矿业固体废物处理与用利用.doc

矿业固体废物处理与利用 摘要：矿业废物是“矿业固体废物”的简称，指开采和选洗矿石过程中产生的废石和尾矿。 各种金属和非金属矿石均与围岩共同构成。煤矸石约占煤炭产量的10％－15％，是我国排放量最大的工业固体废弃物。开采1吨煤，一般要排出200公斤左右煤矸石。煤电生产过程中排除大量的粉煤灰也成为煤矿固体废弃物。据有关部门统计，截止到 2004 年底，全国有矸石山 1500 多座，占地约 22 万多公顷。目前，我国煤矸石的存积量已达 41 亿 t 以上，随煤炭产量的逐年增加，煤矸石排放量也不断增长，按照我国目前的煤炭年产量 25 亿 t 计算，排矸量在仍在以每年 4~5 亿 t 左右的速度增长。大量矸石堆积，造成了严重的环境损坏，成为影响煤炭工业可持续发展的一大难题。有色金属矿山每采出 1 t矿石平均约产生 1. 25 t 废石,废石年产生量高达 1. 06亿 t,建国以来累计量高达 21. 5 亿 t。尾矿是从矿石中分选出有用矿物后,剩余的含有用矿物很少的废渣,习惯上称为尾砂。有色金属矿山每采出 1 t 矿石平均约产出 0. 92 t 尾砂,尾砂年产生量达 7 780 万 t,累计量约 11 亿 t, 利用率仅为 6% ,占地约 8 000 hm2。 随着工业生产的发展，总的趋势是富矿日益减少，金属、非金属生产越来越多地使用贫矿，如20世纪初，开采的铜矿一般含铜率为3％，后来开采的铜矿一般含铜率为 1％左右，这就导致矿业废物数量迅速增加，全世界每年约排放矿业废物300多亿吨。大量的矿业废物造成环境的严重污染。 1.2 矿业固废的特性 1.2.1 煤矸石的物理、化学成分及特性 煤矸石是多种矿物混合组成的沉积岩，主要由高岭土、石英、蒙脱石、长石、伊利石、石灰石、硫化铁、氧化铝和少量的稀有金属氧化物组成。主要的岩石种类由黏土岩类、砂岩类、碳酸盐类和铝质岩类，在不同地域的煤矸石还含其他盐类及重金属盐类。煤矸石中的部分盐类可溶于水。煤矸石的化学成分复杂，主要成分为氧化硅、氧化铝、硫化铁。煤矸石经过高温煅烧可具有表面活性。 1.2.2 尾矿的成分及特性 由于矿种不同，成矿地质条件不同，产生的尾矿成分也就相应不同。例如银山铅锌尾矿中SiO2、Al2O3、K2O占总成分的80%以上，主要矿物为石英和绢云母，其中石英含量为51~54%，绢云母含量为29~34%，且大部分绢云母呈单体形状，粒度较细；而新墨西哥圣马苟尔地区佩克斯选厂铅锌硫化矿浮选尾矿主要元素组成为：Au 1.75g/t、Ag 22.5g/t、Cu 0.44%、Pb 0.54%、Zn 0.68%、Fe 12.6%、S 10.2%。具体情况以实际检测为准。 2 矿业固体废物的污染和危害 冶金矿山固体废物的危害是多方面的，主要可以分为占据土地，产量持续增加，污染水资源和土壤，污染大气环境，造成塌方、滑坡、泥石流等地质灾害，可能含有砷、镉或其他放射性元素以及尾砂危害等。 2.1 占据土地，产量续增 废石和尾矿的堆存占据了大片土地。美国哈尔鲁斯特矿是世界著名的露天矿，预计采完后，会留下300亿t的尾矿。这些尾矿如堆成4.6m高，将占地1610km2。假使这些尾矿找不到用 途，堆存的方法又不改善，那么将要在明尼苏达北部出现一个新的撒哈拉沙漠。到1988年末，中国63个主要有色冶金矿山已堆存废石和尾矿为主的固体废物4.5亿t，占用土地63km2，自1989年起，每年平均净增2500万t固体废物，新占土地350万m2。铁矿山中，仅大孤山，西果园、南芬、姑山矿的尾矿库就占地810万m2，自1989年起，中国每年还要增加9000万t以上的铁尾矿。 2.2 污染水资源和土壤 固体废物中含有的有害物质还污染水资源和土壤。矸石山表层暴露于空气，经雨水的浸渍、阳光暴晒下分解产生可溶矿物、煤矸石本身所含的可溶性矿物随天然降水和地表径流进入江河湖泊、开采沉陷积水区。矸石山扬尘在风力作用下携带有害物质进入地表水体。或随渗流沥水进入附近土壤渗入地下水，矸石山流出的水 PH 值可达到 3，并且携带镁、钠、钾离子及铅、砷、铬等有害重金属离子，造成地区和区域性的地表水与地下水污染。位于阳泉一矿北头村东平沟煤矸石山自燃后，矸石山下原有的一个山泉积水池失去引用价值，泉水颜色改变，生物绝迹。据村委会调查，全村 120 户人家 490 人中，有 10 人患癌症，其中肺癌4 人，食道癌 2 人，喉癌 1 人，肠癌 1 人，膀胱癌 1 人，骨癌 1 人。矸石山在长期的淋滤作用下，相应的元素运移至地表，被土壤吸附而富聚到表土层中。而土壤是由多种细菌、真菌组成的生态系统，有害成份进入土壤，能杀死土壤中的微生物，使土壤腐解能力降低或丧失、土壤肥力丧失。破坏了植物适应的环境，导致土地产力下降，甚至草木不生。 2.3 污染大气环境 煤矿矸