提取有價(jià)值金屬是廢棄物資源化主要途徑之一。就目前來(lái)看，我國(guó)金屬礦山回收黃金總量約占總產(chǎn)量10%，而伴生白銀可以占到總量90%。以某企業(yè)為例，其憑借各項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用，將鎳的實(shí)際產(chǎn)量提高4倍，使伴生銅及伴生鈷的回收率均超過(guò)88%，由此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，已經(jīng)超過(guò)25億元。

尾礦中金屬的品位相對(duì)較低，利用傳統(tǒng)選冶工藝難以回收，而新方法對(duì)那些規(guī)模較小的尾礦也無(wú)明顯的經(jīng)濟(jì)效益。比如，在有色金屬礦山當(dāng)中，其尾砂含有很多有價(jià)的技術(shù)，以往選礦技術(shù)較為落后，有近40%的金屬依然留在尾砂，而且還有一定量的伴生組分，在最初的選礦過(guò)程中未能回收；通過(guò)對(duì)品位較低的金礦實(shí)施生物氧化處理，由此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益如同新建設(shè)若干中型礦山；SX-EW法的廣泛應(yīng)用，將銅礦石的可采品位有效降低到0.2%～0.4%；改造以往的煉鋁工藝，減少0.2美元/磅的成本。除此之外，對(duì)尾砂而言，因受到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等因素的影響，無(wú)法對(duì)稀有金屬進(jìn)行回收。若能加快改進(jìn)，則能有效提高經(jīng)濟(jì)效益[2]。

1.2 建材生產(chǎn)

以礦山生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的廢棄物為原料進(jìn)行建材生產(chǎn)是廢棄物綜合利用的主要途徑之一。該方法不會(huì)造成二次污染，能真正實(shí)現(xiàn)變廢為寶。具體用途包括以下幾個(gè)方面：第一，碎石生產(chǎn)，由礦山廢石制成碎石，回用在公鐵路和混凝土施工過(guò)程中；第二，水泥生產(chǎn)，部分尾砂主要化學(xué)成分和工程施工中所用水泥十分接近，都具有水硬性特征，能在水泥的生產(chǎn)中使用；第三，建筑制品的生產(chǎn)，比如，利用尾礦和粉煤灰等進(jìn)行建材加工制作；第四，輕骨料與礦棉生產(chǎn)，比如，用粉煤灰和高爐礦渣等制作輕骨料與礦棉。

1.3 能源回收

部分廢棄物存在一些能源可以回收利用。比如，在粉煤灰當(dāng)中，其含有煤近10%，能通過(guò)分選進(jìn)行回收和利用；對(duì)于煤矸石，其發(fā)熱量在0.8～8.0MJ/kg范圍內(nèi)，能在電站生產(chǎn)中進(jìn)行利用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，發(fā)電領(lǐng)域的煤矸石實(shí)際利用率可以達(dá)到40%[3]。

1.4 覆土造田

無(wú)論是廢石還是尾砂，都屬于無(wú)機(jī)礦物，基本沒(méi)有肥力，所以要在覆土和施肥之后才可以作為種植土使用。其中，廢石在露天采坑中作為填料使用。在這一方面，我國(guó)得到一定成就，尤其是在水土流失日趨嚴(yán)峻的今天，具有重要環(huán)境和社會(huì)效益。

1.5 其它方面的利用

尾砂中含有植物生長(zhǎng)必需元素，對(duì)尾砂進(jìn)行加工能獲取微肥，也可作為改良劑進(jìn)行使用；尾砂中有很多類(lèi)型的方解石，在工業(yè)生產(chǎn)中有一定利用價(jià)值，比如利用閃長(zhǎng)巖進(jìn)行水玻璃生產(chǎn)等。可見(jiàn)，在實(shí)際情況中，應(yīng)充分考慮尾砂主要成分與特征確定尾砂用途，一般不能以需要為依據(jù)進(jìn)行尾砂利用，這樣能減少投入與浪費(fèi)。另外，還需要各專(zhuān)業(yè)人員緊密配合，對(duì)尾砂及其利用進(jìn)行綜合研究，使資源得到更高效率的利用[4]。

2 無(wú)機(jī)微晶材料開(kāi)發(fā)

2.1 定義與機(jī)理分析

以微晶玻璃為例，其制備流程如圖1所示，它是一種組成較為特殊的基礎(chǔ)玻璃，加熱時(shí)通過(guò)對(duì)晶化的有效控制得到復(fù)合性材料。在對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行有效改善的前提下，形成具有玻璃各項(xiàng)性質(zhì)，還具有新型微晶結(jié)構(gòu)主要特征的新材料。對(duì)于工藝技術(shù)機(jī)理，其在物理上對(duì)玻璃具有的熱力學(xué)特征進(jìn)行充分利用，在某種條件下能形成結(jié)晶態(tài)；而在熔體不斷冷卻時(shí)，由于粘度不斷增加，所以能限制晶核產(chǎn)生，對(duì)微晶程度進(jìn)行有效控制，確保物理過(guò)程平衡，形成全新材料[5]。

圖1 微晶玻璃生產(chǎn)制備流程示意圖

在礦山中，廢棄物屬于晶核制，如著色劑與礦化劑等，能滿(mǎn)足此類(lèi)產(chǎn)品對(duì)資源提出的要求。由此可以看出，微晶玻璃的產(chǎn)生與發(fā)展增加了玻璃加工領(lǐng)域的發(fā)展范圍，出現(xiàn)一種和原工藝完全不同的工藝，充分發(fā)揮陶瓷與玻璃具有的優(yōu)勢(shì)，具有傳統(tǒng)材料不具備的優(yōu)勢(shì)。比如，新材料有更好的致密性，而且在生產(chǎn)時(shí)基本不會(huì)造成污染，產(chǎn)品自身沒(méi)有放射性與有毒有害物質(zhì)，還能對(duì)其它類(lèi)型的廢棄物進(jìn)行消納，是一種具有良好推廣應(yīng)用價(jià)值的綠色產(chǎn)品。

微晶纖維屬無(wú)機(jī)非金屬硅酸鹽纖維，有很高的強(qiáng)度，且耐高溫、耐腐蝕、防輻射、不吸水，性?xún)r(jià)比高。相較于其它纖維，微晶纖維模量與強(qiáng)度均較高，能絕熱隔音，抗氧化與輻射，適用于多種使用環(huán)境條件，可滿(mǎn)足基礎(chǔ)建設(shè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，是一種超高強(qiáng)代替鋼材的新基礎(chǔ)材料。

2.2 開(kāi)發(fā)展望

（1）在冶金工業(yè)生產(chǎn)工藝的支持下對(duì)微晶材料進(jìn)行開(kāi)發(fā)，如鑄件、粉料和粒料等，增大并加快新材料發(fā)展，尤其是產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。

（2）為海洋工程、油氣田開(kāi)發(fā)、鹽湖工程、化工生產(chǎn)、水利工程、冶金工業(yè)、交通建設(shè)、電子產(chǎn)品、航空航天及國(guó)防建設(shè)等提供不同的功能性材料。

（3）通過(guò)自身改進(jìn)與發(fā)展，盡快成為我國(guó)無(wú)機(jī)非金屬產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一。

（4）將無(wú)機(jī)微晶材料視作現(xiàn)階段的龍頭產(chǎn)品，提高礦山生產(chǎn)中產(chǎn)生的固體廢棄物的綜合利用與開(kāi)發(fā)技術(shù)水平，為礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展明確方向，奠定基礎(chǔ)。

（5）積極開(kāi)發(fā)各類(lèi)型功能性產(chǎn)品的換代產(chǎn)品，包括陶瓷、玻璃、建筑材料、耐火耐磨材料等。

（6）為化工廢渣、爐渣及赤泥等具有一定價(jià)值的廢棄物綜合利用與開(kāi)發(fā)確定合理可行的方向，并兼顧一定環(huán)保性與節(jié)能性。

（7）為我國(guó)節(jié)能減排事業(yè)，以及產(chǎn)能改進(jìn)提供正確穩(wěn)定的出路。

（8）將冶金產(chǎn)品和非金屬產(chǎn)品等的生產(chǎn)進(jìn)行連接，以此走循環(huán)經(jīng)濟(jì)道路。

（9）由我國(guó)相關(guān)主管部門(mén)進(jìn)行部署和規(guī)劃，并給予必要的支持與鼓勵(lì)，如增大資金的實(shí)際投入等[6]。

（10）建立開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室與生產(chǎn)基地；在運(yùn)營(yíng)礦山中，科研單位應(yīng)與院校配合建立研發(fā)中心，集中現(xiàn)有的力量，形成完整的網(wǎng)絡(luò)，將我國(guó)基本國(guó)情與資源狀況作為出發(fā)點(diǎn)，自主研發(fā)新技術(shù)和新工藝，從而充分發(fā)揮出社會(huì)主義具有的優(yōu)越性。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，礦山開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)過(guò)程中必定會(huì)產(chǎn)生大量固體廢棄物，這些廢棄物的堆積貯存不僅要占用大量土地資源，而其一旦貯存不當(dāng)，還會(huì)造成不同程度的環(huán)境污染與破壞。因此，必須對(duì)其進(jìn)行資源化處理，使廢棄物能夠形成其它行業(yè)生產(chǎn)、建設(shè)過(guò)程中可以用到的資源，尤其是無(wú)機(jī)微晶材料的研發(fā)與生產(chǎn)，它能使固體廢棄物向更多的產(chǎn)業(yè)方向邁進(jìn)，使廢棄物真正成為一種重要資源，最終在推動(dòng)發(fā)展的同時(shí)，緩解環(huán)境壓力，避免造成太大的環(huán)境污染。