国内黄金尾矿综合利用现状及趋势.pdf

*中国黄金集团有限公司重点科研计划项目（编号：A2021KYC01）赵龙（1989），男，工程师，130012 吉林省长春市。国内黄金尾矿综合利用现状及趋势*赵龙（长春黄金研究院有限公司）摘要为了适应工业领域的高质量发展，探索黄金行业的工业固废综合利用未来发展方向，针对我国黄金矿山数量多、分布广，尾矿产量大、利用率低，黄金尾矿污染环境和制约企业发展的难题，进行了全面的研究与分析，综述了当前国内黄金尾矿的分类、特点、综合利用评估与程序、利用现状及未来趋势。分析指出了黄金尾矿综合利用发展的减量化、资源化、高值化3个阶段，得出了因地制宜开展黄金尾矿梯级利用、多固废协同处置综合利用、完善黄金行业尾矿综合利用相关标准规范、建立黄金固废资源综合利用示范基地，是我国黄金尾矿综合利用的发展方向。关键词黄金矿山高质量发展尾矿综合利用资源化DOI：10.3969/j.issn.1674-6082.2023.09.009Present Situation and Trend of Comprehensive Utilization of Gold Tailings in ChinaZHAO Long（Changchun Gold Research Institute Co.，Ltd.）AbstractIn order to adapt to the high-quality development of the industrial field and explore the future development direction of the comprehensive utilization of industrial solid waste in the gold industry，inview of the problems existing in Chinas gold mines，such as large quantity，wide distribution，large tailingsoutput，low utilization rate，gold tailings pollution to the environment and restricting the development of enterprises，a comprehensive research and analysis was carried out.The classification，characteristics，comprehensive utilization evaluation and procedure，utilization status and future trend of gold tailings in Chinawere reviewed.The three stages of reduction，resource utilization and high value in the comprehensive utilization and development of gold tailings were analyzed.It was concluded that the development direction ofcomprehensive utilization of gold tailings in China was to carry out cascade utilization of gold tailings according to local conditions and comprehensive utilization of multi-solid waste collaborative disposal，improverelevant standards and norms for comprehensive utilization of tailings in gold industry，and establish demonstration bases for comprehensive utilization of gold solid waste resources.Keywordsgold mine，high-quality development，tailings，comprehensive utilization，resource utilization总第 653 期2023 年 9 月第 9 期现代矿业MODERN MININGSerial No.653September.2023中国是全球第二大经济体、世界第一产金大国，据 中国黄金年鉴2022 数据显示1，近年来我国黄金资源量逐年稳定增长，截至2021年底，全国黄金资源储量合计15 750.51 t，黄金储量合计2 964.37 t，年度黄金总产量443.56 t，年度黄金尾矿产量1.95 亿t。据了解，我国黄金矿山尾矿产量已达15 亿t以上，但综合利用率却不足20%，虽然针对尾矿综合利用的尝试一直在进行，利用率在逐年提高，但仍然远低于矿业发达国家62%的平均水平2-3。黄金矿产资源长期高强度开发形成的大量库存尾矿和在线尾矿，存在着严重的环境污染和安全生产隐患，是当前生态文明建设中亟待解决的重大问题。随着技术创新和政策需求的变化，黄金尾矿已成为具有开发利用潜力的优质资源。本文从黄金矿山尾矿特点入手，梳理当前国内黄金尾矿综合利用的主要方式和发展现状，同时结合政策发展需求，论述黄金尾矿综合利用的39现代矿业2023 年 9 月第 9 期总第 653 期未来趋势，为黄金行业尾矿资源化高质量发展提供借鉴。1黄金尾矿分类及特点黄金矿山常用选矿工艺有重选、浮选和氰化 3种，相对应的黄金尾矿按生产工艺可分为浮选尾矿、氰化渣及冶炼渣（重选尾矿通常会用其他2种工艺进一步处理），氰化渣又可分为全泥氰化渣、金精矿氰化渣和堆浸渣。不同地域的黄金矿山尾矿的组成和性质有所差异，总体而言黄金尾矿的主要化学成分为SiO2，以及少量的 CaO、Al2O3、MgO、Na2O、Fe2O3等，可能含有贵金属（如Au、Pt、Ag）和重金属（如Cu、Pb、Zn）；从矿物组成上看，主要以石英、长石、云母、黏土和残余金属矿物为主4-5，物相稳定，在自然条件下难与其他物质进行化学反应。根据选矿工艺不同，可能存在的有毒有害成分主要有浮选药剂、氰化物、部分重金属等。2黄金尾矿综合利用评估与程序2.1评估依据和条件评估某一企业黄金尾矿是否具备综合利用价值，根据国家有关部门及地方关于矿山固废综合利用的相关法律法规及政策意见进行综合评估，往往从必要性、技术性、经济性、政策合规性及安全环保评价几大方面评估，几者缺一不可，如果某一项不符合条件均视为不可利用。通常而言，选择综合利用方式时，优先考虑附加值更高的利用方式，其次选择单一的减量化措施。多方式协同处理综合利用在当前应用较为广泛，可先进行有用组分回收，再将处理后的尾矿进行梯级利用，按照粒级或成分进行分类利用，实现无尾排放。2.2利用程序2.2.1按照属性鉴别分类按照黄金尾矿的属性鉴别可分为浮选尾矿和氰化尾矿，两者综合利用途径有所不同。根据统计数据，浮选黄金尾矿多数均为非危险废物，为一般工业固体废物。浮选黄金尾矿综合利用前需先进行一般工业固废I类和II类鉴别，其利用途径见图1。根据 国家危险废物名录（2021年版）氰化黄金尾矿属于危险废物，代码092-00333，根据目前国内环保相应法律法规文件，氰化黄金尾矿合理利用途径主要有4种，包括利用后鉴别途径、“点对点”利用途径、固体废物鉴别途径以及 黄金行业氰渣污染控制技术规范（HJ 943-2018）（简称“氰渣规范”）等相关标准途径，其利用途径见图2。2.2.2按照堆存状态分类按黄金尾矿堆存状态可分为库存尾矿和在线尾矿，两者的综合利用程序存在较大差别。库存黄金尾矿综合利用涉及回采条件及相关手续办理程序（图3）。第一步，应针对目标尾矿库是否存在禁止回采利用条件进行判别，如是否在保护区内等，若符合禁止条件则无法利用；第二步，判断是否存在尾矿库污染环境情况，若存在则根据相关要求进行原位封存或异位处置；第三步，根据 尾矿库安全规程（GB 394962020），同一座尾矿库内不得同时进行尾矿的回采和排放，应先确定在线尾矿和回采利用后尾矿的去处；第四步，尾矿回采利用应进行回采勘查、安全预评估、回采设计、安全设施设计及验收、申请尾矿库回采安全生产许可证、环境影响评价等工作；最后，实施回采，实现综合利用。在线浮选黄金尾矿综合利用所需程序及手续较为简单，鉴别处理后可直接利用。氰化黄金尾矿在回收有价组分后可进行属性鉴别，从而促进下一步综合利用，对于不符合回收条件的氰化黄金尾矿，可采取“点对点”或外售至有资质企业的形式进行利用，利用流程见图4。3黄金尾矿综合利用现状随着科技水平提高和政策重视引导，黄金尾矿综合利用方式呈现多样化、规模化、复合化，按照发展趋势，先后经历了减量化资源化高值化3个阶段。3.1减量化由于黄金尾矿产量大，性质稳定，是理想的井下充填惰性材料，并且具有就地处置的优势，所以井下40赵龙：国内黄金尾矿综合利用现状及趋势2023 年 9 月第 9 期充填是目前消耗量最大的一种利用方式，同时井下充填可以控制地压活动，节省征地和尾矿库的建设投资，实现资源的安全高效开采，但当前也存在一些问题：目前尾矿充填原料来源以流程产生的尾矿为主，库存尾矿应用于充填难度较大；黄金氰化尾矿回填罕有实际应用案例，究其原因主要是在政策和经济性方面，技术方面均已实现。黄金尾矿用于地表塌陷或者洼地的回填并进行复垦，也是常规的减量化手段之一。3.2资源化3.2.1有价组分回收由于原先选冶技术和工业经济指标的局限性，残存在黄金尾矿中的有价金属回收潜力巨大，随着技术和设备的升级，原有的黄金尾矿成为可以直接二次开发的宝贵资源，大量的学者和科研机构在这方面进行了研究，取得了一系列成果。国内利用黄金尾矿资源回收利用金、银、铜、铁等有价金属的矿山企业主要有黑龙江乌拉嘎金矿、河南金源金矿、湖南湘西金矿、辽宁五龙金矿等企业4-5，这些金矿企业根据本地黄金尾矿资源的特点，采用不同的选冶工艺回收尾矿中的有价金属，新增经济效益可达数百万元。除此以外，黄金矿山生产初期，目标矿物以金、银、铜等有价金属为主，硫、长石、石英以及云母等非金属矿物被遗弃，但在选矿过程中，这些伴生矿物得到一定程度的富集，因此早期的黄金尾矿中伴生矿物的品位较高，结合工艺矿物学特性和市场需求，具有一定的回收价值。山东七保山金矿、陕西双王金矿等企业从尾矿中回收硫精矿、钠长石、石英、绢云母、正长石及少量绿泥石等脉石矿物6，成功获得了符合行业要求的产品，经济效益显著。3.2.2制备混凝土类原材料黄金尾矿中所含主要矿物有硅酸盐、铝硅酸盐、石英、长石等物质，有些黄金尾矿中SiO2、Al2O3的占比可达 80%以上，是生产硅酸盐产品的主要原料。根据其矿物组成和化学成分，黄金尾矿也可用作制41现代矿业2023 年 9 月第 9 期总第 653 期备混凝土骨料、水泥、干粉砂浆、胶凝材料等建筑原材料。黄金尾矿在普通混凝土中的应用已较为成熟，尤其硅含量较高的粗颗粒尾砂可以直接筛选替代天然砂使用，徐宝华、张少波等7-8开展了黄金尾矿分级复配替代天然砂研究，制得了不同强度等级的混凝土，质量稳定，工作性能甚至优于采用天然砂的混凝土。与此同时，黄金尾矿的主要成分与水泥原材料相似，利用尾矿中的某些微量元素影响水泥熟料的形成和矿物的组成，进而用黄金尾矿生产水泥，常用方法有2种：利用尾矿中含铁量高的特点，以尾矿替代常用水泥配方使用的铁粉；用尾矿替代水泥原料的主要成分。火山凝灰岩贫硫型黄金矿床尾矿富含硅、铝，可直接压制建筑用砖或作为水泥原料；碳酸岩型矿床尾矿也可作为水泥原料。郜志海、曹素改等9-10通过大量试验研究证实，掺入不同含量黄金矿山尾矿的水泥熟料相组成及水化产物与普通硅酸盐水泥类似，性能指标差别不大；并且用黄金尾矿、粉煤灰等固体废弃物为主要原材料制备的新型低碳生态型胶凝材料，可代替普通硅酸盐水泥。山东沂南磊金股份有限公司利用黄金尾矿生产普通硅酸盐水泥，主要用于铺设道路和建筑地基，水泥原料中黄金尾矿利用量可达40%，大幅降低了水泥成本。随着建筑行业的快速发展，干粉砂浆正逐步替代传统技术，是相关部门重点开发和鼓励的创新技术，国内外多位学者11-12开展了利用黄金尾矿等工业固废制备干粉砂浆的研究工作，制备的多种产品性能均满足行业标准要求，完全可以用来配置各种强度等级且性能达标的砂浆。近年来，随着充填采矿法在矿山应用中的占比越来越高，充填胶凝材料的需求量也越来越大。由于水泥存在价格高、能耗高、细粒固化效果不理想等问题，正在逐步被新型固废胶凝材料替代，利用黄金尾矿协同其他工业固废开发新型低碳的充填胶凝材料逐步成为行业热点，国内外很多学者和企业13都已经开展了大量研究，并取得了不错的成果，这种利用方式不仅能够显著降低充填成本，而且为尾矿类固体废弃物综合利用探索出了一条新途径。3.2.3制备建材我国在黄金尾矿制砖方面已经具备了相当成熟的技术，黄金尾矿可制备建筑用砖、路面、墙面装饰砖。焦家金矿于1996年就引进国家“双免”砖生产技术6，每年消耗尾矿 6 万 t，年新增经济效益逾千万元；丁亚斌、袁善磊等14-15利用黄金尾矿和其他工业固废为主要原料，在添加剂的作用下，经蒸压成型制造成加气混凝土砌块和蒸压砖，与传统建材产品相比，性能优良，是国内外广泛应用的新型节能墙体材料。遗憾的是，受制于矿山地理位置偏远，运输成本高，有些黄金尾矿砖瓦产品的销售渠道不甚理想。3.3高值化以往对于黄金尾矿制备工业产品的研究多集中在低科技含量、低成本的原材料方面，近年来，科技和设备的进步推动了尾矿综合利用水平的提高，利用黄金尾矿制造附加值更高的“精致化”产品逐渐走进大众视野。例如利用尾矿制备3D建筑打印材料及应用，尾矿制备陶粒、微晶玻璃、发泡陶瓷、岩板、人造玉建筑板材、矿岩棉、高端装饰材料等环保型绿色建材产品（包括新型自保温墙材、仿石材装饰墙板，多功能板材产品以及保温装饰一体板底板与面板等），类似的研究已取得一定的成果，并逐步形成产业化规模推广应用。湖北三鑫公司利用金铜尾矿制备多孔烧结陶粒16，这种陶粒可以作为人造轻集料来制备混凝土，可提高混凝土的性能。由于陶粒具有质轻、表面粗糙、孔隙率高、化学稳定性好等特点，应用领域包括卫生间回填、无土栽培花卉、滤料、石油压裂支撑剂等，由于用途广泛，市场前景广阔，销售市场良好。张先禹17使用以硅质、硅铝质、碱铝硅尾矿为主要原料的纯净黄金尾矿熔制高级饰面玻璃，使制备成本降低，产品附加值提高。王亚婕、张金龙等18-19利用黄金尾矿为原料，加入少量添加剂，采用多种方法研制出了符合国家标准的陶瓷墙地砖制品，同时用尾矿渣辅助其他原料代替黏土、细沙、石子等不可再生资源加工一种轻型钢结构的ASA系列板材，开创了尾矿利用新途径。随着建筑工业化的需求与转变，大块墙材轻质板材和复合板材需求逐渐增大，筑邦建筑科技投资有限公司联合研发了硅晶石类陶瓷新材料20，利用建筑垃圾、煤矸石、粉煤灰、尾矿等多种大宗工业固废，通过1 000 高温烧结而成，固废掺入量最高可达85%。利用硅晶石新材料生产的硅晶石复合墙板主要应用于装配式内隔墙市场，打破了传统装配式建筑构件制作依赖模板的行业技术瓶颈，满足了装配式建筑部品部件智能化、柔性化生产需求。3.4其他应用除以上应用途径，黄金尾矿成分复杂，含有多种元素，在制备化肥、用作土壤改良剂、废水处理、金属钝化、生态修复、生产涂料、制作饲料添加剂以及用作矿物药材等方面都有研究和应用。鉴于我国黄金尾矿产率高、存量大，加之黄金矿床类型复杂，围岩42种类多样，尾矿综合利用时应结合矿山实际和物料性质，首选附加值高的利用方式，在兼顾减量化的同时，最大限度地节省成本或者创造经济效益，从根本上解决黄金尾矿侵占土地、破坏和影响生态环境的问题，是实现黄金矿山可持续发展的必然选择。4结论与展望当前黄金尾矿综合利用仍存在诸多难题，例如库存尾矿利用程序环节多、缺乏统一的标准规范、成本优势不明显、市场需求不足、地理环境偏远销售半径受限、黄金氰化尾矿无害化处置与充填协同应用推广难度大等。但近年来，黄金尾矿综合利用日益受到关注和重视，推动黄金尾矿等大宗工业固废的高效利用成为了社会各界关注的焦点。两会多项提案中指出，“矿山尾矿资源高效综合利用亟待解决”“关于深化京津冀区域工业固废综合利用产业协同发展”“加大工业固废在交通领域资源化利用”“重视循环经济减碳价值，加大工业固废利用”“固废利用变废为宝 循环经济绿色高效”等等，诸多倡议直指大宗工业固废的综合利用；同时得益于“无废城市”“绿色矿山”等政策的牵引，大宗工业固废的综合应用领域也逐渐扩大到方方面面。黄金尾矿作为存量较大，当前利用率较低的一种固体废物，如何加强其高效综合利用已迫在眉睫且势在必行；实现黄金尾矿资源化利用，必然成为推进工业绿色低碳循环发展、促进减污降碳协同增效的重要途径。未来黄金尾矿的综合利用会在以下几个方面逐步完善。（1）因地制宜开展黄金尾矿梯级利用，实现不同梯度产品的附加值最大化，不仅仅只是减量化的单一式处理，精细化程度更高的层次化综合利用将成为未来的主要发展趋势。（2）多种固废协同处置综合利用，增强大宗工业固废流动性，完成集群化和集约化，完善跨区域综合利用协同推进机制。在合理有序的引导下，实现变废为宝，助力矿山无尾排放。（3）“十四五”期间，黄金行业的尾矿综合利用和尾矿库风险管控领域存在亟待攻克的“卡脖子”专项技术，通过一系列的技术创新和设备升级，拓宽黄金尾矿综合利用途径，提高附加值，降低成本，推进黄金尾矿真正实现“吃干榨净”，实现绿色低碳发展。（4）完善黄金行业尾矿综合利用相关标准规范，指导尾矿资源化利用工作，为黄金尾矿综合利用提供系统、规范、有效的指导，推进黄金尾矿减量化、资源化、高值化发展。（5）加大政策扶持力度，建立黄金固废资源综合利用示范基地，通过多层次全方位的绿色矿山正向激励金融政策，减免税收，提供信贷，充分激发企业的积极性。参考文献1中国黄金协会.中国黄金年鉴 2022 R.北京:中国黄金协会，2022.2李朋德.矿山尾矿资源综合利用亟待解决 J.江西建材，2021（4）:46.3满慎刚.潜心尾矿综合利用 J.黄金科学技术，2021，29（6）:825.4陈平.中国黄金尾矿综合开发利用的现状和发展趋势 J.黄金，2012，33（10）:47-515李杨，孟凡涛，王鹏.黄金尾矿综合利用的研究进展 J.山东理工大学学报（自然科学版），2019，33（1）:40-44.6陈兰兰，卢东方，王毓华.黄金矿山尾矿的组成、危害及资源化利用技术 J.矿产保护与利用，2020，40（5）:161-169.7徐宝华，宋姗.尾矿砂复配在混凝土生产中的研究及应用 J.商品混凝土，2010（7）:23-25.8张少波.铁尾矿砂混凝土流变性能研究 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