让科技引领尾矿综合利用

2014-08-12        来源： 中国矿业报

　　“欢迎你们，我有很多有趣的故事想讲给你们听。”一见面，李章大教授就表现出欣悦之情，跟记者聊起了在开展尾矿开发利用过程中发生的一系列故事。
　　李章大教授1932年出生于广东汕头市，泰国侨眷。虽已年届耄耋，精神却异常矍铄。1954年毕业于中南矿冶学院（现中南大学）地质系的李教授，现任中国老科技工作者协会国土资源分会矿山固废利用专委会副主委、中国资源综合利用协会专家委员会委员，是中国地质科学院尾矿利用技术中心首任主任，在我国尾矿开发利用方面做出了相当大的贡献，获得国务院政府特殊津贴。
　　“21世纪将是非金属矿产大开发，新型非金属材料工业大发展，无机微晶材料开发及尾矿农用成为基础大产业的时代；矿山将成为资源综合利用基地，企业将成为循环经济、绿色环保产业的实体。”早在1998年，李章大教授就做出了这样的“预言”。
　　 “草根建议”让老矿山焕发勃勃生机
　　“我有幸参加新中国矿山建设和资源开发全过程，前30年参加找矿勘探、成矿规划和矿山资源评价、矿山地质和资源综合利用工作；后30年致力于矿山企业固体废弃物资源化整体开发利用的试验研究。综合前人的科技成果、矿山企业实践和我们对17个矿种、60多个矿山采样试验资料分析，我深深体会到，‘20世纪是金属矿产大开发、冶金材料工业大发展、钢铁成为支撑国民经济快速发展的基础大产业的时代’。但资源的高消耗和环境的大污染不能再这样下去了。随着科学技术进步和社会生产力水平的提高，人们越来越多地发现，一些非金属矿产具有新的性能，可制成具有新功能的材料和产品；许多以往废弃的矿物原料正越来越多地被人们利用，而且显现出了非常好的性能。”提到对尾矿资源的综合利用认识过程，李教授滔滔不绝。
　　1991年，李教授受命在中国地质科学院成立尾矿利用技术中心，其间，先后开展了江西德兴铜矿、上钢梅山铁矿、辽宁杨家杖子钼矿、河南灵宝金矿、山东招远金矿等尾矿综合利用项目的试验研究工作。21世纪初，辽宁省葫芦岛市杨家杖子钼矿面临资源枯竭，经济一度陷入瘫痪， 工人大部分下岗，这里成了上访的“重灾区”。李教授与他的妻子周秋兰高工一起进行实地采样，对当地的尾矿进行试验后，向时任中共中央总书记胡锦涛同志写信反映，建议将杨家杖子钼矿列为资源枯竭矿山经济转型试点，组建国家控股矿业公司，先从开发尾矿和废石入手，综合利用现有矿山废弃资源，配以国家资助找矿，科学规划开发新矿。
　　2006年，这个建议被采纳，中央主管部门把杨家杖子钼矿列为资源枯竭矿山经济转型试点，批准成立省级经济开发区，纳入国家项目，主管部门和辽宁省人民政府依照国家相关法规，承接原有矿山遗留尾矿及毛石山废石资源的维护使用权利，开展其整体开发利用及周边找矿工作。在国家扶持和杨家杖子经济开发区行政领导的指导和协调下，杨家仗子钼矿在发展生产中解决了老矿山遗留问题，实现了棚户区改造，现已成为重焕青春的矿产资源基地，新型矿业城镇。
　　一个“草根建议”，为这个资源枯竭型企业转型提供了一条很好的路子，成为一个老矿山旧貌焕新颜的实例。如今，杨家杖子已发展成为经济状况良好的新区。
　　李章大教授对江西德兴铜矿进行试验分析，认为德兴铜矿尾矿中富含绢云母、金红石，是良好的陶瓷和水泥原料，可利用其高硅含碱金属和微量金属组分等资源特点，作为更高层次产品的原料加以利用，例如回收绢云母、金红石、贵重元素制作微晶玻璃花岗岩（现归入无机微晶材料）等多功能、广用途、高产值的新型非金属产品。
　　梅山铁矿位于南京市郊，土地十分珍贵，为减少尾矿占地，北京科技大学用梅山细粒尾矿制作免烧砖建筑装饰材料，先后制成机压及浇注、表面金属化及涂化饰面砖、墙体砌块及铺路砖；中国地质科学院尾矿中心也试验成功用尾矿烧制广场砖及尾矿微晶玻璃，并建厂生产；矿山还成功地利用尾矿回填井下采区，防止地面塌陷范围扩大。栖霞山铅锌银矿靠近南京栖霞寺风景区和长江，无法建尾矿库。他们用旋流器分离出精砂用作建筑材料，将细尾矿用箱式压滤机压滤成饼，伴以水泥及粗砂送入井下作充填料，防止了地表陷落，每年还可节约几十万元的外购充填费用。
　　 尾矿中可利用的成分越来越多
　　“以往，人们习惯地以为非金属材料就是陶瓷、玻璃、水泥、建材等，大量利用，却产值低、用途有限。随着科技发展和社会生产力水平的提高，非金属材料现已可以制成用途更广、价值更高的新材料，如无机微晶材料。它是以无机矿物质及金属、非金属成分为主要原料，应用先进技术，按人为目标处理成微晶质的多功能、高性能复合新材料，综合‘玻璃态’与‘结晶态’材料的优点，应用范围更广，发展前景远大。”李章大介绍，“传统的矿山企业，限于历史原因及经济、技术条件，采完矿产生的废渣成为破坏土地和生态环境的灾害隐患。现在，我们将这些废弃物加以利用，用于制作新型材料，既解决了污染环境、占用土地的问题，又解决了企业面临的资源枯竭等一系列问题。因此，我曾提出的‘21世纪的矿山必将成为资源综合利用基地’的预言正在逐步成为现实。”
　　“请您谈一谈我国尾矿利用的发展过程。”记者问道。
　　“什么叫尾矿，以前定义为矿山在开发过程中，提取了有价元素之后，剩余的废弃物。现在科学技术水平提高了，我们发现，这些废弃物中可利用的成分也越来越多，甚至可以做到尾矿零排放。”李教授说。
　　“过去的尾矿在提纯过程中，经过几次破碎，最后混在一起。现在我们把‘粗粮’进行‘细作’，最简易的办法就是把它按粒度分开，进行系列化应用。我们尤其要重视-200目、也就是0.074毫米以下的微米级（10的-6次方）、细得像泥一样的尾矿，它们过去只能用作充填料。现在科学技术发达了，发现细的很好用。纳米的概念我们都熟悉，它是十亿分之一米，10的-9次方。物质细到纳米这个粒度，性质就会发生突变，可以制作新材料。目前科学家提出，1纳米~100纳米都具有纳米的功能，就是说10的-7次方的细度也可以应用，与微米级只差一个级别。这个细度的尾矿数量非常大，可以利用的东西也就更多。”谈到技术上的问题，李教授表现出非常地兴奋。
　　 以点带面产生辐射效应
　　“在做工程的过程中，我们以点带面进行推广，先进行小型试验，成功了，再进行中试，产生效益再进行大面积推广。”最让李章大教授引以为骄傲的是，他参与实施的河北省张家口市宣龙式铁矿的尾矿综合利用项目。
　　李教授介绍，张家口市宣化地区拥有34处铁矿，3.57亿吨铁矿资源。宣龙式铁矿发源地龙烟铁矿1954年年产百万吨矿石，占当时全国矿山开采量的1/10，高居北方之首。朱德委员长于1955年、陈云同志于1960年亲临矿山指导开发。限于当年社会生产力和科学技术水平，以及国家钢铁用料发展方针、经济体制及发展方式变化，宣龙式铁矿石为非磁性难选矿石，富矿开采殆尽，开发日渐被忽视。随着钢铁生产中球团矿成为主料的兴起，赤铁矿石的优点日渐突出。宣化正朴铁业公司在生产实践中，把炼铁技术创新与矿区铁矿资源特点结合起来，走出了一条整体开发利用矿产资源、自主创新节能减排、尾矿农用、土地整治、用工业废物把荒瘠土地改造成良田、化解环境污染的技术创新之路。
　　该企业在发展过程中，致力于资源综合利用及尾矿农用，在产业化实践中取得系列自主创新成果和显著的经济社会效益：发明了“熔剂性复合铁矿粉球团矿”，设计建造“双J冶金冲天化铁炉”，推进炼铁-铸造生产的节能、降耗、环保工作；开辟了宣龙式难选铁矿产业化开发新途径，扩大了矿石利用领域和储量；开展了固体工业废弃物改土造田的农场实验，试种了葡萄、西瓜、花生以及各种蔬菜、玉米、水稻等，均获成功。企业年产值由几千万元升为1亿多元，矿石开采品位由TFe50%降至42%以下，连同炼铁创新技术被应用到周边矿山企业的生产，获得了显著的经济社会效益；完成用炼铁炉渣研制无机微晶材料扩大性试验，开拓矿渣生产炉渣微晶材料新途径。
　　“有机会的话，我可以带你们到宣化实地考察一下。他们取得的成就可以说是巨大的，是具有典型意义的。”李教授说。
　　在李教授家中的书房里面，摆放着各种各样的尾矿制品，有尾矿做的工艺品、茶具、陶瓷等等。记者拿起一块泡沫状的方砖，感觉硬硬实实，不像普通泡沫那样柔软。李教授介绍：“这是我们研究出来的新产品，用于楼房外墙保温，可以起到很好的防火作用。现在北京好多在建的楼房保温工程，大部分是用聚苯乙烯材质，一旦发生火灾，燃烧会产生有毒有害气体。而我们研制的这个产品，是非常好的不燃材料，是用尾矿等无机材料制成的，具有强度高、不燃、隔热、隔音等功能。”
　　“要实现尾矿资源化利用，首先要搞清它的特点，查清其中含有的矿物成分、化学成分，还要查细度，以便更好地进行系列化应用。前期试验工作一定要搞好，然后再进行工业化规模生产，将资源的特点与工艺技术结合起来，资源利用程度就提高了。每个矿山的矿物所含的成分都不一样，我们一定要因地制宜，从资源的特点出发，择优组合工艺、技术、设备，生产出具有资源特点的产品来，这才是科学。”
　　在采访的过程中，李教授还特别提到“山西晶玉建材有限公司”。该公司生产的微晶新型墙体材料，物理性能好，质量轻，保温隔热，防火，不燃，经检测达到了国内先进水平。目前，该企业产品已用于乌兹别克斯坦国家财政署、国家图书馆的外墙装饰工程，宁夏政府办公楼装修工程等。其示范工程河津市人民医院新办公楼建成后，与旧楼进行对比，发现在经济上、性能上都具有明显优势。晶玉建材的发展，也带动了附近矿山的尾矿资源开发利用。
　　“目前，钢铁行业面临困局，大家都在找出路。而尾矿资源的综合利用，不能不说是企业经济转型、产业调整、创造新效益的一个源泉。”李教授说。
　　“您认为目前我国在尾矿综合利用过程中还应该加强哪些方面的工作？”记者问道。
　　“我认为在技术方面要勇于探索，自主创新，不应束缚在落后的技术标准和规范中。随着科技进步和生产力水平的提高，以往制定的某些技术标准和规范就不一定符合实际了。在政策方面，国土资源部、工信部、科技部正在全力贯彻十八届三中全会全面深化改革的决定。目前需要做的是，加快转变经济发展方式，调整产业结构，加大政策支持力度，为环保与资源节约型企业提供良好的发展环境。”李教授说。