全球礦業作為現代工業體系的重要基石,在支撐各類產業發展的同時,也產生了巨量礦山尾礦。這些選礦后殘留的細粒混合物,長期被當作工業廢棄物處置,不僅侵占海量土地資源,更暗藏著嚴峻的環境與安全隱患。而在全球資源緊缺持續加劇、環保約束不斷收緊的當下,尾礦不再是單純的行業負擔。其蘊含的稀土、鐵、銅等寶貴元素,以及轉化為建筑材料等再生資源的巨大潛力,使其成為循環經濟中極具價值的二次資源。推動尾礦資源化利用,既是破解資源環境矛盾的現實選擇,更是保障國家資源安全、助力“雙碳”目標實現的戰略舉措。
一、尾礦堆積成全球共性難題,資源浪費與環境風險雙重凸顯
尾礦的大量堆積已成為全球礦業發展中亟待解決的共性問題,既造成了寶貴資源的浪費,也帶來了沉重的環境與安全壓力。
從存量和增量來看,尾礦堆存規模觸目驚心。官方數據顯示,全球每年新產生的礦山尾礦超200億噸,累積堆放面積已突破20萬平方公里,這一面積與整個英國的國土面積相當。在我國,尾礦堆存情況同樣嚴峻,截至2024年底,累計堆存量已超260億噸,且每年仍以10億噸以上的速度遞增,目前已占用耕地、林地等優質土地超1200萬畝。
傳統堆存模式的安全隱患不容小覷。2019年巴西布魯馬迪紐尾礦壩潰決事故,造成270余人遇難,大量有毒泥漿污染了數百平方公里的土壤和水體;我國也曾多次發生小型尾礦庫滲漏事件,導致周邊農田重金屬超標,農作物大幅減產甚至絕收。目前,全國現存的數千座尾礦庫中,部分老舊設施年久失修,風險隱患突出。這種“先污染后治理”的粗放模式,早已無法適配綠色發展的時代要求。
尾礦中未被充分利用的有價元素構成了巨大資源浪費。礦產資源具有不可再生性,近年來全球優質礦石品位持續下滑,我國稀土、銅、鐵等多種關鍵礦產對外依存度居高不下,其中稀土功能性材料所需的部分重稀土元素,進口依賴度超30%。研究表明,尾礦中通常留存著原始礦石中5%-15%的有價值礦物,僅我國尾礦中蘊含的稀土元素總量就超千萬噸,此外還富集著大量鐵、銅、鈷等金屬。這些沉睡的資源若能有效回收,將大幅緩解我國礦產資源供給壓力,而且回收利用對保障高端制造業供應鏈安全意義重大。
尾礦帶來的污染問題更是難以根除。尾礦中含有的黃鐵礦等硫化礦物,在雨水沖刷和空氣氧化作用下會生成酸性廢水,其中溶出的鉛、鎘、砷等重金屬會滲入地下水系,形成長期污染。同時,選礦殘留的浮選藥劑等化學物質,會進一步加劇土壤板結,導致區域生物多樣性減少,而其治理修復成本往往遠超礦山開采的短期收益。
二、技術多點突破,為尾礦資源化利用開辟可行路徑
隨著技術研發的不斷深入,濕法冶金、生物浸出等多項技術實現突破,不僅能高效回收尾礦中的有價元素,還能將殘渣轉化為高附加值產品,為尾礦“吃干榨盡”提供了有力支撐。
有價元素回收技術成效顯著。濕法冶金技術通過酸、堿等試劑選擇性溶解尾礦中的目標金屬,已在部分礦區實現中試應用,某稀土礦區采用該技術回收稀土,回收率達75%以上。生物浸出技術借助嗜酸硫桿菌等微生物的代謝作用浸出金屬,相比傳統工藝能耗降低40%,且幾乎無二次污染,目前已在江西某銅礦尾礦處理中投入小規模使用。機械活化預處理技術更是關鍵突破,通過高能球磨破壞尾礦顆粒晶體結構,可使后續浸出效率提升30%-50%。河南欒川某鉬礦采用“機械活化+濕法冶金”組合工藝回收尾礦中的稀土與鉬,搭配殘渣制免燒磚模式,年處理尾礦80萬噸,稀土回收率達72%,年創產值超8000萬元,還帶動200余人就業。
尾礦殘渣高值化利用路徑不斷拓寬。地質聚合技術通過將尾礦殘渣與堿激發劑混合反應,可制成高強度地質聚合物材料,其抗壓強度可達普通水泥的1.5倍,且生產過程碳排放僅為傳統水泥的1/5。此外,尾礦還可用于礦山采空區回填,既減少地表塌陷風險,又降低回填成本;經過改性處理的尾礦,還能作為陶瓷原料、路基墊層等,實現全組分資源化利用。
三、破解多重挑戰,多方協同推動尾礦資源化落地
盡管尾礦資源化潛力巨大,但當前推廣過程中仍面臨技術難復制、成本高企、收益不穩等多重挑戰,亟需政策、技術、企業多方協同發力,推動尾礦資源化持續落地。
當前面臨的核心挑戰較為突出。一是技術規模化復制難,不同礦區尾礦成分差異大、成分復雜,針對特定尾礦研發的技術難以直接套用至其他礦區,規模化推廣受限;二是前期投入壓力大,尾礦處理設備購置與生產線搭建成本較高,部分中小企業資金實力不足,難以承擔初期投入;三是盈利穩定性不足,金屬市場價格波動頻繁,直接影響尾礦回收項目的盈利水平,降低了企業參與積極性。
針對性對策需精準發力。政策層面,可加大對尾礦資源化項目的補貼力度,將其納入綠色信貸重點支持范圍,降低企業融資成本;同時完善行業標準,規范尾礦資源化產品質量與市場準入,為產業發展筑牢制度保障。技術層面,應推動產學研深度結合,聚焦低成本、通用化技術研發,打造適配不同尾礦類型的模塊化技術方案,提升技術普適性。企業層面,可通過產業鏈整合,構建“開采—選礦—尾礦回收—殘渣利用”的閉環模式,降低中間環節成本;同時加強跨區域合作,共享技術與設備資源,分攤前期投入壓力,提升項目抗風險能力。
在全球循環經濟浪潮下,尾礦資源化已成為礦業轉型的必然趨勢。推動尾礦變廢為寶,不僅能化解環境安全風險,更能挖掘新的資源增長點,降低對進口礦產的依賴。隨著技術的持續成熟和政策的不斷完善,礦山尾礦必將從環境負擔轉變為循環經濟的重要支柱。這不僅是礦業行業高質量發展的內在要求,更是保障國家資源安全、推動“雙碳”目標實現的戰略舉措,也將為全球礦產資源可持續利用提供切實可行的中國方案。
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