礦山二次資源的定義與特點(diǎn)
礦山二次資源是礦床開采和選礦過程中產(chǎn)生的、仍然堆存或遺留在礦區(qū)范圍內(nèi)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(jié)約資源和循環(huán)利用角度而言,它們不應(yīng)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(yè)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(fā)經(jīng)人工和機(jī)械擾動產(chǎn)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(chǎn)資源法的相關(guān)規(guī)定,其堆放比較規(guī)范,一般按礦床開發(fā)設(shè)計(jì)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(jīng)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(jīng)濟(jì)、技術(shù)和需求的條件下,可以成為開發(fā)利用和綜合利用的對象。
(3)礦床開發(fā)過程中產(chǎn)生的液態(tài)和氣態(tài)物質(zhì),如礦坑水、選礦廢水和煤礦瓦斯等。氣態(tài)物質(zhì)沒法保留,如煤礦瓦斯,長期被認(rèn)為是有毒有害物質(zhì)被排放到大氣中了。有些油田開采時(shí),天然氣被白白燒掉了(俗稱“點(diǎn)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(gè)顯著的特點(diǎn):
(1)礦山二次資源,特別是其中的所謂人工礦床,其化學(xué)成分和物質(zhì)成分基本上繼承了一次資源的特點(diǎn)。在采、選技術(shù)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(jià)值(其中包括過去不能提取又必須同時(shí)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(zhì)、工藝性質(zhì)發(fā)生變化,并能夠進(jìn)一步富集,使其利用價(jià)值大大提高。
(2)礦山二次資源具有資源利用和環(huán)態(tài)整治的雙重特點(diǎn)。從產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)和資源科學(xué)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(chǎn)品,表明礦山二次資源具備資源的基本屬性;從礦山環(huán)境保護(hù)和地質(zhì)災(zāi)害防治角度看,二次資源又是污染和災(zāi)害產(chǎn)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(shí),也治理了廢棄物對環(huán)境的污染,整治被占損的土地,恢復(fù)了生態(tài)環(huán)境。
(3)礦山二次資源與一次資源另一顯著不同的特點(diǎn)是,一次資源開發(fā)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(chǎn)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(chǎn)其它產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)廢物零排放。
我國礦山二次資源的潛力
我國礦產(chǎn)資源豐富,人均不多,但總量很大。經(jīng)過建國以來半個(gè)多世紀(jì)的大規(guī)模開發(fā),我國已成為居世界前列的礦業(yè)大國。由于我國礦產(chǎn)質(zhì)量不佳,許多主要礦產(chǎn)品位較低,加上長期以來粗放式經(jīng)營,采、選技術(shù)水平低下,導(dǎo)致礦產(chǎn)資源總體利用率較低。根據(jù)國土資源部2003 年《中國礦產(chǎn)資源年報(bào)》公布的資料,我國40 多種主要礦產(chǎn)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(chǎn)采、選、冶總回收率平均只有42%(表1)。其直接結(jié)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(yīng)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(chǎn)資源年報(bào)》,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(chǎn)資源核算》(內(nèi)部課題研究報(bào)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(yè)年度開采范圍內(nèi),礦產(chǎn)礦石的采出量與該區(qū)域內(nèi)消耗工業(yè)儲量的百分比;選礦回收率,指礦產(chǎn)的選礦產(chǎn)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(fā)中產(chǎn)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(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)的不完全統(tǒng)計(jì),1949—2000 年底,全國各類礦山產(chǎn)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(chǎn)生0.7 萬噸廢石計(jì)算,今后10 年,我國不經(jīng)治理的礦山廢石總量將達(dá)1338 億噸以上。除了有一些礦山將這些廢石用于回填采空區(qū)或筑路以外,基本上沒有再利用。
我國現(xiàn)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(jù)中國工程院最近的研究表明,我國12 種大宗礦產(chǎn)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(qū)南丹地區(qū)五份尾礦資源詳查地質(zhì)報(bào)告揭示,在南丹境內(nèi)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(zhì)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(chǎn)生大量礦坑水,各種選礦工藝也產(chǎn)生大量選礦廢水。據(jù)專家測算,目前我國開采1 萬噸礦石要產(chǎn)生礦坑水13.16 萬噸,每年產(chǎn)生的礦坑水至少在2000 億噸以上。同時(shí),產(chǎn)生的選礦廢水也在350 億噸以上。而對采礦產(chǎn)生的廢水利用率僅4.2%。
資料來源:我國大宗礦產(chǎn)資源綜合利用的現(xiàn)狀與對策,中國工程院咨詢項(xiàng)目——我國礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略研究,“礦產(chǎn)資源可供性分析及勘查、開發(fā)戰(zhàn)略研究”第七專題組,2004年2月
煤矸石是采煤過程中產(chǎn)生的固體廢棄物。全國有1900 座煤矸石山,堆存煤矸石達(dá)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(dá)194億立方米,目前利用率最高估計(jì)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(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),本報(bào)告只能大致估計(jì)我國鐵礦和金礦(巖金)選礦尾礦中的金屬蘊(yùn)藏量。全國重點(diǎn)鐵礦選礦廠的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(dāng)于4.1 億噸鐵精礦。按國土資源部《礦產(chǎn)資源儲量規(guī)模劃分標(biāo)準(zhǔn)》,鐵礦尾礦中蘊(yùn)藏的鐵金屬量相當(dāng)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(yùn)藏金儲量116.1 噸,相當(dāng)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(jìn)礦產(chǎn)資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)的過程中,努力開展技術(shù)創(chuàng)新活動,這些人工礦床就可望得到開發(fā)和利用。而且其開發(fā)利用的成本,顯然要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于尋找同類型礦床投入的地勘費(fèi)用。另一方面,如果它們不被資源化,不僅浪費(fèi)了資源,還會環(huán)境污染和產(chǎn)生災(zāi)害。
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