姜 維 文仁均 劉志佳 王邦策

（寶武資源有限公司）

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2022年底，我國(guó)尾礦累計(jì)堆存總量約為207 億t，年排放量高達(dá)15 億t 以上，有大量尾礦以固體廢棄物的形式存儲(chǔ)于尾礦庫(kù)中［1］，2022年的排放總量約為13.57 億t［2］。地面堆存尾礦造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，如何利用和處置尾礦成為礦山面臨的問題。目前，我國(guó)尾礦的綜合利用率為33%，發(fā)達(dá)國(guó)家尾礦綜合利用率則達(dá)到了60%［3］，還存在著很大的差距。目前較為普遍的尾砂利用方式為井下充填，將尾砂與水、膠結(jié)劑等攪拌成膠結(jié)料漿充填至井下采空區(qū)。由于采礦工藝的局限性，采用井下充填方式很難消耗掉全部尾礦，對(duì)于高尾砂產(chǎn)率礦山，只能將約50%尾砂充填至采空區(qū)［4-6］。

除了井下采空區(qū)充填外，尾砂的綜合利用途徑主要有尾礦再選、作為建筑材料原料、作為生態(tài)修復(fù)材料等［7-9］。尾砂綜合利用途徑的選擇還受礦山自身情況的影響，不同礦山所選擇的尾礦綜合利用方案也各有特點(diǎn)［10］。

無尾礦山是通過高效的礦石選礦工藝和尾礦綜合利用技術(shù)，將礦石中的有用物質(zhì)完全回收，并在礦山開采全過程中對(duì)尾礦加以綜合利用。開展無尾礦山建設(shè)，進(jìn)行尾礦資源綜合利用，是解決尾礦及尾礦庫(kù)危害，建設(shè)環(huán)境友好型、資源節(jié)約型、可持續(xù)發(fā)展礦山企業(yè)的有效途徑。寶武資源提出無尾礦山建設(shè)，旨在從以資源綜合利用產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化、高值化、集聚化發(fā)展為中心，實(shí)施資源綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈延伸發(fā)展和集聚發(fā)展，協(xié)調(diào)推進(jìn)資源綜合利用產(chǎn)業(yè)鏈延伸發(fā)展，顯著提升資源綜合利用產(chǎn)業(yè)規(guī)模、發(fā)展質(zhì)量和效益水平。在與礦山主業(yè)的協(xié)同和互補(bǔ)的同時(shí)，構(gòu)建廢物資源高效循環(huán)利用產(chǎn)業(yè)體系和綠色建材服務(wù)體系，提高礦山自身固廢治理和資源化利用的綜合水平，實(shí)現(xiàn)以尾礦減量化和無害化為基礎(chǔ)，資源高效化利用為主導(dǎo)方向，提升資源綜合利用附加值，做到企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益協(xié)調(diào)共贏。

1 尾礦堆存產(chǎn)生的問題

寶武資源有25 座尾礦庫(kù)，已經(jīng)閉庫(kù)11 座，剩余14 座在用，尾礦存量近50 億t，年增量2 500 萬t，尾礦類型包括鐵尾礦、銅尾礦、釩鈦磁鐵尾礦等。礦山尾礦產(chǎn)出量較大，部分用于充填，少量作為水泥廠輔料使用，摻入量較低，需要尋求新出路。各單位普遍存在細(xì)粒級(jí)尾礦處理難的問題，對(duì)在線細(xì)粒尾礦和存量尾礦的開發(fā)利用缺乏經(jīng)濟(jì)成熟的技術(shù)，面臨以下困境：

（1）傳統(tǒng)的尾礦處理方法是將尾礦堆存在尾礦庫(kù)，尾礦庫(kù)占地面積廣，侵占農(nóng)田、山林和土地，破壞了自然生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，造成生物多樣性的喪失和生態(tài)平衡的破壞。

（2）尾礦庫(kù)是一個(gè)具有高勢(shì)能的“人造泥石流危險(xiǎn)源”，存在潰壩危險(xiǎn)，一旦失事，容易造成重特大事故，尾礦庫(kù)中化學(xué)處理劑、重金屬和有害物質(zhì)等可以通過水的輸運(yùn)和滲透進(jìn)入水體中，導(dǎo)致水污染。

（3）在現(xiàn)有的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下，尾礦中含有的有用礦物成分無法被充分利用，長(zhǎng)期堆存會(huì)造成大量有用的礦物資源流失浪費(fèi)。

在國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)方針指引下，近年來，綠色礦山成為行業(yè)發(fā)展方向，我國(guó)在金屬礦山尾礦綜合利用研究方面也取得了一定的進(jìn)展和成績(jī)。尾砂的利用方向除充填采坑或采空區(qū)外，其高值化利用方向得到了一定研究和應(yīng)用，如制作墻體材料、作為生料生產(chǎn)水泥、生產(chǎn)微晶玻璃及泡沫玻璃、制備陶瓷材料、生產(chǎn)免燒免蒸磚等，其他利用方向還有研制各類礦物膠凝材料、制造耐化學(xué)腐蝕玻璃等。但是整體來說，尾砂的開發(fā)與利用水平仍然比較低。

2 寶武資源無尾礦山建設(shè)

2.1 建設(shè)路徑

寶武資源無尾礦山建設(shè)主要有3個(gè)方面路徑，一是采用充填法采礦，將尾礦或廢石作為充填材料填充到采空區(qū)，防止地表塌陷，減輕地質(zhì)災(zāi)害，減少對(duì)地表土地的占用和破壞，有助于提高礦山的資源利用效率。二是尾礦的資源化利用，主要包括回收金屬礦物和利用非金屬礦物，一般通過浮選、重選、磁選、電選等技術(shù)將尾礦中的金屬礦物分離出來再進(jìn)行提純和加工，得到高純度的金屬產(chǎn)品，或者將尾礦作為建筑材料的原料，例如水泥、硅酸鹽尾砂磚、耐火材料、混凝土材料等。三是進(jìn)行生態(tài)環(huán)境治理，一方面是將尾礦排放到露天開采造成的采坑中，推進(jìn)采礦沉降區(qū)綜合治理，改善地表環(huán)境；另一方面可以在尾礦庫(kù)因地制宜，修建濕地公園景觀、建設(shè)光伏電站、生產(chǎn)清潔能源等，改善生態(tài)環(huán)境。

寶武資源以無尾礦山建設(shè)為指導(dǎo)，通過尾礦綜合利用為抓手，配套科研項(xiàng)目，積極對(duì)接外部高校、科研機(jī)構(gòu)，加強(qiáng)內(nèi)部攻關(guān)，有效推動(dòng)無尾礦山建設(shè)工作。下屬礦山因地制宜，積極開展尾礦資源綜合利用，采取全尾砂大流量高濃度連續(xù)充填技術(shù)、磨選后濕尾“旋流器+高頻細(xì)篩”在線提取機(jī)制砂技術(shù)、“超長(zhǎng)變錐旋流器濃縮+陶瓷機(jī)過濾”提取鐵尾砂技術(shù)、微細(xì)粒尾礦“高壓濃縮+高壓隔膜壓濾”資源化利用技術(shù)等，探索無尾礦山建設(shè)模式。

2.2 梅山礦業(yè)資源化利用

梅山礦業(yè)地處南京市雨花臺(tái)區(qū)，是國(guó)內(nèi)典型的“城市礦山”。梅山礦業(yè)是我國(guó)自行設(shè)計(jì)、建設(shè)的大型黑色金屬地下礦山，采用豎井與斜坡道聯(lián)合開拓，無底柱分段崩落法采礦，設(shè)計(jì)采選綜合生產(chǎn)能力為400萬t/a，采用重選、磁選、浮選聯(lián)合工藝流程生產(chǎn)鐵精粉。

梅山礦業(yè)按照“粗細(xì)分離、分級(jí)脫水”的技術(shù)路線，采用“負(fù)傾角高頻細(xì)篩篩分分級(jí)—超長(zhǎng)變錐旋流器分級(jí)濃縮—陶瓷過濾機(jī)過濾—高效深錐絮凝濃縮—壓濾機(jī)壓濾脫水”技術(shù)方案，通過再選綜合利用回收機(jī)制砂、水泥鐵質(zhì)校正劑等，尾砂綜合利用率達(dá)86%（圖1）。

2.3 張莊礦井下充填+建筑材料

張莊礦地處安徽省六安市霍邱縣，采選規(guī)模550萬t/a，采用大直徑深孔階段空?qǐng)鏊煤蟪涮罘ú傻V，選礦采用三段一閉路破碎篩分流程，高壓輥磨閉路輥壓—磁選拋尾—階段磨礦—階段選別選礦工藝流程。

張莊礦因地制宜推動(dòng)了“綠色無尾礦山”實(shí)踐，取消了尾礦庫(kù)建設(shè)，是國(guó)內(nèi)為數(shù)不多的沒有尾礦庫(kù)的鐵礦山。通過提前拋廢、尾礦撈砂、井下充填等工藝，生產(chǎn)建材產(chǎn)品銷售，做到“固廢不出廠”。為確保張莊礦鐵礦石生產(chǎn)主業(yè)的穩(wěn)定運(yùn)行，成立材料科技公司，利用剩余尾砂建設(shè)“年產(chǎn)60萬m3尾砂加氣混凝土板材（砌塊）及2.4 億塊尾砂灰砂磚項(xiàng)目”，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各類建筑，有效實(shí)現(xiàn)尾砂最大資源化利用，資源化利用率85.24%，為礦業(yè)板塊打造綠色生態(tài)礦山及實(shí)現(xiàn)全資源利用發(fā)揮積極的作用。

2.4 南山礦建設(shè)地質(zhì)公園

南山礦位于安徽省馬鞍山市東部，主要有高村、和尚橋2 條采選產(chǎn)線，露天開采規(guī)模800 萬t/a。南山礦積極踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，響應(yīng)國(guó)家綠色礦山的發(fā)展理念，開展剝離巖土和尾礦的資源化利用，針對(duì)采場(chǎng)和選廠新產(chǎn)生的“增量”資源開展在線加工利用，主要產(chǎn)品為市場(chǎng)砂石骨料，緩解排土場(chǎng)和尾礦庫(kù)的排放壓力。針對(duì)排土場(chǎng)和尾礦庫(kù)已堆存的“存量”資源，深化對(duì)凹山排土場(chǎng)、高村排土場(chǎng)生態(tài)修復(fù)與綜合開發(fā)利用研究，消減存量資源。

南山礦利用尾砂對(duì)凹山露天坑進(jìn)行修復(fù)，尾礦漿從選礦廠壓力輸送到采礦坑平臺(tái)，以管道送至最遠(yuǎn)點(diǎn)主放礦管排放至坑底平臺(tái)尾砂緩沖池，放礦主管由池頂導(dǎo)入，池底管口接尾砂排放管。凹山尾礦坑運(yùn)行階段坑內(nèi)尾水不得外排，僅進(jìn)行選礦回水循環(huán)利用，建設(shè)成為風(fēng)景優(yōu)美的凹山地質(zhì)文化公園（圖2）。

3 結(jié)論與展望

寶武資源針對(duì)無尾礦山建設(shè)做了一些探索與實(shí)踐，但是仍然存在一些問題，需要在后期工作中不斷改進(jìn)。一是尾礦利用率還有進(jìn)一步提升的空間，大量的尾礦仍需要堆存在尾礦庫(kù)，影響生態(tài)環(huán)境；二是細(xì)粒級(jí)尾礦處理難，對(duì)在線細(xì)粒尾礦和存量尾礦的開發(fā)利用，缺乏經(jīng)濟(jì)的、成熟的技術(shù)，迫切需要全粒徑的尾礦綜合利用解決方案。

寶武資源積極踐行綠色發(fā)展要求，未來將通過擴(kuò)大充填采礦規(guī)模，通過技術(shù)研究增加尾礦綜合利用量，逐步實(shí)現(xiàn)無尾礦山建設(shè)目標(biāo)。一是通過自研、內(nèi)部技術(shù)交流、與建材企業(yè)和科研院所合作等多種渠道，充分發(fā)揮技術(shù)儲(chǔ)備優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)研究尾礦綜合利用方向，粗粒級(jí)尾砂的利用形成規(guī)?；?、高質(zhì)化，如井下充填、生態(tài)回填、塌陷區(qū)回填、路基材料應(yīng)用等。二是細(xì)粒級(jí)尾砂綜合利用與研究體現(xiàn)多元性、創(chuàng)新性，加強(qiáng)與科研院校的合作，進(jìn)一步開發(fā)尾礦產(chǎn)品新市場(chǎng)，有價(jià)金屬元素的回收，如開展高塑性鐵礦尾泥改性球團(tuán)造粒黏結(jié)劑、微細(xì)粒尾礦制備高強(qiáng)度閉口陶粒、路基材料等產(chǎn)品技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)等，保證礦山可持續(xù)發(fā)展。三是針對(duì)各地政府環(huán)境建設(shè)發(fā)展規(guī)劃，積極尋求尾砂用于環(huán)境治理的新路徑及區(qū)域，擴(kuò)大尾砂應(yīng)用范圍。