開採和選洗礦石過程中產生的廢石和尾礦。礦業固體廢物的無害化處理和綜合利用是固體廢物的處理和利用的一個重要內容。

  來源 各種金屬和非金屬礦石均與圍巖共同構成。在開採礦石過程中,必須剝離圍巖,排出廢石。采得的礦石通常也需要經過選洗以提高品位,因而排出尾礦。開採1噸煤,一般要排出200公斤左右煤矸石。從表幾種主要金屬產品的用礦量來看,提取金屬後要丟棄大量礦業固體廢物。

每噸金屬產品用礦量(單位:噸)

  隨著工業生產的發展,總的趨勢是富礦日益減少,金屬、非金屬生產越來越多地使用貧礦,如20世紀初,開采的銅礦一般含銅率為3%,目前開采的銅礦一般含銅率為1%左右。這就導致礦業廢物數量迅速增加。目前全世界每年約排放礦業廢物300多億噸。大量的礦業廢物造成環境的嚴重污染。

  危害 礦業廢物大量堆存,污染土地,或造成滑坡、泥石流等災害。廢石風化形成的碎屑和尾礦,或被水沖刷進入水域,或溶解後滲入地下水,或被風刮入大氣,以水、氣為媒介污染環境。這些廢物中,有的含有砷、鎘等劇毒元素,有的含有放射性元素,都有害於人類健康。

  無害化處理 目前世界各國采取的處理方法有:

  ① 廢石堆、尾礦場穩定處理法:為防止廢石和尾礦受水沖刷和被風吹揚而擴散污染,可采用下列穩定法:

  物理法:向細粒尾礦噴水,覆蓋石灰和泥土,用樹皮、稻草覆蓋頂部。這種方法對銅尾礦最為有效。也可在上風向栽植防風林,並用石灰石粉和矽酸鈉混合物覆蓋。

  植物法:在廢石或尾礦堆場上栽種永久性植物。試驗證明,鉛鋅礦鈣質尾礦場適於種植牛毛草,鉛鋅礦的酸性尾礦場適於種植葦草。英國還發現礦山地區自然生長一種禾草,有抵抗高金屬含量和耐低養分的能力,能起良好的穩定和保護作用。

  化學法:利用可與尾礦化合的化學反應劑(水泥、石灰、矽酸鈉等),在尾礦表面形成固結硬殼。此法成本較高,有的尾礦常同砂層交錯,化學反應劑難於選擇。化學法可以同植物法結合起來處理尾礦。在尾礦場播下植物種子後,施加少量化學藥品防止尾礦場散砂飛揚,保持水分,以利於植物生長。美國的科羅拉多、密歇根、密蘇裡、內華達等州已有效地采用瞭這種方法。

  ② 土地復原法:在開采後被破壞的土地上,回填廢石、尾礦,沉降穩定後,加以平整,覆蓋土壤,栽種植物,或建造房屋。中國某些地區的粉煤灰貯灰場、鐵和鋁礦廢石場等已完成土地復原,種植植物,發展生產。

  廢石和尾礦的綜合利用 廢石和尾礦是多組分的礦物,開展綜合利用可以減少堆置用地,能夠提供寶貴資源,而且是最有效的控制污染措施。有的金屬礦的伴生礦有回收價值,大多數廢石和尾礦可制作建築材料,或者用於農業。美國田納西州馬斯科特鋅礦含鋅4%和含石灰石95%,礦石經富集後煉鋅,尾礦作農用石灰,廢石作築路材料和混凝土工程骨料,礦石幾乎全部得到利用。

  廢石和尾礦的主要用途舉例如表:

廢石和尾礦的主要用途

  有的廢石和尾礦含有金屬,可設法回收。例如含釩鈦磁鐵礦石煉鐵後,可回收釩和鈦。許多鉛、鋅、銅、鎳礦是共生的,應采用綜合冶煉工藝,以免其中某些有色金屬礦物成為廢物。煤矸石可提煉鐵及其他金屬。目前從廢石和尾礦中綜合回收金屬或材料的技術還不夠成熟,因而產品成本較高。