寶武資源無尾礦山建設探索與實踐

姜 維 文仁均 劉志佳 王邦策

（寶武資源有限公司）

據統計，截至2022年底，我國尾礦累計堆存總量約為207 億t，年排放量高達15 億t 以上，有大量尾礦以固體廢棄物的形式存儲于尾礦庫中［1］，2022年的排放總量約為13.57 億t［2］。地面堆存尾礦造成了嚴重的環境污染，如何利用和處置尾礦成為礦山面臨的問題。目前，我國尾礦的綜合利用率為33%，發達國家尾礦綜合利用率則達到了60%［3］，還存在著很大的差距。目前較為普遍的尾砂利用方式為井下充填，將尾砂與水、膠結劑等攪拌成膠結料漿充填至井下采空區。由于采礦工藝的局限性，采用井下充填方式很難消耗掉全部尾礦，對于高尾砂產率礦山，只能將約50%尾砂充填至采空區［4-6］。

除了井下采空區充填外，尾砂的綜合利用途徑主要有尾礦再選、作為建筑材料原料、作為生態修復材料等［7-9］。尾砂綜合利用途徑的選擇還受礦山自身情況的影響，不同礦山所選擇的尾礦綜合利用方案也各有特點［10］。

無尾礦山是通過高效的礦石選礦工藝和尾礦綜合利用技術，將礦石中的有用物質完全回收，并在礦山開采全過程中對尾礦加以綜合利用。開展無尾礦山建設，進行尾礦資源綜合利用，是解決尾礦及尾礦庫危害，建設環境友好型、資源節約型、可持續發展礦山企業的有效途徑。寶武資源提出無尾礦山建設，旨在從以資源綜合利用產業化、規?；?、高值化、集聚化發展為中心，實施資源綜合利用產業鏈延伸發展和集聚發展，協調推進資源綜合利用產業鏈延伸發展，顯著提升資源綜合利用產業規模、發展質量和效益水平。在與礦山主業的協同和互補的同時，構建廢物資源高效循環利用產業體系和綠色建材服務體系，提高礦山自身固廢治理和資源化利用的綜合水平，實現以尾礦減量化和無害化為基礎，資源高效化利用為主導方向，提升資源綜合利用附加值，做到企業經濟效益、社會效益和環境效益協調共贏。

1 尾礦堆存產生的問題

寶武資源有25 座尾礦庫，已經閉庫11 座，剩余14 座在用，尾礦存量近50 億t，年增量2 500 萬t，尾礦類型包括鐵尾礦、銅尾礦、釩鈦磁鐵尾礦等。礦山尾礦產出量較大，部分用于充填，少量作為水泥廠輔料使用，摻入量較低，需要尋求新出路。各單位普遍存在細粒級尾礦處理難的問題，對在線細粒尾礦和存量尾礦的開發利用缺乏經濟成熟的技術，面臨以下困境：

（1）傳統的尾礦處理方法是將尾礦堆存在尾礦庫，尾礦庫占地面積廣，侵占農田、山林和土地，破壞了自然生態系統的結構和功能，造成生物多樣性的喪失和生態平衡的破壞。

（2）尾礦庫是一個具有高勢能的“人造泥石流危險源”，存在潰壩危險，一旦失事，容易造成重特大事故，尾礦庫中化學處理劑、重金屬和有害物質等可以通過水的輸運和滲透進入水體中，導致水污染。

（3）在現有的技術經濟條件下，尾礦中含有的有用礦物成分無法被充分利用，長期堆存會造成大量有用的礦物資源流失浪費。

在國家生態文明建設方針指引下，近年來，綠色礦山成為行業發展方向，我國在金屬礦山尾礦綜合利用研究方面也取得了一定的進展和成績。尾砂的利用方向除充填采坑或采空區外，其高值化利用方向得到了一定研究和應用，如制作墻體材料、作為生料生產水泥、生產微晶玻璃及泡沫玻璃、制備陶瓷材料、生產免燒免蒸磚等，其他利用方向還有研制各類礦物膠凝材料、制造耐化學腐蝕玻璃等。但是整體來說，尾砂的開發與利用水平仍然比較低。

2 寶武資源無尾礦山建設

2.1 建設路徑

寶武資源無尾礦山建設主要有3個方面路徑，一是采用充填法采礦，將尾礦或廢石作為充填材料填充到采空區，防止地表塌陷，減輕地質災害，減少對地表土地的占用和破壞，有助于提高礦山的資源利用效率。二是尾礦的資源化利用，主要包括回收金屬礦物和利用非金屬礦物，一般通過浮選、重選、磁選、電選等技術將尾礦中的金屬礦物分離出來再進行提純和加工，得到高純度的金屬產品，或者將尾礦作為建筑材料的原料，例如水泥、硅酸鹽尾砂磚、耐火材料、混凝土材料等。三是進行生態環境治理，一方面是將尾礦排放到露天開采造成的采坑中，推進采礦沉降區綜合治理，改善地表環境；另一方面可以在尾礦庫因地制宜，修建濕地公園景觀、建設光伏電站、生產清潔能源等，改善生態環境。

寶武資源以無尾礦山建設為指導，通過尾礦綜合利用為抓手，配套科研項目，積極對接外部高校、科研機構，加強內部攻關，有效推動無尾礦山建設工作。下屬礦山因地制宜，積極開展尾礦資源綜合利用，采取全尾砂大流量高濃度連續充填技術、磨選后濕尾“旋流器+高頻細篩”在線提取機制砂技術、“超長變錐旋流器濃縮+陶瓷機過濾”提取鐵尾砂技術、微細粒尾礦“高壓濃縮+高壓隔膜壓濾”資源化利用技術等，探索無尾礦山建設模式。

2.2 梅山礦業資源化利用

梅山礦業地處南京市雨花臺區，是國內典型的“城市礦山”。梅山礦業是我國自行設計、建設的大型黑色金屬地下礦山，采用豎井與斜坡道聯合開拓，無底柱分段崩落法采礦，設計采選綜合生產能力為400萬t/a，采用重選、磁選、浮選聯合工藝流程生產鐵精粉。

梅山礦業按照“粗細分離、分級脫水”的技術路線，采用“負傾角高頻細篩篩分分級—超長變錐旋流器分級濃縮—陶瓷過濾機過濾—高效深錐絮凝濃縮—壓濾機壓濾脫水”技術方案，通過再選綜合利用回收機制砂、水泥鐵質校正劑等，尾砂綜合利用率達86%（圖1）。

2.3 張莊礦井下充填+建筑材料

張莊礦地處安徽省六安市霍邱縣，采選規模550萬t/a，采用大直徑深孔階段空場嗣后充填法采礦，選礦采用三段一閉路破碎篩分流程，高壓輥磨閉路輥壓—磁選拋尾—階段磨礦—階段選別選礦工藝流程。

張莊礦因地制宜推動了“綠色無尾礦山”實踐，取消了尾礦庫建設，是國內為數不多的沒有尾礦庫的鐵礦山。通過提前拋廢、尾礦撈砂、井下充填等工藝，生產建材產品銷售，做到“固廢不出廠”。為確保張莊礦鐵礦石生產主業的穩定運行，成立材料科技公司，利用剩余尾砂建設“年產60萬m3尾砂加氣混凝土板材（砌塊）及2.4 億塊尾砂灰砂磚項目”，產品廣泛應用于各類建筑，有效實現尾砂最大資源化利用，資源化利用率85.24%，為礦業板塊打造綠色生態礦山及實現全資源利用發揮積極的作用。

2.4 南山礦建設地質公園

南山礦位于安徽省馬鞍山市東部，主要有高村、和尚橋2 條采選產線，露天開采規模800 萬t/a。南山礦積極踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，響應國家綠色礦山的發展理念，開展剝離巖土和尾礦的資源化利用，針對采場和選廠新產生的“增量”資源開展在線加工利用，主要產品為市場砂石骨料，緩解排土場和尾礦庫的排放壓力。針對排土場和尾礦庫已堆存的“存量”資源，深化對凹山排土場、高村排土場生態修復與綜合開發利用研究，消減存量資源。

南山礦利用尾砂對凹山露天坑進行修復，尾礦漿從選礦廠壓力輸送到采礦坑平臺，以管道送至最遠點主放礦管排放至坑底平臺尾砂緩沖池，放礦主管由池頂導入，池底管口接尾砂排放管。凹山尾礦坑運行階段坑內尾水不得外排，僅進行選礦回水循環利用，建設成為風景優美的凹山地質文化公園（圖2）。

3 結論與展望

寶武資源針對無尾礦山建設做了一些探索與實踐，但是仍然存在一些問題，需要在后期工作中不斷改進。一是尾礦利用率還有進一步提升的空間，大量的尾礦仍需要堆存在尾礦庫，影響生態環境；二是細粒級尾礦處理難，對在線細粒尾礦和存量尾礦的開發利用，缺乏經濟的、成熟的技術，迫切需要全粒徑的尾礦綜合利用解決方案。

寶武資源積極踐行綠色發展要求，未來將通過擴大充填采礦規模，通過技術研究增加尾礦綜合利用量，逐步實現無尾礦山建設目標。一是通過自研、內部技術交流、與建材企業和科研院所合作等多種渠道，充分發揮技術儲備優勢，重點研究尾礦綜合利用方向，粗粒級尾砂的利用形成規?；?、高質化，如井下充填、生態回填、塌陷區回填、路基材料應用等。二是細粒級尾砂綜合利用與研究體現多元性、創新性，加強與科研院校的合作，進一步開發尾礦產品新市場，有價金屬元素的回收，如開展高塑性鐵礦尾泥改性球團造粒黏結劑、微細粒尾礦制備高強度閉口陶粒、路基材料等產品技術研究和產品開發等，保證礦山可持續發展。三是針對各地政府環境建設發展規劃，積極尋求尾砂用于環境治理的新路徑及區域，擴大尾砂應用范圍。