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固废处理:多途径利用尾矿资源 有效缓解供需矛盾

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固废处理:多途径利用尾矿资源 有效缓解供需矛盾

发布日期:2018-10-24 00:00 来源:http://www。zzkrnc。com 点击:

近年来,随着环保督查和绿色矿山建设规范的实施,尾矿不能再随意堆放,必须进行处理。尾矿怎么处理?中国地质大学(北京)材料科学与工程学院院长、博士生导师,地质生态材料与工程及固废资源化利用领域专家张以河教授,为固废资源化利用支高招。

张以河介绍说,由于开采历史、技术、设备、市场及管理等因素造成了大量的有价元素和有用成分弃存于尾矿当中,致使尾矿具有双重特性,它既是废物又是二次资源,从而构成了尾矿资源材料化利用和无害化处理的巨大潜力。目前,回收有价元素、制备新型建材或道路材料、用于充填采空区、制备矿物复合肥料和土壤改良剂以及开展地质生态复垦、恢复绿水青山等已成为国内外尾矿综合利用的主要途径。

回收有价元素。在采矿工业发展早期,由于受到冶炼技术条件的限制,许多有价金属或稀有元素残留在矿山尾矿。随着科技的迅速发展,冶炼设备和技术的提高足已逐步对尾矿中的有价元素进行综合回收利用。这样不但能缓解日益紧张的矿产资源供需矛盾,而且随着市场需求的变化有望获得较好的经济效益,因此,回收有价元素被认为是矿山尾矿综合利用的途径之一。

固废处理:多途径利用尾矿资源 有效缓解供需矛盾

制备建筑材料或道路材料。基于矿山尾矿成分与建筑或路面基层材料的相关性,通过技术攻关,在尾矿中掺加其他原料,去除或改性有毒有害元素后就可以实现以尾矿为主体原料制备建筑材料或道路基层材料。因此,利用尾矿生产建筑材料或道路基层材料已经受到了国内外研究者的广泛关注,尤其是在利用尾矿制备砖瓦、水泥、微晶玻璃、陶瓷材料、石塑复合材料、路基材料等方面发展很快,并取得一系列成果,已经成为尾矿资源材料化大规模利用的主要途径。

用作充填采空区。矿山资源被大量开采后,会留下大面积的采空区,对矿山采空区的回填是直接利用尾矿的有效途径之一。采用尾矿作为充填料,可就地取材,废物利用,不仅解决因尾矿排放造成环境污染的问题,减轻相关企业的经济负担,还可省去或大大减少尾矿库的建设及其运行费用。目前利用相关设备将膏状的尾矿浆料输送到井下进行采空区回填的做法最为普遍。我国在干式充填、水砂充填、分级尾砂充填、高浓全尾砂充填及膏体充填等尾砂充填技术方面已经达到或接近国际先进水平。尤其是上世纪80年代发展起来的全尾砂膏体充填工艺,具有析水量少、胶结剂用量少、充填体稳定性好、强度高、尾矿用量大、对井下污染少等优势的高浓度膏体充填法,在尾矿处理中得到了广泛应用。

尾矿复合肥或土壤改良剂。鉴于尾矿含有大量有效成分并具有粒度较细的特点,有助于植被造田,可以改性后作为矿物复合肥料或改良剂来改善土壤环境,提高农作物的产量。另外尾矿所含的Si、Zn、B、Fe、P等元素,也是维持某些植物生长和发育所需元素。因此,可以针对不同类型的尾矿,采取相应的利用措施。如针对含钙矿物类尾矿,可用作土壤改良剂施于酸性土壤,改性土壤的pH值;针对钙、镁和硅氧化物型的尾矿,可用作矿物复合肥料对酸性土壤进行钙化。此外,针对含有磁铁矿的某些尾矿,其本身具有磁性,若把该类尾矿加入土壤中,可引起磁团粒结构的活化,从而改善土壤的结构、孔隙度及透气性等。

对于尾矿处理,在国外发达国家有着哪些先进的经验值得我们借鉴学习?张以河分析认为,目前,国外矿山尾矿处理主要有化学中和法、物理隔离法、表面固化法及植被修复法。

化学中和法。化学中和法是利用添加碱性物质(如石灰、碳酸盐岩等)与矿山尾矿混合堆放发生中和反应,从而实现控制酸性矿山废水的产生。其中,将石灰等碱性物质与矿山尾矿混合中和,以提高矿山尾矿的环境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,从而抑制其氧化。另外,添加碱性物质还能与矿物金属离子形成金属沉淀物沉积在矿山尾矿的表面,形成一层有效抑制尾矿氧化溶出产生的酸性矿山废水,最终达到处理尾矿的目的。

物理隔离法。所谓物理隔离法就是采用水体、碎石、污泥、木屑废物等材料覆盖在矿山尾矿表面以隔离其与氧气的接触,从而控制其产生酸性矿山废水的方法。如在加拿大魁北克省的某矿山尾矿就被直接排放到一个由土坝围筑的永久性水库中,从而实现水体隔离矿山尾矿的防氧化处理。此外,还有科技人员采用水体隔离的方法处理加拿大的一处铀尾矿,从连续运行两年的监测数据表明,用水体隔离的方法能有效防止氧气接触尾矿,以减少酸性矿山废水的产生。

表面固化法。表面固化法是采用有机或无机的药剂(如石灰、磷酸盐、硅酸盐、有机物等)通过物理化学作用在尾矿或表面形成保护膜,以阻止氧气、水及微生物接触尾矿表面,从而抑制尾矿化学氧化和生物氧化,最终实现防止酸性矿山废水产生的目的。如有人采用油酸钠在硫铁矿物上形成一层钝化保护膜,以防止硫铁矿物的氧化,最终达到从源头控制酸性矿山废水的产生。

植被修复法。与其他方法相比,尾矿的植被修复更加环保和廉价。一般而言,尾矿的植被修复法主要有两种,一种是在尾矿表面覆盖一层厚度适宜的土壤,然后再种上植物。这一方法虽然有效,但需要移植大量的客土,还要有一系列的后续工艺相配套,较高的运行成本影响了它的大规模推广使用。另一种方法是直接在尾矿上种植耐酸碱耐重金属的植物,但其关键技术难点就是要筛选和培育出适应当地尾矿环境的耐酸碱耐重金属的超富集植物。另外,尾矿含有多种金属元素,能同时吸收多种金属的植物少之又少,因此,基于以上种种因素,该方法未得到大规模应用。


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