蔡恒安，楊偉衛(wèi)，王 磊，孫孝峰

(湖北省地質(zhì)局 第一地質(zhì)大隊,湖北 大冶 435100)

鄂東南地區(qū)是中國重要的有色金屬、貴金屬和黑色金屬資源基地之一,以往在金屬礦產(chǎn)開發(fā)利用中形成了大量尾砂,均堆存于尾礦庫中。隨著選冶技術(shù)的提升,原來不能充分利用的資源在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下可以被更高效地利用,同時,隨著市場需求的變化,尾砂中的伴生有用組分也被充分利用,尾砂中大量的非金屬資源被開發(fā),尾砂變尾礦,具有開采容易、加工簡單、利用率高的特點[1-2]。近年來,鄂東南地區(qū)銅綠山銅鐵礦、雞冠咀銅金礦等礦山均開展了尾礦中金屬礦產(chǎn)的二次選礦[3],但大多是利用當(dāng)前選礦回收率提高后對主要金屬的回收利用,未考慮伴生有益組分、非金屬資源、土地資源等綜合開發(fā),及其經(jīng)濟(jì)價值的利益最大化。因此,亟需對鄂東南尾礦資源稟賦及開發(fā)利用現(xiàn)狀進(jìn)行梳理和總結(jié),結(jié)合目前選冶技術(shù)和市場需求調(diào)研,摸清尾礦綜合利用在資源—環(huán)境—災(zāi)害等多方面的綜合價值,探索尾礦資源鏈條化、全流程的開發(fā)利用思路,全面支撐推進(jìn)鄂東南地區(qū)尾礦資源的綜合利用。

1 鄂東南地區(qū)尾礦庫和尾礦資源基本情況

1.1 尾礦庫基本情況

據(jù)不完全統(tǒng)計,鄂東南地區(qū)遺存和正在使用的各類工業(yè)尾礦庫超500座,其中,庫容量超過100萬m3(中型及以上規(guī)模)的尾礦庫有53座之多(表1)(1)楊俊敏、劉忠明等，鄂東南尾礦資源調(diào)查評價報告,2008。。

表1 尾礦庫庫容規(guī)模一覽表Table 1 The list of tailings pond capacity scale

1.2 尾礦資源類型

鄂東南地區(qū)尾礦庫資源類型以銅鐵金為主,由于礦山原礦共伴生礦產(chǎn)豐富,導(dǎo)致尾礦中資源類型也較為豐富。特別是大冶鐵礦、銅綠山銅鐵礦、雞冠咀銅金礦等大型礦床含大量伴生礦產(chǎn)和國家緊缺的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)(鈷、鎵、錸、硒等)(2)葛宗俠、曹洛華，鄂州—大冶—陽新地區(qū)銅鐵礦控制條件成礦規(guī)律與成礦預(yù)測(下冊),1983。。

1.3 尾礦資源情況

1.3.1金屬資源

通過對鄂東南地區(qū)53座中型及以上規(guī)模庫容的尾礦庫開展金屬資源調(diào)查，發(fā)現(xiàn)程潮老尾礦庫、大冶鐵礦洪山溪尾礦庫、白云山尾礦庫(新)、銅綠山尾礦庫、石頭咀老尾礦庫、金井咀金礦銀河尾礦庫、馮家山尾礦庫、雞冠咀銅金礦大青山尾礦庫、龍角山尾礦庫等,總計超過18座尾礦庫中銅鐵金含量較高。

鄂東南地區(qū)金屬礦床中主要是與巖漿作用有關(guān)的共生組分多、伴生有益組分復(fù)雜的多元素共存礦床(3)葛宗俠、曹洛華，鄂州—大冶—陽新地區(qū)銅鐵礦控制條件成礦規(guī)律與成礦預(yù)測(下冊),1983。,由于開發(fā)時間早,早期對各類金屬組分利用率不高。據(jù)劉忠明等(2007年)對銅綠山尾礦庫的調(diào)查,隨著尾礦庫埋深的加大,尾砂中銅品位由0.15%遞增至0.47%,主要是礦山早期開采的淺部礦石中氧化礦的選礦回收率不高所致。同時,由于選礦工藝的制約,礦山生產(chǎn)設(shè)計采用的磨選礦工藝和藥劑配方主要針對有用元素,未考慮伴生有益組分的利用,導(dǎo)致尾礦中資源類型復(fù)雜,孕藏量大,具備較好的經(jīng)濟(jì)開發(fā)價值(4)楊俊敏、劉忠明等，鄂東南尾礦資源調(diào)查評價報告,2008。。

1.3.2非金屬資源

尾礦中金屬資源量僅占尾礦體積不到5%,95%形成二次尾砂，鄂東南地區(qū)二次尾砂近2億m3。據(jù)前人調(diào)查,鄂東南地區(qū)尾砂目前可以利用其生產(chǎn)和制作路面彩磚、防護(hù)圍欄用磚、沿江護(hù)坡磚，充填洞穴等[3-4](5)張輝、張躍，赤峰市金屬礦山尾礦綜合利用與綠色管理,2016。。如何運用尾砂資源支撐服務(wù)“湖北省一芯兩帶三區(qū)”宏觀戰(zhàn)略和“長江經(jīng)濟(jì)帶”打造,充分挖掘二次尾砂的綜合利用價值顯得至關(guān)重要,且前景廣大。

1.3.3土地資源

鄂東南地區(qū)尾礦庫數(shù)量多,大多占據(jù)山間林地和臨坡耕地,據(jù)初步統(tǒng)計,尾礦庫壓占土地資源10 km2以上。通過尾礦資源的綜合利用,消庫后可以騰出大量的土地資源,開展土地資源的調(diào)查和修復(fù),評估其土地用途及價值,服務(wù)地方土地資源的用途調(diào)整,有效支撐地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1.4 尾礦庫及周邊生態(tài)環(huán)境情況

鄂東南地區(qū)尾礦庫部分為頭頂庫或三邊庫,位于水庫或河流邊緣,且大多數(shù)周邊生活有居民。尾礦庫中重金屬元素、工業(yè)廢水等污染源一方面隨著雨水沖刷直接流入水庫、河流、水塘等水源中,另一方面通過常年的滲透作用,滲透到周邊土壤、水源中,對周邊的水土造成污染,對居民的生命安全構(gòu)成威脅。

1.5 尾礦庫及周邊地質(zhì)災(zāi)害情況

每一個尾礦庫都是一個地質(zhì)災(zāi)害危險源,當(dāng)其發(fā)生潰壩時,尾礦砂立即液化,進(jìn)一步擴(kuò)大壩體缺口,沿山谷向下游傾泄,庫內(nèi)尾砂大量流出,淤塞河道，沖毀農(nóng)田、房舍、橋梁和公路等,對下游人民的生命財產(chǎn)造成巨大危害。若是頭頂庫或三邊庫造成的危害會更大,雖然針對尾礦庫有日常的監(jiān)測,但在無法消庫的情況下,往往只能治標(biāo)不治本。

2 鄂東南地區(qū)尾礦資源綜合利用思路

為最大限度地挖掘尾礦資源經(jīng)濟(jì)價值，針對鄂東南地區(qū)尾礦中金屬資源類型復(fù)雜、可利用元素多、尾礦成分差異大、地質(zhì)工作程度不均衡等狀況,結(jié)合目前金屬礦產(chǎn)選冶技術(shù)[2]、非金屬產(chǎn)品加工技術(shù)[3-4]及國家相關(guān)管理政策[1],提出了“資源—環(huán)境—災(zāi)害”三位一體的綜合利用框架和“全面摸底—資源勘查—市場調(diào)研—工藝確定—市場銷售”鏈條化的開發(fā)利用思路(圖1)。

圖1 尾礦資源綜合利用思路Fig.1 Ideas of comprehensive utilization of tailings resources

一是以“資源—環(huán)境—災(zāi)害”三位一體的綜合利用思路為指導(dǎo),開展資料的收集和梳理,依據(jù)資源稟賦和開發(fā)條件,開展擬開發(fā)尾礦庫的初步篩選,減少工作盲目性；二是開展實地踏勘及少量取樣工作,摸清家底,掌握資源情況,初步了解其礦產(chǎn)資源潛力、產(chǎn)品類型、產(chǎn)品市場；三是通過系統(tǒng)地質(zhì)勘查、選冶試驗、可行性論證,大致查明其資源量、選冶性能,確定選冶工藝、生產(chǎn)工藝、最終產(chǎn)品,配套開展尾礦庫及附近生態(tài)環(huán)境、地質(zhì)災(zāi)害、土地資源等調(diào)查工作,查明尾礦庫的經(jīng)濟(jì)價值；四是編制具體的開發(fā)利用方案,選取金屬礦產(chǎn)和非金屬礦產(chǎn)合理開發(fā)的技術(shù)工藝、生產(chǎn)設(shè)備,估算開發(fā)投入及產(chǎn)品收入,評估開發(fā)利用價值；五是謀劃申請生態(tài)環(huán)保、應(yīng)急管理、自然資源等管理部門資金支持尾礦資源的綜合開發(fā)利用,消除災(zāi)害隱患，修復(fù)生態(tài)環(huán)境，服務(wù)用地調(diào)整和城市發(fā)展,同時降低投資成本。

3 鄂東南地區(qū)尾礦資源綜合利用前景

為初步了解和評價鄂東南地區(qū)尾礦資源綜合利用前景,筆者選取一個中型尾礦庫進(jìn)行典型解剖,并以此為據(jù)對鄂東南地區(qū)的尾礦資源綜合利用價值進(jìn)行概略評估。

3.1 以龍角山銅礦尾礦綜合利用為例

龍角山銅礦尾礦庫主要服務(wù)于龍角山銅礦的尾礦堆放,庫容量230萬m3。

金屬礦產(chǎn)利用價值：1985年之前,礦山主要對銅、硫進(jìn)行回收利用,1985年之后才開始回收鎢,導(dǎo)致大量鎢、金、銀、鐵、鉬等礦產(chǎn)資源均堆放在龍角山銅礦尾礦庫。通過勘查,查明尾礦庫中WO3金屬量0.76萬t,鐵金屬量40.32萬t。鎢礦按照80%回收率,市場上含WO365%的白鎢精礦價格82 000元/t；鐵礦按照85%回收率,市場上含鐵60%鐵精礦價格715元/t,合計潛在經(jīng)濟(jì)價值11.75億元,除去選冶成本、稅收等,仍有超過5億元利潤。

非金屬礦產(chǎn)利用價值：尾砂中金屬礦產(chǎn)利用后,剩余95%形成了二次尾砂,約265萬t,218萬m3。按最簡易的、長江沿岸治理急需的生態(tài)護(hù)坡磚來說,規(guī)格406×305×100(mm)的一塊護(hù)坡磚成本(包含原料成本、人工成本、運輸成本、設(shè)備折舊)4.2元左右,市場價值8～10元,每塊護(hù)坡磚的利潤約4～6元,1 m3的原材料可以制作80塊護(hù)坡磚。制作生態(tài)護(hù)坡磚一般需要參入30%～50%尾砂作為原材料,龍角山尾礦庫218萬m3二次尾砂可以制磚3.5億塊,按1塊磚4元利潤計算,利潤超過14億元,減去建筑工程費、設(shè)備購置費、安裝生產(chǎn)線費用等5 000萬元左右,仍有13.5億元利潤。

綜合經(jīng)濟(jì)價值：尾礦的綜合利用、“吃干榨盡”可以消除潰壩等地質(zhì)災(zāi)害，可以有效改善庫邊生態(tài)環(huán)境,同時消庫之后的土地重新利用可以服務(wù)地方政府用地調(diào)整?；诖藸幦…h(huán)境治理費用，地質(zhì)災(zāi)害防治費用，土地復(fù)墾、土地修復(fù)、土地置換費用開展尾礦的綜合利用工作,既惠及民生,又可以降低開發(fā)成本。龍角山尾礦庫占地約22萬m2,僅土地置換費用,以市場價67萬元/1 000 m2的置換價格計算,其土地價值近1.5億元。

綜上所述,不算申請生態(tài)環(huán)保管理部門、自然資源管理部門、應(yīng)急管理部門支持的綜合開發(fā)資金,龍角山尾礦資源綜合利用經(jīng)濟(jì)價值就超過20億元。

3.2 鄂東南地區(qū)尾礦資源綜合利用價值

鄂東南地區(qū)尾礦庫數(shù)量超過500座,中型及以上庫容量規(guī)模53座。以龍角山銅礦尾礦庫為例,中型尾礦庫中資源綜合開發(fā)價值超過20億元,僅中型及以上庫容量規(guī)模的尾礦庫中資源開發(fā)價值就上千億元,從企業(yè)投資回報比、政府財政收入、人民高質(zhì)量生活、生態(tài)環(huán)境優(yōu)化等方面考慮,均極具開發(fā)利用價值。

4 鄂東南地區(qū)尾礦資源綜合利用建議

建議從摸清家底、市場調(diào)研、價值評估、合作開發(fā)四個方面全面推進(jìn)鄂東南尾礦資源的綜合利用工作。

4.1 加強(qiáng)前期摸底

以往尾礦庫調(diào)查和監(jiān)管多強(qiáng)調(diào)環(huán)境污染和災(zāi)害隱患,對其開發(fā)利用價值評價不多,導(dǎo)致庫數(shù)不清、資源不明。應(yīng)加強(qiáng)前期資源的摸底工作,篩選開發(fā)潛力大、經(jīng)濟(jì)價值高的尾礦庫(洪山溪尾礦庫、程潮老尾礦庫、雷山老尾礦庫、三鑫公司馮家山尾礦庫、龍角山尾礦庫等)優(yōu)先開發(fā),避免盲目性,提高綜合利用效率。例如多金屬礦山的尾礦相對單一礦種的礦山尾礦,綜合開發(fā)價值更好；老庫相對新庫更具開發(fā)利用價值；移交政府的尾礦庫比正在運行的開發(fā)簡單。

4.2 注重非金屬產(chǎn)品的市場調(diào)研

對經(jīng)過選取金屬礦產(chǎn)后的二次尾砂的綜合利用,一是查明調(diào)研尾砂中特種非金屬產(chǎn)品的開發(fā)利用價值,例如石榴子石等特殊非金屬礦產(chǎn)開發(fā)價值；二是二次尾砂制作一般非金屬產(chǎn)品的市場情況。一般非金屬產(chǎn)品種類多、技術(shù)含量相對較低、制作工藝相對簡單、利潤率較高,但存在市場供應(yīng)多變的問題,應(yīng)加強(qiáng)非金屬產(chǎn)品的市場調(diào)研,避免出現(xiàn)供過于求的現(xiàn)象。

4.3 注重金屬礦產(chǎn)的價值評價

鄂東南地區(qū)的銅鐵金均為國家急需的大宗礦產(chǎn),市場需求大,選冶技術(shù)完備,市場成熟,開發(fā)風(fēng)險小。特別是銅多金屬礦的尾礦砂,共伴生有益組分多,含有大量鈷、鎵、硒、錸等國家戰(zhàn)略性礦產(chǎn),開發(fā)價值極佳。

4.4 加強(qiáng)企業(yè)與政府高效合作

尾礦資源的綜合利用,有利于資源節(jié)約集約利用、生態(tài)環(huán)境改善、地質(zhì)災(zāi)害消除、民生福祉的提高,又可以產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。前者為政府關(guān)心的核心問題,后者是企業(yè)的生存之道。爭取生態(tài)環(huán)保、自然資源、應(yīng)急等管理部門在政策和專項資金等方面的幫扶,共同推進(jìn)尾礦資源的綜合利用,才能有效地推進(jìn)鄂東南地區(qū)的尾礦資源綜合利用,助力地方經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。

5 結(jié)論

鄂東南地區(qū)尾礦庫中金屬資源、非金屬資源及土地資源豐富,結(jié)合生態(tài)環(huán)境改善、地質(zhì)災(zāi)害消除等因素,具備較好的經(jīng)濟(jì)開發(fā)價值,應(yīng)以“資源—環(huán)境—災(zāi)害”三位一體的綜合利用框架和“全面摸底—資源勘查—市場調(diào)研—工藝確定—市場銷售”鏈條化的開發(fā)利用思路為指導(dǎo),從摸清家底、市場調(diào)研、價值評估、合作開發(fā)四個方面統(tǒng)籌謀劃尾礦資源的綜合利用,助力地方經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。