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铜尾矿资源综合利用研究进展

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：张贵永陈伟强

[导读] 摘要：铜矿资源是国民经济社会发展不可或缺的矿产资源，随着社会经济的发展，市场需求日益增大，铜矿资源开采规模逐年增加，产生大量尾矿。

        紫金矿业集团股份有限公司；身份证号：35082319860717xxxx
        摘要：铜矿资源是国民经济社会发展不可或缺的矿产资源，随着社会经济的发展，市场需求日益增大，铜矿资源开采规模逐年增加，产生大量尾矿。铜尾矿逐年堆积，不仅占用大量空间，存在较大安全隐患，还极易对空气土壤造成污染，严重破坏生态环境。尾矿资源的二次利用是当前实现资源循环利用的重要方面。铜尾矿的综合利用既可以提高铜矿资源的使用效率，缓解资源短缺压力，还可以促进生态环境改善，对经济社会良好发展具有重要意义。
        关键词：铜尾矿；综合利用；问题
        1铜尾矿存在的问题分析
        1.1尾矿堆存造成严重的资源浪费
        铜尾矿直接堆存处理造成大量的资源浪费。首先，铜尾矿中含有大量有用的矿物成分，如Al、Si、Fe等，这些有用成分如果能够加以利用，将是一笔庞大的财富。但由于目前技术水平、经济条件的限制，很多尾矿中的有用元素还无法提炼出来或者回收的成本过高，而使得尾矿中的有用元素无法利用。另外，尾矿直接堆存处理要占用大量的农田，造成了土地资源的浪费。值得注意的是：尾矿占有土地不仅仅指尾矿堆存本身占有大量土地，还有尾矿库溃坝或雨水排泄不当等破坏了大量土地资源。
        1.2堆放成本问题
        尾矿库的建设及配套处理设施结构复杂、投资巨大，尾矿库的维护和维修更需要大量资金。另外，尾矿堆存引发的环境污染赔偿也造成了矿山企业严重的直接经济损失。
        1.3环境污染
        目前，对于尾矿的处理大都是建立尾矿库对尾矿进行集中堆存，这会造成多种类型的环境污染。首先，尾矿库本身就是一个直接的污染源。堆放的尾矿在自然界风力作用下，扬起大量粉尘，而这些粉尘中又含有大量有毒有害的重金属元素，从而造成矿区及周围地区的污染；在雨水侵蚀下，尾矿中的很多可浸出物质随着雨水流入河流（包括矿物本身含有的有害元素和选矿药剂成分），造成水体污染。其次，尾矿对周围土壤造成污染后，会对周边植被造成毒害作用。有害重金属元素会在尾矿上生长的植物体内富集，从而进入生物链，造成更大范围内的污染。
        1.4安全问题
        尾矿堆存一般都是借助地形筑坝建立尾矿库，由于尾矿砂粒度细，力学强度低，坝体稳定性差，坝体失稳垮塌可能性大。并且坝体容易受雨水等浸蚀，在连续大雨条件下很容易造成溃坝事故。尾矿库一旦溃坝，大量尾矿泥浆向下游涌流形成泥石流灾害，将造成巨大损失。
        2铜尾矿资源综合利用研究进展
        2.1再选和回收利用
        在采矿工业发展的早期，受到当时选矿条件、冶炼技术和设备的限制。许多稀有元素、有价金属及其他的有用组分未被充分利用而残存在矿山尾矿中。随着采选工业科技的不断更新和升级，采矿、选冶设备以及技术都取得了高速的发展，目前的工业技术水平已逐渐发展到可以全面回收铜尾矿中一些有用的部件。这样不但能缓解日益紧张的矿产资源供需矛盾，而且在一定程度上还可以对企业产生较好的社会效应和经济效益。因此，研制选冶新技术、新工艺以及新设备来对尾矿中有用矿物及稀有元素组分进行再选和回收被认为是铜尾矿综合利用的有效途径之一。
        2.2充填采空区
        大量铜资源开采后，地下采空区面积较大，利用铜尾矿对地下采空区进行回填。这是目前最有效的直接利用铜尾矿来减少废物的方法之一。利用铜尾矿进行回填的方法是在尾矿成分中掺入一定比例的胶凝材料，搅拌成膏体状的尾矿料浆直接输入到废弃的矿井及采空区中。

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利用铜尾矿作为填料具有就地取材、来源充足、运输快捷、废物利用、降低风险等优点；不仅能有效解决因尾矿堆存造成的土地资源占用、环境污染及安全风险等问题，还可大程度实现成本降低甚至完全省去了尾矿库的建设及正常运行的费用，提高了效益，减轻了相关企业的经济负担。目前最常用的方法是利用搅拌设备、浓密机、工业泵等将各种膏状尾矿浆输送到地下充填采空区。我国的尾矿充填技术水平，如级配尾矿胶结充填、废石尾矿胶结充填、全尾矿胶结充填、膏体抽采采空区等目前处于世界领先地位。
        2.3水泥行业
        铜尾矿中因含有硅、铝、铁等氧化物，通常可以用作水泥矿化剂或水泥配料，用铜尾矿作矿化剂，铁粉为配料，在1300℃条件下，可有效缩短熟料烧制时间，提高产量。铜尾矿与粘土按一定比例在1400℃条件下烧制，熟料中矿物含量增加，熟料强度良好。用铜尾矿制备水泥材料机理主要为硅酸盐水泥熟料水化后产物与铜尾矿中活性氧化硅、氧化铝等反应，晶体结构生长更好，有效地增加了水泥强度。
        2.4制备建筑材料
        铜尾矿中主要成分石英、长石、伊利石和云母等非金属矿物，与建筑材料的主要成分密切相关，可以通过利用辅助剂和改良剂适量添加于铜尾矿中，改良或消除铜尾矿中含有的一些有毒有害的元素后，就可以基本实现利用铜尾矿作为主体原料来生产和制备新型建筑材料的目的。因此受到了许多专家及学者的重点关注和深入研究，在利用铜尾矿原料制备砖、石塑料等建筑复合材料、新材料等方面取得了较快进展，并取得了一系列成果。已发展成为一项促进铜尾矿资源和建筑材料的技术，是大规模开发利用的重要途径。以低硅铜尾矿为主要原料制作灰砂砖的研究中，在175℃~190℃蒸压温度下制得的灰砂砖物理结构和力学性能完全符合国家标准要求。利用铜尾矿制备的新型建筑材料，不仅具有强度高和耐久度好的优点，还可以与其他废弃物一起再次利用，符合绿色经济中的“减量化”原则，是解决铜尾矿问题的重要途径之一。虽然铜尾矿用于制备建筑材料研究较多，但仍存在技术单一、产品附加值不高等问题。
        2.5复垦等方面的研究
        矿山土地复垦是尾矿治理的另一个措施，随着人们对环境问题的越来越多的关注，复垦也逐渐受到人们重视。很多研究者都开展了铜尾矿上植被恢复的研究工作，这方面的研究主要集中于研究各种植物在铜尾矿上的生长发育情况，研究尾矿对其各种生物学行为的影响，寻找合适的耐重金属的植物种类。铜尾矿还可以用于制造土壤改良剂和微量元素肥料，铜尾矿中含有Zn、Mn、Cu、Fe等微量元素，这些元素是植物生长所需要的，因此可以将铜尾矿制造肥料用于改良土壤。此外，铜尾矿可以作为黄沙替代品或水泥粗骨料而直接用于土木工程。
        3结论及展望
        铜尾矿既是工业废物，也是一种资源，在世界资源不断消耗的情况下，如何将尾矿加以综合利用和实现无害化处理是各国共同关心的问题。经过科技工作者多年的研究实践，铜尾矿的综合开发利用已经取得了很多成果，能够在很多方面得到应用。如：尾矿中有用元素的回收，用铜尾矿制造建筑材料、装饰材料，回填采空区，直接用于土木工程等。但是，其开发利用仍然有很大的发展空间，仍需拓宽尾矿综合利用的渠道。以后还需从以下几个方面努力：1）加大科学研究的力度，促进铜尾矿的综合利用。特别是要加强尾矿中有用元素的回收方面的研究，开发效率更高、成本更低的回收方法和工艺，对于节约使用不可再生的资源具有重要意义。2）加强科研单位与生产企业之间和合作交流，促进科研成果尽快转化为生产力。3）加强铜尾矿综合利用的政策扶持。尾矿利用是一项综合里环境保护、资源优化等方面的系统工程，是一项有利于人类社会可持续发展的重要举措，因此，国家应加大政策支持，促进尾矿资源化利用形成产业，推动尾矿高附加产业快速发展。铜尾矿的处理利用必将从简单单一到深度高效转变，从而实现铜尾矿的零排放、零堆积，促进资源可持续开发利用。
        参考文献
        [1]矿山尾矿综合利用机制构想[J].刘淑鹏,张小伟.现代矿业.2019(12)
        [2]尾矿综合利用现状和存在的问题[J].陈益民.有色冶金设计与研究. 2018(06)