矿山尾矿处理技术及资源化利用的进展
摘 要：本文介绍了矿山尾矿的现状及危害，重点分析了矿山尾矿处理技术，总结了国内外矿山尾矿在综合利用方面取得的成就及存在的差距。最后展望了我国矿山尾矿处理技术及资源化利用的前景，提出必须以资源、经济、环境协调发展为前提，树立科学的发展观念，大力推行矿山循环经济产业；依靠科技进步，提高资源和环境效率，实现尾矿综合利用和减排，最终实现资源、经济与环境的健康可持续发展。
关键词：矿山开采、尾矿处理、资源化、酸性矿山废水、减排
矿产资源被认为是我们人类赖以生存和发展的重要物质基础，既促进了经济发展和社会的进步，同时也带来了因矿产资源大量被开发而产生的诸多社会问题，比如紧张的矿产资源供需矛盾、严重的矿山尾矿污染问题等[1]。在我国，矿产的品位普遍较低，绝大多数为贫矿或伴生矿，由于技术、设备等因素的原因导致了矿产资源的整体利用率偏低，很多矿产资源没有得到充分的利用而被弃于尾矿中。据相关研究统计，全世界每年产生出来的尾矿大约在100亿t以上，而我国现有矿山堆存的尾矿量就高达50亿t，并以每年约5亿t的排放速度增加，预计到2020年将会达到80亿t以上[2]。如此数量巨大的尾矿不仅要占用大量宝贵的土地资源，还会引起严重的酸性矿山废水（AMD）环境污染，给人类的生存和发展带来巨大的威胁[3]。然而，随着日益紧张的矿产资源供需矛盾形势及矿山开采、选矿技术水平的提高，矿山尾矿因含有大量可回收的有价元素越来越受到人们的关注，已被看作为一种宝贵的再开发利用资源[4]。目前，我国矿山尾矿处理及综合利用程度较低，还处于发展的初级阶段，尾矿所引发的灾害和环境污染问题日趋严重。因此，开展矿山尾矿治理与综合利用已成为我国政府相关部门亟待解决的重大课题[5]。
1. 我国矿山尾矿现状及危害
1.1 我国矿山尾矿现状特点
在我国，绝大多数的金属矿山都是属于共、伴生类型的，品位普遍较低、选矿设备、技术的相对落后，造成了大量矿山资源的浪费。据统计，与国外高达75%的采选回收率相比，我国的采选回收率只有一半左右[6]，现堆存的矿山尾矿平均利用率也仅为8.2%[7-8]。一般而言，矿山尾矿的主要成分为颗粒极细的矿石、脉石及围岩等矿物[9]，这些尾矿却包含有多达40种金属元素，具有巨大的二次利用前景。然而，我国现存的矿山尾矿又以金属硫化物为主，这些金属硫化物在自然环境里容易被氧化形成对环境有严重危害的酸性矿山废水[9-10]，给生态环境和人类健康带来严重的威胁。
1. 2 我国矿山尾矿的危害性
随着我国采矿工业快速发展，矿山资源的大量开采所引起的尾矿在工业固体废弃物中的比例越来越高，据统计，现有堆积尾矿占全部工业固体废弃物堆存总量的30%左右，矿山尾矿的大量排放，占用广阔的土地资源，造成大量珍贵土地资源的损失，更严重的是，尾矿所引起的环境污染严重危害人类正常生活和生存环境[11-12]，其主要表现在：
（1）形成环境污染源
未能有效处理的矿山尾矿被暂时存放在自然环境，这些尾矿会发生氧化作用从而产生大量的酸性矿山废水，形成矿山尾矿带给自然环境最严重的污染源，此种酸性废水不但酸度低，还含有很多高毒性的重金属离子[13]。这些有毒有害的重金属离子在环境中都能很稳定的存在，生物体往往很难把它们全部降解而消除，反而非常容易富集到土壤和农作物里面，并通过食物链的传递进入人体，最终危害人类的健康安全[14-15]。此外，因选矿而存在于尾矿中的有毒的残留药剂如氰化物、重铬酸钾等试剂也对人体直接产生直接危害[1]，酸性矿山废水通过地表径流的方式污染宝贵的耕地土壤，直接破坏农作物生长环境，致使农作物受到污染、甚至减产；还会使地面水体或地下水源受到污染，毒害环境水体的水生生物。
（2）诱发自然灾害
随着矿山资源的大规模开发，尾矿的土地存放面积也随着变大，从而使尾矿库的坝体高度也随之增加，存在的安全隐患日益增大，如此巨大数量的尾矿，一旦发生尾矿库溃坝事故，极其容易诱发山体滑坡、泥石流等重大自然灾害[16]。据统计，我国大约有三分之一的尾矿库存在严重的安全隐患，并且，我国大部分尾矿库都呈现超期服务、超库容使用的现象，因此，每年都有尾矿库溃坝的事故发生，造成重大人员伤亡和财产损失[17]。据相关研究统计，自从上世纪50年代以来，我国已发生过很多次重大的的尾矿库溃坝事故[18-19]。如云南锡业公司尾矿库溃坝事故，导致200多人伤亡和数千公顷农田被淹没[19-20]。在国外也不例外，罗马尼亚的尾矿坝发生泄露事故，导致10万多升含有氰化物、铜、铅等有害废水流入多瑙河支流蒂萨河，给河流周边地区的生态环境造成了非常恶劣的影响[21]。
（3）破坏土地植被
大规模开发矿产资源，引起了大面积的矿山地表植被受到破坏，产生的尾矿数量也越来越大。除了极少部分尾矿能通过一定的技术转化得到综合利用外，具有相当大规模的尾矿都只有堆存在自然环境里，它所占用土地面积数量相当巨大，致使越来越多的耕地土地被占用。众所周知，我国是个人口众多、人均耕地面积非常少的农业大国，本来可用的耕地土地面积就非常有限，再加上大量的尾矿占用的巨大数量的宝贵耕地，就更加剧了我国土地资源紧张的局面，因此，尾矿破坏植被和侵占土地的规模给我国的生态环境及农业的发展带来了巨大的负担压力。
（4）浪费矿产资源
在我国，矿山资源的品位普遍比较低，对共生、伴生矿进行综合开发的利用率仅为20%左右[22]，据统计，每年因矿产资源开发而浪费的损失总值就高达数千亿元。尤其是一些开采较早的矿产资源，基于当时生产技术及选矿工艺的落后，只能把容易开采的或高品位的部分矿物提取出来，而一些低品位的矿产资源却损失到尾矿中，从而使大量有价金属、稀有元素及非金属矿物流失，造成我国矿山资源的严重浪费。
二、矿山尾矿处理技术