劉軒，任莉莉，金海東，劉洋，楊航

（江西科技學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院，江西 南昌 330098）

0 引言

江西省位于中國(guó)東南部，自然資源豐富，尤其是礦產(chǎn)資源。目前全省共發(fā)現(xiàn)各類(lèi)有益礦產(chǎn) 160 種，有 5000 多個(gè)礦區(qū)。其中，已核實(shí)儲(chǔ)量的有 101 種，列入儲(chǔ)量表的有 96 種，已有 1106 個(gè)礦區(qū)。江西省的銅礦主要分布在江西省九江市城門(mén)山銅硫鐵礦區(qū)、江西省瑞昌市烏山銅硫鐵礦區(qū)、江西省德興市銅廠銅礦區(qū)等多個(gè)地區(qū)，銅礦儲(chǔ)量占全國(guó)的五分之一。其中，德興銅礦是中國(guó)大型銅礦之一，城門(mén)山銅礦是中國(guó)最重要的露天銅工業(yè)礦之一。江西銅礦儲(chǔ)量巨大，埋藏較淺，開(kāi)采的同時(shí)會(huì)回收大量的伴生礦，一礦變多礦，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。目前，江西已建成亞洲最大的礦山以及全國(guó)最大的銅冶煉基地，但尾礦問(wèn)題正逐步嚴(yán)重，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015 年中國(guó)國(guó)內(nèi)尾礦堆積量為 173 億噸，尾礦堆積量呈快速攀升趨勢(shì)，截至 2020 年尾礦堆積量增長(zhǎng)到 222.6 億噸，尾礦問(wèn)題已逐步演變成亟待解決的突出環(huán)境問(wèn)題之一。

十四五規(guī)劃指出，要牢固樹(shù)立和貫徹落實(shí)“綠水青山就是金山銀山”的理念，促進(jìn)人與自然和諧相處，加大對(duì)礦山生態(tài)環(huán)境的治理。提高自然資源開(kāi)發(fā)和保護(hù)程度，巧妙推進(jìn)礦區(qū)土地節(jié)約集約利用和耕地保護(hù)，引導(dǎo)形成有效的礦業(yè)投資，激發(fā)礦山企業(yè)開(kāi)發(fā)的內(nèi)生動(dòng)力，發(fā)展綠色礦業(yè)，建設(shè)綠色礦山。根據(jù)國(guó)家最新出臺(tái)的《防范化解尾礦庫(kù)安全風(fēng)險(xiǎn)工作方案》和《長(zhǎng)江流域保護(hù)法》，國(guó)家提倡對(duì)尾礦進(jìn)行就地處置。自 2020 年起，對(duì)傳統(tǒng)的稀缺性、戰(zhàn)略性礦產(chǎn)礦山進(jìn)行確認(rèn)，保證其正常開(kāi)發(fā)的前提下，理論上全國(guó)尾礦庫(kù)數(shù)量只減不增，到 2022 年底，尾礦庫(kù)安全風(fēng)險(xiǎn)管理責(zé)任完全落實(shí)，堅(jiān)決遏制非不可抗力因素造成的潰壩事故。但是，如果企業(yè)不能解決堆積問(wèn)題，不能應(yīng)對(duì)不斷增加的尾礦，不能有效防止?jié)问鹿实陌l(fā)生，就需要停止生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)。因此，有效解決尾礦問(wèn)題已成為當(dāng)前礦山企業(yè)最重要的問(wèn)題。

1 礦山企業(yè)現(xiàn)有處理方式

尾礦是指將礦石經(jīng)破碎、篩分、研磨、分級(jí)、再經(jīng)重選、浮選、氛化等選礦工藝流程，選出有價(jià)值的精礦石后的剩余部分。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)稀有金屬的需求量日益增加，因此尾礦處理問(wèn)題成了重要的研究對(duì)象。目前有以下幾種處理方式：

1.1 傳統(tǒng)尾礦堆存技術(shù)

傳統(tǒng)尾礦技術(shù)是因尾礦一般作為固體廢棄物堆積在尾礦庫(kù)中。尾礦庫(kù)的建造主要有筑壩攔截谷口的方法或圍地的方法。目前，我國(guó)絕大部分尾礦庫(kù)是利用傳統(tǒng)水力沖填法，利用管道運(yùn)輸入庫(kù)。世界級(jí)的德興銅礦也是以這種方法將尾礦堆積在尾礦庫(kù)內(nèi)。尾礦庫(kù)主要可為分為山谷型尾礦庫(kù)、傍山型尾礦庫(kù)、平地型尾礦庫(kù)和截河型尾礦庫(kù)五個(gè)種類(lèi)[1]?，F(xiàn)有的處理辦法是將尾礦堆積在尾礦庫(kù)中，尾礦庫(kù)不僅耗資大且安全隱患也多，長(zhǎng)期的堆積又占用土地資源，且堆積的尾礦在風(fēng)化、雨水酸化的環(huán)境作用下，尾礦顆粒、滲透液會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的大氣污染、水體污染、土壤污染、地質(zhì)災(zāi)害等問(wèn)題，尾礦堆積占用土地面積大，尾礦庫(kù)潰壩等災(zāi)害事故時(shí)有發(fā)生，潰壩會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。無(wú)論是經(jīng)濟(jì)效益還是環(huán)境效益方面都有巨大的危害，對(duì)國(guó)家企業(yè)和環(huán)境來(lái)說(shuō)都是傷害巨大的。

1.2 尾礦干堆技術(shù)

隨著人們對(duì)尾礦庫(kù)的安全、環(huán)保、節(jié)能減排越來(lái)越重視，尾礦干堆技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。它以精礦沉降濃縮、過(guò)濾脫水的技術(shù)為基礎(chǔ)，將尾礦砂的含水率降低到 10% 左右后進(jìn)行干式堆存，有效解決了過(guò)去選廠輸出的尾礦漿直接排入尾礦庫(kù)，形成庫(kù)內(nèi)大量積水的問(wèn)題。這種干堆技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，能有效解決存在安全隱患、環(huán)境破壞、占用土地等傳統(tǒng)尾礦庫(kù)存在的問(wèn)題，也提高了回水利用率。通過(guò)對(duì)尾礦的干濾處理，尾礦的儲(chǔ)存容量及其使用壽命在很大程度上延長(zhǎng)了，同時(shí)也節(jié)約了土地資源，減少了多種污染。但是尾礦干堆技術(shù)也存在很多的局限性，首先是規(guī)模太大、運(yùn)營(yíng)成本過(guò)高，同時(shí)堆積后的尾礦水分雖然會(huì)有部分蒸發(fā)，但大部分還是會(huì)繼續(xù)滲透到地下，甚至可能進(jìn)入地下水循環(huán)。

1.3 尾礦回填

尾礦回填是通過(guò)用尾砂廢料來(lái)填補(bǔ)已經(jīng)開(kāi)采完的區(qū)域，尾砂經(jīng)過(guò)處理后重新填回開(kāi)采完的區(qū)域的方法，可以保護(hù)地貌、減少尾礦壩成本等。目前用尾砂填充采空區(qū)有兩種常用的方法，第一種是全尾砂膠結(jié)充填技術(shù)，將脫水后的尾礦與粉煤灰、水泥等混合使用，形成充填漿料，再利用管道運(yùn)輸將充填漿料送入采充區(qū)；第二種是高水固結(jié)全尾砂充填技術(shù)。與前者有部分相似，前者使用了水泥作為膠凝材料，后者則是使用了高水材料。此方法以鋁酸鹽、硫鋁酸鹽為主的甲料和以硬石膏、生石灰、促凝劑為主的乙料，分別制漿輸送，先充分混合再進(jìn)行填充，具有凝結(jié)速度快的特點(diǎn)。

2 企業(yè)處理尾礦的主要問(wèn)題

2.1 利用效率低

目前國(guó)內(nèi)外礦產(chǎn)資源經(jīng)過(guò)多年開(kāi)采，導(dǎo)致大量尾礦產(chǎn)生，現(xiàn)有的處理方式，尾礦資源綜合利用不到五分之一。

2.2 缺乏高價(jià)值再生產(chǎn)品

尾礦的綜合利用缺少高附加值產(chǎn)品，且缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。尾礦綜合利用始終停留在制備建筑材料或有價(jià)組分回收等階段，沒(méi)有集聚市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。目前支持的可制備技術(shù)以尾礦制備微晶玻璃為例，由于其制備工藝復(fù)雜，研發(fā)制備成本較高，與市場(chǎng)需求量大的建筑材料競(jìng)爭(zhēng)力度不大，因而無(wú)法在工業(yè)上大規(guī)模推廣應(yīng)用.

2.3 尾礦庫(kù)不能再增加

現(xiàn)在最常用的、絕大多數(shù)企業(yè)處理尾礦的方式是將產(chǎn)生的銅尾礦通過(guò)堆積的方式儲(chǔ)存在尾礦庫(kù)中，但是在關(guān)于印發(fā)防范化解尾礦庫(kù)安全風(fēng)險(xiǎn)工作方案的通知中，《防范化解尾礦庫(kù)安全風(fēng)險(xiǎn)工作方案》明確指出嚴(yán)格控制尾礦庫(kù)的數(shù)量，強(qiáng)化綜合施策，切實(shí)減少尾礦庫(kù)存量。此方案中提出的要求使得一些無(wú)法處理尾礦的企業(yè)可能要面臨停產(chǎn)停業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。尾礦的堆積不僅會(huì)占用大量的土地資源，長(zhǎng)時(shí)間的累積還會(huì)帶來(lái)一定的環(huán)境污染，引發(fā)多類(lèi)災(zāi)害問(wèn)題，如尾礦庫(kù)潰壩等。無(wú)論是從短期利益還是長(zhǎng)期利益來(lái)講，企業(yè)對(duì)于生產(chǎn)的尾礦處理迫在眉睫。

2.4 對(duì)銅尾礦進(jìn)行二次回收

對(duì)尾礦內(nèi)的有用金屬和非金屬進(jìn)行進(jìn)一步的回收利用，通過(guò)化學(xué)提取的方法將一些比較珍貴、有較高可利用價(jià)值的元素取出來(lái)，以此達(dá)到對(duì)尾礦的再次利用。但是針對(duì)不同的尾礦含有的元素不盡相同，提取物質(zhì)的方法無(wú)法適用于全部尾礦，具有一定的特殊性。處理大量尾礦成本過(guò)高，且目前的技術(shù)也還很難繼續(xù)二次提取二級(jí)尾礦，所以這不是一個(gè)很好的解決方案。

2.5 新型建筑材料強(qiáng)度不高

對(duì)于銅尾礦制作建筑材料目前都還處于試驗(yàn)室階段，沒(méi)有一體化的工藝流程，不能夠規(guī)?；a(chǎn)，對(duì)于銅尾礦沒(méi)有做激發(fā)，不能讓銅尾礦顆粒很好的參與到水化反應(yīng)當(dāng)中，會(huì)影響硅酸凝膠的產(chǎn)生，從而影響材料的強(qiáng)度。

2.6 尾礦回填危害大

對(duì)于尾礦的處理，很多企業(yè)還會(huì)選擇尾礦回填的方法以到達(dá)到處理尾礦的目的，但是在實(shí)際中尾礦回填還存在著不少問(wèn)題。在礦區(qū)回填的過(guò)程中，對(duì)回填的技術(shù)和回填的材料都有一定的要求，并不是生產(chǎn)出的尾礦都能直接填充到采礦區(qū)中。張琳琳[2]等在填充采礦技術(shù)應(yīng)用發(fā)展及存在問(wèn)題研究中提到，盲目選擇廢石進(jìn)行礦山回填，導(dǎo)致礦區(qū)的生產(chǎn)效率降低了很多。在實(shí)際的礦區(qū)的回填中，還需要專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行實(shí)地勘探，尋找出合適的回填方式。許多企業(yè)未將材料進(jìn)行處理，而采用直接回填的方式，這可能會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，在回填技術(shù)和回填材料方面不僅要考慮技術(shù)運(yùn)用，還要進(jìn)行回填材料的處理，目前的技術(shù)水平還有待進(jìn)一步的提高。對(duì)于礦區(qū)回填只能最大限度來(lái)防止回填帶來(lái)的污染。尾礦回填只能解決少量的尾礦的堆積問(wèn)題，存在著一定的局限性。

3 城門(mén)山銅礦處理方式

3.1 礦山大小以及尾礦庫(kù)情況具有示范性

九江城門(mén)山銅礦的年產(chǎn)尾礦量在國(guó)內(nèi)的礦山中比較適中，且城門(mén)山銅礦的尾礦庫(kù)的使用年限已經(jīng)達(dá)到了極限，如果不能處理掉尾礦的堆積問(wèn)題，企業(yè)就要停產(chǎn)停業(yè)，加之城門(mén)山銅礦地靠長(zhǎng)江，水運(yùn)十分方便，為出貨提供了便利的條件，因此九江城門(mén)山銅礦是一個(gè)非常好的試點(diǎn)，在城門(mén)山銅礦已經(jīng)建立了一條設(shè)計(jì)處理尾礦量 250 萬(wàn)噸/年的生產(chǎn)線。

3.2 已擁有成熟的生產(chǎn)線

城門(mén)山銅礦有著一整套的工藝流程，首先分級(jí)篩選庫(kù)中的銅尾礦，壓濾濃縮后，送至脫水車(chē)間進(jìn)行真空負(fù)壓脫水，控制含水量在 8% 以下。將脫水后的銅尾礦進(jìn)行高效碾磨，制備成具有高活性的銅尾礦超細(xì)粉。采用廢棄銅尾礦主要制備出兩類(lèi)產(chǎn)品，一類(lèi)產(chǎn)品是制備成銅尾礦砂，可作為原材料進(jìn)行出售，也可以制成透水磚、加氣砌塊等混凝土制品進(jìn)行銷(xiāo)售，產(chǎn)品價(jià)格較普通同種產(chǎn)品便宜 25%～37.5%，性能提升 12% 左右；第二類(lèi)產(chǎn)品是制備成銅尾礦超細(xì)粉，可替代水泥、粉煤灰等摻合料制備商品混凝土，跟市面上的Ⅱ級(jí)粉煤灰相比其價(jià)格便宜 40% 左右性能提升 10% 左右?？梢院芎玫南{銅尾礦。

3.3 粗、中、細(xì)砂的解決

粗砂可用于攪拌站中，可以代替很大部分的機(jī)制砂或是天然河砂；中砂可用于加氣磚廠，將銅尾礦粉代替粉煤灰；細(xì)砂的用量很小，并且也可用建筑垃圾等其他更便宜以及從更方便運(yùn)輸?shù)牡胤饺ト〔牧线M(jìn)行替代，且用細(xì)砂做出的成品的性能與其他建筑垃圾等對(duì)比并沒(méi)有明顯的提升，所以對(duì)于細(xì)砂的處理目前還是以干堆為主，對(duì)于細(xì)砂的處理還是一個(gè)急需解決的問(wèn)題。

4 結(jié)論

江西作為礦產(chǎn)大省也有著非常嚴(yán)重的尾礦堆積問(wèn)題，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保對(duì)綠色礦山的重視，不能增加尾礦庫(kù)以及減少尾礦庫(kù)成為了最為關(guān)鍵的問(wèn)題，從問(wèn)題的緣由出發(fā)也就是要解決大量尾礦。目前，九江城門(mén)山對(duì)銅礦的處理方法為全省全國(guó)的礦山企業(yè)做出了一個(gè)很好的示范，雖然還并不能完全地解決尾礦堆積問(wèn)題，但是也已經(jīng)在尾礦處理上邁出了極大的一步。