尾矿充填：变“消极产废”为“绿色增效”

全国工业固废综合利用科技成果转化平台秘书长杜根杰谈尾矿充填技术助力矿山绿色高效发展

 

2017年5月，国土资源部等六部委联合印发了《关于加快建设绿色矿山的实施意见》，提出力争到2020年，形成符合生态文明建设要求的矿业发展新模式，基本形成绿色矿山建设新格局，加大矿山生态环境综合治理力度，大力推进矿区土地节约集约利用和耕地保护，推动我国矿业持续健康发展。

尾矿作为矿山生产过程中产生的最主要的固体废物，由于堆存面积大、环境污染严重、安全隐患多等问题，已经成为建设绿色矿山亟待解决的主要问题之一。那么，如何才能变废为宝、化害为利，把尾矿资源化利用起来？为此，记者近日专访了全国工业固废综合利用科技成果转化平台秘书长、中国工业固废网创始人杜根杰。

记者：我国尾矿现状如何，有哪些危害？

杜根杰：我国现有矿山企业数量逾15.5万个，各类中小矿山逾14.5万个。这些矿山在采矿和加工过程中，产生了大量的尾矿。据统计，截至2012年底，全国共有尾矿库12273座，其中在用库6633座，在建库1234座，已闭库2193座，停用库2213座；截至2016年底，全国尾矿堆积总量已超过200亿吨。其中2012年—2016年连续五年尾矿产生量在16亿吨以上，平均年利用量仅为3.51亿吨，利用率20.4%。尾矿作为我国目前产出量最大、堆存量最多的固体废弃物，大量堆存所带来环境问题和存在的安全隐患，严重制约我国矿业经济和矿业城市的可持续发展。

一是占用土地。尾矿堆存需要占用大量土地。据统计，目前我国尾矿库占地面积已累积超过5500万亩。随着老的尾矿库闭库，新的尾矿库不断增加，必将占用更多的土地。

二是浪费资源。我国矿产资源80%为共伴生矿，由于我国矿业起步晚，技术发展不平衡，不同时期的选冶技术差距很大，大量有价值的资源存留于尾矿之中。

三是污染环境。矿石选矿过程中有的需要加入药剂，这些药剂会残留在尾矿中。尾矿所含重金属离子，甚至砷、汞等污染物质，会随尾矿水流入附近河流或渗入地下，严重污染河流及地下水源。自然干涸后的尾砂，遇大风形成扬尘，吹到周边地区，污染环境。

四是存在安全隐患。很多尾矿库超期或超负荷使用，甚至违规操作，使尾矿库存在极大安全隐患，对周边地区人民财产和生命安全造成严重威胁。据统计，2012年全国12273座尾矿库中，有危库54座，险库100座，病库1069座，正常库11050座。在2005—2011年7年间尾矿库共发生事故（或环境安全事件）70起，死亡人数达353人。

尤其是尾矿库中“头顶库”（指下游1公里〈含〉距离内有居民或重要设施的尾矿库）安全风险更大，易诱发重特大事故。自新中国成立以来，“头顶库”发生溃坝事故21起，其中重特大事故13起、死亡707人。截至2015年底，全国仍有“头顶库”1425座，包含131座病库，这给下游居民、设施产生了巨大威胁，严重影响当地的和谐稳定。

记者：我国尾矿利用面临哪些发展机遇？

杜根杰：随着人们对环境保护、资源不可再生意识的提高和循环经济的不断发展，充填采矿已是今后采矿业的发展趋势。另外，由于地表资源的日益减少和资源不可再生，地下和深井矿山在今后的矿山中所占比例越来越大，深部开采、贫矿开采成为矿业发展过程中的必然趋势和不可回避的问题。而且，随着现代化矿山向环保、规模和高强度方向发展，矿山充填能力有待提高、尾矿资源利用率低、充填成本高等问题已成为制约矿山发展的重要因素。

开展尾矿充填工作不仅是解决尾矿库环境污染问题和消除尾矿库安全隐患的治本之策，也有利于降低充填采矿成本，提高资源综合利用率，减少土地占用。目前，我国尾矿的综合利用途径主要包括有价组分回收、生产建筑材料、尾矿充填和其他利用方式，其中尾矿充填的利用量占尾矿利用总量的50%以上，是直接利用尾矿最行之有效的途径，尤其对于无处设置尾矿库的矿山企业，利用尾矿回填采空区就具有更大的环境和经济意义。

近年来，国务院等有关部门印发的一系列文件也为尾矿充填技术的推广应用提供了有力支持。2017年1月，国务院印发了《安全生产“十三五”规划》，将开展采空区、病库、危库、险库和“头顶库”专项治理工作作为非煤矿产重点工作，并推广尾矿井下充填，开展尾矿综合利用，建设无尾矿山；2016年6月，国务院安委会印发了《金属非金属地下矿山采空区事故隐患治理工作方案》，启动了全国金属非金属地下矿山采空区的治理工作，明确鼓励各地区优先采用充填法进行采空区处理，开展利用尾矿充填采空区工作不仅有利于治理采空区事故隐患，而且有助于解决尾矿堆存产生的系列环境问题和安全隐患。

2018年1月1日实施的《中华人民共和国环境保护税法》要求，直接向环境排放应税污染物的企业事业单位，应当缴纳环境保护税，每排放一吨尾矿需缴纳15元的环保税。2016年5月，财政部、国家税务总局印发的《关于全面推进资源税改革的通知》指出，对符合条件的采用充填开采方式采出的矿产资源，资源税减征50%。

2017年5月，国土资源部、财政部等六部委联合印发的《关于加快建设绿色矿山的实施意见》，指出要加快绿色矿山建设进程。相关有色金属、非金属、黄金、煤炭、冶金等行业的绿色矿山建设要求中均提出地下矿山鼓励优先采用充填采矿方法，鼓励大中型矿山尾矿井下充填等要求。

2017年8月，国家安全监管总局印发《非煤矿山安全生产“十三五”规划》提出，到2020年，“头顶库”病库数量下降40%和采空区治理总量2亿立方米以上等指标；2016年5月，国家安全监管总局印发的《遏制尾矿库“头顶库”重特大事故工作方案》中指出，要采用尾矿井下充填等方式作为治理“头顶库”的主要途径之一；2011年，国家安全监管总局最新修订的《尾矿库安全监督管理规定》中也鼓励生产经营单位应用尾矿充填等先进适用技术、鼓励将尾矿回采再利用后进行回填。

记者：尾矿大规模处置方式有哪几种？各有什么特点？

杜根杰：尾矿大规模处置方式主要有尾矿湿式排放、干式堆存和尾矿充填三种方式。尾矿湿式排放和干式堆存均需设置尾矿库，尾矿库的基建投资一般约占矿山建设总投资的10%以上，占选矿厂投资的20%左右，有的几乎接近甚至超过选矿厂投资。尾矿设施的运行成本也较高，有些矿山尾矿设施运行成本占选矿厂生产成本的30%以上。近年来，随着国家对环保问题的日益重视和经济的不断发展，新建尾矿库愈加难以获得审批，且尾矿库建设费、征地费、安全生产许可证办理费、维护费和环评费等逐渐升高，尾矿库建设成本逐渐加大，尾矿充填采空区所能带来的经济效益日益凸显。

与尾矿湿式排放和干式堆存相比，尾矿充填成本较高，但与尾矿堆存处置方式相比，尾矿充填具有诸多优势。充填采矿法在我国有色矿山的应用历史悠久，与其他采矿方法相比，拥有采准切割工程量小灵活性大、矿石损失和贫化小、能够有效维护围岩和减少围岩的移动及大量冒落、薄矿脉或多品种矿石可以进行选别回采、可用废石、尾矿等固废作为充填料、控制地表塌陷和改善地下采矿环境等优点。特别对那些不稳固矿岩条件下的高品味矿石回采，尾矿充填采矿法既能充分回收地下资源，又有助于保护生态环境，已被越来越多的矿山所采用。

记者：尾矿充填法的具体优势主要在什么地方？对矿山企业将产生哪些重要影响？

杜根杰：当前，政策、税收、资源、土地、环境、安全、社会效应等多方面叠加，更加突显了全尾膏体充填对于矿山企业的经济性和重要性。

一是充填采矿法提升矿产资源回采率。据统计，充填采矿法可以使地下采矿回采率提高20%—50%。矿山在地下开采过程中，为保护地表地貌、地面建构筑物和井巷工程，需留保安矿柱，回收保安矿柱不但能提高矿山收益，延续矿山服务年限，也符合国家对资源充分合理利用的需要。比如，闪星锑业有限责任公司锡矿山各类保安矿柱矿石量300.30万吨，锑金属量8.08万吨，占现有总储量的30%。该公司采取胶结充填法回采保安矿柱，矿体回采率大于90%，矿石贫化率小于8%，采场施工安全，地表未出现较大的沉降位移，因此取得了巨大的经济效益。据不完全统计，目前我国有色金属矿山所留的各类矿柱总量已达4000多万吨。随着矿山的生产，资源量逐渐枯竭，对矿山保安矿柱的回收显得极为重要。

除此之外，充填采矿法还可使原来根本无法开采的位于水体下面、重要交通干线下面和建筑物下（以下简称“三下”）的矿体能够被开采出来。以杨家湾铁锌矿为例，该矿区位于洛河上游，西侧有磨徐公路经过，属于典型的“三下”矿体，其矿体中含有约30%的磁铁矿和3%的锌矿。截至2012年底，一期回采采用无底柱分段崩落法开采，已造成地表3处塌陷，塌陷面积共约2000立方米，采矿损失率达21.0%，贫化率22.5%。二期用上向进路充填采矿法后，地表沉降和岩层位移得到了有效控制，采矿损失率为4.0%，采矿贫化率6.0%。以年开采20万吨矿石为例，不计算充填成本，可提升经济效益7743万元。

而且，自2017年起，利用充填采矿法采出的“三下”矿体，资源税可减免50%（黑色金属原矿征收每吨2元—30元，有色金属原矿每吨0.4元—30元），这将给矿山带来巨大的经济效益。以杨家湾铁锌矿年采20万吨原矿为例，以铁精粉资源税为销售额的2%、锌精粉资源税为销售额的3%计算，每年则需缴纳资源税共647.19万元，采用充填采矿法开采可减免323.60万元。

二是充填采矿提升矿山安全。随着现有探明的矿产资源不断消耗，采矿不断向深部发展，深井矿山在矿山中所占比例越来越大。目前，我国大型金属露天矿已所剩无几，有的已开采到了临界深度，面临关闭或转入深部开采。在约占矿山总数90%的地下矿山中，20世纪50年代建成的矿山，3/5因储量枯竭而接近尾声或已关闭，其余2/5的矿山已逐步转入深井开采。据统计，截至2009年，我国已有1/3以上的有色金属矿山已进入深井开采。深井开采处于高应力、高井温、高井深、高岩溶水压、采矿扰动的特殊环境，导致深部采场与巷道的维护也变得困难，造成高损失、高贫化和高安全事故的技术难题。实践证明，采用充填采矿法可限制围岩的位移和变形，减缓围岩移动的危害和降低地表下沉的程度，能有效控制采场地压，减少安全事故，提升采矿安全。

三是尾矿充填保护矿区生态环境。国土资源部等六部委联合推进绿色矿山建设。作为矿业转型发展的必然趋势和目标，矿山企业绿色转型势在必行。绿色矿山建设要求最大限度减少对自然环境的扰动和破坏，选择资源节约型、环境友好型开采方式，并切实履行矿山地质环境治理恢复与土地复垦义务，实现矿区环境天蓝、地绿、水净。尾矿作为矿山生产过程中产生量最大的固体废弃物之一，如何妥善有效处置成了重中之重。尾矿库维护周期长、消耗大，带来环境问题的同时也存在一定的安全隐患，后期闭矿复垦成本较高，终究不是解决尾矿的最佳办法。利用尾矿充填技术将尾矿充填至采空区，不仅省去了尾矿库建设维护等各种费用，而且避免了尾矿堆存带来的一系列环境污染和安全隐患等诸多问题，避免矿山采区地表塌陷，切实减少矿山建设对自然环境的扰动和破坏，并大大降低矿山环境治理和土地复垦的难度，助力矿山绿色转型。

记者：目前国内比较成熟的充填技术装备及企业有哪些？

杜根杰：为帮助矿山企业解决开采过程中尾矿综合利用问题，推动矿山修复工程，回采保安矿柱及“三下”矿体，提高矿山收益，延续矿山服务年限，提高矿山绿色开采及尾矿膏体充填成套技术及装备水平，中国工业固废网现联合飞翼股份有限公司推广尾矿充填成套系统及装备。

飞翼股份有限公司是一家以尾矿空区膏体充填及安全无害处理技术与成套环保设备的研发、生产、销售和系统服务为核心的国家火炬计划重点高新技术企业。与中南大学、北京科技大学、中国恩菲、长沙矿山研究院等20多家国内矿山工程研究领域的顶尖高校，中国工程院院士古德生、邱冠周等行业权威的专家长期开展产学研战略合作，拥有国内唯一的省级矿山充填装备工程技术研究中心，拥有省、市级院士专家工作站和省级企业技术中心。

公司在该领域共申请国家专利技术180多项，其中发明专利58项，知识产权完全自主，是膏体充填技术领域唯一的整体方案解决者。公司全尾砂胶结充填技术与关键装备，通过了中国环境科学学会、中国环境保护产业协会和湖南省科技厅等有关部门的科技成果鉴定，技术达到国际先进水平。公司拥有全尾砂高浓度处理系统、煤矿膏体充填系统、充填工业泵、矿用混凝土泵、深锥膏体浓密机、井下水仓清理系统、矿用清仓机等设备，已经在云南金沙矿业因民矿、云南保山飞龙矿业、湖南闪星锑业锡矿山、广东连平珠江矿业、四川会东大梁铅锌矿、山东蚕庄金矿、山东华联下沟铁矿等百余个矿山应用，取得了良好的尾矿治理环境效益和经济效益。

中国工业固废网是一家专注于工业固废综合利用领域，以工业生态循环发展为己任的科技成果转化服务平台，重点面向尾矿、煤矸石、粉煤灰、工业副产石膏、钢铁冶金渣、有色冶金渣、赤泥、建筑垃圾、危险废弃物等工业固废资源，致力于打造我国工业固废综合利用领域六大平台——信息集成平台、产业咨询平台、科技成果转化平台、区域综合治理平台、产业示范平台、投融资平台，一站式解决尾矿、煤矸石、粉煤灰、工业副石膏、钢铁冶金渣、有色冶金渣、赤泥、建筑垃圾、危险废弃物等工业固废开发利用难题，为矿山、冶金等产废大客户制订全产业链一体化解决方案，推动资源聚集区的产业转型升级和产融结合。我们愿与各矿山携手，根据矿山现状和尾矿特征，开展尾矿综合利用和充填工作，彻底解决矿山尾矿堆积带来的污染和安全隐患问题，提升矿山环境效益的同时创造更多的经济效益。

资料来源：中国矿业报

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