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囿于历史原因和科技条件,矿产地质工作者无不为矿山尾矿、废石被作为废弃物而惋惜!尽管企业和科研院校的有识、有志之士不断努力,众多成果却未能冲破生产关系的桎梏,被视为矿山固体废弃物、生态环境的污染源和地质灾害隐患的废料其实都是从地下被搬到地面,并且经过破碎乃至磨成细颗粒的不可再生的资源,它蕴藏着巨大的原料效应和已投入的能源及经济成本。矿山固体废弃物如不资源化开发利用,就不能形成完整的产业链 ,矿业也就不能使国民经济实现真实的良性循环。社会发展和科技进步,已使工业生产从“吃精料”进入“吃复合料”的两条腿走路新阶段;社会需求已从“大批量、单一品种、低(少)性能”生产,发展为当今世界性的“中小批量、多品种、高(多)性能”生产营销,这就为矿山固体废弃物资源化开发利用创造了广阔生产和市场空间。
综观当今祖国的社会经济发展和矿业开发现状,矿山尾矿、废石资源化开发利用已进入新阶段。可以预见、随着矿山固体废物的资源化开发利用,必将促进矿产资源综合利用和矿山产品多样化,矿业开发管理体制、机制、法规、生产(工作)规范、技术标准、产品及产业开拓的发展和完善,配以矿山进一步找矿,生产矿山乃至停产、关闭矿山定能再度辉煌!同时也将带动和促进矿产地质科技进步,形成良性循环。
通过铁、铜、钼、铅锌、金、镍、铬、钨、锡、铌钽、锰、钛、绿柱石、玉石(东陵石)、高岭土、煤碳矿山及花岗岩、霞石正长岩、斜长岩、辉长岩、凝灰岩、石灰岩(大理石)、煤矸石等18种矿产、7种岩石及粉煤灰、河砂、风化红黏土等的试验研究,笔者深深体会到:矿山应该而且可能真正成为矿产资源的综合基地;依靠科学技术进步和我国社会生产力发展,矿产可以进行整体开发利用;矿山可以应用无害化生产技术,逐步成为无废料矿山;切实做到节约资源,维护生态环境、强国富民,形成循环经济,实现可持续发展,走出适合中国矿产资源特点,具有自主创新的中国式矿业发展道路。
尾矿、废石资源开发利用实例探讨
矿山尾矿、废石资源化开发利用涉及众多方面的制约因素和矿 业开发客观规律的深层次问题,现以近年来亲历的4个代表性实例与同仁探讨。
1. 以杨家杖子钼矿为示范,开发利用尾矿,复兴危机矿山
辽宁葫芦岛市杨家杖子钼矿(以下简称杨矿)曾是世界第三产钼大矿,为国家建设和用钼精矿给苏联还债、促进苏联航天材料发展做出重大贡献。2000年矿山因资源枯竭关闭破产后,数万民众生活困难、地方经济转型、社会安定问题日甚一日,数万人不满、数百人得利的现状令人感慨。2002年以来,我们多次现场采样试验研究,带引当地相关人员考察,参观相关矿山、工厂,提供书面建议和建厂方案:把杨矿列为资源枯竭矿山经济转型试点,纳入国家发改委项目,依法组建整体开发利用矿山遗留尾矿、废石资源及周边找矿的国家控股矿业公司;组织行政管理干部和杨矿职工培训矿业新知识和技术,回收废石山有价矿石、岩石,增加居民经济收入;建立粉料厂、将尾矿按利用途径分成系列化、标准化原料进行整体利用;把尾矿库作为“人工矿床”,开发以尾矿为原料的建材产品;把当地计划用传统原料建设年产130万吨水泥厂的硅、铝、铁原料,改用尾矿生产含钼尾矿水泥系列;开发含钼尾矿微晶玻璃;在矿山深部及外围继续找矿,开拓后续矿源;并列举了八片具体找矿区。现在正按“将杨矿列为资源枯竭矿山经济转型试点,组建国家控股矿业公司,先从开发尾矿和废石入手,综合利用现有矿山废弃资源,配以国家资助找矿,科学规划开发新矿。试点成功后,重建符合矿业开发规律的矿业秩序,以更有效地节约和利用资源,改善生态环境,扩大劳动就业”进行工作,已与有关矿业开发公司洽谈,有望投入几亿元资金来经营。
2. 资源枯竭型城市经济转型试点市阜新煤矿资源特征及产业化开发
辽宁阜新市有100多年采煤历史,是新中国最早建设的煤炭能源基地,著名煤电城市。多年来生产煤炭55亿吨,发电1 500多亿度,为国家经济建设做了巨大贡献。因煤炭地质储量只有6.9 亿吨,2001年被国务院定为资源枯竭型城市经济转型试点市。堆存煤矸石9.8亿吨,年排煤矸石400万吨,有上规模的矸石山(场)23处,压占土地42 021亩,另有粉煤灰2 000万吨,占地6 000多亩。煤矸石除用于发电外,只做烧结空心砖(计划年产7亿块标砖)及少量 用作建筑原料,产品徘徊在低层次上,未能形成接续产业。
经三年多次采样试验研究,我们查明煤矸石主要为火山凝灰质岩石,可分为碳质煤矸石,凝灰质页岩煤矸石,凝灰质砂岩矸石,细砂岩矸石,自燃煤矸石,混合型矸石六个工业类型;混采混堆的煤矸石,可在采运过程中简易地筛分为不同用途的原料“粗粮细做”;列出了综合开发利用项目产业链并从中筛选出火山灰水泥系列、微晶玻璃、处理污水生物滤料和粉煤灰超细空心微珠材料等4类重点产品,签订了三亿元投资的三项技术转让合同。如果煤矸石、粉煤灰综合开发利用项目得以产业化开发、煤矸石将成为煤炭的接续资源,无机非金属硅材料工业将成为城市经济转型的煤炭接续产业,阜新市将成为21世纪的硅材料工业城。
3. 北京郊区矿山尾矿、废石用作首都城市建设砂石料
北京节能和资源综合利用协会受市科委和市政建设部门委托,依靠专家组专家及科研院校、矿山、企业,用4年时间摸清了北京郊区矿山的尾矿废石种类、分布、存量、规模、及资源特点,用途,并被授权协调矿山与使用尾矿废石企业的供需链接,使尾矿,废石实现产业化开发利用,满足了首都建设混凝土工程的砂石料急需的一半,消化所积存的尾矿、废石,改善了矿山和水源地的生态环境,解决了长期弄不清的难题,受到政府的好评。
调查查明:北京郊区铁、煤、黄金、石灰石矿规模生产矿山44个,历年开采中排放的尾矿废石近5亿吨,其中铁矿废石15 674万吨,尾矿4 514万吨、金矿尾矿400万吨、煤矸石5 440万吨,石灰石矿废石22 085万吨。现在石灰石矿和铁矿废石经破碎作为混凝土骨料和无机混合料,铁矿废石利用量达5 954万吨,利用率37.98%,石灰灰石矿废石利用量11 584万吨、利用率达52.5%,均超过其年排出量,使废石堆积呈负增长良好势头;市场需求旺盛,可依靠市场机制来解决尾矿、废石积压土地,污染环境等问题。现正致力于提高利用层次及产品价值,如铁尾矿用作高速公路路面增强料,金矿尾矿生产尾矿微晶玻璃,煤矸石选出砂岩类及熔岩类“白矸”作混凝土骨料。
4. 广西南丹锡多金属矿山尾矿依法有序资源化开发
广西南丹地区盛产高品位的锡铅锌锑多金属矿产,一度民采失控,掠夺式采富弃贫,尾矿泛滥污染环境。2001年“717”特大透水事故发生后停产整顿,2002年广西自治区国土资源厅批准南丹县国土资源局组织开展全县有色金属尾矿资源状况、规模、数量及分布情况的地质评价。从2002年9月开始,南丹县国土资源局与中国冶金地质一局南宁中冶岩土工程有限责任公司携手筹资180万元,依法对全县各种权属尾矿进行概查和地质评价,部分尾矿库进行钻探详查,至2003年5月完成钻探246个钻孔、取样分析和库区测量,经评审认定的第一批报告的尾矿161.41万吨,其金属量的平均品位为:锡0.58%、铅0.99%、锌1.63%、锑0.99%、银50克/吨,金0.41克/吨,是适于露天开采的中型高品位矿床。车河镇龙泉中心库的锡多金属尾砂矿床矿产资源储量,经自治区国土资源厅委托南宁储伟资源咨询有限责任公司聘请评审专家评审通过,储量正式登记备案。由国土资源管理部门牵头对各种权属的尾矿库进行地质评价,为矿山尾矿依法有序资源化开发开了先例,可作为尾矿、废石资源化依法有序开发的范例。
存在问题与建议
如上所述,我国金属矿山尾矿、废石资源化开发利用已逐步获得共识、积累了许多研究成果和产业化经验,进入推广提高的新阶段。目前存在的突出问题是: 1. 知识和认识上囿于传统,把尾矿、废石作为废物看待,停留在低层次、低附加值利用上;不做本矿山的资源特点查定,不愿做试验研究,满足一两种简易产品的应用;不珍惜资源,不重视知识更新,不愿做基础性工作;2. 过时的法规、机制束缚着创新,或为了私利不愿接受新技术、新产品,固守旧技术、手艺;影响至大的是只顾任期内个人政绩、得失,不顾国家社会矿山长远利益和全局;3. 囿于体制和管理机制,矿山主业发展好时,瞧不起固体废弃物的资源化利用;主业发展不好时,又没有能力和精力来办;4. 缺少更多可供开发的好产品,好成果;有的成果缺少工业化试验, 技术不成熟;缺少风险基金支持和激励机制;5. 技术力量分散单薄、研究者经济上缺少实力,更缺少实验条件及实验室,难出新成果。
建议:(一)把尾矿、废石等矿山固体废弃物作为国家自然资源依法保护和管理起来,正名定位,禁止无序开发,加强技术指导,防止再次浪费资源和扩大环境污染。当务之急是立法和立项进行尾矿资源普查,依法有序开发;同类资源宜先用尾矿、再开新矿。
(二)政府-中介-企业联手抓实施。矿山所在管辖地政府依政管理和指导矿山固体废物资源化开发利用和环保治理;委托有资质的专业团体协助政府为企业搭桥和进行监督,施行咨询、协调,出具其节约资源,保护环境上是否符合享受减免税收等优惠政策的证明;相关企业依法保护和使用矿山固体废物资源,三者和谐协力,从组织上落实矿山尾矿、废石等固体废物的资源化开发利用,提高实效。北京市已为此摸索出经验,做出榜样。
(三)建设一批示范矿山和示范工程,作为矿山企业样板和出台政策、技术标准及产业化转化的基地。
(四)建立一个汇集综合人才专心开发矿山固体废料的高硅无机复合新材料工程技术中心,从资源—工艺、技术、设备—新产品研发—产业化推广,多学科杂交,开拓创新,开发军工民用、具有中国特色自主技术和产品的新产业。运用冶金与硅材料科学先进实用技术,开发符合中国矿山资源特点的复合材料系列产品,为复合材料工业奠基开路。
(五)从尾矿微晶玻璃切入,开发高科技含量、高附加值、具众多产品和广阔发展前景,能起基础及带动作用的产品,以改正人们轻视矿山固体废弃物资源化的观念,调动矿山的主动性和积极性。微晶玻璃在国际上已有2 000种商品,中国刚起步,材料科学家称它“可兼有别的类型材料不能达到的物理性能”,开辟了“一个没有代用材料可以满足其技术要求的全新领域”,特别适合于我国矿山尾矿、煤矸石的组分多样化资源特点。
(六)建立矿山固体废物资源化开发利用奖励基金,用于奖励有突出贡献的矿山,企业、职工、科技和管理人员,研究生和培养后备人才,支持专项研究成果的工业中间产品试验,推进新产品,新成果及时转化为生产力。
综观当今祖国的社会经济发展和矿业开发现状,矿山尾矿、废石资源化开发利用已进入新阶段。可以预见、随着矿山固体废物的资源化开发利用,必将促进矿产资源综合利用和矿山产品多样化,矿业开发管理体制、机制、法规、生产(工作)规范、技术标准、产品及产业开拓的发展和完善,配以矿山进一步找矿,生产矿山乃至停产、关闭矿山定能再度辉煌!同时也将带动和促进矿产地质科技进步,形成良性循环。
通过铁、铜、钼、铅锌、金、镍、铬、钨、锡、铌钽、锰、钛、绿柱石、玉石(东陵石)、高岭土、煤碳矿山及花岗岩、霞石正长岩、斜长岩、辉长岩、凝灰岩、石灰岩(大理石)、煤矸石等18种矿产、7种岩石及粉煤灰、河砂、风化红黏土等的试验研究,笔者深深体会到:矿山应该而且可能真正成为矿产资源的综合基地;依靠科学技术进步和我国社会生产力发展,矿产可以进行整体开发利用;矿山可以应用无害化生产技术,逐步成为无废料矿山;切实做到节约资源,维护生态环境、强国富民,形成循环经济,实现可持续发展,走出适合中国矿产资源特点,具有自主创新的中国式矿业发展道路。
尾矿、废石资源开发利用实例探讨
矿山尾矿、废石资源化开发利用涉及众多方面的制约因素和矿 业开发客观规律的深层次问题,现以近年来亲历的4个代表性实例与同仁探讨。
1. 以杨家杖子钼矿为示范,开发利用尾矿,复兴危机矿山
辽宁葫芦岛市杨家杖子钼矿(以下简称杨矿)曾是世界第三产钼大矿,为国家建设和用钼精矿给苏联还债、促进苏联航天材料发展做出重大贡献。2000年矿山因资源枯竭关闭破产后,数万民众生活困难、地方经济转型、社会安定问题日甚一日,数万人不满、数百人得利的现状令人感慨。2002年以来,我们多次现场采样试验研究,带引当地相关人员考察,参观相关矿山、工厂,提供书面建议和建厂方案:把杨矿列为资源枯竭矿山经济转型试点,纳入国家发改委项目,依法组建整体开发利用矿山遗留尾矿、废石资源及周边找矿的国家控股矿业公司;组织行政管理干部和杨矿职工培训矿业新知识和技术,回收废石山有价矿石、岩石,增加居民经济收入;建立粉料厂、将尾矿按利用途径分成系列化、标准化原料进行整体利用;把尾矿库作为“人工矿床”,开发以尾矿为原料的建材产品;把当地计划用传统原料建设年产130万吨水泥厂的硅、铝、铁原料,改用尾矿生产含钼尾矿水泥系列;开发含钼尾矿微晶玻璃;在矿山深部及外围继续找矿,开拓后续矿源;并列举了八片具体找矿区。现在正按“将杨矿列为资源枯竭矿山经济转型试点,组建国家控股矿业公司,先从开发尾矿和废石入手,综合利用现有矿山废弃资源,配以国家资助找矿,科学规划开发新矿。试点成功后,重建符合矿业开发规律的矿业秩序,以更有效地节约和利用资源,改善生态环境,扩大劳动就业”进行工作,已与有关矿业开发公司洽谈,有望投入几亿元资金来经营。
2. 资源枯竭型城市经济转型试点市阜新煤矿资源特征及产业化开发
辽宁阜新市有100多年采煤历史,是新中国最早建设的煤炭能源基地,著名煤电城市。多年来生产煤炭55亿吨,发电1 500多亿度,为国家经济建设做了巨大贡献。因煤炭地质储量只有6.9 亿吨,2001年被国务院定为资源枯竭型城市经济转型试点市。堆存煤矸石9.8亿吨,年排煤矸石400万吨,有上规模的矸石山(场)23处,压占土地42 021亩,另有粉煤灰2 000万吨,占地6 000多亩。煤矸石除用于发电外,只做烧结空心砖(计划年产7亿块标砖)及少量 用作建筑原料,产品徘徊在低层次上,未能形成接续产业。
经三年多次采样试验研究,我们查明煤矸石主要为火山凝灰质岩石,可分为碳质煤矸石,凝灰质页岩煤矸石,凝灰质砂岩矸石,细砂岩矸石,自燃煤矸石,混合型矸石六个工业类型;混采混堆的煤矸石,可在采运过程中简易地筛分为不同用途的原料“粗粮细做”;列出了综合开发利用项目产业链并从中筛选出火山灰水泥系列、微晶玻璃、处理污水生物滤料和粉煤灰超细空心微珠材料等4类重点产品,签订了三亿元投资的三项技术转让合同。如果煤矸石、粉煤灰综合开发利用项目得以产业化开发、煤矸石将成为煤炭的接续资源,无机非金属硅材料工业将成为城市经济转型的煤炭接续产业,阜新市将成为21世纪的硅材料工业城。
3. 北京郊区矿山尾矿、废石用作首都城市建设砂石料
北京节能和资源综合利用协会受市科委和市政建设部门委托,依靠专家组专家及科研院校、矿山、企业,用4年时间摸清了北京郊区矿山的尾矿废石种类、分布、存量、规模、及资源特点,用途,并被授权协调矿山与使用尾矿废石企业的供需链接,使尾矿,废石实现产业化开发利用,满足了首都建设混凝土工程的砂石料急需的一半,消化所积存的尾矿、废石,改善了矿山和水源地的生态环境,解决了长期弄不清的难题,受到政府的好评。
调查查明:北京郊区铁、煤、黄金、石灰石矿规模生产矿山44个,历年开采中排放的尾矿废石近5亿吨,其中铁矿废石15 674万吨,尾矿4 514万吨、金矿尾矿400万吨、煤矸石5 440万吨,石灰石矿废石22 085万吨。现在石灰石矿和铁矿废石经破碎作为混凝土骨料和无机混合料,铁矿废石利用量达5 954万吨,利用率37.98%,石灰灰石矿废石利用量11 584万吨、利用率达52.5%,均超过其年排出量,使废石堆积呈负增长良好势头;市场需求旺盛,可依靠市场机制来解决尾矿、废石积压土地,污染环境等问题。现正致力于提高利用层次及产品价值,如铁尾矿用作高速公路路面增强料,金矿尾矿生产尾矿微晶玻璃,煤矸石选出砂岩类及熔岩类“白矸”作混凝土骨料。
4. 广西南丹锡多金属矿山尾矿依法有序资源化开发
广西南丹地区盛产高品位的锡铅锌锑多金属矿产,一度民采失控,掠夺式采富弃贫,尾矿泛滥污染环境。2001年“717”特大透水事故发生后停产整顿,2002年广西自治区国土资源厅批准南丹县国土资源局组织开展全县有色金属尾矿资源状况、规模、数量及分布情况的地质评价。从2002年9月开始,南丹县国土资源局与中国冶金地质一局南宁中冶岩土工程有限责任公司携手筹资180万元,依法对全县各种权属尾矿进行概查和地质评价,部分尾矿库进行钻探详查,至2003年5月完成钻探246个钻孔、取样分析和库区测量,经评审认定的第一批报告的尾矿161.41万吨,其金属量的平均品位为:锡0.58%、铅0.99%、锌1.63%、锑0.99%、银50克/吨,金0.41克/吨,是适于露天开采的中型高品位矿床。车河镇龙泉中心库的锡多金属尾砂矿床矿产资源储量,经自治区国土资源厅委托南宁储伟资源咨询有限责任公司聘请评审专家评审通过,储量正式登记备案。由国土资源管理部门牵头对各种权属的尾矿库进行地质评价,为矿山尾矿依法有序资源化开发开了先例,可作为尾矿、废石资源化依法有序开发的范例。
存在问题与建议
如上所述,我国金属矿山尾矿、废石资源化开发利用已逐步获得共识、积累了许多研究成果和产业化经验,进入推广提高的新阶段。目前存在的突出问题是: 1. 知识和认识上囿于传统,把尾矿、废石作为废物看待,停留在低层次、低附加值利用上;不做本矿山的资源特点查定,不愿做试验研究,满足一两种简易产品的应用;不珍惜资源,不重视知识更新,不愿做基础性工作;2. 过时的法规、机制束缚着创新,或为了私利不愿接受新技术、新产品,固守旧技术、手艺;影响至大的是只顾任期内个人政绩、得失,不顾国家社会矿山长远利益和全局;3. 囿于体制和管理机制,矿山主业发展好时,瞧不起固体废弃物的资源化利用;主业发展不好时,又没有能力和精力来办;4. 缺少更多可供开发的好产品,好成果;有的成果缺少工业化试验, 技术不成熟;缺少风险基金支持和激励机制;5. 技术力量分散单薄、研究者经济上缺少实力,更缺少实验条件及实验室,难出新成果。
建议:(一)把尾矿、废石等矿山固体废弃物作为国家自然资源依法保护和管理起来,正名定位,禁止无序开发,加强技术指导,防止再次浪费资源和扩大环境污染。当务之急是立法和立项进行尾矿资源普查,依法有序开发;同类资源宜先用尾矿、再开新矿。
(二)政府-中介-企业联手抓实施。矿山所在管辖地政府依政管理和指导矿山固体废物资源化开发利用和环保治理;委托有资质的专业团体协助政府为企业搭桥和进行监督,施行咨询、协调,出具其节约资源,保护环境上是否符合享受减免税收等优惠政策的证明;相关企业依法保护和使用矿山固体废物资源,三者和谐协力,从组织上落实矿山尾矿、废石等固体废物的资源化开发利用,提高实效。北京市已为此摸索出经验,做出榜样。
(三)建设一批示范矿山和示范工程,作为矿山企业样板和出台政策、技术标准及产业化转化的基地。
(四)建立一个汇集综合人才专心开发矿山固体废料的高硅无机复合新材料工程技术中心,从资源—工艺、技术、设备—新产品研发—产业化推广,多学科杂交,开拓创新,开发军工民用、具有中国特色自主技术和产品的新产业。运用冶金与硅材料科学先进实用技术,开发符合中国矿山资源特点的复合材料系列产品,为复合材料工业奠基开路。
(五)从尾矿微晶玻璃切入,开发高科技含量、高附加值、具众多产品和广阔发展前景,能起基础及带动作用的产品,以改正人们轻视矿山固体废弃物资源化的观念,调动矿山的主动性和积极性。微晶玻璃在国际上已有2 000种商品,中国刚起步,材料科学家称它“可兼有别的类型材料不能达到的物理性能”,开辟了“一个没有代用材料可以满足其技术要求的全新领域”,特别适合于我国矿山尾矿、煤矸石的组分多样化资源特点。
(六)建立矿山固体废物资源化开发利用奖励基金,用于奖励有突出贡献的矿山,企业、职工、科技和管理人员,研究生和培养后备人才,支持专项研究成果的工业中间产品试验,推进新产品,新成果及时转化为生产力。