矿山二次资源的定义与特点
矿山二次资源是矿床开采和选矿过程中产生的、仍然堆存或遗留在矿区范围内的废石、尾矿、煤矸石、矿坑水、选矿废水等各种废弃物的总称。从节约资源和循环利用角度而言,它们不应看成是废弃物,而是一种可以回收和利用的资源,所以称为矿山二次资源,是矿业二次资源的重要组成部分。
矿山二次资源包括如下三种类型:
(1)矿床开发经人工和机械扰动产生的各种固体废弃物,如采矿废石、选矿尾矿、煤矸石等。按照矿产资源法的相关规定,其堆放比较规范,一般按矿床开发设计要求,建造了尾矿库、尾矿坝和废石场,且一般采取了有效措施,防止其损失破坏。有人称其为“人工矿床”。
(2)矿床开采过程中虽经人工扰动,却没有位置移动而保留在原地的废弃物,如残矿、矿柱、表外矿、边界品位以下的矿石以及废弃的矿山(矿坑、矿井)等。在新的经济、技术和需求的条件下,可以成为开发利用和综合利用的对象。
(3)矿床开发过程中产生的液态和气态物质,如矿坑水、选矿废水和煤矿瓦斯等。气态物质没法保留,如煤矿瓦斯,长期被认为是有毒有害物质被排放到大气中了。有些油田开采时,天然气被白白烧掉了(俗称“点天灯”)。目前,这类废弃物被看成是宝贵的资源而开始被人类所利用。
与矿山一次资源相比,二次资源具有几个显著的特点:
(1)矿山二次资源,特别是其中的所谓人工矿床,其化学成分和物质成分基本上继承了一次资源的特点。在采、选技术水平有所提高的前提下,其主要有用组分和伴生组分还有很高的利用价值(其中包括过去不能提取又必须同时采出而遗留在尾矿中的有用组分),这是二次资源的重要利用对象。另外,一次资源中的非金属矿物,在选矿过程中可能使其物理性质、工艺性质发生变化,并能够进一步富集,使其利用价值大大提高。
(2)矿山二次资源具有资源利用和环态整治的双重特点。从产业经济学和资源科学角度看,从二次资源中可以获得金属、非金属和能源等资源性产品,表明矿山二次资源具备资源的基本属性;从矿山环境保护和地质灾害防治角度看,二次资源又是污染和灾害产生的重要根源。因此,对二次资源开展再利用和综合利用的同时,也治理了废弃物对环境的污染,整治被占损的土地,恢复了生态环境。
(3)矿山二次资源与一次资源另一显著不同的特点是,一次资源开发利用对象是其中所含的有用组分和有用矿物,而二次资源利用则具有多用途性,即其利用途径、方式、产品方案等存在多种可能性。二次资源除了可提取其中的有用组分和有用矿物之外,残余的废物整体利用仍可生产其它产品,实现废物零排放。
我国矿山二次资源的潜力
我国矿产资源丰富,人均不多,但总量很大。经过建国以来半个多世纪的大规模开发,我国已成为居世界前列的矿业大国。由于我国矿产质量不佳,许多主要矿产品位较低,加上长期以来粗放式经营,采、选技术水平低下,导致矿产资源总体利用率较低。根据国土资源部2003 年《中国矿产资源年报》公布的资料,我国40 多种主要矿产资源总体利用率不高,石油采收率仅29%,煤炭30%,其它固体矿产采、选、冶总回收率平均只有42%(表1)。其直接结果是,采矿废石,选矿尾矿排放量大,其中所含有用组分和有用矿物较高,从而也相应形成我国矿山二次资源的巨大潜力(表2)。
资料来源:石油和天然气采收率取自国土资源部2003 年《中国矿产资源年报》,其它矿种引自国土资源部信息中心曹新元研究员《中国矿产资源核算》(内部课题研究报告)2005年1月
注:石油、天然气和煤的采收率,指采出量与可采储量的百分比;采矿回采率,指矿山企业年度开采范围内,矿产矿石的采出量与该区域内消耗工业储量的百分比;选矿回收率,指矿产的选矿产品(一般为精矿)中所含被回收有用组分的重量占给矿中该有用组分重量的百分比
采矿废石和围岩,是矿山开发中产出最多的矿山废弃物。我国铁矿,露天开采平均采矿剥岩比约1︰3.5,坑采矿低一些,全国平均剥采比至少为1︰2.5;有色金属矿全国平均剥采比1986 年为1︰3.74,1990 年增至1︰9.17。据有关机构的不完全统计,1949—2000 年底,全国各类矿山产生的采矿废石为162.3 亿吨。其中煤矸石35.6 亿吨,铁矿废石94 亿吨,有色金属矿废石25 亿吨,金矿废石4.6 亿吨,化工矿废石3 亿吨。按开采1 万吨矿石产生0.7 万吨废石计算,今后10 年,我国不经治理的矿山废石总量将达1338 亿吨以上。除了有一些矿山将这些废石用于回填采空区或筑路以外,基本上没有再利用。
我国现有2000 多座矿山尾矿库,尾矿积存量约50 亿吨。其中,铁矿尾矿26亿吨,有色金属尾矿21 亿吨,金矿尾矿2.7 亿吨,化工尾矿0.3 亿吨。目前对尾矿的利用率仅8.2%。据中国工程院最近的研究表明,我国12 种大宗矿产每年尾矿排放量约3 亿吨(表3)。
许多尾矿中有用组分含量较高。我国铜矿山尾矿中平均含铜0.126%,其中江西武山0.69%,湖北铜录山0.44%;又如,最近通过评审的广西自治区南丹地区五份尾矿资源详查地质报告揭示,在南丹境内已控制的尾矿资源量中,尾矿中锡的平均品位(0.58%)要比南丹云锡公司原矿地质品位0.546%还要高。辽宁省建昌八家子铅锌矿的尾矿中,含银69.94 克/吨,硫2.335%,铅0.19%,锌0.187%,铜0.027%。矿山开采过程产生大量矿坑水,各种选矿工艺也产生大量选矿废水。据专家测算,目前我国开采1 万吨矿石要产生矿坑水13.16 万吨,每年产生的矿坑水至少在2000 亿吨以上。同时,产生的选矿废水也在350 亿吨以上。而对采矿产生的废水利用率仅4.2%。
资料来源:我国大宗矿产资源综合利用的现状与对策,中国工程院咨询项目——我国矿产资源可持续发展战略研究,“矿产资源可供性分析及勘查、开发战略研究”第七专题组,2004年2月
煤矸石是采煤过程中产生的固体废弃物。全国有1900 座煤矸石山,堆存煤矸石达35.6 亿吨,其利用率为43%。随着煤矿开采,每年向大气中排放的瓦斯达194亿立方米,目前利用率最高估计只有25%。
我国金属矿尾矿的含矿品位见表4。由于缺乏有色金属各矿种尾矿堆存量的统计数据,本报告只能大致估计我国铁矿和金矿(岩金)选矿尾矿中的金属蕴藏量。全国重点铁矿选矿厂的技术经济指标显示,铁矿尾矿中平均铁品位为10%(其中,磁性矿为7.93%,弱磁性矿为21.05%,多金属铁矿为15.76%)。在堆存的26 亿吨铁矿尾矿中,至少含有2.6 亿吨铁。按全国铁精矿平均品位63.25%折算,相当于4.1 亿吨铁精矿。按国土资源部《矿产资源储量规模划分标准》,铁矿尾矿中蕴藏的铁金属量相当于8 座大型(矿石储量≥1 亿吨)贫铁矿(按我国铁矿石平均品位32%折算为矿石)。而在2.7 亿吨金矿尾矿中,蕴藏金储量116.1 吨,相当于5座大型(金储量≥20 吨)金矿。
不难看出,我国矿山二次资源中的尾矿资源潜力是很大的。在大力推进矿产资源循环经济的过程中,努力开展技术创新活动,这些人工矿床就可望得到开发和利用。而且其开发利用的成本,显然要远远低于寻找同类型矿床投入的地勘费用。另一方面,如果它们不被资源化,不仅浪费了资源,还会环境污染和产生灾害。
以上信息仅供参考