🗻 尾矿：从废弃物料到资源宝库

🔎 尾矿是什么

尾矿是金属或非金属矿石经过选矿厂破碎、筛分、研磨和分选后，提取出有用成分后剩余的固体废弃物。它们通常以浆状（尾矿浆）的形式排出，含有大量水分和细颗粒物。

选矿厂为了提高矿石的品位或产品质量，会对矿石进行选矿和洗矿或水冶作业，把金属矿石选出后，就会留下这些残余的脉石、矿砂等固体废物。

全球矿业每年产生约130亿吨的湿式尾矿浆。截至2024年底，我国尾矿累积堆存量已超过160亿吨，并且每年还在以超过14亿吨的速度新增，主要堆存在近万座尾矿库中。

📊 尾矿的基本特性

要全面认识尾矿，可以从其物理、化学以及资源特性几个方面来看：

物理与化学特性

• 粒度细、泥化严重：我国多数矿石嵌布粒度细，共生复杂，为获得高品位精矿，多数采用细磨后选别。据统计，细粒尾矿中粒度小于0.074毫米的占50%以上。例如，西石门铁矿的细粒尾矿中，-0.074毫米就占70%。由于尾矿是选别后的剩余物，含有大量的矿泥，且矿泥以细粒、微细粒形式存在，这会严重影响尾矿中有价矿物的回收。

• 化学组成复杂：尾矿的主要化学成分包括SiO₂、Fe₂O₃、MgO、Al₂O₃、CaO等。不同成因和类型的矿石产生的尾矿，其化学成分差异很大。例如，鞍山式铁尾矿中约90%是石英和绿泥石、角闪石、云母等硅酸盐矿物；而马钢所属矿山的尾矿则以透辉石、阳起石、磷灰石、长石、石膏、高岭土、黄铁矿为主，含铝量较高。

资源与工程特性

• 资源潜力巨大：尾矿中往往含有少量受目前技术条件限制尚不能回收的贵金属、稀有元素等，因此尾矿也是一种二次资源。例如，金矿尾矿中含金为0.2~0.6克/吨，铁矿尾矿的全铁品位8%~12%，铜矿尾矿含铜0.02%~0.1%，铅锌矿尾矿含铅锌0.2%~0.5%。随着技术发展，这些有价成分的回收利用潜力巨大。

• 工程性质差异大：根据基本物理特性，尾矿可分为不同类型，其工程性质也因此各异：

• 软岩尾矿：主要由页岩型矿石产生，包括细煤废碴、天然碱不溶物等。这些尾矿尽管包含一定数量的砂质颗粒，但尾矿泥的黏土性质显著地从总体上影响尾矿的物理性质和状态。

• 硬岩尾矿：主要包括铅、锌、铜、金、银、钼、镍、钴、锡、钨、铬、钛等矿石。尾矿以砂质颗粒为主，虽然尾矿泥占很大比例，但因源于破碎的母岩而非黏土，故在总体上不能对尾矿形态起到控制性的影响。

• 细尾矿：其含很少或不含砂质颗粒，包括磷酸盐黏土、铝土矿红泥、铁细尾矿、沥青砂尾矿中的矿泥。这些矿泥的特性对这些尾矿的形态起着支配作用，它们需要非常长的时间沉淀和固结，极为软弱。

⚠️ 尾矿的主要灾害与风险

尾矿库是一个具有高势能的人造危险源，其灾害风险主要来源于尾矿库可能发生的故障或溃坝。

主要事故类型与致灾机理

自1915年以来，全球记录了257起尾矿库故障事件，共释放了约2.5亿立方米的尾矿，摧毁了高达约5000平方公里的区域，估计造成2650人死亡，并通过流离失所、财产损失以及对生计和健康的威胁，影响了约31.7万人。2000年以来，故障的严重程度和数量都有所增加，这主要是由于开采更大、更低品位的矿床导致矿山废物产生量增加。

以下是尾矿库几种主要的事故类型及其致灾机理：

• 洪水漫顶：这是造成尾矿库溃坝的重要原因。由于排洪设施的设计、施工或管理不能满足要求，往往会造成尾矿库排洪能力不足、排洪设施出现堵塞垮塌。汛期时大量雨水涌入库内，极有可能导致洪水漫顶，使坝体溃决。

• 渗透破坏：正常稳定的渗流可以加速尾矿库干滩的形成和尾砂的固结，提高坝体的稳定安全性。但若坝体没有进行合理的设计及施工，未根据稳定运行要求设置坝体排渗层，将会造成坝体浸润线偏高，有可能引发溃坝事故。渗透破坏是尾矿库需要重点关注的事故原因之一。

• 坝体失稳：坝体的某些细小裂缝有可能成为坝体集中渗漏的通道，裂缝的出现也可能是坝体滑塌的预兆。裂缝产生的主要原因有：坝基承载力不足导致局部坝体坍塌开裂、坝体边坡及断面尺寸设计不当、坝体施工质量差等。有些坝体滑坡是突发性的，有些则是先由细小裂缝开始，然后裂缝慢慢扩大，最终导致滑坡，发生溃坝事故。

• 地震灾害：地震荷载可能引起尾矿坝的振动液化，尤其是饱和的细粒尾矿，导致坝体失稳和溃决。

灾害防范措施

尾矿库的安全运行至关重要，需要采取综合性的防范措施：

• 强化排洪与排渗设施：必须确保排洪、排渗设施设计规范、运行可靠。排洪设施是尾矿库必备的安全设施，它的安全性直接关系到尾矿库防洪安全。排渗设施可及时降低库内水位和浸润线埋深，有效防范渗流破坏。

• 落实汛期安全措施：汛期前必须对排洪设施进行检查、维修和疏浚，确保排洪设施畅通。强降雨后要及时了解本地尾矿库受损情况，根据各尾矿库受损程度，抓紧利用停雨间隙对损毁设施进行修复。严格执行"四个一律"：在用尾矿库汛期前一律降低库内水位；履行闭库程序的尾矿库以及停产、停用的尾矿库一律将库内存水排尽；降雨期间及之后一段时间内一律禁止向库内排放尾矿；安排专人一律24小时巡查。

• 加强监测与应急准备：尾矿库汛期应加大监测力度：检查尾矿库干滩是否已经形成，干滩长度是否与设计要求相符合，排水构筑物是否完好通畅，库区周边有无引发地质灾害的不利条件等。同时，配齐应急物资，评估应急预案，加强演练，与地方政府、当地居民建立应急联动机制。

♻️ 尾矿的资源潜力与利用途径

尾矿具有双重属性，处理不当是"环境负担"和"安全隐患"，但利用好了就是一座"资源宝库"。

资源潜力评估

• 有价金属回收：过去因为技术、工艺所限，许多金属矿的选矿回收率不高，尤其是一些品位低、难选冶的共伴生稀有元素，很多都没有得到充分利用而残留在尾矿中。例如，科罗拉多矿业学院的研究发现，美国大多数关键矿产需求可以通过从目前尾矿中回收来满足。采选后进入到尾矿中的钴回收10%就足以供应美国整个电池市场需求。现有锌和钼矿尾矿中的锗回收不到1%就可替代所有进口。

• 非金属材料利用：尾矿中大量的硅、钙、铝等氧化物成分，使其可以作为建筑材料、陶瓷原料、玻璃原料等加以利用。

综合利用途径

当前，我国已经形成了包括尾矿再选、制备建筑材料、农业应用、充填采空区等在内的尾矿梯度综合利用全产业链：

• 有价组分再回收：通过技术进步，现在可以从尾矿中进一步回收有价金属。例如，铁尾矿可通过预富集-磁选-反浮选和磁化焙烧-磁选两种工艺进行再利用；铜尾矿可通过还原剂还原焙烧-磨矿-磁选工艺、浮选和浸出工艺来实现；铅锌尾矿通过引入磁化焙烧-磁选、离心重介质分离、化学浸出和微生物浸出等新技术新工艺，在实现铅锌高效回收的同时，还可回收其他有用金属。

• 建筑材料生产：尾矿可以用于生产建筑用砂、砖、板材等绿色建材。这些技术已十分成熟并成功推广，既实现了尾矿的减量化，又为建筑行业提供了新的原材料来源。

• 农业领域应用：主要包括制备化肥、作为土壤改良剂以及尾矿复垦三个方面。尾矿中富含的微量元素如Zn、Mn、Cu、Mo、V、B、Fe和P等，经过适当处理后，可制成富含这些元素的化肥，改善土壤结构，提高土壤肥力。

• 采空区充填：尾矿回填是一种高效的尾矿减量化利用技术。常用的胶结充填技术是将细砂等惰性材料与适量凝胶材料混合，加水制成充填材料，用于回填矿山采空区或其他地下空区。这种技术不仅能大量消纳尾矿，还能提高地采回采率。

资源化政策与国际实践

• 我国政策支持：党的十八大以来，生态文明建设被纳入"五位一体"总体布局，尾矿等大宗固体废物治理和综合利用迎来全新发展阶段。尤其是随着一系列法律法规和激励扶持政策的相继出台，为尾矿综合利用提供了明确的方向指引和坚实的政策支撑。

• 国际经验借鉴：美国政府近期正积极推动从尾矿及废弃矿山中提取高价值关键矿产，涵盖稀土、锂、钴、铀等战略资源。这一举措旨在通过盘活存量资源，构建更具韧性的国内供应链。美国内务部长道格·伯古姆已签署行政指令，要求全面改革联邦监管框架，重点简化煤炭再生利用、尾矿综合开发及废弃铀矿修复等项目的审批流程。

💎 总结与展望

总体而言，尾矿作为一种产量巨大的矿业固体废弃物，具有粒度细、化学组成复杂、资源潜力大但处理不当易引发灾害的特点。

其灾害风险主要集中在尾矿库的溃坝，主要由洪水漫顶、渗透破坏、坝体失稳和地震等因素引发，需要通过工程措施和严格管理来防范。

同时，尾矿也是一座巨大的"资源宝库"，通过有价组分再回收、建筑材料生产、农业应用和采空区充填等途径，可以实现变废为宝。

未来，随着技术的进步和政策的支持，尾矿的资源化利用将会更加高效和广泛，为保障资源安全、保护生态环境和消除安全隐患提供多重效益。

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