礦業(yè)固體廢物

礦業(yè)固體廢物大量堆存，污染土地，或造成滑坡、泥石流等災(zāi)害。廢石風(fēng)化形成的碎屑和尾礦，或被水沖刷進(jìn)入水體，或溶解后滲入地下水，或被風(fēng)刮入大氣，以水、氣為媒介污染環(huán)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，都有害于人類健康。

礦山廢石和尾砂不僅需要占用大量的土地，而且會直接污染環(huán)境，威脅人們生命財產(chǎn)的安全。一座中型的尾砂壩一般占地數(shù)百畝或更多，建造尾砂壩所需的投資費用也非常驚人。

尾砂具有顆粒細(xì)、體重小、表面積大，具有遇水容易流走、遇風(fēng)容易飛揚等特點，因此，尾砂對空氣、水體，農(nóng)田和村莊都是一種潛在的危害。1964年，英國威爾士北部的巴爾克尾砂壩被洪水沖垮，尾砂流失后毀壞了大片肥沃的草原，其覆蓋厚度達(dá)0.5m，使土壤受到嚴(yán)重污染，牧草大片死亡。1970年9月，贊比亞穆富利拉銅礦尾砂壩的尾砂涌入礦坑內(nèi)，導(dǎo)致89名井下工人死亡，彼得森礦區(qū)全部被淹沒。1986年，中國湖南東坡鉛鋅礦的尾砂壩體因暴雨而坍塌，造成了數(shù)十人傷亡，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)百萬元。2000年11月，廣西河池一尾砂壩倒坍，造成數(shù)十人死亡，數(shù)十間房屋倒塌，損失慘重 。

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

物理法：向細(xì)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(fēng)向栽植防風(fēng)林，并用石灰石粉和硅酸鈉混合物覆蓋。

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(zhì)尾礦場適于種植牛毛草，鉛鋅礦的酸性尾礦場適于種植葦草。英國還發(fā)現(xiàn)礦山地區(qū)自然生長一種禾草，有抵抗高金屬含量和耐低養(yǎng)分的能力，能起良好的穩(wěn)定和保護(hù)作用 。

化學(xué)法：利用可與尾礦化合的化學(xué)反應(yīng)劑（水泥、石灰、硅酸鈉等），在尾礦表面形成固結(jié)硬殼。此法成本較高，有的尾礦常同砂層交錯，化學(xué)反應(yīng)劑難于選擇?；瘜W(xué)法可以同植物法結(jié)合起來處理尾礦。在尾礦場播下植物種子后,施加少量化學(xué)藥品防止尾礦場散砂飛揚，保持水分，以利于植物生長。美國的科羅拉多、密歇根、密蘇里、內(nèi)華達(dá)等州已有效地采用了這種方法。

2.土地復(fù)原法：在開采后被破壞的土地上，回填廢石、尾礦，沉降穩(wěn)定后，加以平整，覆蓋土壤，栽種植物，或建造房屋。中國某些地區(qū)的粉煤灰貯灰場、鐵和鋁礦廢石場等已完成土地復(fù)原，種植植物，發(fā)展生產(chǎn)。

各種金屬和非金屬礦石均與圍巖共同構(gòu)成。在開采礦石過程中，必須剝離圍巖，排出廢石。采得的礦石通常也需要經(jīng)過洗選以提高品位，因而排出尾礦。開采1噸煤，一般要排出200公斤左右煤矸石。各種金屬礦石，提取金屬后要丟棄大量礦業(yè)固體廢物。

隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，總的趨勢是富礦日益減少，金屬、非金屬生產(chǎn)越來越多地使用貧礦，如20世紀(jì)初，開采的銅礦一般含銅率為3%，后來開采的銅礦一般含銅率為1%左右，這就導(dǎo)致礦業(yè)廢物數(shù)量迅速增加，全世界每年約排放礦業(yè)廢物300多億。大量的礦業(yè)廢物造成環(huán)境的嚴(yán)重污染。

礦業(yè)固體廢物包括礦山開采過程中產(chǎn)生的剝離物和廢石(包括煤矸石)、以及在選礦過程所排棄的尾礦，礦山固體廢物產(chǎn)生量大、處理比較復(fù)雜而成為環(huán)境保護(hù)的難題之一。

在礦山開采過程中所產(chǎn)生的無工業(yè)價值的礦體圍巖和夾石統(tǒng)稱為礦山廢石：對于坑采礦來說，就是坑道掘進(jìn)和采場爆破開采時所分離出而不能作為礦石利用的巖石；對于露天礦來說，就是剝離下來的礦床表面的圍巖或夾石。通常，坑采礦(井下礦)每開采1t礦石會產(chǎn)生廢石2-3t，露天礦每開采1t礦石要剝離廢石6～8t。在有色金屬礦山中，一個大、中型坑采礦山，基建工程中一般要產(chǎn)生廢石2X10⁵~5X10⁵m³，生產(chǎn)期間也還會產(chǎn)生6X10⁴~15X10⁴m³廢石。一個露天礦山的基建剝離廢石量，少則幾十萬立方米，多則上千萬立方米。

礦石在選礦過程中選出目的精礦后，剩余的含目的金屬很少的礦渣稱為尾礦(習(xí)慣上稱尾砂)。通常，每處理1t礦石可產(chǎn)生尾砂0.5~0.95t。噸。大量的礦業(yè)廢物造成環(huán)境的嚴(yán)重污染。

礦業(yè)固體廢物---綜合利用圖冊

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(shù)廢石和尾礦可制作建筑材料，或者用于農(nóng)業(yè)。美國田納西州馬斯科特鋅礦含鋅4%和含石灰石95%，礦石經(jīng)富集后煉鋅，尾礦作農(nóng)用石灰，廢石作筑路材料和混凝土工程骨料，礦石幾乎全部得到利用 。

有的廢石和尾礦含有金屬，可設(shè)法回收。例如含釩鈦磁鐵礦石煉鐵后，可回收釩和鈦。許多鉛、鋅、銅、鎳礦是共生的，應(yīng)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。由于從廢石和尾礦中綜合回收金屬或材料的技術(shù)還不夠成熟，因而產(chǎn)品成本較高。

礦業(yè)工程一級學(xué)科包含采礦工程、礦物加工工程、安全技術(shù)及工程等二級學(xué)科。礦業(yè)工程學(xué)科既要按照礦井的地質(zhì)、生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)特性來完善和發(fā)展傳統(tǒng)的礦業(yè)工程科技，又要吸收和融匯現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的最新成就使礦業(yè)工程科技不斷提高和更新。礦業(yè)工程學(xué)科和地質(zhì)資源與地質(zhì)工程、能源工程、冶金工程、材料科學(xué)與工程、力學(xué)、土木工程、機械工程、化學(xué)等相鄰學(xué)科有密切聯(lián)系。

礦業(yè)工程一級學(xué)科設(shè)置的采礦工程、礦物加工工程、安全技術(shù)及工程二級學(xué)科之間存在相互依賴、共同發(fā)展的內(nèi)在聯(lián)系。采礦工程場所大多處在錯綜復(fù)雜的環(huán)境中，采礦工程依賴安全技術(shù)及工程提供安全保障。安全技術(shù)及工程學(xué)科的對象是工礦企業(yè)的安全技術(shù)問題，但其突出研究對象是礦業(yè)領(lǐng)域的重大災(zāi)害事故和安全問題。采礦工程開采出的礦產(chǎn)資源，通常需要經(jīng)過礦物加工才能成為冶金、能源、化工、建材等行業(yè)的原料。礦業(yè)工程學(xué)科的發(fā)展對國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會發(fā)展極為重要，并將不斷推動和促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。

固體廢物按來源大致可分為生活垃圾、一般工業(yè)固體廢物和危險廢物三種。此外，還有農(nóng)業(yè)固體廢物、建筑廢料及棄土。固體廢物如不加妥善收集、利用和處理處置將會污染大氣、水體和土壤，危害人體健康。