CN105598143A

CN105598143A - 一种资源化矿山修复方法

Info

Publication number: CN105598143A
Application number: CN201610133827.9A
Authority: CN
Inventors: 马跃; 高树龙; 李伟; 张勇; 王鞍山; 路畅; 韩洪鹏
Original assignee: DALIAN DITUO HEAVY INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: Dalian Earth Environment Technology Co., Ltd.
Priority date: 2016-03-09
Filing date: 2016-03-09
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2036-03-09
Also published as: CN105598143B; WO2017152795A1

Abstract

本发明提出一种资源化矿山修复方法，将尾矿库中的尾矿资源和/或剥岩区/排土场的矿石资源进行有价元素提取；无再提取价值的尾矿资源和/或矿石资源、有价元素提取工序产生的尾矿如果适合深加工，则进行深加工获得目标产品；如果不适合深加工，则充填至采空区/塌陷区；对剥岩区/排土场的占用土地和/或工业场地进行无害化处理；对无害化处理后的剥岩区/排土场的占用土地和/或工业场地、充填后的采空区/塌陷区进行生态修复。本发明实现修复后土地价值最大化，实现矿山无尾化、无害化、无隐患及全绿色的修复效果，且处理成本低，经济效益好。

Description

一种资源化矿山修复方法

技术领域

本发明涉及环境修复技术领域，具体是一种资源化矿山修复方法。

背景技术

矿业开发过程中形成的尾矿库、剥岩区、排土场等对自然环境造成极大的危害：①堆存和处置矿山开采后产出的大量废石、排土和尾砂(通常露天采矿采剥比为5～10)，将占用大量的土地或林地；②在矿山生产中，氧化、风蚀作用使废石堆场、尾矿库形成一个周期性的尘暴源，对周围环境空气造成严重影响；③地下开采矿山中井巷开掘、矿床排水疏干所形成的降压漏斗的水力影响半径有时可达数十公里之外，造成区域性的水文环境破坏，使农牧业缺水甚至影响周围居民饮用水源；④矿山开采后的废石(排土)、尾矿如不能妥善处理，将成为地下、地表水环境的污染源；⑤人为开采建设，破坏生态系统、水环境，使动植物失去了其适宜的生活、生长环境，致使某些物种在这一区域消失；⑥造成地面塌陷、地裂缝、滑坡、地面沉陷等地质灾害，引发山洪、泥石流等。

传统的矿山修复模式有：强工程模式、强生态模式、强生物模式、多元复合模式、生态时效治理模式。这些传统的矿山修复模式存在诸多问题：①尾矿库、剥岩区、排土场中含有大量有用矿物未被有效提取利用，造成大量资源浪费；②有毒有害元素依然存在，环境污染问题未被彻底解决；③传统闭库工程，废石堆加固工程有一定时效性，仍然存在安全隐患；④传统修复工程需要异地取土，进行客土种植，造成次生危害；⑤修复后土地使用方式较为单一，未最大化土地使用价值，在我国经济发展阶段，土地缺乏，增加土地使用方式，缓解土地缺乏压力，迫在眉睫。

发明内容

本发明提出一种资源化矿山修复方法，解决了现有技术中闭库方法使尾矿库中的大量矿产资源没有得到合理利用，造成资源浪费；对生态环境造成危害的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种资源化矿山修复方法，包括以下步骤：

(1)对尾矿库中的尾矿资源和/或剥岩区/排土场的矿石资源进行检测及试验分析，如果尾矿资源和/或矿石资源中含有的有价元素有再提取价值，通过有价元素提取工序进行有价元素回收；

对无再提取价值的尾矿资源和/或矿石资源、有价元素提取工序产生的尾矿进行检测及试验分析，如果适合深加工，则经无害化处理后进行深加工获得目标产品；如果不适合深加工，则经无害化处理后送入充填工序，充填至采空区/塌陷区；

(2)对剥岩区/排土场的占用土地和/或工业场地进行无害化处理；

(3)对无害化处理后的剥岩区/排土场的占用土地和/或工业场地、充填后的采空区/塌陷区进行生态修复。

进一步地，所述步骤(1)中的有价元素包括金、铁和铜。

进一步地，所述步骤(1)中的目标产品应用于步骤(3)中的生态修复。

进一步地，所述步骤(1)中的目标产品包括透水铺装材料、种植土、肥料、蒸压砖、混凝土砌块、水泥、混凝土、微晶玻璃和多孔材料。

进一步地，所述种植土和肥料用于土壤改良；所述透水铺装材料、蒸压砖、混凝土砌块、水泥和混凝土用于尾矿库占用土地、剥岩区/排土场占用土地、采空区/塌陷区、工业场地的挡渣墙建筑、坡面加固、道路修建及矿山公园建设。

进一步地，所述无害化处理包括去除重金属污染和药剂污染。

本发明的有益效果为：

本发明实现了废弃资源中有价元素再提取，实现了再提取后尾矿资源的二次利用，消除了重金属及药剂污染，消除了传统加固工程带来的安全隐患，自体修复减少对土壤的次生灾害，实现修复后土地价值最大化，实现矿山无尾化、无害化、无隐患及全绿色的修复效果，且处理成本低，经济效益好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明中的资源化矿山修复方法，包括以下步骤：

(1)对尾矿库中的尾矿资源和/或剥岩区/排土场的矿石资源进行检测及试验分析，如果尾矿资源和/或矿石资源中含有的有价元素有再提取价值，通过有价元素提取工序进行有价元素回收，有价元素包括金、铁和铜等；

对无再提取价值的尾矿资源和/或矿石资源、有价元素提取工序产生的尾矿进行检测及试验分析，如果适合深加工，则经无害化处理后进行深加工获得目标产品，目标产品包括透水铺装材料、种植土、肥料、蒸压砖、混凝土砌块、水泥、混凝土、微晶玻璃和多孔材料等；如果不适合深加工，则经无害化处理后送入充填工序，充填至采空区/塌陷区；

(3)对无害化处理后的剥岩区/排土场的占用土地和/或工业场地、充填后的采空区/塌陷区进行生态修复，步骤(1)中的目标产品应用于生态修复。所述种植土和肥料用于土壤改良；所述透水铺装材料、蒸压砖、混凝土砌块、水泥和混凝土用于尾矿库占用土地、剥岩区/排土场占用土地、采空区/塌陷区、工业场地的挡渣墙建筑、坡面加固、道路修建及矿山公园建设。

前面提到的无害化处理包括去除重金属污染和药剂污染。

实施例1

某废弃金矿山包括工业场地、排土场、尾矿库需要进行生态修复。

(1)经化验分析可知，尾矿库的尾矿资源金含量0.78g/t，可进行有价元素提取，排土场矿石资源金含量0.08g/t，无法进行有价元素提取。

(2)尾矿资源有价元素提取

尾矿库中的尾矿资源通过水采工序回采，然后采用螺旋溜槽富集-细磨-浮选工艺对尾矿资源中的有价元素进行提取，获得金品位25.03g/t的金精矿；

(2)该废弃矿山占地面积大，周围居民较多，交通方便，矿山周围800米有大型水库，将矿山修复成矿山公园，结合周边农家乐及水库钓鱼项目，将矿山公园做成旅游用地，深加工方向定为建材产品，如加气混凝土砌块和混凝土，便于矿山公园建设循环使用。在加气混凝土砌块制备之前，对有价元素提取后的尾矿进行重金属含量检测，化验分析结果见表1。

表1有价元素提取后的尾矿化验分析结果mg/kg

经化验结果分析可知，有价元素提取后的尾矿含有重金属污染，主要重金属污染因子是Cu、Zn、Pb，所以需要对有价元素提取后的尾矿进行无害化处理。

通过使用微生物修复技术，采用80’sspecial微生物活化剂，通过使用生物通气和泥浆反应器，利用微生物的生物活性对重金属亲和吸附或转化为低毒产物，降低了重金属污染程度。施用菌剂1个月后，Cu、Zn、Pb含量均达到了建材重金属含量要求标准。

(3)有价元素提取后的尾矿经无害化处理后制备加气混凝土砌块，包括以下步骤：

配料：各原料所占重量百分数为：金尾矿70％、石灰20％、水泥8％、石膏2％，金尾矿、石灰、水泥和石膏所占重量百分数之和为100％，选取金尾矿、石灰、水泥、石膏；按铝粉的加入量占金尾矿、石灰、水泥和石膏总重量的0.07％，水料比：0.62，选取铝粉和水，备用。

搅拌：按照水料比计量水重，分出其中的一部分水配制铝粉悬浮液，悬浮液浓度为5wt.％，将称量好的金尾矿、石灰、水泥和石膏加入剩余的水搅拌3min成为均匀的浆体，然后将悬浮液加入前述浆体中再搅拌5min，得到混合好的料浆。

浇注与静停：将上述混合好的料浆放入模具进行浇注，然后在室温下静停养护2.5h，得到坯体。

蒸压养护：将静停养护后的坯体放入蒸压釜内进行蒸压养护，蒸压养护制做为：首先在室温下抽真空40min，使蒸压釜内压力在0MPa；然后在1.5h内升温到190℃保温8h，最后降温降压1.5h，使得釜内压力降到0MPa，从釜内取出完成蒸压养护的坯体，即得到金尾矿加气混凝土砌块。

将所制的金尾矿加气混凝土砌块成品按照GB/T11968-2006进行抗压强度测试，其抗压强度的平均值为2.5MPa，达到了A2.5的强度要求。

(4)排土场矿石资源通过破碎工序，30％用于加气混凝土砌块的原料，70％用于混凝土制备；

(5)对工业场地、尾矿库占用土地及排土场占用土地通过植物－微生物联合修复技术进行无害化处理，然后对无害化处理后的土地进行生态修复；

(6)深加工产品加气混凝土砌块及混凝土，用于生态修复过程中挡渣墙及道路修建，以及矿山公园的建设。

实施例2

某废弃矿山包括采空区和尾矿库，需要进行生态修复。

(1)经化验分析可知，尾矿库中尾矿资源金品位0.6g/t，可进行有价元素提取。

(2)尾矿资源有价元素提取

尾矿库中的尾矿资源通过水采工序回采，制成25％～30％的矿浆，然后采用螺旋溜槽富集-细磨-浸出吸附工艺对尾矿资源中的有价元素进行提取，回收率95.22％。

(3)有价元素提取后的尾矿经化验分析可知，尾矿中重金属含量符合标准，但由于有价元素提取过程中使用了氰化物，所以氰化物含量为235.18mg/L，严重超标。所以需要对有价元素提取后的尾矿进行无害化处理。结合矿山生态修复的整体需求，决定将有价元素提取后的尾矿经无害化处理后充填至采空区。

(4)无害化处理及充填采空区

有价元素提取后的含氰尾矿通过两段浓缩-次氯酸钙氧化-膏体充填工艺，既物理沉降及稀释解吸技术、化学氧化技术及膏体充填技术相结合的方法，对含氰尾矿首先进行无害化处理，无害化处理后的尾矿通过膏体浓缩机制备膏体，膏体浓度70％，再经过加配料加工后用于采空区充填。包括以下步骤：

尾矿矿浆经过一段深锥浓缩后，得到质量百分数55％的底流，上清液回用，底流在搅拌状态下加新水进行调浆；

调浆后的矿浆经过二段深锥浓缩后，得到质量百分数60％的底流，上清液回用，底流在搅拌状态下加新水进行二次调浆；

二次调浆后矿浆浓度控制在42％，pH值8～9范围内，在搅拌状态下加入次氯酸钙0.3kg/t，反应30min；

氧化处理后的矿浆进入膏体浓缩机进行浓缩，制成质量浓度70％的膏体，再经过加配料加工后用于采空区充填。

无害化处理后的膏体，经氰化物浸出试验鉴别后，氰化物小于1.0mg/L，属于一般工业废弃物。

(5)对填充后的采空区、尾矿库占用土地进行修整、加固，并进行人工植被恢复。

实施例3

某废弃矿山包括采空区和干堆钼尾矿库，需要进行生态修复。

(1)经化验分析可知，干堆钼尾矿库中的尾矿资源K₂O品位6.72％，Na₂O品位为1.61％。可以对钼尾矿中钾长石进行回收，另外也可以将钼尾矿直接用于制备矿物肥料。根据经济分析及后期充填需求，确定将80％的钼尾矿用于有价元素提取，20％钼尾矿用于制备矿物肥料。

(2)有价元素提取

钼尾矿的尾矿资源采用脱泥-长石浮选-磁选除杂无氟工艺回收长石。长石精矿中K₂O品位11.64％，Na₂O品位为2.11％。K₂O回收率为46.32％，Na₂O回收率为41.01％。

(3)有价元素提取后的尾矿经化验分析可知，重金属元素及药剂污染符合规定，不需无害化处理。

(4)有价元素提取后的尾矿浆送到膏体浓缩机浓缩，制成浓度68％膏体，再经过加配料加工后用于采空区充填。

(5)钼尾矿制备矿物肥料

钼尾矿粉、铁尾矿粉、含磷粉砂岩粉和白云岩粉按质量比为3：5：2：1混合均匀，加入腐殖酸和自来水，腐殖酸加入量是钼尾矿粉、铁尾矿粉、含磷粉砂岩粉和白云岩粉总重量的0.5倍，自来水的加入量是钼尾矿粉、铁尾矿粉、含磷粉砂岩粉和白云岩粉总重量的1.4倍，混合均匀后置于回转炉中，在200℃温度下经回转炉烘烤60min，得到混合物。

将得到的混合物制粒，得到直径3mm的颗粒，在150℃烘干、自然冷却、包装制成矿物肥料。

将制成的矿物肥料用于采空区的土壤改良，也可用于其他废弃矿山生态修复过程中的土壤改良，比如应用于实施例1的工业场地、尾矿库占用土地及排土场占用土地的土壤改良。

(6)对干堆钼尾矿库占用土地进行整平，并修复成商业用地。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种资源化矿山修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种资源化矿山修复方法，其特征在于，所述步骤(1)中的有价元素包括金、铁和铜。

3.如权利要求1所述的一种资源化矿山修复方法，其特征在于，所述步骤(1)中的目标产品应用于步骤(3)中的生态修复。

4.如权利要求3所述的一种资源化矿山修复方法，其特征在于，所述步骤(1)中的目标产品包括透水铺装材料、种植土、肥料、蒸压砖、混凝土砌块、水泥、混凝土、微晶玻璃和多孔材料。

5.如权利要求4所述的一种资源化矿山修复方法，其特征在于，所述种植土和肥料用于土壤改良；所述透水铺装材料、蒸压砖、混凝土砌块、水泥和混凝土用于尾矿库占用土地、剥岩区/排土场占用土地、采空区/塌陷区、工业场地的挡渣墙建筑、坡面加固、道路修建及矿山公园建设。

6.如权利要求1所述的一种资源化矿山修复方法，其特征在于，所述无害化处理包括去除重金属污染和药剂污染。