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尾礦大量消納的最佳途徑

文檔作者：陳晶1 朱立德2 文檔來源： 1．建筑材料工業技術情報研究所 2．建筑材料工業技術監督研究中心，		點擊數：	更新時間： 2024年08月08日
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2017年8月第4期尾礦大量消納的最佳途徑——陳晶朱立德·55·
∥奪。奪‘奪’爭’幸‘爭‘寺’寺‘寺‘奪’奪一}’奪’爭’．
2環保與綜合利用；
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尾礦大量消納的最佳途徑
陳晶1 朱立德2
(1．建筑材料工業技術情報研究所；2．建筑材料工業技術監督研究中心，北京100024)
[摘要] 介紹了尾礦的危害及利用方式，分析了使用尾礦進行充填開采所產生的經濟效益及社會效益，總結出
大量消納尾礦的最佳途徑是用于礦山采空區的充填工程。
[關鍵詞] 尾礦消納；礦山充填
[中圖分類號】X756 [文獻標志碼】A [文章編號]1008—5122(2017)04—0055—03
The Best Way to Eliminate and utilize Huge Amounts of Tailings
CHEN Jing，ZHU Li·de
Abstract：In this paper，the hazard and utilization mode of tailings are introduced，and the economic and
social benefits from using tailings for filling mining are analyzed，the best way to eliminate and use huge a—
mount of tailings for filling mining is summarized．
Key words：tailings use and eliminate；mine filling
人類社會得以生存和發展的物質基礎之一是礦
產資源。我國經濟的發展對開發礦產資源的需求日
益增長。高的開發速度導致尾礦——這種礦山開采
的伴隨物，以約6億t／a的速度增長。《中國礦產資
源節約與綜合利用報告(2015)》最新統計數據顯
示，近5年來，我國尾礦年排放量高達15億t以上。
尾礦和廢石累計堆存量約600億t，其中廢石堆存
438億t，尾礦堆存146億t。煤礦、鐵礦及銅礦開采
產生的廢石約為329億t，鐵礦、銅礦、金礦開采形成
的尾礦約為121億t¨1。
1尾礦的危害
尾礦的大量堆存造成了環境、資源、土地及安全
等方面的諸多問題：
(1)污染環境。尾礦中可能殘留硫化物、氰化
物、松油、絮凝劑等，長期堆存時，容易產生氣味難聞
[收稿日期]2017—05—04
[作者簡介]陳晶(1985一)，湖北武漢人，碩士，工程
師，研究方向：礦山充填材料。
并且對人體有害的氣體或酸性水口。。尾礦庫如出
現泄露時會嚴重污染周遭的河流和土地。2015年
11月23日，隴星銻業尾礦庫約2．5萬m3的含銻尾
礦及尾礦水發生泄漏，造成甘肅、四川兩省境內約
346 km河道的銻濃度超標、甘肅省西和縣境內部分
區域地下水井銻濃度超標。甘肅、陜西、四川I三省部
分區域鄉鎮集中飲水水源、地下井水停止使用，受影
響人數約10．8萬人，造成直接經濟損失6 120．79萬
=f 3] 兀。。。
(2)占用土地。目前，只有少部分尾礦被回收
利用，絕大多數尾礦仍堆存在尾礦庫中。而且隨著
尾礦數量的進一步增加，占用土地的面積將越來愈
廣。2015年煤矸石排放量接近8億t，全國累計堆
存量45億t，形成的煤矸石山2 600多座，占地130
萬km2，且煤矸石的排放量隨著煤炭采選業的發展
以每年約10％的速度增加”。。
(3)投資巨大。尾礦處理的相關設備價格昂
貴，整個采選企業約有5％～40％的費用用于基建
投資。另外，尾礦庫后期需要大量維護和維修資金。
我國冶金礦山尾礦庫基建投資需1萬～3萬元／t，生
萬方數據
．56． 有色冶金節能口環保與綜合利用
產經營治理費用3萬元～5萬元／t。全國400多座
冶金尾礦庫，每年的營運費用高達7．5億元之多¨1。
(4)安全隱患。尾礦庫危害被美國公害評定小
組評定為第18位世界災害隱患(共計93種)。潰
壩、滑坡等尾礦庫安全事故發生，將引發泥石流、塌
陷、水土污染等地質危害。礦山企業不能正常生產
的同時也將會給當地的居民帶來巨大的災難。2014
年9月20日，陜西采石場尾礦庫凌晨潰壩，泥石流
沖毀大量民房，并造成3人死亡。2010年9月21
日，信宜紫金銀巖錫礦尾礦庫潰壩，造成距離尾礦庫
下游河道4 km的石花地水電站攔河壩潰壩，下游
17人死亡，引發520件財產損害賠償案件。6。。2008
年9月8日，山西臨汾市新塔礦業有限公司980溝
尾礦庫發生潰壩事故，造成277人死亡、4人失蹤、
33人受傷“。
2尾礦的利用
當前尾礦的回收利用，主要有以下幾種途徑：尾
礦再選、建筑材料生產、用于制作肥料、改良土壤劑
和礦山采空區充填。
尾礦再選是對尾礦中有用的成分進行再選，雖
然能提高資源的利用率，但再選過后的尾礦仍然會
進入尾礦庫堆放，尾礦庫所帶來的安全問題仍然
存在。
尾礦用來生產建筑材料也有一定的局限性。第
一，由于尾礦的成分十分復雜，目前尚缺乏普遍使用
的處理尾礦方法。經過再利用的尾礦制成各種建材
產品，比如免燒磚、玻璃等。這些建材產品不少是我
們日常生活中經常接觸的，如果有危害(放射性等)
是會影響到人民的生命財產安全，所以利用尾礦生
產建材產品的種類及數量都會受到限制。第二，由
于尾礦的本征特性，例如尾礦粒度級配差，使得尾礦
在做建材時，需要有性能更優良的、更昂貴的其它材
料與之匹配才能做出合格的產品，導致整體價格提
升，使采用尾礦作為原料的建筑材料失去競爭力。
第三、尾礦在做建材類產品時，都會有一個使用上
限，所以用尾礦做建筑材料并不是一個大量消納尾
礦的很好方法。
用尾礦做肥料、土壤改良劑同樣對尾礦的數量
消耗很少。能夠大量消納尾礦的最好的途徑就是用
于礦山采空區充填。截止到2015年底，全國金屬非
金屬地下礦山共有采空區12．8億m3，如此巨大的
充填需求，將消納大量以尾礦為原料的充填材料。
過去部分礦山采用分級尾砂充填，一部分尾砂礦仍
然需要放到尾礦庫中閑置，而現有的技術已實現全
尾砂充填，全部的尾礦都能被利用起來。
3 利用尾礦進行充填開采的效益分析
3．1煤礦充填開采
隨著經濟高速增長，煤炭資源消耗量也越來越
多，可開采煤炭量日漸減少。另一方面建筑物下、水
體下、鐵路下(簡稱“三下”)壓著大量可開采的煤炭
資源無法有效開采出來。我國現有煤炭儲量約
1．02萬億t，但是有效開采量僅3 000億t左右，“三
下”壓煤量高達138億t¨。。
我國當前“三下”采煤主要開采方式是搬遷開
采和條帶開采。搬遷開采成本巨大，導致煤炭企業
經濟效益降低，并且容易引發政府、企業和居民之間
的經濟糾紛問題。條帶開采的缺點是丟煤多，回采
率一般在40％～78％19 o，且掘進成本高，地上建筑
容易出現裂縫，甚至會造成地上建筑沉陷的問題出
現。用于修補建筑裂縫，修復建筑沉陷問題，需要支
出較多費用，所以條帶開采的經濟效益也很低。隨
著煤炭開采技術水平的提高，充填開采技術得到了
極大發展。充填開采不僅能大量回采“三下”壓煤；
提高煤炭產量，而且能有效控制地表下沉；還能大量
消耗煤矸石，減少煤矸石對水資源、大氣和土壤的
污染。
首先，充填開采能解決“三下”壓煤問題，提高
回采率。若實施充填開采，中厚煤層采區回采率可
達到85％以上，薄煤層采區回采率達到90％以上，
相比條帶開采的40％～78％，回采率有了很大的提
高，煤炭產量也大大提高。以邢臺煤礦為例，其可采
儲量為2 327．9萬t，建筑物下壓煤達5 823萬t。通
過應用采空區充填技術后，既實現了不遷村開采，又
解放煤炭儲量2 000多萬t¨?，建筑物下約34．4％
的煤炭資源被解放出來。按34．4％的比例估算，我
國“三下”t38億t的壓煤量，采取充填開采將解放
煤炭儲量47億t，相當于我國煤炭一年的產量。以
煤炭每噸600元的售價計算，47億t煤所帶來的經
濟價值是28 200億元。
另一方面，充填開采能有效解決煤矸石露天堆
放，占地、污染環境的問題。《我國煤炭城市采空塌
陷災害及防治對策研究》的報告顯示，全國累計采
空沉陷面積超過70萬公頃(7×10舊m2)。假設采
空區高度為3 m，采空區體積為2．1 X 1011 m3。假設
萬方數據
2017年8月第4期尾礦大量消納的最佳途徑——陳晶朱立德·57·
1 m3的充填材料，利用煤矸石1．6 t／m3。若將2．1×
10”m3的采空區全部充填，將消耗3．36×10“t的煤
矸石，約減少煤矸石占地面積867萬畝，相當于減少
13 136個天安門廣場的占地面積。
3．2非煤礦山充填開采
我國自20世紀80年代以來，由于礦業法規不
健全，礦業秩序混亂，導致非法、無規劃的亂采濫
挖，在礦山周邊留下大量規模不等的采空區。據
不完全統計，在全國20個省、區內，發生大規模采
空區災害有180處以上，累計塌陷面積大于70萬
公頃，經濟損失超過500億元?。。《金屬非金屬地
下礦山采空區事故隱患治理工作方案》¨2。中數據
顯示，到2015年底，全國金屬非金屬地下礦山共
有采空區12．8億m3。結合上文提到的70萬公頃
塌陷面積，造成損失為500億元，如今有12．8億
m 3安全隱患，如若塌陷一小部分，所造成的經濟損
失都是無法想象的。采取充填開采避免的經濟損
失必將高達百億元。
另一方面，假設充填材料的密度為1 500 kg／m3，尾
礦占充填材料質量的50％，那么12．8億m3的采空
區將消納9．6億t尾礦。尾礦被大量消納后，既減
少占地面積，又大大減少新建尾礦庫的數量及降低
尾礦庫運行成本。上文中提到400座冶金尾礦庫，
每年的營運費用為7．5億元。假設全國10 000座
尾礦庫，按此比例計算，全國尾礦庫的營運費用為
190億元。隨著尾礦被充填到采空區后，建設尾礦
庫的征地費用和尾礦庫的營運費用190億元都將不
再需要。同時，尾礦被充填到采空區中，可完全杜絕
尾礦庫泄露、潰壩等安全問題的發生，減少尾礦對土
壤、水源的污染。
再者，消除采空區安全隱患，將降低龐大的搬
遷、拆遷費用，提高當地居民生活的幸福指數。在
礦山采空區的居民，常年都生活在恐懼當中，唯恐
自己的家不知何時會被土地吞咽，不復存在。只
有把他們腳下的土地填實了，他們懸著的心才能
落地。
4 結語
將尾礦充填到礦山采空區中才是大量消納尾
礦的最好途徑，才能解決上述環境污染、占用土地
和引發安全事故等諸多問題。2000年以來，研究
者在充填材料制備、運輸設備和充填回采工藝技
術等方面均取得了優異研究成果，國內應用充填
采礦法、全尾砂充填技術的礦山也日益增多。實
踐表明，充填的經濟、社會和生態效益也十分顯
著。應用尾砂充填技術既解決了尾礦問題，同時
也解決了采空區的安全問題，這兩個重大安全隱
患的解決，將推進我國礦業可持續發展，實現我國
礦山綠色無廢開采的建設。
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