礦山二次資源的定義與特點
礦山二次資源是礦床開采和選礦過程中產生的、仍然堆存或遺留在礦區范圍內的廢石、尾礦、煤矸石、礦坑水、選礦廢水等各種廢棄物的總稱。從節約資源和循環利用角度而言,它們不應看成是廢棄物,而是一種可以回收和利用的資源,所以稱為礦山二次資源,是礦業二次資源的重要組成部分。
礦山二次資源包括如下三種類型:
(1)礦床開發經人工和機械擾動產生的各種固體廢棄物,如采礦廢石、選礦尾礦、煤矸石等。按照礦產資源法的相關規定,其堆放比較規范,一般按礦床開發設計要求,建造了尾礦庫、尾礦壩和廢石場,且一般采取了有效措施,防止其損失破壞。有人稱其為“人工礦床”。
(2)礦床開采過程中雖經人工擾動,卻沒有位置移動而保留在原地的廢棄物,如殘礦、礦柱、表外礦、邊界品位以下的礦石以及廢棄的礦山(礦坑、礦井)等。在新的經濟、技術和需求的條件下,可以成為開發利用和綜合利用的對象。
(3)礦床開發過程中產生的液態和氣態物質,如礦坑水、選礦廢水和煤礦瓦斯等。氣態物質沒法保留,如煤礦瓦斯,長期被認為是有毒有害物質被排放到大氣中了。有些油田開采時,天然氣被白白燒掉了(俗稱“點天燈”)。目前,這類廢棄物被看成是寶貴的資源而開始被人類所利用。
與礦山一次資源相比,二次資源具有幾個顯著的特點:
(1)礦山二次資源,特別是其中的所謂人工礦床,其化學成分和物質成分基本上繼承了一次資源的特點。在采、選技術水平有所提高的前提下,其主要有用組分和伴生組分還有很高的利用價值(其中包括過去不能提取又必須同時采出而遺留在尾礦中的有用組分),這是二次資源的重要利用對象。另外,一次資源中的非金屬礦物,在選礦過程中可能使其物理性質、工藝性質發生變化,并能夠進一步富集,使其利用價值大大提高。
(2)礦山二次資源具有資源利用和環態整治的雙重特點。從產業經濟學和資源科學角度看,從二次資源中可以獲得金屬、非金屬和能源等資源性產品,表明礦山二次資源具備資源的基本屬性;從礦山環境保護和地質災害防治角度看,二次資源又是污染和災害產生的重要根源。因此,對二次資源開展再利用和綜合利用的同時,也治理了廢棄物對環境的污染,整治被占損的土地,恢復了生態環境。
(3)礦山二次資源與一次資源另一顯著不同的特點是,一次資源開發利用對象是其中所含的有用組分和有用礦物,而二次資源利用則具有多用途性,即其利用途徑、方式、產品方案等存在多種可能性。二次資源除了可提取其中的有用組分和有用礦物之外,殘余的廢物整體利用仍可生產其它產品,實現廢物零排放。
我國礦山二次資源的潛力
我國礦產資源豐富,人均不多,但總量很大。經過建國以來半個多世紀的大規模開發,我國已成為居世界前列的礦業大國。由于我國礦產質量不佳,許多主要礦產品位較低,加上長期以來粗放式經營,采、選技術水平低下,導致礦產資源總體利用率較低。根據國土資源部2003 年《中國礦產資源年報》公布的資料,我國40 多種主要礦產資源總體利用率不高,石油采收率僅29%,煤炭30%,其它固體礦產采、選、冶總回收率平均只有42%(表1)。其直接結果是,采礦廢石,選礦尾礦排放量大,其中所含有用組分和有用礦物較高,從而也相應形成我國礦山二次資源的巨大潛力(表2)。
資料來源:石油和天然氣采收率取自國土資源部2003 年《中國礦產資源年報》,其它礦種引自國土資源部信息中心曹新元研究員《中國礦產資源核算》(內部課題研究報告)2005年1月
注:石油、天然氣和煤的采收率,指采出量與可采儲量的百分比;采礦回采率,指礦山企業年度開采范圍內,礦產礦石的采出量與該區域內消耗工業儲量的百分比;選礦回收率,指礦產的選礦產品(一般為精礦)中所含被回收有用組分的重量占給礦中該有用組分重量的百分比
采礦廢石和圍巖,是礦山開發中產出最多的礦山廢棄物。我國鐵礦,露天開采平均采礦剝巖比約1︰3.5,坑采礦低一些,全國平均剝采比至少為1︰2.5;有色金屬礦全國平均剝采比1986 年為1︰3.74,1990 年增至1︰9.17。據有關機構的不完全統計,1949—2000 年底,全國各類礦山產生的采礦廢石為162.3 億噸。其中煤矸石35.6 億噸,鐵礦廢石94 億噸,有色金屬礦廢石25 億噸,金礦廢石4.6 億噸,化工礦廢石3 億噸。按開采1 萬噸礦石產生0.7 萬噸廢石計算,今后10 年,我國不經治理的礦山廢石總量將達1338 億噸以上。除了有一些礦山將這些廢石用于回填采空區或筑路以外,基本上沒有再利用。
我國現有2000 多座礦山尾礦庫,尾礦積存量約50 億噸。其中,鐵礦尾礦26億噸,有色金屬尾礦21 億噸,金礦尾礦2.7 億噸,化工尾礦0.3 億噸。目前對尾礦的利用率僅8.2%。據中國工程院最近的研究表明,我國12 種大宗礦產每年尾礦排放量約3 億噸(表3)。
許多尾礦中有用組分含量較高。我國銅礦山尾礦中平均含銅0.126%,其中江西武山0.69%,湖北銅錄山0.44%;又如,最近通過評審的廣西自治區南丹地區五份尾礦資源詳查地質報告揭示,在南丹境內已控制的尾礦資源量中,尾礦中錫的平均品位(0.58%)要比南丹云錫公司原礦地質品位0.546%還要高。遼寧省建昌八家子鉛鋅礦的尾礦中,含銀69.94 克/噸,硫2.335%,鉛0.19%,鋅0.187%,銅0.027%。礦山開采過程產生大量礦坑水,各種選礦工藝也產生大量選礦廢水。據專家測算,目前我國開采1 萬噸礦石要產生礦坑水13.16 萬噸,每年產生的礦坑水至少在2000 億噸以上。同時,產生的選礦廢水也在350 億噸以上。而對采礦產生的廢水利用率僅4.2%。
資料來源:我國大宗礦產資源綜合利用的現狀與對策,中國工程院咨詢項目——我國礦產資源可持續發展戰略研究,“礦產資源可供性分析及勘查、開發戰略研究”第七專題組,2004年2月
煤矸石是采煤過程中產生的固體廢棄物。全國有1900 座煤矸石山,堆存煤矸石達35.6 億噸,其利用率為43%。隨著煤礦開采,每年向大氣中排放的瓦斯達194億立方米,目前利用率最高估計只有25%。
我國金屬礦尾礦的含礦品位見表4。由于缺乏有色金屬各礦種尾礦堆存量的統計數據,本報告只能大致估計我國鐵礦和金礦(巖金)選礦尾礦中的金屬蘊藏量。全國重點鐵礦選礦廠的技術經濟指標顯示,鐵礦尾礦中平均鐵品位為10%(其中,磁性礦為7.93%,弱磁性礦為21.05%,多金屬鐵礦為15.76%)。在堆存的26 億噸鐵礦尾礦中,至少含有2.6 億噸鐵。按全國鐵精礦平均品位63.25%折算,相當于4.1 億噸鐵精礦。按國土資源部《礦產資源儲量規模劃分標準》,鐵礦尾礦中蘊藏的鐵金屬量相當于8 座大型(礦石儲量≥1 億噸)貧鐵礦(按我國鐵礦石平均品位32%折算為礦石)。而在2.7 億噸金礦尾礦中,蘊藏金儲量116.1 噸,相當于5座大型(金儲量≥20 噸)金礦。
不難看出,我國礦山二次資源中的尾礦資源潛力是很大的。在大力推進礦產資源循環經濟的過程中,努力開展技術創新活動,這些人工礦床就可望得到開發和利用。而且其開發利用的成本,顯然要遠遠低于尋找同類型礦床投入的地勘費用。另一方面,如果它們不被資源化,不僅浪費了資源,還會環境污染和產生災害。
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