正文 第7章 礦業固體廢物(1 / 2)

來源與危害

各種金屬和非金屬礦石均與圍岩共同構成。在開采礦石過程中,必須剝離圍岩,排出廢石。采得的礦石通常也需要經過選洗以提高品位,因而排出尾礦。開采1噸煤,一般要排出200千克左右煤矸石。可見,提取金屬後要丟棄大量礦業固體廢物。

隨著工業生產的發展,總的趨勢是富礦日益減少,金屬、非金屬生產越來越多地使用貧礦,如20世紀初,開采的銅礦一般含銅率為3%,目前開采的銅礦一般含銅率為1%左右。這就導致礦業廢物數量迅速增加。目前全世界每年約排放礦業廢物300多億噸。大量的礦業廢物造成環境的嚴重汙染。

礦業廢物大量堆存,汙染土地,或造成滑坡、泥石流等災害。廢石風化形成的碎屑和尾礦,或被水衝刷進入水域,或溶解後滲入地下水,或被風刮入大氣,以水、氣為媒介汙染環境。這些廢物中,有的含有砷、鎘等劇毒元素,有的含有放射性元素,都有害於人類健康。

處理與利用

目前世界各國采取的處理方法有:

(1)廢石堆、尾礦場穩定處理法:為防止廢石和尾礦受水衝刷和被風吹揚而擴散汙染,可采用下列穩定法:物理法:向細粒尾礦噴水,覆蓋石灰和泥土,用樹皮、稻草覆蓋頂部。

這種方法對銅尾礦最為有效。也可在上風向栽植防風林,並用石灰石粉和矽酸鈉混和物覆蓋。

植物法:在廢石或尾礦堆場上栽種永久性植物。

試驗證明,鉛鋅礦鈣質尾礦場適於種植牛毛草,鉛鋅礦的酸性尾礦場適於種植葦草。

英國還發現礦山地區自然生長一種禾草,有抵抗高金屬含量和耐低養分的能力,能起良好的穩定和保護作用。

化學法:利用可與尾礦化合的化學反應劑(水泥、石灰、矽酸鈉等),在尾礦表麵形成固結硬殼。此法成本較高,有的尾礦常同砂層交錯,化學反應劑難於選擇。化學法可以同植物法結合起來處理尾礦。

在尾礦場播下植物種子後,施加少量化學藥品防止尾礦場散砂飛揚,保持水分,以利於植物生長。美國的科羅拉多、密歇根、密蘇裏、內華達等州已有效地采用了這種方法。

(2)土地複原法:在開采後被破壞的土地上,回填廢石、尾礦,沉降穩定後,加以平整,覆蓋土壤,栽種植物,或建造房屋。

中國某些地區的粉煤灰貯灰場、鐵和鋁礦廢石場等已完成土地複原,種植植物,發展生產。

廢石與尾礦

廢石和尾礦是多組分的礦物,開展綜合利用可以減少堆置用地,能夠提供寶貴資源,而且是最有效的控製汙染措施。有的金屬礦的伴生礦有回收價值,大多數廢石和尾礦可製作建築材料,或者用於農業。

美國田納西州馬斯科特鋅礦含鋅4%和含石灰石95%,礦石經富集後煉鋅,尾礦作農用石灰,廢石作築路材料和混凝土工程骨料,礦石幾乎全部得到利用。

有的廢石和尾礦含有金屬,可設法回收。例如含釩鈦磁鐵礦石煉鐵後,可回收釩和鈦。

許多鉛、鋅、銅、鎳礦是共生的,應采用綜合冶煉工藝,以免其中某些有色金屬礦物成為廢物。煤矸石可提煉鐵及其他金屬。目前從廢石和尾礦中綜合回收金屬或材料的技術還不夠成熟,因而產品成本較高。

一、尾礦

尾礦是礦業固體廢物的一種,選礦廠對金屬礦石選剔後留下的殘餘脈石。黑色金屬礦石的尾礦一般占礦石總量的50%~70%;有色金屬礦石的尾礦量在90%以上。如一噸銅礦石,含銅有時不到7千克。

中國目前每年約排出尾礦4億多噸。尾礦的主要化學成分是二氧化矽、三氧化二鐵、氧化鐵、三氧化二鋁、氧化鈣等,有的還含有色金屬和稀有金屬。

尾礦一般以漿狀從選礦廠排出。其中含有大量固體微粒和選礦時所用的有毒藥劑,排入環境,會汙染地表水或地下水。

尾礦粒度一般為0.001~1毫米。0.074毫米以下顆粒含量有時高達85%,幹燥後隨風飛揚,汙染大氣。如使用礦漿浮水灌溉農田,會使田麵增高,土壤板結,造成農業減產。有的雖然築壩堆存,但在決口或塌陷時,尾礦隨水淹沒農田、村莊,直接破壞環境。

尾礦的主要處理方法是築壩堆存。1897年德國別列鮑勒蘇打廠在查阿拉河灘地上建立了尾礦壩,並用尾礦加高壩體,增加容積。20世紀以來築壩工程技術有了很大發展。

近年來,世界各國都在發展高壩建築以增加尾礦容量,主要措施為:①將尾礦分級,以粗粒為主作成邊坡,礦泥堆存在尾礦池中央;②在壩基和壩體內設置有效浮水係統,降低浸潤線;③尾礦池內設完善的排水設施,保持水麵相對穩定,確保地下排水管線安全可靠;④保護壩麵,防止雨水侵蝕和尾礦粉飛揚。

發展綜合利用,是尾礦處理的最好措施。近年來,許多國家都在研究共生礦尾礦的回收利用,如從銅尾礦中回收銅和鉬,從鈾尾礦中提取釩和鈾,從釩鈦磁鐵礦中提取鈦和釩等。