矿业固体废弃物大数据研究*
采矿固废大数据研究*
采矿固体废物通常包括废石和尾矿。 废石主要是指采矿过程中开采出来的低于工业品位、无法进入选矿等后续作业的固体物料。 尾矿是选矿和分选作业的产品之一。 精选物料经浓缩获得精矿、中矿后形成的固体废物。 尾矿包括物理选矿产生的固体废物，以及堆浸和全污泥氰化过程产生的固体废物。
废石和尾矿均具有潜在资源属性（技术经济特征具有时空特征）和环境扰动属性（废石和尾矿处置不仅占用土地，还可能产生有机和无机污染物，并通过土壤、水、空气）和生物链传导），在建设生态友好型社会的过程中，查明废石、尾矿的排放和利用现状，并提出有针对性的处置、保护和利用对策具有重要意义。
本文利用全国重要矿产资源“三率”调查评价结果，对2011—2015年全国有代表性的7138个煤矿、2153个铁矿、217个锰矿、239个铜矿、270个矿井进行了分析。对铅矿、锌矿315个、铝土矿98个、镍矿35个、钨矿112个、锡矿51个、锑矿40个、钼矿70个、稀土矿53个、金矿727个、废石矿和金矿727个进行了系统研究。 180个磷矿矿、80个硫铁矿矿、10个钾矿矿、481个萤石矿、54个石墨矿和43个耐火粘土矿的尾矿产生数据，揭示了原矿的选择品位、采矿废石排放强度、尾矿排放强度、废石我国目前主要矿种的尾矿回收水平。 结果表明：一方面，我国国民经济的发展对矿产资源有巨大的需求； 另一方面，我国矿产资源具有富矿少、贫矿多、独立矿产少、共伴生资源多的特点； 我国不仅矿产品产量位居世界第一，在生产矿产品的同时，排放的采矿固体废物也非常巨大，也位居世界第一。
1 采矿废石排放强度
矿山生产过程中排出的废石主要来自采矿过程，极少量来自选矿过程中的手工精选或分选。 我们通过年废石产量总量和废石排放强度来表征废石排放状况。 年产废石总量是指某一矿山或地区某一年份所产生的矿山废石的总质量。 废石排放强度是指每生产1升精矿所产生的废石质量。 由于矿山可能存在多种精矿，因此这里的年精矿产量可以是矿山中所有精矿当量质量的总和。 具体如式（1）：
废石排放强度=
在计算废石排放强度时，年废石产生量需要考虑废石处置方式。 地下开采废石不离开井，直接通过充填等方法使用，或者不进入堆场、废石堆直接用作建筑材料或其他用途。 这部分废石应同时计入废石生产量和废石量。 使用量。
根据国家重要矿产资源“三率”调查评价结果，我国不同矿种废石排放强度是不同矿种生产的LT精矿废石排放大数据统计结果。 其中钼矿、钨矿和铜矿废石排放强度较高，废石排放强度分别达到835.71、185.22和158.63； 相当于每生产1I钼精矿，排放矿山废石835.71吨；每生产1吨钨精矿，排放矿山废石185.22吨；每生产1吨铜精矿，排放矿山废石158.63吨。
2、矿山废石利用水平
矿山废石的回收利用前景越来越好，特别是当废石可以用作混凝土骨料时，可以充分利用矿山废石，减少砂石采矿权的设置。
废石利用率水平用废石利用率来表示，是指当年废石利用率占当年废石发电量的百分比。 全国矿山废石总体利用率用废石加权平均利用率表示：
废石加权平均利用率=
根据式（2）计算和调查数据，目前我国20个典型矿井废石加权平均利用率为17.77%。 北京、浙江、江苏、山东、重庆、广西、湖北、江西、湖南、吉林、河北、广东、河南、福建等地平均废石利用率高于全国平均水平。 我国不同矿种的废石利用率差异很大。
按废石利用率排序，我国利用率较高的废石依次是耐火粘土、煤、锌矿和锑矿。 原因是，耐火粘土矿山的废石多用于合成莫来石、生产陶粒原料、生产精密铸造砂等。煤矸石主要用于生产煤矸石水泥、混凝土用轻骨料、耐火砖等建筑材料。 。 ，此外，还可以用于回收煤炭、混合煤与煤矸石发电、制备结晶氯化铝、水玻璃等化工产品以及提取贵稀金属等。 也可用作肥料； 主要利用锌矿、锑矿废石，利用率高。 原因是锌矿产能77.97%、锑矿产能99.74%可以在地下开采，且该类矿物以充填开采为主，产生大量废石、尾矿，并产生大量废石、尾矿。使用沙子和砾石。
我国废石利用水平较高的十大矿山分别是栖霞山铅锌矿、首云矿业、花溪铜坑矿、湖南石竹园多金属矿、开鲁吉乐矿、梅山铁矿、天等锰矿、纳豆铝矿、太平铝矿、凡口铅锌矿。 栖霞山铅锌矿是典型的“三倒”采矿矿山。 矿体之上不仅有居民楼、办公楼等建筑，还有道路、河流、风景林、栖霞古寺等众多景点。 因此，矿山必须尽可能地利用矿山废石。 矿山建立了地下废石储运系统，开发了废石砂浆重力搅拌技术，实现了矿山废石的快速充填。 它解决了传统采矿技术必须将大部分采矿废石排放到地表建立废石堆的问题。 地下废石直接用于采场充填，实现了废石的充分利用。
3 尾矿排放强度
采矿生产排出的尾矿来自选矿等矿石加工过程。 与废石表征方法类似，我们通过年尾矿总产量和尾矿排放强度来表征尾矿排放状况。 尾矿年产量是指某一矿山或某一地区在某一年份产生的尾矿总量。 尾矿排放强度是指每生产1吨精矿产生的尾矿量。 由于矿山可能存在多种精矿，因此这里的年精矿产量可以是矿山中所有精矿当量质量的总和。
我国矿产资源特别是有色金属矿具有伴生矿量多、品位低的特点。 这些资源禀赋特点使得我国矿山选矿厂的尾矿产量也较高。 我国不同矿种尾矿排放强度。 目前我国不同矿种尾矿排放强度分别为钼矿496.1、钨矿238.06、锡矿119.89、稀土矿43.95、铜矿43.18、金矿38.26； 相当于按尾矿精矿比（精矿产量单位质量按原矿质量计算）排放的尾矿，每生产1吨钨精矿，排放尾矿496.1吨，每生产1吨钨生产精矿，排放尾矿238.06吨，每生产1吨锡精矿，排放尾矿119.89吨，每生产1吨稀土精矿，排放尾矿43.95吨，每生产1吨尾矿，排放尾矿43.18吨每生产 1f 铜精矿排放。 这一结果对应了我国《矿产资源行业要求手册》推荐的矿石通用工业指标。 例如，钼矿一般工业指标要求露天开采硫化矿最低工业品位为0.06%； 岩金矿的边界品位一般为2.5-4.5g/t，堆浸氧化矿的边界品位为0.5-1g/t； 钨矿石一般为0.12%～0.20%。 采矿废石与工业对矿石品位要求的关系一般表明，工业品位要求越低，废石排放量越高。
可以看出，所有有色金属矿山尾矿排放强度均远大于1，表明有色金属尾矿量远高于精矿量； 铁精矿尾矿比例约为1：2，相当于原料3吨。 该矿生产 1 吨精矿。 黄铁矿、磷矿、锰矿和铝土矿的尾矿排放强度均小于1，表明我国部分矿物原矿品位较高，部分精矿质量要求较低； 这些矿物的尾矿量小于精矿的量。 矿物质量。
我国尾矿的产生总量巨大，但小于废石的产生量。 也就是说，我国矿山废石的产生量大于尾矿的产生量。
图4 我国主要矿产平均矿石品位
尾矿、废石的排放水平与矿产资源的特性密不可分。 所选原矿的平均品位在一定程度上决定了废石和尾矿的排放水平。
对全国典型矿山资料的调查显示，我国有色金属等矿产资源精选品位较低。 例如，全国平均精选矿石品位为：钨矿0.36%（WO3）、钼矿O.11%（Mo）、金矿2.39克/吨（Au）、稀土矿1.74%（REO） ）、铜矿O.48%（Cu），我国钨精矿要求品位大于50%，钼精矿要求品位大于47%。 原矿品位日益降低，从节约能源和提高材料性能的角度出发，要求精矿品位越来越高，势必导致选矿比不断提高，尾矿排放量增加。 原矿石品位低，剥离后的废石品位更低，产生了大量的矿山废石。 全国矿山精选原矿大数据统计分析结果显示，我国主要矿种精选原矿品位较低，决定了巨量废石、尾矿的产出。
5 尾矿回收水平
尾矿回收利用水平用尾矿利用率来表征，尾矿利用率是指当年尾矿利用率占当年尾矿产量的百分比。 全国矿山尾矿总体利用率用尾矿加权平均利用率表示：
尾矿加权平均利用率=
我国20类矿山尾矿加权平均利用率为18.97%。 江苏、新疆、山东、北京、重庆、安徽、浙江、湖北、广东、河北、云南等地平均尾矿利用率高于全国平均水平。 不同矿种尾矿利用率存在显着差异。
我国尾矿利用水平较高，包括萤石、锰矿、锑矿、金矿和磷矿等。 主要原因是这些矿物在充填采矿产能中占比较高。 尾矿利用方式多为地下采空区充填。 矿产利用量大。 我国尾矿利用水平最高的十大矿山分别是栖霞山铅锌矿、焦家金矿、天马山硫金矿、霍邱无极铁矿北段、定西磷矿、新桥硫铁矿、霍邱县无极铁矿铁矿（南段）、罗山金矿四矿区、三山岛金矿、凡口铅锌矿。
正确处理废石、尾矿的处置、保护和利用之间的关系，必须清醒地认识到，我国矿山废石利用率不高，排放大量矿山废石的矿种如如铁矿、铜矿、镍矿、钼矿、磷矿、磷矿等废石利用率较低。 部分硫化矿废石来源于硫化矿开采过程中剥落的废石和间隙层，以及土壤排放。 此类矿山废物含有大量硫化物残留物。 露天堆放条件下，易被空气中的氧气氧化。 氧化深度直接到达堆内。 降雨时形成强酸性水，pH值通常为1～2，含有大量重金属离子。
尾矿方面，虽然我国部分矿山实现了无尾矿矿山，但全国尾矿总体利用率仅为18.97%。 总体来看，我国矿山尾矿利用率较低。 20世纪50年代和1960年代排放的许多有色金属尾矿可以回收利用成有用成分，这说明了技术的时空特征和尾矿的二次资源特征。 因此，矿产资源开发并不一定需要促进尾矿的综合利用。 从二次资源的角度来看，合理处置和保护更为重要。 以冶炼渣为例，更能说明问题：有的冶炼渣中含有1～3克/吨的金，还含有银、铜、铁的氧化物。 最好将这类冶炼渣整体作为水泥原料妥善处置，交给技术处理。 进阶后可以成为优质资源。
从技术上讲，在目前的技术和经济发展水平下，排放的废石和尾矿不可能实现100%的再利用。 相比之下，妥善处置可能比尝试利用废石和尾矿更为紧迫。 矿山废石、尾矿造成的环境问题必须认真面对并妥善解决。 由于废石的技术和经济时空特征已确定，对其进行处置和保护是正确的选择； 这不仅可以控制环境污染，几年后废石还可以变成资源。 废石、尾矿是否利用、处置和保护，应综合评价技术、经济、环境影响和资源属性。 据此，应制定废石、尾矿处置、保护和利用的标准和法规。 技术指南，同时不断加强技术创新，推动废石、尾矿源头减量，提高矿产资源回收率、选矿回收率和综合利用率。
六，结论
（一）矿产资源禀赋特征决定了矿产开发利用是一个排放大量废石、尾矿的过程； 矿业大数据显示，我国矿山废石排放量大于尾矿排放量，但尾矿和废石产出量均巨大。
（2）我国68.32%的废石和62.66%的尾矿集中在江西、河北、辽宁、新疆、云南、内蒙古、山西、四川等8个省区。 这些省区是尾矿废石处置、保护和合理利用的重点地区。
⑶我国废石排放强度最高的矿种为钼矿（835.71）、钨矿（185.22）、铜矿（158.63）、铝土矿（129.09）和铅矿（112.66）； 我国尾矿排放强度最高的矿种为钼矿（496.1）、钨矿（238.06）、锡矿（119.89）、稀土矿（43.95）和铜矿（43.18）。
⑷矿山固废大数据表明，我国尾矿废石需加强减量化、无害化和资源化利用，需加强尾矿废石分类处置、有效保护和合理利用的技术创新和标准化工作。废石。 。
摘自《矿产保护与利用》2018年第2期