有色矿山固态废弃物的应用与治理王志方，吕波，李玉亮（红透山铜矿，辽宁抚顺321）[摘要]指出了我国有色矿山地表固态废弃物亟待治理的严竣形势与重要意义介绍了有借鉴价值的诸方面实例经验、做法与相关问题，提出改善环保工作的思路与建议。
[作者简介]王志方（1943），男，高级工程师。
1地表废料亟待治理我国黑色金属矿山年排废石3.2亿t，尾矿5000万t，有色矿山年排废石4000万t，尾砂5000万t，煤矸石1.0亿t，历年累计至1998年黑色、有色矿山废石、尾砂总量140亿t，煤矸石20亿t，占地150万亩，而我国耕地少，人均耕地1.5亩，为世界平均数1/3，增加的排废，将占有更多的土地。
废物堆积地表已造成严重的环境污染。
一是大气污染：细颗粒废物在风力作用下对周围环境造成恶劣影响。如西北某尾矿池飞散尘粒达80t/d另外废物在风化过程中会逸出有害气体直接污染大气。二是水污染：尾砂或废石风化中形成可溶于水的化合物或重金属离子经地表水或地下水搬运而造成污染。如大部分矿山废弃物中含黄铁矿，其风化后产生硫酸、硫酸铁、硫酸亚铁等溶于水，危害森林、农田、人类、动物的生长。据调查有色矿山此类实例有30余家，黑色矿山则更严重，据报道一些矿山直接将尾矿倾入金沙江，以至在长江口到处可见其尾矿的踪迹。
从矿产资源利用角度看，世界各国矿产资源都日趋萎缩，百年前铜开采品位10，贵金属10g/t以上，如今分别下降到1～3和1～3g/t，预测21世纪世界将采出已查明的大部分有色金属含量的一半。尾砂、废石等废料的二次回收应引起高度重视，发达国家目前从废弃物中回收的金属在当年金属产量的比例为：金15.9、银42.7、铜从尾砂和废石占地、大气与水污染、二次回收角度看，其治理已到亟待解决地步。
2尾矿砂的治理及应用2.1从尾矿中提取有用成分选矿技术的进步，为废弃物二次回收创造了条件。红透山矿建矿后20年间排入尾砂库尾砂总量435万m3，1968年始将其输入井下充填空区，1978年始在输送管路中间建有色矿山一选硫厂，从管路中间截流，经搅拌制浆加药浮选，选出硫精矿后尾砂再排至井下充填，年选精矿量2.5万t，价值300万元，安排就业百余人。
云南锡业公司有28个尾矿库，储存一亿余吨尾矿，含20余万吨锡、铁等多种伴生金属。该公司尾矿再选工作有重大突破，80年代处理老尾矿余万吨，回收精矿含锡1300余吨，含铜450t，全面完成了国家科技攻关项目规定的指标，。
项目合同规定实际完成老尾矿锡品位产品锡品位产品锡回收率富集比选矿加工费尾矿再利用勿须破碎、再磨工艺，有利于低成本生产。而且由于浮选、氰化新技术的出现，对废弃物的二次回收有重大进展。
2.2尾砂制造建筑材料尾砂做建材来源广、成本低、产品性能特殊。国内情况黑色系统要先进于有色系统，如北京铁矿利用尾矿制作硅酸盐砖，其质量性能参数均符合建材标准，尾矿利用率达88～90鞍钢等单位用尾砂制平板玻璃，鞍山矿渣砖厂利用尾砂掺加一定量石灰制成砖坯，然后送入碳化室进行CO碳化成砖，抗压强度达10MPa尾砂和废石中的某些石灰岩、大理岩、页岩等废弃物可制造高标号水泥，云南地质队制成了高镁矿渣水泥。
2.3尾矿中某些成分作肥料或土壤改良剂含钙尾矿可作土壤改良剂，可与酸性土壤中的酸中和以改良土壤。有些尾矿含有改良土壤成分可作微量元素肥料或做土壤改良剂。例如锰矿床中的废石和尾砂是极好的锰肥，其中的MnO进入土壤中可使土壤中有机体迅速氧化，而使有机体所含营养物质迅速析出变成易被吸收状态，南方很多地方用其做肥料，建议在科学试验基础上建立正规生产线，形成正式的锰肥产品。
2.4尾砂回填井下尾砂充填采空区已有几十年历史。60年代后我国矿山才应用推广尾砂胶结充填法，至目前有色系统有几十家，较著名的有凡口、金川、锡矿山、凤凰山、四平银矿、三山岛金矿、焦家金矿、新城金矿、河西及乳山等大型金矿。
发达国家做法是首先强调废弃物的二次回收，随后是复田造地与环保，一些国家二次回收的金属量占资源消费量的20～50，预测不久我国在废弃物回收上将有重大进展，故以尾矿为井下充填料应有长远观点，一旦充入井下将很难回收。二是尾砂输入井下的技术设施问题。我国早期建设的砂仓多以半球状底立式型较多，这些年实践表明这种对胶结矿山存在充填浓度低又不稳定，以及造浆喷嘴易堵塞的问题，尤其在北方地区造浆水管必须设在混凝土砂仓内部，变换喷嘴时须放出砂仓内存砂难度很大。
东北大学与红透山铜矿进行的井下卧式砂仓，全尾充填明管溢流脱水新工艺为（98）中色总公司科技进步获奖项目，其优越性是供砂量稳定，保证了充填体强度，全尾充填扩大砂源30，开凿于井下勿须采暖与维修，制浆和脱水工艺简单效果可靠，值得借鉴。
2.5地表尾砂与废石的就地治理地表尾砂与废石就地治理优越性在于：将来随时可以二次回收，治理工艺简单及成本低。治理形式一是造田，二是绿化。英国、美国、加拿大、澳大利亚、罗得西亚、巴布亚新几内亚等国，有色矿山尾矿区绿化工程都收到很好的社会效益并带来显著经济效益。我国这方面做得较差。
尾矿砂就地复垦造田：红透山矿地形狭窄场地不足，该矿平整历史上废石渣堆，表石敷以炉渣、黄土碾压后做工业场地、运动场所、厂房用地等50余亩，几十年使用结果不仅无下沉坍塌现象，还长出野生植被芙蓉的复垦造田结果证明，废石造田后，初期地力差水肥易流失，五年后废石间隙被充满与一般农田相差无几，说明废石堆复垦造田是有希望的。
尾砂就地绿化：典型实例见清原金铜矿尾砂库治理。该库建于1937年，废弃物平地堆放占地5.8万m3，建国后新建围墙筑坝形成正规尾砂库，面积22万m堆积尾砂240万m3.后因城建发展形成县城包围尾砂库之势。由于库面干燥砂粒太细（0.037mm占40），砂尘对县区污染严重。
依据植被理论，化验有害物低于规定标准，属一般废物（表2），故在其表面复土可改变尾砂组分，形成栽种植物基本条件，尾矿浸出液呈酸性，为种植植物的种类选择提供了依据。1986年春种植榆树、刺槐，但至1987年有95干枯，分析余生者根部全扎在敷土层内，入尾砂层则死。后经考察决定种植沙打旺草，这种植物根系伸入尾砂后非但不死反而很强壮，从1987～1990年已全部完成植被绿化工作，现已成为休闲娱乐好场所（治理情况及效果见表3）。
项目污染物浓度/（mg/L）汞镉砷六价铬铅铜锌硫尾砂浸溶液标准工程项目工期资金/万元总额环补自筹完工日期效果整治砂坝，砌块石护坡1.3万m植树种草17万m一二通过市县环保部门验收合格3废石的治理与应用3.1做棒磨砂充填材料大部分水砂充填矿山都有充填料不足问题，而以废石经磨细后做充填料有很多优点，不仅可就地取材来源广泛，更主要的是渗水性能好，强度高，南京一带矿山均有实例。
凡口铅锌矿将井下掘进、采矿废石，提升至地表后运到磨砂厂，磨成0.032mm粒级用于井下胶结充填，其沉降速度为0.026料外排。
3.2废石做胶结充填骨料近十几年来废石胶结充填在国内外有很大发展，其优越性在于：物料来源充足成本低，废石与其它胶结物一起可形成坚固的充填体骨架提高其强度节约水泥用量等。国内应用实例见红透山、柏坊、安庆铜矿等。
红透山用掘进废石加入全尾砂、河砂、水泥制备胶结充填料（425号水泥与尾砂加入比例1∶7，废石加入量50），矿房的嗣后充填，胶结剂强度2.0MPa，充填体侧帮揭露高安庆铜矿用废石做胶结骨料，加入量压强度0.5～3.0MPa，矿柱自立高度120m，自立面积5000m2，应用效果很好，废石做胶结充填骨料是今后发展趋势。
3.3废石做采场或空区的充填料3.3.1废石充填作用验证废石充填矿房：可使围岩欠稳条件下的矿产资源得到较好回收。下面两例是在原留矿法发生围岩坍塌无法开采后，改成干式充填法。
黄沙坪铅锌矿的水平分层充填法特点是干式充填料层厚1.5m，上复150号强度的有色矿山2000年砼垫板厚0.25m，矿块沿走向划分，留8m房间矿柱金州石棉矿特点是废石尾砂混合倒入采场后用电耙耙成倒V型，表面无砼垫板层，采场两端随充随长隔墙（用充填料中石块砌筑）。两矿实践结果均起到较好控制围岩稳定性作用。
废石充填空区作用是控制较大范围的地压活动。历史上急倾斜矿床典型实例见盘石山钨矿，该矿于1966～1967年两次大规模空区垮落后，矿井基本报废，处于半停产或停产状态，后经4年废石充填处理后于1971年恢复生产缓倾斜矿床实例见锡矿山南矿，该矿西部分别发生地压活动后，使东、中、西部井下冒落和地表下沉区连成一片，采矿回收率仅为50，后用废石充填为主，配合其它手段恢复矿井，数年后正常生产至今。
实践证明用废石充填空区，必须考虑矿井范围实空比，且应考虑留天然矿柱及胶结矿柱等手段。60年代石咀子铜矿采深950m，废石充填实空比70，结果发生大规模地压活动矿井报废闭坑。
3.3.2获较大经济效益的废石输送系统红透山的废石不出坑系统一次性投入37万元，后逐年获效益300余万元，社会效益明显，获（98）中色总公司科技进步三等奖。
3.3.3地表废石充填老空区的新工艺对已关闭中段的老空区进行充填难度很大，因井巷坍塌提运功能失掉，风、水、电系统拆出无法再行生产。辽宁五龙金矿的地表下向大孔碎石充填空区新工艺较好地解决了这类问题，曾获冶金部科技进步四等奖。
该矿是开采急倾斜薄矿脉的老矿山，采矿方法为浅孔留矿法，设计开采方案留顶、底、间柱，到后来围岩发生活动引起地表崩落，危及井上井下设施安全，必须对老空区进行处理才能维持生产。
大孔充填废石是用SPJ300型钻机，钻下向垂直325mm大孔，取地表废石场碎石做充填料，通过大孔向空区自溜输送。具体做法是：地表废石用电耙装入5t自卸汽车运输。山坡地面大孔充填设控制格筛、贮料仓振动给矿机向大孔直接输送平地孔充填设控制格筛、受料斗、皮带输送机向大孔送料。
要求物料块径≯1/3孔径，湿度≯10～13，以免堵孔，技经指标见表4.
项目指标备注钻孔输送能力/（m非全断面流充填工效/（m/人班）均为1987年指标充填成本/（元/m空区充实比/充填空区数/个充填空区总量/万m下向钻孔布置具有较大的灵活性，适合对失去井下运输条件的老空区进行充填，对充填料要求亦不严格，必要时可先行粉碎。
4结语几十年来有色矿山出现了许多有借鉴价值的治理地表固态废料的经验与做法，但总的进展不大，上山乱开坑口现象未能制止，国家应出台二次矿产资源回收与治理法规和固态废物排放标准今后凡新建矿山原则上不批废弃物占地，不得不占的要限制使用期限到期后复地，老矿山废弃物一要尽量回收，二要超标者尽快治理，三要复地。
