齊文濤，陳智偉

(海南省九三四地質(zhì)大隊(duì)，海南 海口 570206)

當(dāng)前，海南島以自貿(mào)區(qū)(港)建設(shè)為總抓手，不斷優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，堅(jiān)持保護(hù)生態(tài)環(huán)境，走科學(xué)發(fā)展綠色崛起之路，大力倡導(dǎo)綠色礦山建設(shè)。然而礦山開采過程中，無(wú)論是露天開采剝離地表土層和覆蓋巖層，還是地下開采開掘大量的井巷，必然產(chǎn)生大量廢石[1]。礦山廢石的資源化綜合利用一直是國(guó)內(nèi)外礦山企業(yè)、政府部門以及專家學(xué)者所關(guān)注的難題之一。礦山廢石具有危害和利用的雙重性，是一種寶貴的二次資源[2]。隨著科技進(jìn)步、社會(huì)發(fā)展和人們環(huán)境意識(shí)的提高，礦山廢石的二次開發(fā)利用越來(lái)越受到重視。礦山廢石的資源化處置，不僅提高了礦產(chǎn)資源的綜合回收利用水平，減少了礦山廢石的排放量，改善了礦山生態(tài)環(huán)境，也是解決資源環(huán)境矛盾的有效途徑[3]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外相關(guān)科研院所、礦山企業(yè)等相繼成立了專門機(jī)構(gòu)，經(jīng)過多年的試驗(yàn)、研究、技術(shù)積累與沉淀，根據(jù)不同礦山廢石的資源特點(diǎn)和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)需求實(shí)況，提出了許多針對(duì)性的綜合開發(fā)利用方案，但礦山廢石資源的綜合利用仍處于初級(jí)階段，總體開發(fā)利用程度仍然偏低[4]。筆者通過對(duì)海南島礦山廢石資源進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查及綜合利用研究，重點(diǎn)查明島內(nèi)主要礦山廢石的資源特征，并進(jìn)行綜合分析與評(píng)價(jià)，指明綜合利用方向。

1 海南島礦產(chǎn)資源及礦山廢石資源概況

海南島礦產(chǎn)資源較豐富，已發(fā)現(xiàn)各類礦種88種，占全國(guó)已發(fā)現(xiàn)礦種數(shù)168種的51.8%。經(jīng)評(píng)價(jià)探明資源儲(chǔ)量的礦種有56種、產(chǎn)地426處，其中大型礦床67處、中型礦床120處、小型礦床239處。探明儲(chǔ)量位于全國(guó)前列的優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)有天然氣、玻璃用砂、鈦鐵砂礦、鋯英石砂礦、寶石、富鐵礦、鋁土礦(三水型)、飾面用花崗巖、飲用天然礦泉水和熱礦水等[5]。目前，全島開采的礦種主要有鐵礦、金礦、鋯鈦礦、高嶺土礦、石英砂礦、水泥灰?guī)r、鉬礦、鉛鋅礦、鈷銅礦、螢石礦、石墨礦等，開采礦山主要分布在海南島東北部的文昌市以及西南部的昌江縣、東方市、三亞市境內(nèi)。

自2013年以來(lái)，原海南省國(guó)土資源廳對(duì)境內(nèi)礦業(yè)權(quán)進(jìn)行大力清理整頓工作，并下發(fā)《切實(shí)加強(qiáng)礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)管理工作實(shí)施方案》，全力推進(jìn)礦業(yè)權(quán)規(guī)范管理及礦產(chǎn)資源管理體制改革，最大限度地減少礦業(yè)活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，加強(qiáng)采礦權(quán)尾礦、廢石排放堆存及相關(guān)設(shè)施管理，鼓勵(lì)礦山企業(yè)多措并舉綜合利用尾礦、廢石資源，使礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用狀況得到進(jìn)一步優(yōu)化。

通過對(duì)島內(nèi)開(停)采礦山的廢石資源狀況進(jìn)行野外調(diào)查，礦山廢石排放量較大的礦種主要為鐵礦，涉及到的礦山主要有昌江縣石碌鐵礦和三亞市紅石鐵礦，廢石堆存量大，綜合利用程度最低；東方市抱板金礦、東方市紅泉十八隊(duì)金礦、東方市紅甫門嶺金礦、東方市不磨金礦、昌江縣土外山金礦、定安縣富文金礦、樂東縣抱倫金礦、屯昌縣高通嶺鉬礦、樂東縣石門山鉬礦等有色金屬礦山廢石排放量不大，綜合利用程度較高；昌江縣古榕峰水泥用石灰?guī)r礦、昌江縣蕓紅嶺水泥用石灰?guī)r礦、昌江縣燕窩嶺水泥灰?guī)r礦、瓊中縣什運(yùn)白石嶺水泥原料大理巖礦、瓊中縣什統(tǒng)螢石礦、五指山市毛陽(yáng)石灰?guī)r礦、白沙縣水泥廠向民石灰?guī)r礦、白沙縣七坊鎮(zhèn)光雅浪高嶺石灰?guī)r礦等非金屬礦山有一定的廢石排放量，但綜合利用程度最高。而省內(nèi)石英砂礦、鋯鈦砂礦等砂礦山則不排放廢石。

2 海南島主要礦山廢石資源特征

2.1 黑色金屬礦山廢石資源特征

島內(nèi)黑色金屬礦山主要分布在昌江縣和三亞市，其中昌江縣石碌鐵礦是中國(guó)著名的大型火山沉積-變質(zhì)鐵礦床，也是中國(guó)最大的富鐵礦石主要生產(chǎn)基地之一。該礦山自1957年復(fù)礦投產(chǎn)以來(lái)，先后使用了數(shù)十個(gè)排土場(chǎng)，累計(jì)排放廢石數(shù)億噸，堆存于各排土場(chǎng)，本次共圈定5處廢石堆場(chǎng)，其中1號(hào)堆場(chǎng)(也稱280排土場(chǎng))是區(qū)內(nèi)最大的堆體，位于楓樹下采場(chǎng)以南，堆體海拔標(biāo)高+155～+335 m，地表形態(tài)呈沖積扇狀，堆體呈NW-SE走向，堆體中間厚65～85 m，兩翼逐漸減薄直至尖滅，堆體產(chǎn)狀整體南西傾，并在南西側(cè)形成30～50°的邊坡角，邊坡線長(zhǎng)約2 700 m，占地面積約2 km2，經(jīng)估算廢石量10 800萬(wàn)m3；2號(hào)堆場(chǎng)(也稱172排土場(chǎng))位于北一采場(chǎng)西北角，是區(qū)內(nèi)第二大堆體，地表形態(tài)呈不規(guī)則橢圓狀，堆體標(biāo)高+100～+450 m，堆體自南東至北西順山勢(shì)堆存，整體產(chǎn)狀北西傾，邊坡角30～50°，坡腳線長(zhǎng)約1.3 km，堆體厚度一般在北西段較為穩(wěn)定，厚30～65 m，南東段受原山體地形起伏較大的影響，厚度變化也較大，厚2.5～40 m不等，占地面積約1.7 km2，經(jīng)估算廢石量5 236萬(wàn)m3；3號(hào)堆場(chǎng)位于南礦采場(chǎng)的西側(cè)，主要由三個(gè)不連續(xù)的小堆體組成，規(guī)模不大，經(jīng)估算廢石量約305萬(wàn)m3；4號(hào)堆場(chǎng)位于正美山采場(chǎng)東側(cè)，規(guī)模較小，經(jīng)估算廢石量約273萬(wàn)m3；5號(hào)堆場(chǎng)為保秀區(qū)段地下開采廢石資源臨時(shí)堆存地，規(guī)模小，經(jīng)估算廢石量約85萬(wàn)m3。廢石的巖石類型種類較多，巖性復(fù)雜，堆體主要由二透巖、白云巖或白云質(zhì)灰?guī)r、變質(zhì)砂巖、石英巖、千枚巖、片巖、花崗巖、板巖和其他巖類(糜棱巖、角礫巖、輝綠巖等)構(gòu)成，堆體中巖類最多的是二透巖、白云質(zhì)灰?guī)r和變質(zhì)砂巖。在5個(gè)堆場(chǎng)分別采集了15件具有代表性的巖石樣品進(jìn)行了圍填海工程填充物質(zhì)成分限值檢測(cè)(GB 30736-2014)，其中1號(hào)堆場(chǎng)5件(ST03、ST2-7、ST2-8、ST2-9、ST2-11)，2號(hào)堆場(chǎng)5件(ST09、ST10、ST2-1、ST2-2、ST2-4)，3號(hào)堆場(chǎng)1件(ST2-5)，4號(hào)堆場(chǎng)2件(ST2-13、ST2-15)，5號(hào)堆場(chǎng)2件(ST05、ST2-14)，樣品分析測(cè)試結(jié)果見表1。結(jié)果表明：所有樣品的材質(zhì)、塊體大小(個(gè)別塊度較大巖石可破碎后達(dá)到相應(yīng)指標(biāo)要求)均符合圍海工程中堤壩或圍堰的設(shè)計(jì)要求，樣品無(wú)異味、異臭，塊體相對(duì)密度較大(均值2.84 g/cm3，最大值3.08 g/cm3，最小值2.64 g/cm3)，均大于海水相對(duì)密度(一般1.025 g/cm3)，大腸菌群濕重比個(gè)數(shù)均未檢出，γ輻射劑量率(均<10 nGy/h)低于海南省均數(shù)180 nGy/h、全國(guó)均數(shù)80 nGy/h和世界均數(shù)57 nGy/h，表明巖石的γ輻射劑量率在海南省正常室外天然輻射本底水平內(nèi)[6]。本次所采集的15件樣品共有7件樣品(ST2-1、ST2-2、ST2-4、ST2-7、ST2-8、ST2-9、ST2-11)符合《海洋沉積物質(zhì)量》(GB 18668—2002)的第一類圍海工程填充物質(zhì)要求，4件樣品(ST09、ST2-5、ST2-13、ST2-15)符合《海洋沉積物質(zhì)量》(GB 18668—2002)的第二類圍海工程填充物質(zhì)要求，4件樣品(ST03、ST05、ST10、ST2-14)符合《海洋沉積物質(zhì)量》(GB 18668—2002)的第三類圍海工程填充物質(zhì)要求，本著“就低不就高”的原則，所有樣品均符合《海洋沉積物質(zhì)量》(GB 18668—2002)第三類圍海工程填充物質(zhì)要求。本次工作在廢石堆場(chǎng)共采取了8組具有代表性的樣品，進(jìn)行了物理機(jī)械性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明各堆體廢石的飽和抗壓強(qiáng)度、抗剪切強(qiáng)度以及抗腐蝕性能良好，能夠達(dá)到填海用石料和建筑用石料的質(zhì)量要求。

表1 石碌鐵礦廢石圍填海工程填充物質(zhì)成分限值測(cè)試結(jié)果一覽表Table 1 List of test results of filling material composition of waste rock reclamation project in Shilu iron mine

三亞市紅石鐵礦為一座小型貧磁鐵礦，目前礦山處于停采狀態(tài)。通過十多年的生產(chǎn)，礦山分別在地表形成了3個(gè)露天采坑和3個(gè)廢石堆場(chǎng)、1個(gè)尾礦池(由于設(shè)計(jì)不規(guī)范，按水利工程設(shè)施進(jìn)行建設(shè)，暫稱尾礦池)。其中HS1堆場(chǎng)位于采坑1西南側(cè)，面積約52 996 m2，最終標(biāo)高約+380 m，局部段實(shí)施了治理工程，經(jīng)估算廢石量約151萬(wàn)m3。HS2堆場(chǎng)位于選礦廠西南側(cè)，面積約29 915 m2，主要由選礦排放的廢石、廢渣組成，目前地表局部進(jìn)行了覆土種樹，經(jīng)估算廢石量約19萬(wàn)m3。HS3堆場(chǎng)位于采坑1東南側(cè)，面積約6 651 m2，廢石堆場(chǎng)最終標(biāo)高約+380 m，目前已實(shí)施了治理工程，但不完善，作為礦山汽車停車場(chǎng)及施工隊(duì)生活、辦公用房建設(shè)場(chǎng)所，經(jīng)估算廢石量約15萬(wàn)m3。廢石主要巖類有鈣鎂質(zhì)矽卡巖、白云質(zhì)灰?guī)r、花崗斑巖、石英粉砂巖等，可見云母集合體。堆體表面主要為塊狀巖塊和粉末狀廢渣(礦山破碎選礦后排放的固體廢物)呈混雜堆積狀態(tài)，巖石硬度較小，表觀質(zhì)量稍差。

現(xiàn)狀調(diào)查發(fā)現(xiàn)，島內(nèi)黑色金屬鐵礦山排放的廢石量最大，利用程度最低。尤以石碌鐵礦堆存的廢石量最多(占海南全省礦山廢石總量的95%以上)，雖然綜合利用程度最低，但因石碌鐵礦廢石堆中普遍混有貧礦石，先前曾有企業(yè)對(duì)廢石中的礦石進(jìn)行回收利用，后因鐵礦石價(jià)格下跌，回收成本較高，紛紛破產(chǎn)，目前廢石基本被當(dāng)作廢棄物堆存在各大排土場(chǎng)，局部廢石堆表面已覆土種樹、根植果園等進(jìn)行復(fù)綠，防止水土流失和地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。隨著礦山生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，廢石堆存量越來(lái)越大，不僅侵占土地、存在較大的安全隱患，還造成資源的浪費(fèi)。另外，三亞市紅石鐵礦雖然目前處于停采狀態(tài)，但是礦山依然堆存有167萬(wàn)m3的廢石尚未利用，與石碌鐵礦相似，廢石被當(dāng)作固體廢棄物堆放在排土場(chǎng)，僅在局部地段通過種植林木等進(jìn)行簡(jiǎn)單的復(fù)綠治理，但不夠完善。

2.2 有色金屬礦山廢石資源特征

島內(nèi)有色金屬礦山主要礦種為金礦和鉬礦，其中金礦在區(qū)域上分布于海南隆起西部，區(qū)域性北東向戈枕斷裂帶(韌性剪切帶)上，金礦體賦存在糜棱巖帶內(nèi)，形成了石英超糜棱巖型、千糜巖型、糜棱巖型金礦石，涉及到的礦山主要有東方市抱板金礦、東方市紅泉十八隊(duì)金礦、東方市紅甫門嶺金礦、東方市不磨金礦、昌江縣土外山金礦等。這些礦山規(guī)模較小，主要采用豎/斜井或平硐的方式進(jìn)行采礦，廢石一般就地堆存于硐口附近，廢石排放量小，廢石巖石類型主要有含眼球條紋條帶狀混合巖、石英絹云母片巖、糜棱巖等，廢石多用于鋪設(shè)道路、修整平臺(tái)、回填采空區(qū)，綜合利用程度高。特別是東方市國(guó)土環(huán)境資源局通過實(shí)施專項(xiàng)礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工程，對(duì)以往民采遺留的采坑、礦井、采空區(qū)等全部用廢石進(jìn)行了回填，并清理了堆渣場(chǎng)、廢棄礦區(qū)及周邊，平整出的土地交付給村民植種果樹等進(jìn)行復(fù)綠，恢復(fù)了礦山生態(tài)環(huán)境，同時(shí)減少了礦山廢石的排放。樂東縣石門山鉬礦目前為停采狀態(tài)，礦山自投產(chǎn)以來(lái)，共形成2處小規(guī)模的廢石堆，就地堆存于平硐硐口附近，廢石排放量小，廢石巖類主要為花崗巖，主要用于就近鋪路、修整平臺(tái)。而屯昌縣高通嶺鉬礦則處于生產(chǎn)狀態(tài)，隨著礦山投產(chǎn)，在斜井硐口和選礦車間附近共形成4處小規(guī)模廢石堆，堆存不連續(xù)，堆存厚度較薄(一般0.5～3 m)，巖石類型主要為花崗巖，因廢石主要為近礦圍巖，礦山企業(yè)表示要對(duì)其進(jìn)行再次回收其中的鉬礦。

現(xiàn)狀調(diào)查顯示，島內(nèi)金、鉬等有色金屬礦山廢石排放量較小，利用程度相對(duì)較低。由于礦山均為地下開采，本身產(chǎn)生的廢石量較小，加之廢石一般就地堆放在豎(斜)井硐口附近，主要用于搭建平臺(tái)、鋪修道路、回填采空區(qū)等，廢石被當(dāng)作初級(jí)原料使用，利用程度相對(duì)較低，但礦山也因此減少了廢石堆存引發(fā)的一系列安全、生態(tài)環(huán)境問題。

2.3 非金屬礦山廢石資源特征

島內(nèi)非金屬礦山主要為水泥用灰?guī)r礦，一般都是露天開采，礦山排放的廢石主要有露天開采剝離的蓋層、圍巖及非礦夾石，以昌江縣蕓紅嶺水泥用灰?guī)r礦為例，剝離的蓋層主要為紅褐色風(fēng)化土，剝離的圍巖主要為紅褐色絹云母千枚巖，采用鄰區(qū)昌江縣古榕峰水泥用石灰?guī)r礦中計(jì)算的硅酸率參數(shù)，(SM)平均值為2.41，鋁氧率(AM)平均值為3.28，完全滿足《冶金、化工石灰?guī)r及白云巖、水泥原料礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》(DZ/T 0213—2002)規(guī)范附錄D，表D.7黏土質(zhì)、硅質(zhì)原料化學(xué)成分一般要求。通過對(duì)照昌江縣三大水泥廠(昌江華盛天涯水泥有限公司、華潤(rùn)水泥(昌江)有限公司、昌江鴻啟實(shí)業(yè)有限公司)入窯礦石原材料質(zhì)量指標(biāo)，認(rèn)為這些礦山的千枚巖可以作為水泥用粘土質(zhì)原料綜合利用。而非礦夾石因水泥生產(chǎn)工藝的改進(jìn)及產(chǎn)品價(jià)格上漲，多數(shù)已被礦山企業(yè)當(dāng)作配礦搭配利用。由于礦山各夾石的MgO含量均低于3%，除硅質(zhì)條帶結(jié)晶灰?guī)r的CaO含量較低外，其余CaO的含量一般高于40%。目前，礦山原料控制CaO含量43%～46%，SiO2含量10.5%～13.5%，即可生產(chǎn)出合格的熟料，可見高硅低鈣灰?guī)r夾石完全可以當(dāng)作配料使用。另外，瓊中縣什運(yùn)白石嶺水泥原料大理巖礦廢石巖石類型主要由花崗巖化大理巖、含硅質(zhì)大理巖、花崗巖、少量閃長(zhǎng)巖等組成，該礦山結(jié)合區(qū)內(nèi)廢石特點(diǎn)，主要用以加工成石料出售，并獲得較好經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)解決了廢石堆存侵占土地、資源浪費(fèi)問題。

現(xiàn)狀調(diào)查表明，島內(nèi)非金屬礦山廢石排放量相對(duì)較多，但綜合利用程度高。其中，尤以昌江縣蕓紅嶺、古榕峰以及燕窩嶺石灰?guī)r礦廢石利用程度最高，廢石已被當(dāng)作水泥配料搭配利用，礦山基本不排放廢石；除五指山毛陽(yáng)石灰?guī)r礦目前處于停采狀態(tài)，且沒有堆存廢石之外，其他幾個(gè)非金屬礦山所產(chǎn)生的廢石幾乎全部用以加工成建筑用石料出售，并獲得較好經(jīng)濟(jì)效益。

3 海南島礦山廢石綜合利用途徑

島內(nèi)黑色金屬礦山廢石的綜合利用途徑有以下幾種。石碌鐵礦的廢石可以用作：①圍填海工程填充物質(zhì)。圍填海工程填充物質(zhì)成分限值檢測(cè)結(jié)果表明，所有的樣品均符合《海洋沉積物質(zhì)量》(GB 18668—2002)的第三類圍海工程填充物質(zhì)要求，可作為第三類圍填海工程填充物質(zhì)使用。②建筑石料。巖石物理力學(xué)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明，所有樣品均符合建筑用石的質(zhì)量要求，可以用作建筑石料或鋪路碎石，破碎較為嚴(yán)重的碎石渣可燒制環(huán)保磚，剩余泥土可就地用于后期復(fù)墾。三亞市紅石鐵礦，由于該處廢石中普遍混有選礦后產(chǎn)生的廢渣，致使粉末狀質(zhì)物含量較高，對(duì)其綜合利用可經(jīng)分選后對(duì)廢渣、圍巖分別進(jìn)行綜合利用，其中廢渣可用以生產(chǎn)環(huán)保磚、圍巖用以生產(chǎn)鋪路石料，但應(yīng)補(bǔ)測(cè)巖石物理力學(xué)試驗(yàn)樣數(shù)據(jù)予以支撐。

島內(nèi)有色金屬礦山排放的廢石較為破碎，且廢石量較小，除了用作鋪設(shè)道路、回填采空區(qū)之外，還可以借鑒島內(nèi)金礦尾礦生產(chǎn)環(huán)保磚的成功案例，對(duì)礦山廢石進(jìn)行深加工，從而獲得更好經(jīng)濟(jì)效益，但應(yīng)根據(jù)《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5085—2007)進(jìn)行毒性浸出和腐蝕性浸出試驗(yàn)，鑒別廢石屬于危險(xiǎn)廢物還是Ⅰ類或Ⅱ類一般工業(yè)固體廢物。

島內(nèi)非金屬礦山廢石除用以加工成石料，還可參照昌江縣蕓紅嶺、古榕峰以及燕窩嶺石灰?guī)r礦綜合利用廢石的成功案例，即把廢石當(dāng)作水泥配料使用，其經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)高于加工成石料出售，使資源最大限度得以回收利用。

此外，有些礦山廢石還可以代替黏土，生產(chǎn)硅酸鹽水泥和低堿水泥。有的礦山企業(yè)利用礦山廢石生產(chǎn)微晶玻璃和水處理混凝土等。只要礦山認(rèn)真試驗(yàn)、研究，礦山廢石是可以進(jìn)行資源化綜合利用的。

4 結(jié) 論

1) 基本查明了島內(nèi)主要礦山廢石的分布狀況、資源特征及綜合利用情況，重點(diǎn)查明了昌江縣石碌鐵礦廢石的巖石類型，巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，化學(xué)成分及分布范圍，估算了重點(diǎn)礦山的廢石量。

2) 對(duì)島內(nèi)主要礦山廢石的資源條件進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，并根據(jù)各礦山廢石的資源特征，分別進(jìn)行了針對(duì)性的綜合分析，探討了綜合利用途徑，為廢石的綜合利用指明了方向。