近年来,国内出现多起尾矿库爆库和尾矿坝垮塌等安全事故,对人员生命和财产安全造成重大影响,引起了、地方政府、企业主和广大管理技术人员的高度关注。传统的尾矿湿排直接进入尾矿库或尾矿坝的尾矿堆存方式受到了挑战。尾矿干排和尾矿固结堆存作为一种相对安全、环保的处理方法受到了广泛关注,各地、各企业纷纷根据各自情况开展了不同形式的尾矿干排干堆应用研究及实践,取得了丰硕的成果。
一.对尾矿的产生、危害、尾矿的综合利用、尾矿干排干堆、尾矿固结堆存等技术及发展现状进行了总结分析。
1、尾矿是引发重大环境问题的污染源
其突出表现在侵占土地、植被破坏、土地退化、沙漠化以及粉尘污染、水体污染等。
如原冶金部曾对9个重点选矿厂调查，选厂附近15条河流受到污染，粉尘使周围土地砂化，造成235.5hm2农田J产，268.7hm2农田减产。又如，曾被称为新中国钢铁工业粮仓的鞍山，几十年的铁矿开发带来明显的负面效应。其中Z为典型的是在鞍山周边形成了30多km2的排土场和尾矿库(6个），这个全国Z大的排土场和尾矿库内几乎寸草不生，就像一个人工造就的巨大戈壁、沙漠，同时它也成为鞍山Z大粉尘污染源。
尾矿粒度较细，长期堆存，风化现象严重，产生二次扬尘，粉尘在周边地区四处飞扬，特别在干旱、狂风季节中，细粒尾矿腾空而起，可形成长达数里的“黄龙”，造成周围土壤污染，并严重影响居民的身体健康。据专家论证，尾矿也是沙尘暴产生的重点尘源之一。
另外，尾矿中含有重金属离子，有毒的残留浮选药剂以及剥离废石中含硫矿物引发的酸性废水，对矿山及其周边地区环境污染和生态破坏，其影响将是持久的。由于我国矿山大多是依山傍水，矿山开发的许多重大环境问题，长期未引起重视，所积累的后果，Z终以“跨域报复”、“污染转移”等不同形态影响区域环境，甚至给人们带来难以补偿的灾难。
2、尾矿堆存占用大量的土地资源，也给企业带来了沉重的经济负担
我国共有大中型矿山9000多座，小型矿山26万座，因采矿侵占，占地面积已接近4万km2，由此而废弃土地面积达330km2/a，以我国露天矿为例，排土场、尾矿库占地面积占矿山用地面积的30%－60%。采矿活动及其废弃物的排放不J破坏和占用了大量的土地资源，也日益加剧了我国人多地少的矛盾，而且矿山废弃物的排放和堆存也带来了一系列影响深远的环境问题，对土地的侵占和污染制约了当地的社会经济发展并危害到人体的健康等。以辽宁省为例，据不统计，辽宁省因矿业开发占地达2203km2，破坏土地约500km2。
辽宁11个大中型铁矿占用土地119.18 km2，破坏土地面积82km2，一些矿区植被覆盖率已由80年代的60%－80%下降到20%－30%，且多为灌木次生林。2003年统计全省有6881处矿山，治理率J有2.2%。
一些企业的尾矿库已快到服务年限，有的还在c期服役。随着尾矿量不断增加，建立新的尾矿库已势在b行，这需要占用大量的农林用地。1个年产200万t铁精矿的选矿厂，建1座尾矿库需占地53.36～66.7hm2，也只能维持10～15a生产之用。由于土地资源越来越紧张，征地费用越来越高，导致尾矿库的基建投资占整个采选企业费用的比例越来越大，且尾矿库的维护和维修也需消耗大量的资金。
3、引发重大工程与地质灾害的事故源
尾矿库是堆存流塑状物体的特殊构筑物，被安监部门列为重大危险源，在全国运行的黑色矿山尾矿库中，存在安全隐患的尾矿库占30%，我国每年都有尾矿库溃坝，造成重大人员伤亡和财产损失。
多年来，矿山固体废物堆存诱发次生地质灾害，诸如排土场滑坡、泥石流、尾矿库溃坝等多起重大工程与地质灾害，给社会带来了J大的损失。据对我国具有较大规模的2500多座尾矿库统计表明，20世纪80年代以来，发生泥石流和溃坝200余起。如1986年4月30日黄梅山铁矿尾矿库溃坝，冲倒尾矿库下游3km2的所有建筑，尾矿掩埋了大片土地，19人在溃坝中死亡，95人受伤；2000年广西南丹县大厂镇鸿图选矿厂尾砂坝溃坝，殃及附近住宅区，造成70人伤亡，其中死亡人数28人，几十人失踪；特别是2008年山西襄汾“9·8”尾矿库溃坝事故造成267人遇难。尾矿库的安全和尾矿的整体利用是密切相关的，如尾矿被整体利用，可铲除事故危险源。
4、造成资源的严重浪费
我国矿产资源利用率很低，其总回收率比发达低20%，铁、锰黑色金属矿山采选平均回收率J为65%，国有有色金属矿山采选综合回收率只有60%～70%。以铁矿为例，我国资源共伴生组分很丰富，大约有30余种，但目前能回收的J有20余种。因此大量有价金属元素及可利用的非金属矿物遗留在固体废物中，每年矿产资源开发损失总值达数千亿元。特别是老尾矿，由于受当时条件的限制，损失到尾矿中的有用组分会更大一些。
矿山固体废物具有危害和利用的双重性，是一种宝贵的二次资源。我国矿产固体废物的一个显著特点是量大、矿物伴生成分多。这主要是我国在开发矿物资源方面存在着“单打一”、“取主弃辅”等诸多问题，将许多伴生组分矿物作为废物弃置。因此，构成了我国矿产固体废物具有再资源化和能源化的巨大潜力。
目前，全国每年铁矿尾矿排放量约6.3亿t，以全铁11%计算，如果J回收铁含量为61%的铁精矿，产率按2%～3%，全国每年就可以从新产生的尾矿中回收1260～1680万t的铁精矿，相当于投资建设4～6个大型采选联合企业。
二.尾矿沉降试验研究。对絮凝剂和凝聚剂进行了筛选及优化。分别开展了自然沉降、无机盐凝聚沉降、高分子絮凝剂絮凝沉降、无机盐与高分子絮凝剂组合使用的混凝沉降,以及不同尾矿浆浓度和分J溢流粒度对沉降效果的影响等系统试验研究。 研究结果表明,将尾矿浓度控制在15%以内,进行预先分J,分J溢流进行高分子絮凝剂(阳离子或阴离子)絮凝沉降,絮凝剂用量为15-20g/t,分J底流和絮凝沉降底流合并进行后续处理工艺,可以满足浓缩底流浓度和溢流回水返回选矿厂再用的要求。
三.尾矿固结试验研究。试验的固结剂以矿渣为主要原料,调整矿物激发剂、碱性激发剂、硫酸盐激发剂、粉煤灰和钢渣的不同掺量,通过形成固结体的抗压强度变化,确定各种复配胶凝材料的合适掺量范围；并通过正交试验确定了四种化学外加剂的Z佳配比,提高了固结剂的整体性能；对水泥及固结剂XRD衍射图谱进行分析,进一步阐明固结体强度的来源；对固结体的SEM图谱进行分析,在微观层面描述了固结剂掺量对固结体性能的影响。
【实验结论】试验确定固结剂基础配方为：
矿渣：60%,矿物激发剂：24%,碱性激发剂：7%,硫酸盐激发剂：5%,粉煤灰：3%。
化学外加剂的Z优配比为：NC:0.7%,AS:1.7%,NS:0.8%,NCO:0.3%,总掺量为固结剂的1%。自配固结剂掺量为5%-8%时,其固结体7天的抗压强度可达到0.4-0.8MPa,能满足尾矿固结堆存的要求。
【案例分析】湖北某铁矿尾矿固结堆存进行了成本分析及建议,通过成本计算其尾矿固结堆存的合计总成本约为23.16-25.16元/t,低于商品固结剂和硅酸盐水泥,同时提出了固结剂的生产工艺流程和尾矿固结堆存的工业试验工艺流程。
