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第5 9 卷第4 期 2 007 年11 月 有色金属 N 0 3 f e r r o u sM e t a l s V 0 1 ．5 9 ．N o ．4 N o v e m b e r200 7 金属矿采选项目环评中与尾矿有关的环境问题 赵志龙 北京矿冶研究总院，北京10 0 0 4 4 摘 要结合金川有色金属公司的环境保护的实际，介绍大型有色金属采选企业成功的环境保护实例．阚明与尾矿相关的尾 矿库选址、尾矿输送的原则、尾矿管线敷设的原则、尾矿事故处理、尾矿于法处理、尾矿水综合利用和排放及尾矿的综合利用等诸 多方面的问题及对策，对金属采选企业的环境保护和有关项目的环境影响评价有一定的借鉴作用。 关键词环境工程；环评；金属矿采选；尾矿库；综合利用 中图分类号X 8 2 0 ．3 ；X 5 0 2X 5 3 ；X 5 0 3 ．2 3 1文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 7 0 4 0 1 5 6 0 5 工业化过程是人类大量消耗自然资源，快速积 累社会财富，迅速提高生活水平的过程，是一个国家 不可逾越的发展阶段。中国已进入走新型工业化道 路的新阶段，科学地评估中国金属矿产资源的现状 和可供性十分必要。尽管各研究者对中国矿产资源 现状的看法有一定差异，但基本观点大同小异，总体 上看，中国当今仍是一个矿产资源大国和矿业大国。 截止到2 0 0 2 年度，我国已发现的矿产有1 7 1 种，已探明储量的矿产有1 5 7 种。已探明的矿产资 源总量约占世界的1 2 ％，仅次于美国和独联体。在 上述矿种中，我国的稀土金属。钨、锌、锑在世界各国 的储量中名列前茅，其中稀土、钨、锑和锡仍是世界 上的名牌矿种。 我国又是一个矿业大国和矿产品生产大国。目 前，我国年产矿石总量为5 0 亿t ，其中国有矿山年产 矿石2 0 亿t ，非国有矿山年产矿石3 0 亿t 。2 0 0 1 年 我国电解铜产量居世界第3 位，电解铝产量居第1 位，锌锭产量居第1 位，锡锭产量居第1 位，电铅产 量居第2 位，这其中大部分原料是国内自产的矿产 品。近2 ～3 年，国内矿产品的产量总体上又呈上升 的趋势。例如2 0 0 3 年，我国自产铜精矿达到5 8 ．2 4 万t ，世界排位大约在第4 ～5 位。 ． 1 金属采选行业的污染特点及防治对策 1 ．1 我国金属矿山现状及特点 采矿、选矿和冶炼是金属矿产资源综合利用的 三个主要环节，其中选矿最为关键，也是瓶颈。分析 收稿日期2 0 0 6 1 l 0 7 作者简介赵志龙 1 9 7 0 一 ，男，黑龙江齐齐哈尔市人，高级工程师． 硕士，主要从事环境工程与网络信息化等方面研究。 近几年的矿山调查资料，粗略地分析我国现有金属 矿山选矿厂生产水平和特点如下。 1 ．1 ．1 大中型选矿厂的工艺技术和生产指标与国 外相当，少数已达国际先进水平。广东凡口铅锌矿 与北京矿冶研究总院及中南大学合作，先后研究成 功了高碱工艺、铅锌异步混合浮选工艺、混合用药快 速优先浮选工艺、矿浆电位调控快速浮选工艺和铅 锌浮选分离的四产品工艺，整体上讲，使铅锌浮选工 艺和指标均达到国际水平。德兴铜矿选矿厂采用部 分优先快速浮选工艺并采用新型浮选药剂，使铜浮 选水平与国外同类选矿厂相当。柿竹园有色金属公 司选矿厂采用“柿竹园法”工艺实现铋钼硫化矿物和 黑白钨矿物综合回收，使选矿技术水平达国际先进。 新疆可可托海选矿厂锂铍浮选并综合回收钽铌，其 工艺水平和生产指标达国际先进。广西大厂车河选 矿厂、巴里选矿厂和长坡选矿厂用重一浮一重流程 或磁一浮一重流程处理锡石一硫化矿复杂矿石其综 合选矿工艺达国际水平。此外，金川公司的铜镍选 矿厂，湖南锡矿山的单一硫化锑选矿均达到较高水 平。 1 ．1 ．2 选矿综合回收有重要进展。金川公司选矿 厂在铜镍选矿的同时注意贵金属铂、钯、锇、铱、钌、 铑的回收，德兴选矿厂等一批大中型铜选厂在回收 铜和黄铁矿的同时注意回收金、银和钼，江西宜春钽 铌矿在回收钽铌和绢云母之后，再回收长石用作陶 瓷和玻璃原料，基本上实现无尾矿排放。部分铜选 矿厂用弱磁选法综合回收磁铁矿，其中铜录山铜选 厂铁回收率达5 3 ．6 4 ％，丰山铜选矿厂铁回收率为 4 6 ％，安庆铜选矿厂铁回收率为6 6 ．7 3 ％。琅琊山 铜选矿厂铁回收率为3 2 ．9 2 ％。铁矿选矿厂的综合 万方数据 第4 期赵志龙金属矿采选项目环评中与尾矿有关的环境闯题1 5 7 回收实例有包钢选矿厂回收稀士，攀枝花选矿厂回 收钛、大冶铁矿、程潮铁矿等一批选矿厂综合回收铜 和钴，梅山铁矿和邯邢矿山局铁矿选矿厂回收硫。 某些稀散元素锗、硒、镉、铟以及伴生金银等大都富 集在铜、铅、锌等精矿中，在冶炼时加以回收。因此， 提高主产品的回收率也相应地提高了伴生元素的回 收率。， 1 ．1 ．3 矿设备和药剂基本上实现国产化。除了少 数特大型和大型选矿厂 例如德兴大山选矿厂、鞍钢 调军台选矿厂、齐大山选矿厂、金川第三选矿厂、凡 口铅锌选矿厂等 引进高效破碎机、球磨机 引进技 术，国内制造 、陶瓷过滤机外，国内大多数不同类型 的选矿厂的各类选矿设备已国产化。其中包括大型 旋回破碎机、圆锥破碎机、惯性圆锥破碎机、颚式破 碎机、大破碎比外动颚式破碎机等破碎设备；不同规 模的自磨机、球磨机、棒磨机、搅拌磨等磨矿设备；各 种筛分机，旋流器，旋流细筛等筛分、分级设备；B F 、 K Y F 、J J F 、C H F 、X C F 、S F 、C L F 、B S K 等型号的充气 式和机械搅拌式浮选机及浮选柱等浮选设备；重介 质选矿机，圆锥选矿机，离心机，S L 型自动排矿射流 离心选矿机，高效跳汰机，不同断面和规格的螺旋溜 槽，皮带溜槽，摇床，转盘选矿机等各类重选设备； S L O N 系列脉动高梯度磁选机。Y D 3 1 2 0 0 2 3 型高 压电选机，Y C G 一3 5 0 1 0 0 0 粗粒永磁强磁机， D G Y C 一1 8 6 0 型多梯度永磁强磁机，B K W 尾矿再选 永磁机。电磁一永磁柱式精选机。磁聚机，磁选柱以 及各类中低场强的永磁筒式磁选机等磁选设备；板 框式自动压滤机，盘式真空过滤机等脱水设备。这 些五花A ．N 的选矿设备均可以国内制造，且部分出 口到国外选矿厂，这对提高选矿工艺水平起到重要 作用。j 国内选矿药剂已有7 0 多种，常用的有3 0 种。 各种捕收剂，起泡剂，调整剂，絮凝剂，助滤剂等选矿 药剂已全部国内自给，并部分出口到国外选矿厂，这 些国产选矿药剂广泛用于各种黑色、有色、稀有金 属i 黄金和非金属选矿厂。 1 ．1 ．4 环境保护差。这主要表现在选矿厂尾矿库 和矿山排土场复垦率低，成为大风扬尘的污染源。 中小型选矿厂尾矿排放管理不佳以及尾矿回收率低 等，引起一系列的环境问题。 1 ．2 固体废弃物的综合利用 矿山的废石场，选矿厂的尾矿库和冶炼厂的炉 渣是金属矿产资源开发利用过程中的主要固体废弃 物。从环保和资源角度讲，处理的原则是减量化、无 害化和资源化。这些技术和处理方法有尾矿用作 井下充填式采矿方法的充填料，用氧化铝厂的赤泥 做硅酸盐水泥、作肥料和塑料的填料，用铜冶炼厂的 水淬渣做硅酸盐水泥，用锂盐厂的废渣做高强度硅 酸盐水泥，尾矿库及排土场搞复垦农业种植，利用冶 炼厂水淬渣造砖及建筑砖块等。还有的从选矿厂尾 矿和冶炼厂废渣中回收铁、铜、铅、锌、金、银、镉、钨 和氧化钪，有的即将工业实施。此外，用电厂高铝粉 煤灰冶炼铝硅系列含金已完成项目可研论证，即将 在内蒙古工业化生产，用高铝煤矸石生产铝硅合金 已在宁夏工业生产。 但是应当看到，中国矿山、冶炼企业固体废弃物 的综合利用水平总体上不高。有色金属工业废弃物 综合利用率大约是7 ％～8 ％，矿山复垦产业在7 ％ 左右，与发达国家相差较大 冶炼渣7 0 ％，尾矿 2 0 ％，复垦率5 0 ％ 。 1 ．3 环评中应注意的与尾矿有关的环境问题 自2 0 0 3 年以来，由于各种有色金属价格的上 涨，很多矿山上马，出现了很多诸如尾矿库库址选择 不合理、尾矿库库容不够、周边生态环境破坏严重、 缺乏具体的水土保持、植被恢复方案和措施等问题， 个别尾矿库存在着安全隐患和环境事故风险等问 题，这已引起有关管理部门和环保部门的高度重视。 为了防患于未然，我们环评单位在环评中应重点关 注以下几个问题0 1 ．3 ．1 尾矿库址选择的原则。尾矿库是堆放尾矿 的场所，多由堤坝和山谷围截而成，根据库址的地形 不同，尾矿库可分为山谷型，在谷口一面筑坝；山坡 型，利用山坡两面或三面筑坝；平地型，四周筑坝。 由于选矿项目尾矿沙产生量较大，当尾矿沙表面风 干后，风天造成乱起“黄龙”，尾矿沙扬起对大面积植 物形成危害，因此，在选矿项目的环评中对尾矿库址 选择坚持以下原则。 1 尽量不占、少占或缓占农田，不搬迁或少搬 迁村庄。有条件的应做到占地还田。尾矿库的容积 应满足选矿厂的生产要求，库长应满足尾矿水的澄 清要求，可考虑一次建设或分期建设，每一期尾矿库 的库容不宜少于5 年，大中型选矿厂不宜少于1 0 年。 ． 2 选择有利地形，修筑较短的堤坝即可形成足 够的库容，初期坝及后期尾矿堆积坝的工程量小，且 库区附近有足够的筑坝材料。当一个库容不能满足 要求时，应分选几个。 ‘ 3 汇雨面积应当小，如若较大，在坝址附近或 万方数据 1 5 8 有色金属第5 9 卷 库岸应具备适宜开挖溢洪道或截流分洪的有利地 形。 4 坝址和库区应具有较好的工程地质条件，坝 基处理简单，两岸山坡稳定，避开溶洞、泉眼、淤泥、 活断层、滑坡等不良地质构造。 5 库区附近需有足够的筑坝材料。 一 6 尾矿输送距离短，最好能自流输送。 7 尽可能位于重点保护的历史文物、名胜古 迹、工业企业、大型水源地、水产基地和居民区及其 他环境敏感目标的下游和常年主导风向的下方向。 8 应避开有开采价值的矿床，并于现有采场有 足够的安全距离。 根据以上原则，在环评中推荐山谷型或山坡型 尾矿库，对于平地型尾矿库，环评一般不予以推荐。 1 ．3 ．2 尾矿输送的原则。尾矿浆体输送的基本方 式有自流输送、压力输送和将两种基本方式组合而 成的混合输送方式。 环评时应该根据尾矿的特性、总体布置、地形条 件、技术手段及装备水平等因素，经过经济技术比较 确定，尾矿浆体输送应遵循的原则为符合企业及线 路通过地区的总体布置要求；尽量采用全部自流输 送或部分自流输送；线路直短，桥涵和地沟等构筑物 工程量及土方量要尽量小；在平面和纵断面上尽量 减少转角，避免形成“V ”型管段；尽量不占、少占农 田；尽量避免通过不良地质条件的地段和洪水淹没 区，不得通过矿床开采地表移动带、爆破危险区和废 石堆放区；尽量避免通过市区和居民区；邻近道路、 水源和电源，以便于施工和维修；尾矿输送管一般应 有备用管道。 ．， 1 ．3 ．3 尾矿管线敷设的基本原则。尾矿管线敷设 应遵循以下原则。 1 输送溜槽一般均应明设，不设 备用；压力管道可明设、半明设或埋设，一般应设备 用。 2 输送管道与铁路、公路或客流交叉时，应符 合接通航运部门的规定。 3 输送流槽的设计敷设 坡度，一般应等于或稍大于计算坡度，局部阻力较大 槽段需单独计算，地形坡度过大时需设消能措施。 压力管道的敷设坡度，应根据地形条件、管径、矿浆 特征及气候等因素计算决定。对线路较长、矿浆浓 度较大输送管、槽，其坡度应通过试验确定。 1 ．3 ．4 尾矿事故处理设施。尾矿事故处理设施的 设计应遵循 1 在尾矿泵站、尾矿输送管槽上的倒 虹吸或“v ”形管的最低点，一般应有事故处理设施。 尾矿事故的清理有人工清理、机械清运和人力机械 清运，通常采用水力清理； 2 事故处理池位置的选 择应保证事故矿浆能够自流输送，并应尽量利用附 近的洼地或谷地修筑； 3 对高浓度、长距离的输送 系统应备有专门的冲洗装置。 1 ．3 ．5 废水综合利用与排放。在选矿厂生产工艺 许可的条件下，应尽量回收尾矿水，减少尾矿水对下 游的污染，同时节约大量新水费用。 1 选矿厂的水平衡。选矿企业的水系统都比 较复杂，存在着大量的跑冒滴漏问题，必须通过仔细 调查和研究，绘制出可信的水平衡图，进而利用污染 物浓度等等数据找出各种污染物的平衡关系。因此 水平衡图对整个环评有重要的意义。 2 尾矿水的回收。 尾矿水回收的方式一般采用浓缩池溢流回水和 尾矿库澄清回水两种形式，以及由组合方式。确定 回收尾矿水工艺时必须考虑水中含有的选矿药剂和 化学元素对选矿生产的影响。 1 ．3 ．6 尾矿干法处理。利用浓缩机将尾矿浓度浓 缩到4 5 ％以上，再用真空过滤机或压滤机将尾矿制 成含水量小于7 0 ％的滤饼，再将滤饼运到指定地点 堆放，其优点是最大限度回收尾矿水，大大减少新 水用量，节约水费；干法处理后尾矿含水量很低，可 以在堆场干堆，大大减少尾矿水对环境的污染。 尾矿干法处理的厂房设备等投资高，能耗、运输 费用都高，造成总的成本费用高，为一般矿山所难以 承受。因此，只在以下等特殊情况下使用干法处理。 1 尾矿含有毒物质，最要的是最大限度地减少 尾矿水排放对环境的污染和危害。 2 干法处理尾矿可带来附加效益，例如可回收 贵金属等高价值物质。 3 选厂所在地找不到合适的尾矿库，干法处理 后利于运到远处处置。 1 ．3 ．7 尾矿的综合利用。据统计我国的金属矿山 的尾矿的堆积量已达5 0 亿t ，而且还在以每年5 亿t 的速度增加。据测算，在正常情况下，堆放一t 尾矿 平均需要费用1 一l O 元，尾矿除耗资巨大外还占用 了大量的场地，造成环境污染或隐患。为了减少尾 矿的堆积量，减少污染，实现资源的综合利用，环评 时应积极推动企业进行尾矿的综合利用。 1 尾矿用作采空区充填料。井下充填一般要 求尾矿中具有一定的粒度，需要将尾矿分级，粗尾矿 送井下充填，细尾矿进尾矿库。 2 尾矿若无有害成分靠考虑用于制砖或建筑 材料的掺合料等。例如尾矿陶瓷砖，利用尾矿制作 的微晶玻璃都是很好的建筑材料。 ‘ 万方数据 第4 期赵志龙金属矿采选项目环评中与尾矿有关的环境问题1 5 9 2 金川公司环评实例 在“金川有色金属公司的水系统技改环境影响 评价”项目实施过程中，对尾矿的处理做了比较细 致、严格的处理，取得了比较好的效果。 2 ．1 水平衡图至关重要 选矿企业的水系统都比较复杂，有各种选矿用 水、清洁用水、生活用水等等，而且存在着大量的跑 冒滴漏问题，想弄清楚水的来龙去脉，必须通过仔细 调查和研究，才能绘制出可信的水平衡图。进而利 用污染物浓度等等数据才有可能弄清楚各种污染物 的平衡关系。因此水平衡图对整个环评有重要的意 义。北京矿冶研究总院环评中心在承接该环评项目 时，利用了一切可行的水的计量手段，对整个金川公 司的水衡进行了深入的探索，绘制出了一个比较可 信的水平衡图，在此基础上，绘制出了各种污染物的 平衡图，因此意义重大。 2 ．2 利用戈壁滩建筑尾矿库 金川公司利用戈壁滩建筑尾矿库，周边没有人 烟，尽量减少了尾矿对当地居民生活和地下水的影 响。为了管理和安全起见，尾矿库设专人管理。 2 ．3 水资源综合利用 金昌市是全国1 0 8 个严重缺水的城市之一，水 是制约公司生产发展的关键因素。公司从战咯高度 出发，厉行节约用水，坚持走废水资源化的道路。先 后投入1 亿多元进行技术改造，建成了含镍重金属 离子废水处理站、酸碱废水处理站、锅炉房废水处理 站等一批一级废水处理设施。建成了尾矿废水浓密 回收利用系统、日处理3 万t 废水的污水处理总站 及回收利用系统。2 0 0 0 年，金川会司水的重复利用 率已达6 7 ％，重复利用量为7 6 3 6 万m 3 ，公司先后被 评为全国节水先进企业和全国节能先进企业。金川 公司对污水的处理及综合利用，不但节约了有限的 水资源，减少了污水排放对环境的污染，而且每年还 从废水中回收镍、铜等有价金属7 0 0 t 以上，增加经 济效益4 5 0 万元。 金川公司在生产过程中每年产生3 0 0 多万t 的 工业固体座弃物，主要有选矿尾矿砂、冶炼闪速炉水 淬渣、锅炉粉煤灰等。大量的固体废弃物占用庞大 的堆放场地，且扬尘严重污染环境。公司与有关科 研院所、大专院校联合进行了“三废”综合利用科研 攻关，先后投资2 亿多元，完成了大小工程5 0 余项， 取得了很大的成绩。 2 ．4 尾矿库覆盖防止大风扬尘 金川公司老尾矿库曾经给下风向的农村和工厂 造成严重的砂尘污染，经过充分的研究试验与考察 论证，确定了戈壁砾石上覆盖的方案。为此，投入 6 0 0 万元，至1 9 9 5 年底，全部完成库内外尾砂4 6 0 万m 2 的覆盖工程，根治了尾矿对下风向的污染，收 到了明显的效果。 2 ．5 尾矿综合利用 金川公司矿山井下采用胶结充填采矿方法，充 填用砂为戈壁砂、卵石破碎筛分而成，不仅生产难度 大且成本高，公司先后完成了尾砂脱泥、全尾吵井下 充填试验研究。1 9 8 8 年尾砂代替细砂，采用泵送膏 体充填试验获得成功。在二期工程建设中，投资近 1 亿元，建起了尾砂充填利用设施。在1 9 9 6 年的基 础上，建起了水淬渣利用设施并投入生产，设计年利 用尾砂8 0 万t ，水淬渣3 0 3 5 万t 。利用尾矿砂及废 塑料生产复合材料井盖、井圈替代铸铁井盖，不仅节 约了生铁资源，并从根本上解决了井盖丢失问题。 在金川公司研究成功并用于生产的众多项目中，有 3 项获国家资源综合利用优秀实用技术奖，为我国 工业固体废弃物的综合利用开辟了新途径。 2 ．6 水力输送尾矿至尾矿库 根据选矿工艺中用水的要求，尽量将选矿废水 回用后，利用多余的含有过多选矿药剂和其他成分 的费水将尾矿输送至十几公里远的尾矿库。 3结语 中国正处于工业化的加速发展阶段，预计今后 1 0 ～3 0 年内，对金属资源的消费量还将大幅度增 加。在金属采选业项目的环境影响评价项目中，要 注重与尾矿有关的大量环境问题。环评工作者有义 务对这些问题提出切实可行的解决方案，使建设单 位能够有效地治理开发过程可能引进的污染问题， 从而在开发自然资源的同时，保护好环境，达到“社 会、资源、环境相协调”的目标。 参考文献 [ 1 ] 孙传尧．当代世界的矿物加工技术与装备[ C ] ／／第十届选矿年评．北京科学出版社，2 0 0 6 6 6 6 7 0 3 ． [ 2 ] 国家环保总局．环境影响评价工程师职业资格登记培训系列教材采掘 试用 [ M ] ．北京国家环境保护总局环境影响评 价工程师职业资格登记管理办公室，2 0 0 6 2 0 8 2 5 9 ． 万方数据 1 6 0 有色金属 第5 9 卷 [ 3 j 林肇信．书环境保护壤论M ] ．北京高等教育出版杜，1 9 9 9 5 1 1 E n v i r o n m e n t a lP r o b l e m sR e l a t e dt oT a i l i n g si nP r o j e c tE n v i r o n m e n t a l I m p a c tA s s e s s m e n to nM e t a lD e p o s i tM i n i n ga n dD r e s s i n g Z H A OZ h i l o n g B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n g M e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n a A b s t r a e t AS H C C e S S f H le x a m p l ef o rE n v i r o n m e n t a lP r o t e c t i o no ft h el a r g en o r f f e r r o u sm e t a lm i n i n ge n t e r p r i s e si s d e s c r i b e db a s e do nt h ee n v i r o n m e n t a lr e a l i t i e si nJ i n e h u a nN o n f e r r o u sM e t a l sC o m p a n y T h ep r o b l e m sa n d s o l u t i o n sa s s o c i a t e dw i t ht a i l i n g sp o n da r ei n d i c a t e d ，s u c ha 8t h et a i l i n g sp o n ds i t u a t i o n ，t h ep r i n c i p l e so ft a i l i n g s t r a n s p o r t a t i o na n dt h et a i l i n g sp i p i n ga r r a n g e m e n t ，t a i l i n g s i n c i d e n t sh a n d l i n g ，t a i l i n g sd r yp r o c e s s i n g ， c o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o na n dd i s c h a r g eo ft h et a i l 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