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华东地区的铜尾矿排放量最大, 约占全国总排量的33.4%;其次是西南地区, 铜尾矿量达4.7亿t, 约占全国总量的19.4%;第三是中南地区, 铜尾矿达4.4亿t, 约占全国总量的18.2%。在中南地区的铜尾矿分布图中, 湖北的铜尾矿排放量最多, 达3.09亿t, 约占中南地区总量的70%;第二是广东, 铜尾矿量达0.55亿t, 约占中南地区总量的12.4%;第三是湖南, 铜尾矿量达0.39亿t, 约占中南地区总量的8.8%[1]。图2是湖北大冶2003—2013年铜尾矿的排放图, 其铜尾矿的排放量逐年增加, 仅大冶每年处理的矿石量达280多万t[4], 产出的尾矿砂可达240万t, 约占原矿石量的85.70%。近年来, 大冶铜尾矿每年的排放量超200万t, 其铜尾矿排放量已占到全国总量的13%之多。
面对日益增加的铜尾矿, 如何解决铜尾矿堆存带来的环境污染及其资源化再利用已成为我国面临的一个紧迫问题。然而, 多年来我国有色铜冶炼企业多采用简单堆放填埋的方式进行处理。为此, 每年均需为选矿厂拨款征地来扩大其尾矿库的规模和库存量, 大量尾矿的堆放还带来了一系列问题[5,6,7,8,9,10,11]:
(1) 铜尾矿的大量堆存导致土地资源的极大浪费, 以及企业运营成本的增加。
尾矿库的建造通常需要占用大量的农田、林地等, 并且尾矿库一旦溃泄或排泄不当等都会极大的破坏库存附近的土地。我国国土面积虽然大, 但人均占有耕地面积却很少, 大量土地资源被侵占不但会严重影响我国国民经济的可持续健康发展, 而且尾矿堆存后的土地往往会受到严重污染。据相关统计, 每年因征地、占地造成的粮食减产达到100亿t, 直接造成的经济损失达100亿元左右[5]。
尾矿处理设施是一个投资巨大、结构复杂的综合构筑物, 其基建投资费用占到整个选矿厂的5%~40%, 而尾矿库的后期维护仍需投入大量资金[6]。据有关部门统计, 我国冶金矿山尾矿库基建费约13元/t, 建成后期管理费约35元/t。由于尾矿数量基数庞大, 企业的投入费用一般高达几十亿元[7]。
(2) 铜尾矿的堆存严重污染环境, 且存在诸多安全隐患。
尾矿中可能含有重金属离子, 甚至砷、汞等污染物质, 而在对矿石进行选别的过程中, 加入的各种化学药剂会遗留在尾矿中, 这些大量有害物质会跟随尾矿的废水流入河流或渗入地下, 污染河流及地下水源, 严重污染附近区域的生态环境, 导致严重的植被破坏及土地退化, 甚至直接威胁到人类和动物的生存, 对整个生态环境造成严重的危害[8]。
另外, 尾矿库主要由尾矿坝和尾矿库库区这两部分构成, 库内储放了大量的尾矿, 并且积累了大量的库水。因此, 尾矿库是一座具有高势能的人为形成的物源区, 因为具有溃坝的隐患, 所以是一种极大的危险源。如果尾矿坝发生溃坝, 将直接威胁尾矿库下游人民的生命财产安全及周边地区的生态环境。我国尾矿库众多, 据不完全统计, 在全国12 655座尾矿库中, 有危库613座, 险库1 265座, 病库3 032座, 正常库7745座[9]。我国近20 a来发生的一次性死亡10人以上的尾矿库事故有6次[10], 而国外有关尾矿库事故的报道也屡见不鲜。1985年意大利的普瑞皮尔尾矿库溃坝, 导致250人丧生。1965年智利某铜矿的尾矿库因为地震而溃坝, 造成210人死亡。南非某铂矿和赞比亚某铜矿的尾矿库, 分别在1974年和1970年发生溃坝, 死亡100人。美国布法罗尼河矿的尾矿坝溃坝直接造成125人死亡, 并且有400人家园被破坏[11]。
(3) 铜尾矿二次再利用进展缓慢。
受经济状况及技术水平等一系列因素的限制, 目前选矿的工艺水平较差, 存在许多不尽完善的地方, 并且在实际操作中也会受到人工等众多因素的影响, 无法做到完全不损失一些有价元素进入尾矿中。仅冶金矿山方面, 我国尾矿年排放量高达1.5亿t, 而其中尾矿平均含铁量为11%, 最高可达27%, 相当于1 600万t的铁金属量。据有关部门统计, 我国现有四千多座矿山尾矿库, 尾矿存量约50亿t, 且每年还在以3亿t的速度剧增, 但我国尾矿的综合利用率却不到10%。尾矿中的有价金属组分和大量的非金属组分得不到可再选回收或有效利用, 造成了资源的极大浪费[12]。
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