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矿产资源的综合利用
时间:02/03/2011 13:46:26 PM

随着现代科学技术和经济生产的发展,世界各国对矿产资源的种类与数量的需求越来越多,采矿技术已能够从地表采到地下深部、从易采区到达难采区、从高品位到低品位,既使如此,仍然满足不了人类经济发展的需要。按照目前矿产开采规模和已探明的储存量计算,全球的煤只能采掘200多年、石油仅能开采100年、铁矿石只能开采60—70年、银、锌、汞、铅、硫等只能采20—30年、……,从而使人们认识到地球上的矿产资源不是“取之不尽,用之不竭”的了,综合利用矿产资源已是十分迫切的问题了。

  一、 矿产资源综合利用的途径

  多年来人们从生产实践中逐渐摸索出一套行之有效的综合利用矿产资源的途径,可以大致纳为以下几种:

  1.各种废矿料的综合利用:如用石棉废矿料制取硅酸盐制品;用煤矸石生产水泥、用煤矸石燃烧发电;用氢氧化铝废矿料制取绝缘材料等。

  2.伴生矿或剥离岩石的综合利用:如从高岭土矿床中提取伴生的石英和长石;利用磷块岩矿剥离层的灰岩、石英、海绿石、泥岩等以用作制取石灰、建材、肥料、助滤剂、钼酸铵、氧化钛等;从砂质高岭土中分离出石英砂、长石砂用于玻璃、陶瓷生产和铸造工业等;从一些尾矿中提取磷灰石、锆石、铌铁矿等;

  3.低品位矿的综合利用:可将劣质碱性膨润土、铁质和有机质膨润土生产优质陶结块;可将低品级膨润土用作砂土壤的改良剂;可将含钛、铁高的粘土生产贴画砖、地板砖、墙砖等;可将劣质土生产空心砖等。

  4.按质综合利用矿石:如将含铁低、质纯、洁白的优质叶腊石用于造纸业;将煅烧的收缩性小的叶腊石用于陶瓷生产;将含铁稍高的叶腊石用于制取农药;选出铁后的叶腊石制耐火泥;用绢云母质叶腊石制取特殊的耐火材料。

  5.采用灵活多样、高效益的采掘方法:如地表矿采用露天采矿法、深部矿采用分段崩落法、自然崩落法、分段采矿法等,以减少采矿损失率。

  6.采用先进的、合理的选矿冶炼技术和工艺流程,以提高矿物回收率。

  7.发展无尾矿或少尾矿工艺,以充分利用矿产资源。

  二、国外矿产资源综合利用概况

  近二十年来,世界各国十分重视矿产资源的综合利用,并据此重新制定矿产资源开发对策,规定了综合找矿、综合利用与综合评价的要求,促进了一大批组分复杂、低品位矿床和非金属矿床的重新评价和开发;恢复了一批资源枯竭或经济濒危的矿山,开辟了矿产资源综合利用的多种途径。

  前苏联因富矿枯竭、原矿品位逐年下降1—1.4%、矿山条件恶化,有用矿物在开采与加工中平均损失35—50%,从而重视了矿产资源的综合利用。其综合利用的途径主要有:降低入选矿石的品位,使贫矿不比富矿石炼出的铁成本低;采用化学一细菌堆浸新方法处理品位0.2—0.15%的极贫矿石;地下采矿法增加了矿床的可采地质储量;采用露天采矿法和地下矿的充填采矿法可减少采矿损失率:如铁的损失率从22%降到2.2%,铜由7—8%降到3%、铅与锌从10—12%降到5—7%、钨与钼从10—11%降到4—5%、锑与汞从10—15%降到2%或从25—40%降到8%、锡从7—15%降到4—7%;充分利用矿石、顶板和围岩,广泛采用少尾矿和无尾矿工艺。如从多金属矿石中生产12种主要有色金属,回收62种元素,金属矿副产品产值占总产值的25%以上。许多企业综合利用系数达83—85%。如上第聂伯矿冶公司选矿厂从含20种元素的尾矿中回收了18种,其尾矿石英砂是颇受欢迎、价廉质优的铸造型砂,从而不用建尾矿库,节省了基建费用和占地。有的公司铁产值占55%,副矿产值占45%;铁矿石副产品有钒、钛、含钴、铜、锌等的黄铁矿、磷灰石等,尾矿可生产建材、水泥、砖、饰面板、砂、砾石等,经济效益很显著。前苏联从有色金属矿种回收74种化学元素,其中62种是作为副产品中回收的,回收的副产品有硒、碲、铋、镉、铟、铼、镓、钪、铊、铪、铷、金、银、铂等,几乎全部的银、铂族与分散元素,大量的金、80%的黄铁矿、90%以上的重晶石是综合利用矿物原料副产品回收的。有色冶金工业综合利用所得副产品产值占总产值的30—50%,各种金属的回收率可达60—90%。前苏联黑色冶金工业每年排放采矿剥离岩石、地表耕土和沃土15亿吨;有色冶金年排剥离岩石12亿吨。一般将耕土与沃土单独堆放,矿石采出后复田时,再撒开这些土以利于农作物的生长,黑色冶金矿山用这种方法恢复农田4000多公顷。黑色冶金每年还排采矿废石5亿吨,其中20%已用作建筑碎石,价格比建筑材料矿山生产的便宜30—40%;还有16%制水泥;11%制陶瓷;7%制硅酸盐墙板。在2300万吨炼钢炉渣中,预回收其中含有的20%铁后,再用作建材原料。

  日本采用各种先进的采矿方法、设备与运输机械,以加强采矿能力、合理开发中、低品位矿石,提高矿物回收率。可从品位为1—18%的铜、铅、锌、黄铁矿、重晶石、金0.5克/吨、银59克/吨的原矿石中回收的精矿率分别达23—97%;综合回收上述矿物元素含量达45—95%;尾矿损失率一般为0.1—3.72%,金、银、铜、铅、锌、硫化亚铁分别仅为0.1—11.5克/吨,远远优于国外选矿厂一般水平。日本还采用先进的冶炼技术和工艺流程,可使铜、硫、银、金、铜等的回收率达到87—98%。并综合利用冶炼炉渣、烟尘、烟气与阳极泥,从中回收二氧化硫、硫、铜、铅、锌、银、铟、镓等。日本每年有500万吨以上的浓硫酸靠回收烟气制取的;从每日处理1000吨转炉铜渣中,每年回收铜1.5万吨;从处理阳极泥渣中回收金13.2吨。日本又采用灵活多样、高效益的采掘方法。在近地表采用露天采矿法;在深部采用分段崩落法、自然崩落法与分段采矿法,并在生产实践中确定最佳采矿方案,不断改进采矿方法,更新采矿设备,改善运输系统,提高采矿能力。合理采用选矿工艺流程。如从铜1.3%,锌3.5%、锡0.32%的原矿中,选出含铜29%、锌8.02%的铜精矿、选出含锌52.5%的锌精矿、选出含二氧化锡40—60%的锡石精矿;精矿中,铜、锌、锡的回收率为62—87.8%。选矿过程实行自动化控制,可使金、银回收率达90%以上。采用三菱法工艺,即将熔炉、渣贫化炉、吹炉组成的流程和反射炉炼硫化铜,能使铜回收率达98.8%,硫回收率达98%。采用袋式除尘、静电除尘等烟气除尘装置回收重金属粉尘,除尘后的烟气送酸厂制取浓硫酸,如有色冶炼烟气含大量二氧化硫与多种有用成分,回收后二氧化硫转化为浓硫酸可达94%以上,硫利用率达98%。各种冶炼炉渣、转炉渣、浸出渣、烟气尘含有铜、铅、锌、金、银、镓、铟等,用电炉处理转炉铅渣与烟尘,年产铅1.1万吨,铅回收率达90%。冶炼厂采用浸出处理工艺,即使用浸出脱铜→浮选→焙烧→熔炼工艺年处理1000吨铜阳极泥,可回收副产品金13.2吨、银242吨、硒198吨、碲33吨、铂55公斤、钯55公斤,回收率为91.5—99%。

  其它各国也重视了矿产资源的综合利用。如美国加强了低品位矿石的加工、废矿料的综合利用,已有7座铜矿石选矿厂的金、银、铅、锌、钼、萤石的综合利用系数已达88—91%。南非一家金矿厂处理了1169万吨的旧尾矿,生产了2641公斤黄金、114.9吨钒,盈利1000万美元。加拿大从石棉废料中提取镁,4吨废料可炼出1吨镁。保加利亚将尾矿中回收的石英用作水泥混合料和炼铜熔剂。

  三、我国矿产资源综合利用概况

  我国大多数矿床伴生与共生有多种矿物,综合开发利用这些矿物不仅可延长我国矿产资源的开采年限,而且能振兴我国矿业,并有显著的经济效益。目前我国矿产资源利用水平低,大多为单一开采,大量的伴生、共生矿被废弃,开采损失率达40%左右;有色金属矿山年损失各种金属量超过20万吨;不少乡镇矿山将品位达3克/吨的金矿石扔弃了。陕西省有76%的伴生、共生有色金属被抛弃,历年损失达22亿元人民币;全省8个有色金属矿山,伴生与共生有铜、铅等14种矿物,仅有3个矿山对部分伴生共生矿物进行综合回收利用,而且回收率只有24%。我国煤炭矿山回采率平均只有32%,若提高1%,则在不增加基建投资的情况下,可增产1000万吨煤炭,若提高10%则可增产1亿吨煤炭;全国每年排放煤矸石1.3亿吨,利用率仅17.5%;与煤共生、伴生的瓦斯气利用率仅有20%;我国年产10多亿吨煤转化为清洁方便的电能不足25%;全国40多万台小锅炉年耗3亿多吨煤,浪费大污染重。我国金矿石渣含有铜、铅、锌等,一个日处理100吨矿石的选厂,可顺便回收铜50公斤、铅4260公斤、锌880公斤,每年可增收120万元,全国的金矿选厂都这样回收,可缓解我国的缺铜问题。

  近十多年来,我国已逐渐重视对矿产资源的综合利用,全国各地的一些矿山、选厂与冶炼厂在综合利用矿产资源上,已取得了一定的成效。如鞍钢每年回收360万吨炉渣、70万吨钢渣、105万吨含铁尘泥、47万吨瓦斯灰泥、13.6万吨炉泥与炉尘、20万吨氧化铁皮,每年获利5300多万元。长沙有色金属公司10年来,综合利用回收的金、银、铅、锌、镉等13种金属总量达62100多吨,仅白银达1403吨、黄金达5417公斤,价值约12.44亿元。该公司所属的株洲冶炼厂10年来回收伴生金属4.5万多吨,回收率为63%,获利占全厂总利润的35—40%;全厂回收的金属品种10年内增加了一倍,全厂23%的产值依靠综合回收。水口山矿务局近年来每年仅回收的黄金达160多公斤、白银达28吨,全局注重综合利用、变废为宝,使有色金属回收率由10年前的18%提高到目前的50%以上。浙江省绍兴平水铜矿近年来改单一采铜为综合利用回收共生、伴生元素,使铜、锌、硫的回收率达到73—83%;银、金的回收率从25—30%提高到45%左右,年创利60—70万元;回收重晶石粉每年可达0.8—1万吨,产值达百万元;全矿通过综合回收共生、伴生元素,年创利已超过1百万元,吨矿由综合回收前的亏欠4.49元,转变为现在的盈利20多元。江苏省丹徒白云总厂过去只生产建筑用白云石块石,其尾矿已堆成几十亩占地的废渣山,企业经济效益差。近年来开展矿产资源综合利用,将优质石料用作工艺品原料;碎石制成各种规格的石子与石屑,用作混凝土、水泥构件、内墙粉刷、砌墙浆料等,所有矿石包括石屑,全部回收,资源利用率达100%。同时还综合利用废渣山,仅处理以往尾矿废渣每年即创收50万元以上,全厂总计年创产值900多万元,使企业经济摆脱了困境。

  从上述可见,我国一些地区的矿产资源的综合利用虽然取得了一定的成绩,但是从全国来说,矿产资源综合利用的潜力还是很大的,应当继续在全国的矿山普遍大力推广矿产资源的综合利用,加强矿产综合利用的统一管理,尤其是对乡镇与个体矿山企业开采的管理;应尽快制定出矿产资源综合利用的政策,严格奖惩,从而有利于振兴我国矿业、有利于保护矿产资源、有利于保护环境,充分发挥我国矿产资源的作用,以加速我国的社会主义经济建设。



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