矿山废渣资源循环利用及其技术

矿山废渣资源循环利用及其技术【DIRECTORY】矿山废渣的基本情况矿山废渣是指矿物开采及其加工利用过程中产生的固态及泥态物质。THEFIRST矿山废渣的基本情况【DIRECTORY】定义矿山废渣来源于露天矿剥离和坑内采矿产生的大量废石、采煤产生的煤矸石、选矿产生的尾矿等。开采1吨煤，一般要排出200公斤左右煤矸石THEFIRST矿山废渣的基本情况【DIRECTORY】来源THEFIRST矿山废渣的基本情况【DIRECTORY】组成采矿废弃物(采矿矸石)选矿废弃物(洗选矸石)煤矿坑口电石废弃物(粉煤灰)按产生的原因可分为：矿业废物包括矿山开采和矿石冶炼生产过程所产生的剩余废弃物在矿山开采过程中所产生的无工业价值的矿体围岩和夹石统称为矿山废石矿石在选矿过程中选出目的精矿后，剩余的含目的金属很少的矿渣称为尾矿(尾砂)。其中，矿山开采所产生的固体废物又分为两大类，即废石(包括煤矸石)和尾矿：尾矿矿山废石堆THEFIRST矿山废渣的基本情况【DIRECTORY】组成含氧盐矿物氧化物和氢氧化物矿物硫化物及其类似化合物矿物其他矿物按化学组成可分为：含氧盐矿物占已知矿物总数的2/3左右，在地壳里的分布极为广泛氧化物和氢氧化物是地壳的重要组成矿物，它们的化合物有200种左右主要为金属硫化物，亦包括金属与硒、碲、砷、锑等的化合物如卤化物和单质矿物THEFIRST矿山废渣的基本情况【DIRECTORY】基本属性物理性质化学性质光学性质：包括颜色、光泽、透明度等力学性质：硬度、韧性、比重等电学性质：导电性及荷电性与固体废物资源化有关的化学性质主要包括矿物的可溶性、氧化性磁性：润湿性：根据废物中不同矿物的磁性差异进行磁分选浮选的理论基础THEFIRST矿山废渣的基本情况【DIRECTORY】应用有的金属矿的伴生矿有回收价值，大多数废石和尾矿可制作建筑材料，或者用于农业。有的废石和尾矿含有金属，可设法回收。许多铅、锌、铜、镍矿是共生的，应采用综合冶炼工艺，以免其中某些有色金属矿物成为废物。煤矸石可提炼铁及其他金属。矿渣多以花岗岩、玄武岩、石灰石、石英石、河卵石、铁矿石等矿石为主，是很好的人工砂石的原料。废石和尾矿是多组分的矿物，开展综合利用可以减少堆置用地，能够提供宝贵资源，而且是最有效的控制污染措施。尾矿回收【DIRECTORY】矿山废渣处理相关政策【DIRECTORY】矿山废渣尾矿、废石场应按照《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》(GB18599-2001)处置场应采取防尘污染的措施；为防止雨水径流进入贮存、处置场内，避免渗滤液量增加和滑坡，贮存、处置场周边应设置导流渠；为防止一般工业固体废物和渗滤液的流失，应构筑堤坝、挡土墙等设施等。THESECOND矿山废渣循环利用相关政策【DIRECTORY】尾矿综合利用率提高到20%，通过实施重点工程新增3000万吨的年利用能力。为贯彻《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》，提高资源综合利用水平，根据《“十二五”资源综合利用指导意见》，制定了《大宗固体废物综合利用实施方案》坚持政府引导原则。为企业降成本、提效益、持续发展的内生动力。坚持规模发展原则。扶持大型骨干企业，力争做到“吃干榨尽”。坚持因地制宜原则。坚持技术促进原则。提高利用效率，从源头减少废物产生，防止二次污染煤矸石综合利用率提高到75%，通过实施重点工程新增9000万吨的年利用能力。粉煤灰综合利用率提高到70%，通过实施重点工程新增6000万吨的年利用能力。目标到2015年THESECOND矿山废渣循环利用相关政策WHAT`SMORE1.矿产资源的开发应贯彻“污染防治与生态环境保护并重，生态环境保护与生态环境建设并举”的路线2.矿产资源的开发应推行循环经济的“污染物减量、资源再利用和循环利用”的技术原则，具体包括：（1）发展绿色开采技术，实现矿区生态环境无损或受损最小；（2）发展干法或节水的工艺技术，减少水的使用量；（3）发展无废或少废的工艺技术，最大限度地减少废弃物的产生；（4）矿山废物按照先提取有价金属、组分或利用能源，再用于建材或其它用途，最后无害化处理处置的技术原则。预防为主、防治结合、过程控制、综合治理”的指导方针。【DIRECTORY】国内外矿山废渣循环利用产业技术国内外矿山废渣循环利用技术现状（产业技术）在矿冶领域，世界上工业发达的国家已经把无废料矿山作为矿山的开发目标，把尾矿的综合利用程度作为衡量一个国家科技水平和经济发达程度的标志。其利用目的不仅仅是追求最大的经济效益，而且还从资源综合回收利用率、保护生态环境等综合加以考虑。随着科技的发展和学科间的互相渗透，尾矿利用的途径越来越广阔。1.利用尾矿生产建筑材料2.从尾矿中回收有用金属和矿物3.用尾矿回填矿山采空区4.生产矿物肥料或土壤改良剂5.覆土造田矿山废渣的综合利用技术【DIRECTORY】1.从废石中提取有价金属2.废石用作井下充填料3.代替黏土生产硅酸盐水泥和低碱水泥，生产微晶玻璃和水处理混凝土尾矿的综合利用废石的综合利用国外矿山废渣利用现状国外尾矿处理工作起步较早，重视尾矿的综合处理，注重有价成分的回收，广泛的给尾矿寻找各种不同的处理途径。【DIRECTORY】美国、加拿大印度欧洲国家尾矿的综合利用工作做得较好，Siva-Divrigi选矿厂用浮选法，在最佳浮选条件下从铁尾矿中回收钴、镍和铜。处理铁尾矿生产陶瓷地板和墙壁瓷砖采用水利旋力和磁力分离技术从铁尾矿中回收含铁61%－65%的精矿。注重矿山的土地复垦，卡奇卡那尔采选公司的湿式磁选尾矿中含有钙、镁和硅的氧化物。用作土壤改良剂对酸性土壤进行中和处理，氧化镁作为一种肥料，效果较好。一些小国已经在向无废物矿山目标发展。其他一些冶金矿渣循环利用举例1）作钢铁冶炼熔剂①烧结熔剂②高炉炼铁熔剂③回收废钢铁2）生产钢渣水泥或作水泥的掺和剂3）作筑路与回填工程材料4）作农肥和酸性土壤改良剂铬渣要先经过解毒处理，才可以综合利用：做翠玻璃制品的着色剂，使玻璃色泽翠绿；利用铬渣中残留的铬生产铸石；代替蛇纹石生产钙镁磷肥；代替白云石、石灰石炼铁；与粘土混合烧制青砖；配置水泥和生产矿渣棉等。【DIRECTORY】钢渣的利用途径铬渣的综合利用我国的矿山废渣利用现状我国尾矿的综合利用研究起步较晚，但近年来发展迅速。其原因一方面与国家的重视有关，另一方面，也和我国的矿产资源特点及利用状况有关。2013年，我国水泥年产量约24亿吨，混合材料的平均用量约30%，算上生料配料的部分，每年利用各种工业废渣的量在7.6亿吨左右。用作水泥活性混合材料的工业废渣大多为焙烧渣，如冶金渣（包括矿渣、钢渣、锰渣、铜渣、钛矿渣、铬铁渣和铅锌渣等）、燃煤灰渣（包括粉煤灰、炉渣和流化床煤灰等）以及人造火山灰（包括煤矸石和硫酸渣等）。【DIRECTORY】水泥生产的工艺流程图右图所示为新型干法回转窑矿渣硅酸盐水泥生产线，使用立筒预热器回转窑，配套高效选粉机闭路粉磨生产。生产所需的石灰石可由石料厂供应，矿渣和铁粉来自冶炼生产中产生的下脚料，燃料利用煤化公司的中煤和煤泥。废渣尾矿制砖生产线组成和功能生产线：【DIRECTORY】配料机搅拌机成型机升板系统子、母车系统制砖机设备的降板及码垛系统国内外矿山废渣循环利用研究前沿技术国内外矿业废渣循环利用技术现状——前沿研发技术矿业废渣循环利用生产建筑材料回收有价金属生产矿物肥料或改良土壤覆土造田回填矿山采空区一直以来国内外都比较重视对矿业废渣的综合利用，许多技术研究已经得以应用于实际生产，并取得了比较良好的效益。而目前从矿业废渣中回收有价金属以及用矿业废渣生产矿物肥料或改良土壤仍有较大的发展潜力，也取得了不错的研究成果。从矿业废渣中回收有价金属许多矿山尾矿中具有回收利用价值的有价组分，其品位常常大于相应的原生矿品位，充分利用分选技术回收这些有价金属对充分利用资源、延缓矿产资源的枯竭具有重要意义。例：黄金矿山尾矿综合利用技术研究黄金尾矿的综合利用主要有3种方法:①将尾矿作为金属矿产二次资源，提取回收尾矿中的有价金属②将尾矿作为非金属矿产资源，根据尾矿的不同组分，可以选择不同的方法对尾矿进行回收利用③将黄金尾矿用于生产建筑材料和回填材料等尾矿中金、银的回收物理化学法近几年，国内外采用物理化学方法回收黄金尾矿中贵金属的研究有了新的进展。（1）山东金洲矿业集团有限公司采用无制粒化学疏松剂提取法，可回收利用较低含金品位的尾矿(0.26g/t以上)，年回收黄金产量18kg，年直接经济效益达60万元。（2）加拿大提敏斯工程作为世界第二大的尾矿回收工程，采用高压水枪回采、化学混合浮选、硫化物精矿磨细、氰化浸出和炭浆吸附等工艺，每月处理黄金尾矿量100万t。尾矿中金、银的回收植物富集法植物富集法被认为是一种从尾矿中提取金属镍、铊和黄金的可行方法，适合不能利用传统采矿方法开发黄金的矿区，尤其是尾矿堆存库区黄金的回收利用。Δ澳大利亚利用室内空间，在填有尾矿与土壤的花盆中种植蓝色小桉树、黑荆树、高粱、白色三叶草、红草、袋鼠草、哭泣草等回收斯多威尔金矿尾矿中的贵金属。经3～5个月的生长发现，白色三叶草(干草)中黄金的平均浓度为27mg/kg。这充分说明种植本土植物富集低品位黄金尾矿可以进行推广。尾矿中金、银的回收植物富集法的一些其他试验Δ巴西某地区黄金含量较低，不适合采用传统采矿方法开发“土壤”中含有的贵金属，故在其“土壤”中种植本土植物———油菜和玉米，植物生长一段时间后可累计黄金30mg/kgΔ墨西哥锡那罗亚州种植向日葵和仙人掌(本地植物)提取麦斯吉维姆矿山尾矿中的黄金。尾矿中金、银的回收黄金尾矿培样植物植物富集回收贵金属研究成果表明，这项技术低成本、高效率，不仅可以治理金属矿山开采过程中造成的有色金属污染问题，还解决了尾矿堆存过程中贵金属回收问题。植物富集技术逐渐被认为是一种经济、可行和环境可持续发展的技术。用矿业废渣生产矿物肥料或改良土壤利用含钙尾矿作土壤改良剂,蘸于酸性土壤中,可起到中和酸性,达到改良土壤的目的.有些尾矿含有改良土壤的成分,可用作微量元素肥料或土壤改良剂.例：离子型稀土矿山土壤生态修复研究稀土矿山开采对当地生态环境的影响稀土生产对环境的影响主要存在于两个方面。一方面是矿山开采对自然生态的破坏，另一方面是稀土冶炼分离过程中产生的废水、废碴和废气对环境的污染。例：离子型稀土矿山土壤生态修复研究利用天然矿物改善稀土矿区的土壤环境，改良后的土壤装入生态袋中，将生态袋码放成稳固的生态护坡，在生态袋上种植植被的方法是一种有效的稀土矿山土壤生态修复途径。利用该方法对稀土矿区土壤进行生态修复，不仅可以恢复矿山植被、改善生态环境，而且能够产生一定经济效益，具有实际应用价值。【DIRECTORY】矿山废渣循环利用的前景与展望20世纪80年代我国兴起一股民营采矿潮流，由于国家环保政策滞后，环保观念和意识没有普及，在缺乏监管的情况下，民营厂长为了节省资金，省时省力，在开采的过程中，使用一些淘汰的落后技术，未对矿石开采剥离的废石和选矿尾矿进行任何处理，直接混合堆放就地遗弃，也没有对废渣堆进行环境污染监测，导致矿区周边生态环境遭受破坏，农田收到重金属污染破坏，渗透到地下水并造成污染，暴雨期会造成二次污染，甚至导致人类的身体健康也遭到破坏，虽然这些企业已经被政府勒令关闭，但之前产生的废渣堆依然因为危害巨大而难以治理。矿山废渣循环利用前景与展望【DIRECTORY】除了环保意识的不足，对于尾矿的认识不足也是导致产生污染的原因，由于技术条件的局限性，大多数人都认为尾矿是选矿分选的最终产物，其实尾矿中含有其他的金属元素和少量的目标元素，在当前的技术经济条件下，已不宜再进一步分选。但随着生产科学技术的发展，有用目标组分还可能有进一步回收利用的经济价值。尾矿并不是完全无用的废料，往往含有可作其他用途的组分，可以综合利用。实现无废料排放，是矿产资源得到充分利用和保护生态环境的需要。截止2013年底，中国已经超越美国成为世界上第一的矿产品能源消费国，约占22.4%，由于生产规模的持续扩张，资源短缺依然是制约产业发展的重要问题，矿产