尾矿是选矿厂在特定的经济技术条件下，对矿石进行磨矿，选出“有用成分”后排放的废弃物，是矿石分离成精矿后留下的固体废弃物。它是工业固体废物的主要成分，含有一定量的有用金属和非金属矿物，可视为硅酸盐、碳酸盐等矿物材料的一种“复合物”，具有粒度细、数量大、污染和危害环境的特点。也就是说，尾矿具有二次资源和环境污染的双重特征。
我国是矿业大国，但大部分矿山资源品位低，选矿过程中排放大量尾矿。随着矿产资源利用率的提高，矿石的可开采品位相应降低，尾矿量也在增加。据统计，2000年以后，我国矿山尾矿年产量已达6亿多吨。按此计算，现有尾矿总存量约为80亿吨。这些尾矿不仅占用大量土地，污染矿区及周边环境，形成安全隐患，而且每年还需要投入大量资金维持尾矿库的正常运行。因此，对尾矿进行综合利用和减排，变废为宝，化害为利，可以有效缓解资源和环境的双重压力，可谓一举两得。
一、我国矿山尾矿的现状及危害
(1)尾矿是造成重大环境问题的污染源。
其突出表现为土地占用、植被破坏、土地退化、荒漠化、粉尘污染、水污染等。
如原冶金部曾调查9家重点选矿厂，发现选矿厂附近15条河流受到污染，周边土地被沙尘风沙化，造成235.5hm2农田断流，268.7hm2农田减产。再比如鞍山，曾经被称为新中国钢铁工业的粮仓。几十年的铁矿石开发带来了明显的负面效应。其中最典型的是鞍山周围30多平方公里的垃圾场和尾矿库(6)的形成。这个中国最大的垃圾场和尾矿库几乎寸草不生，就像一个巨大的人造戈壁和沙漠。同时也成为鞍山最大的粉尘污染源。
尾矿粒度细，存放时间长，风化现象严重，二次扬尘，周边地区粉尘飞扬。特别是在干旱和大风季节，细粒尾矿上升空，可形成长达数里的“黄龙”，造成周边土壤污染，严重影响居民健康。据专家论证，尾矿也是沙尘暴的关键尘源之一。
此外，尾矿中含有重金属离子、有毒的残留浮选药剂以及从废石中剥离含硫矿物产生的酸性废水，将对矿山及其周边地区的环境污染和生态破坏产生持久影响。由于我国大部分矿山依山傍水，矿山开发中的许多重大环境问题长期得不到重视，累积的后果最终以“跨域报复”、“污染转移”等不同形式影响区域环境，甚至给人们带来无法挽回的灾难。
(2)尾矿库占用了大量的土地资源，也给企业带来了沉重的经济负担。
我国大中型矿山9000多座，小型矿山26万座，因采矿侵占面积近4万km2，造成废弃土地面积330 km2/a，以我国露天矿山为例，排土场和尾矿库占矿山土地面积的30%-60%。采矿活动和废物排放不仅破坏和占用了大量的土地资源，而且加剧了我国人多地少的矛盾。而且矿山废弃物的排放和堆存也带来了一系列影响深远的环境问题，土地的占用和污染制约了当地的社会经济发展，危害人类健康。以辽宁省为例，据不完全统计，辽宁省面积2203km2，因矿业开发破坏土地约500km2。辽宁11个大中型铁矿占用土地119.18 km2，破坏土地82km2。一些矿区的植被覆盖率已从上世纪80年代的60%-80%下降到20%-30%，且多为灌木次生林。2003年，全省共有矿山6881处，治理率仅为2.2%。
有些企业的尾矿库已经到了使用年限，有些还在超期服役。随着尾矿量的不断增加，新建尾矿库势在必行，需要大量的农林用地。一个年产200万吨铁精矿的选矿厂，需要占地53.36~66.7hm2建一个尾矿库，只能维持10 ~ 15年。由于土地资源日益紧张，征地成本不断增加，尾矿库的资金投入占整个采选企业成本的比重越来越大，尾矿库的维护和修复也需要消耗大量的资金。
(3)造成重大工程地质灾害的事故源
尾矿库是储存流动塑料物体的特殊构筑物，被国家安监部门列为重大危险源。在全国运行的黑色矿山尾矿库中，存在安全隐患的尾矿库占30%。我国每年都有尾矿库溃坝，造成重大人员伤亡和财产损失。
多年来，矿山固体废物的堆存诱发了排土场滑坡、泥石流、尾矿库溃坝等次生地质灾害，给社会带来了巨大损失。据全国2500多个大型尾矿库统计，自20世纪80年代以来，已发生泥石流和溃坝200多次。例如，1986年4月30日，黄梅山铁矿尾矿坝将尾矿坝下游3km2的建筑物全部拆毁。尾矿掩埋了大面积土地，溃坝造成19人死亡，95人受伤。2000年，广西南丹县大厂镇宏图选矿厂尾矿坝溃坝，波及附近居民区，造成70人伤亡，其中28人死亡，数十人失踪。尤其是2008年山西襄汾“9.8”尾矿库溃坝事故，267人遇难。尾矿库的安全与尾矿的综合利用密切相关。如果将尾矿作为一个整体加以利用，事故隐患是完全可以消除的。
(4)造成资源严重浪费。
我国矿产资源利用率很低，总回收率比发达国家低20%。铁锰矿平均回收率只有65%，国有有色矿山综合回收率只有60% ~ 70%。以铁矿石为例，我国资源中伴生组分丰富，约有30种，但目前能回收的只有20种。因此，大量有价值的金属元素和可利用的非金属矿物留在固体废物中，每年矿产资源开发的总损失达几千亿元。尤其是老尾矿，由于当时条件的限制，尾矿中有用成分的损失会更大。
矿山固体废弃物是宝贵的二次资源，具有危害和利用的双重特性。中国矿物固体废物的一个显著特点是数量大，伴生矿物成分多。这主要是因为我国矿产资源开发存在“单枪匹马”、“取主弃辅”等诸多问题，许多伴生组分矿物被当作废物丢弃。因此，中国的固体废弃物具有巨大的资源化和能源化潜力。
目前，我国铁矿尾矿年排放量约为6.3亿吨，按全铁的11%计算。如果只回收含铁61%的铁精矿，产率2% ~ 3%，国家每年可从新产出的尾矿中回收铁精矿1260 ~ 1680万吨，相当于投资建设4 ~ 6个大型采选联合企业。
二。尾矿综合利用与减排的难点
多年来，我国尾矿利用率长期徘徊在7% ~ 9%。主要原因如下:
(1)产生大量尾矿。我国每年产生8000 ~ 10亿吨尾矿，其中铁矿超过6亿吨。缺乏高效、环保、经济、规模化的技术，可以把所有尾矿都吃掉、榨干。
(2)尾矿种类多，成分复杂，粒度细，有价元素含量相对较低。不同矿山的尾矿性质也有很大差异。脱水过滤困难，回收和综合利用难度大，成本高。
(3)部分尾矿产品附加值低，质量和性能仍有不足，市场竞争力差。一些尾矿产品虽然技术上可行，但由于工艺复杂、投资大、能耗高，仍然难以实施，或经济上不可行。
(4)尾矿建材产品容量大，附加值低，产品销售辐射范围有限(≤50km)。社会对尾矿产品仍有疑虑，导致尾矿产品更难进入市场。
(5)尾矿利用和减排投资大。由于经济效益普遍较小，企业积极性不高，技术研发投入不足，等等。
这些现象都给矿山尾矿的减排和综合利用带来了一定的困难。
三。尾矿综合利用及减排的途径和进展
尾矿综合利用及减排系统工程图1。
(1)尾矿再选择——从尾矿中回收有价值的成分
尾矿再选是提高资源利用率的重要措施，也有利于减少尾矿的排放。马鞍山矿业研究院是国内最早开展尾矿资源综合利用的单位之一，先后完成了30多个尾矿资源利用研究项目。马钢南山铁矿尾矿采用重选磁选联合工艺回收硫和铁，每年可回收30%品位硫精矿5万多吨，铁精矿7万吨。济源钢铁厂尾矿采用同样的工艺流程，可获得产率为2.5%、钴品位为0.59%的一级硫精矿和品位为64% ~ 66%的铁精矿。对山西临港二峰山铁矿尾矿进行了对比试验研究，获得了铁精矿品位62% ~ 67%，磁性铁回收率80%以上的技术指标。马套冲铁矿铁尾矿中含有85.36%的钙铁石榴石，储量较大。为了充分利用这一资源，马鞍山矿院和陶冲铁矿研究成功了强磁选、一次粗选、两次精选、一次摇床分选的流程，选出了石榴石含量97.39%、回收率41.00%以上、磁性含量0.54%的石榴石精矿。
尾矿再选在中国发展迅速。攀枝花铁矿每年从铁尾矿中回收钒、钛、钴、钪等有色金属和稀有金属，回收产品价值占矿石总价值的60%以上。
江西德兴铜矿通过尾矿再选，年回收硫精矿1000吨，铜9.2吨，金33.4公斤，产值1300多万元。陕西王爽金矿从尾矿中回收硫精矿，产值3.4亿元，从尾矿中回收钠长石精矿，产值超过黄金。从尾矿再选的结果可以看出，不仅提高了资源回收率，而且给企业带来了巨大的经济效益。
根据首钢大石河铁矿裴庄东排土场的资源特点，“裴庄东排土场干选矿石回收工艺研究”项目成功研发了从废石中回收磁铁矿的“粗选分级精选”新工艺。工艺流程合理，适应性强，技术经济指标先进，国内外新颖，国内首创，达到国际先进水平。生产实践表明，新工艺投产后，按照裴庄洞排土场现有生产规模，每年可从废石中回收36万吨磁铁矿(铁品位> 24%)，并可多生产10.42万吨铁精矿(品位66%)。按照首钢内部价格，选矿厂年经济效益1000万元，还可以减少排土场占地。该研究符合国家矿产资源高效利用的政策，在国内同类矿山具有推广应用价值。
(2)尾矿用作建筑材料
对于尾矿建筑材料的开发和研究，国外起步较早。早在20世纪60年代初，前苏联就开始了尾矿建筑材料的研究和生产。例如，在Krivorog铁矿，除了将尾矿适当分类为混凝土的粗骨料和细骨料之外，细粒尾矿还用于生产硅酸盐建筑产品。库尔斯克建有以尾矿为主要原料的水泥厂和玻璃厂；多尔和卡齐卡内尔采选公司还利用含有大量硅酸镁的选矿尾矿开发了镁质水泥和水泥制品。加拿大尾矿用于研究墙体材料，魁北克矿山也用磨细的尾矿烧制耐火硅砖。美国除了从废石中回收萤石、长石和应时外，目前大部分尾矿被用作混凝土填料和铺路材料，还有人用铁燧石尾矿制作密度可调的轻质砖。日本有人将铁尾矿与10%硅藻土混合，烧成轻集料。
对乌克兰石英岩尾矿进行了分类，大于0.14毫米的用作建筑用砂，小于0.04毫米的用于生产多孔玻璃和泡沫玻璃，0.14 ~ 0.04毫米的用作混凝土填料和泡沫混凝土材料。国外许多金属矿山对二次资源进行了优化，利用剩余的尾矿制作尾矿砖和建筑材料。
我国利用尾矿或矿山废石作为建筑材料已有20多年的历史。矿山废石和选矿厂尾矿可用作铁路和公路道碴和混凝土粗骨料。多种矿山尾矿用作免烧尾矿砖、砌块、方砖、铺路砖和新型墙体材料的原料，有的矿山将尾矿制成陶瓷墙面砖、瓷砖和轻质材料；还有很多矿山尾矿已经成为很好的水泥材料，有望形成系列尾矿水泥。
从20世纪80年代开始，首钢矿业公司就与有关单位一起从事尾矿砂石的开发和应用研究。1991年，尾矿应用研究通过成果鉴定，获得天津市科技成果奖。然而，由于种种原因，这一成果并没有得到广泛应用。自2004年以来，尾矿骨料的利用发展迅速。目前公司200万t钢铁新建项目完全使用尾矿骨料，也供应给北京、天津的部分建设项目。到2005年初，尾矿排放量将减少70万吨，从而减少管道磨损、电耗和备件消耗，节省尾矿运输费用130万元，占用尾矿库库容不到40万m3，延长尾矿库服务年限，增收节支646万元。此外，通过尾矿的利用，减少了对周围环境的污染，保护了滦河水质，环境效益明显。
2005年，安钢集团舞阳矿业公司剥离可用围岩1400万吨，尾矿164万吨。公司建成了年加工能力800万吨的尾矿骨料生产线。从试生产分析，可节约6.67 hm2/a废料专用储存用地，延长输送系统使用寿命和储存能力，带来效益约90万元/a，目前砂石产品利润630万元/a，总经济效益约1320万元/a。
目前，北京密云铁矿生产精矿粉45万吨，围岩200多万吨，尾矿100万吨。围岩全部加工成建筑骨料，产值4000多万元。尾矿全部用作精细建筑骨料，其中30%直接用作建筑用砂，其余用于建筑用砖和砌块，产值1000多万元。基本实现了尾矿零排放，初步建成了花园矿山。历年堆积的尾矿也处理了近2000万吨，为解决基建用骨料问题做出了贡献，产生了巨大的社会效益和经济效益。
武汉理工大学与武汉钢铁(集团)矿业公司合作，利用所辖程潮铁矿低硅尾矿研制成功加气混凝土。主要技术指标是尾矿原料中二氧化硅含量大于40%，加气混凝土产品质量达到GB 11968-97标准，生产成本低于粉煤灰黄砂系列加气混凝土。
北京建筑工程学院等单位利用密云铁矿破碎岩石和选矿后产生的尾矿，替代传统砌块生产中的粗细骨料，试制混凝土小型空芯砌块，采用振动加压成型。通过样品检测和经济分析，可以生产出规格为390mm×190mm×190mm的承重混凝土小型空芯块，其设计强度等级达到10级。
承德同兴矿业有限公司以低硅尾矿为主要原料，添加适量的矿渣、粉煤灰等固体废弃物和辅助激发剂。模压成型后，在170 ~ 220℃下蒸压养护制成标准砖。砖的平均抗压强度为16.2 MPa，抗折强度为3.6MPa，抗冻指标合格。固体废弃物利用率达到90%以上。
为解决原国电铁矿废弃尾矿的占用问题，达到合理利用尾矿资源和治理三废的目的，济南钢铁集团公司投资30万元建设了尾矿免烧砖生产线，设计生产能力为500万块/a，该生产线生产的免烧砖以精选尾矿为主要原料，辅以钢渣粉(铁矿渣粉、矿渣)和公司钢渣处理生产线生产的少量水泥。
山东金州区矿业集团有限公司下辖3家矿山企业5座尾矿库，总储量313万吨。公司投资3000多万元的尾矿堆浸项目、加气混凝土砌块项目和6000万块/年蒸压砖项目。首先采用堆浸技术回收尾矿中的金银，堆浸回收率达到65% ~ 70%。回收的尾矿用于制造加气砖和蒸压砖。其中，22万吨/年尾矿综合利用生产砌块和蒸压砖项目荣获“山东省循环经济十大示范项目”，据专家介绍，该项目技术先进可靠，资源产出率高，综合利用特点明显，经济效益显著，值得推广利用。
为了提高尾矿产品的附加值，近年来，国内有关高校、科研院所和矿山企业联合开发了玻化砖、微晶玻璃、建筑陶瓷、工艺美术陶瓷和日用陶瓷、铸石、水泥等高附加值产品。
山东焦家金矿是中国最大的金矿之一。其尾矿化学成分接近普通商品玻化砖，矿物成分以应时和长石为主，接近普通商品玻化砖的成分。试验表明，由80%尾矿和20%高塑性粘土制成的试样的最佳煅烧温度为1150℃，吸水率小于0.2%的煅烧温度范围为30℃。煅烧后，板状样品不变形、不开裂，抗压强度可达295MPa。其色泽美观，光泽度达到了普通商品玻化砖的水平。焦化金矿尾矿综合利用项目——年产20万吨陶瓷商品原料及400万平方米高档墙地砖生产线。2000年获建材行业第九届优秀工程设计一等奖，第十届全国优秀工程设计银奖。
利用尾矿生产微晶玻璃在我国已有30多年的研究历史。中国地质科学院尾矿利用技术中心利用铁、铜、金等20多种矿产和数百种矿山尾矿资源，开发了白、红、黄、绿、黑、蓝、灰等300多种产品，先后在北京、天津、山西、广东、云南、重庆、河北、山东、江西、江苏、四川、新疆、吉林、内蒙古等地生产。在微晶玻璃配方中，尾矿利用率可达60% ~ 80%，生产成本大大降低。
(3)尾矿用作土壤改良剂和磁化复合肥。
尾矿肥料大多属于微量元素肥料，一般从尾矿中获取，成分无污染，富含有益于植物生长、促进土壤养分转化吸收、优化品质的微量元素。其中一部分属于复合矿物肥料或土壤改良剂，通常是从钙、镁、锰、磷等成分较高的尾矿中获得。矿物农业在国外的应用起步较早。前苏联利用含钙、镁、硅的尾矿改良酸性土壤，利用铜选矿厂尾矿不经处理直接制造农用微量元素化肥，都取得了良好的增产效果。马鞍山矿业研究院在国内率先开展了利用磁化铁尾矿作为土壤改良剂的研究。实验表明，磁化尾矿在土壤中的应用提高了土壤的磁性，引起了土壤中磁性团聚体结构的变化，特别是“磁性活性”分数和土壤中铁磁性物质的活化，改善了土壤的结构、孔隙度和渗透性。小区试验和田间试验表明，土壤施用磁化尾矿有非常明显的增产效果，早稻平均增产12.63%，中稻平均增产11.06%，大豆平均增产15.5%。该院还将磁选厂的铁尾矿与农用肥料按一定比例混合，经过磁化、造粒等工艺，生产出磁化尾矿复合肥，并在当涂太仓生态村建成年产1万t磁化复合肥厂。这种磁化复合肥料很受当地农民的欢迎。
(4)尾矿填充矿山的采矿空区域。
采矿空区充填是直接利用尾矿最有效的方法之一。有些矿山由于各种原因无处设置尾矿库，用尾矿回填采矿空区意义重大。例如，安徽太平矿业有限公司的前厂铜铁矿就位于淮北平原。由于地理因素，无处设置尾矿库。选矿厂排出的尾矿经技术处理后，全部用于充填采矿空区。济南钢城矿业有限公司采用胶结充填采矿法，矿石回收率提高20%以上；莱芜矿业公司用尾矿充填岳庄铁矿露天采场，复垦土地，治理环境；凡口铅锌矿在采矿空区使用尾矿作为充填材料，尾矿利用率达到95%。利用尾矿作为充填材料，充填成本低，仅为碎石水力充填成本的1/4 ~ 1/10。这不仅解决了尾矿排放问题，减轻了企业的经济负担，而且取得了良好的社会效益。铜陵有色集团公司冬瓜山铜矿百万立方米特大型地下采矿空区全尾砂处理利用。该项目不仅在充填方法和充填率上有成功经验，而且在技术上有新的突破，经济效益巨大。仅节省尾矿库建设和维护费用，就可为示范矿产生1800万元的经济效益。该矿尾砂充填系统的建立和投产，标志着我国地下矿山无(少)废技术的生产和开采进入了一个新阶段，为大中型矿山建设生态矿山树立了典范。
(5)露天“干堆”处理浓缩尾矿
将尾矿浓缩成膏体，实现露天储存。这种尾矿处理方法有很多优点，可以提高尾矿储存的稳定性，保护水资源，减少对环境的影响。如金岭铁矿采用XMZ500/1500UA压滤机进行尾矿脱水，技术先进，设备性能稳定，操作简单，运行可靠。尾矿压滤干堆技术在金岭铁矿的应用不仅给企业带来了巨大的经济效益，而且具有非常显著的安全效益和社会效益。尾矿压滤干堆技术的实施，解决了尾矿的长期储存问题，节约了大量基建费用。尾矿压滤干堆安全系数大，可完全消除对井下安全生产的危害；尾矿排放浓度从32%提高到79%以上，回水利用率提高到93.45%，有利于保护地下水资源。提高土地资源利用率，减少土地占用。
(6)尾矿库复垦和废弃矿山生态恢复
尾矿库占地面积大，严重破坏周边生态环境。国外很多国家虽然人口少，土地多，但是非常重视土地复垦。如德国、加拿大、澳大利亚等国矿山土地复垦率达到80%以上。虽然这方面在我国起步较晚，但近年来发展非常迅速，特别是国务院颁布《土地复垦条例》，极大地推动了土地复垦的进度。
对矿山开发形成的尾矿库、排土场、渣场、露天矿等被破坏和占用的土地，应采取综合整治措施。经过工程复垦、生物复垦、监测、管理和修复三个阶段，将土地变为农田、林地、草地和鱼塘，恢复土地使用价值和环境生态。
从2001年开始，马鞍山矿业研究院与马钢鼓山矿业公司合作，选择经济果树和芒草材料在中山排土场进行试种。目前，该矿排土场植被恢复已取得初步成果。种植葡萄0.13hm2，杜仲0.27hm2，白腊0.13hm2，香樟1800株，形成了杜仲园、香樟园、葡萄园、油桃园。2006年，垃圾场收获葡萄2500多斤，加上其他经济作物，经济收入过万元。在中山排土场生态复垦的同时，鼓山矿业公司还加快了矿山尾矿库的植被复垦。选用紫穗槐、白三叶等植被覆盖尾矿库干坡，既有效抑制了次生扬尘，又保证了尾矿库的安全。2005年，该技术获得中国钢铁工业协会和中国冶金学会科技进步二等奖。
(七)闭坑采场尾矿库。
“首钢大石河铁矿矿坑作为尾矿库的研究与实践”项目通过对工程地质、水文地质、资源利用和采场边坡稳定性的综合研究，确定了矿坑作为尾矿库的可行性。利用有效库容3446.8万m3的闭坑采矿坑作为尾矿库，实现了运输放矿、回水、泄洪设施一体化。工艺设施、生产组织和管理简单，是国内首创。生产实践表明，利用大石河矿坑作为尾矿库，解决了常规山谷型尾矿库的征地、迁建及初期坝、排洪系统、尾矿库泵站、渗排设施建设周期长、投资大的问题。新建碧山口尾矿库可减少一次性投资39223.21万元，因减少四级泵站运行，每年可节约运行费用667万元。同时，用尾矿砂回填矿坑，可以解决闭坑矿坑的治理问题，有利于保护土壤资源和生态环境。经济效益和社会效益显著，在同类露天矿山企业中具有推广应用前景。
四。结论
长期以来，我国矿产资源开发遵循“先污染、后治理”、“先开发、后恢复”甚至“只开发、不恢复”的老路。按照“资源-产品-废物污染”的发展模式，矿山发展越快，资源环境代价越大。
因此，要对尾矿资源进行综合利用和减排，走循环经济之路，变废为宝，化害为利，实现“低开采、高利用、低排放”的目标。立足于资源-经济-环境的平衡发展，确立加强合理开采、节约资源、资源综合回收和综合利用的指导思想，遵循“减量化、再利用和循环利用”(3R)的原则。
因此，应确立矿产资源合理开发、综合回收和综合利用的指导思想，走矿业循环经济之路。要从源头抓起，进行资源综合利用，减少尾矿量。依靠科技进步，提高尾矿综合利用和减排水平。因地制宜，循序渐进，建立标准项目，以点带面推进尾矿综合利用减排。此外，要建立健全符合我国国情的尾矿综合利用和减排法律、标准和政策及技术支撑体系，促进尾矿综合利用和减排良性发展。
