选矿厂尾矿综合利用与环境保护年评

第34章　选矿厂尾矿综合利用及环境保护年评傅平丰邹安华　孙春宝　倪文北京科技大学土木与环境工程学院矿物加工工程系矿山尾矿是一种含有微量金属矿物和大量非金属矿物的二次资源，其主要成分为造岩矿物，如石英、长石、云母类、石榴子石、角闪石、粘土、辉石及方解石、白云石等硅酸盐矿物、碳酸盐矿物等，某些矿山尾矿中也含有大量金属矿物，如褐铁矿、黄铁矿等，也有些尾矿中含有一定量的可回收金属矿物及非金属矿物等。不同类型矿种、矿石其矿物成分不同。根据尾矿的物理与化学性质，目前以尾矿为主要原料可开发的产品如下：建筑用砖、胶凝材料、混凝土集料与骨料、水泥、矿山采空区的充填料、微晶玻璃、建筑陶瓷、隔热保温材料等[1]。近年来为了提高尾矿综合利用率，国家工信部及多个部门已联合编制了《金属尾矿综合利用专项规划(2010~2015)》，从国家决策层面做出尾矿利用规划。经过多年努力，我国在尾矿整体利用上已取得了很大进展。选矿过程中产生的废渣、废水、废气（简称“三废”）会挤占大量土地、农田，破坏景观和植被，造成环境污染，给人类生产和生活带来严重影响。多年来，经过矿山工作者以及相关行业人员不断努力，通过持续提高资源综合利用工艺技术及对“三废”处置关键技术、设备的开发，加强环保监督管理，矿山环境得到逐步改善，相继出现了一批示范性绿色矿山。34.1尾矿综合利用34.1.1尾矿制备建筑材料34.1.1.1尾矿制备胶凝材料工业废渣是水泥的常用混合材，常用的工业废渣有水淬高炉矿渣、粉煤灰、煤矸石等，部分尾矿经粉磨后也可用作混合材。不同粉磨方式对尾矿的混合材活性指数影响很大，李北星等[2]研究了混合粉磨、单独粉磨、梯级粉磨这三种粉磨方式对铁尾矿-矿渣基胶凝材料性能的影响。结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，在粉磨能耗相等的条件下，梯级粉磨制备的铁尾矿-矿渣基胶凝材料的颗粒群分布、强度、水化进程及孔结构优于混合粉磨和单独粉磨；另外，利用梯级粉磨制得的铁尾矿-矿渣基胶凝材料配制的砂浆28d抗折强度、抗压强度分别达到了24.4Mpa和97.0MPa。朱明等[3]以铁尾矿为掺合料，按照铁尾矿20%、水淬高炉矿渣53.5%、水泥熟料20%、二水石膏6%、早强剂氯化钠0.5%的配比，制备出具有一定力学强度的胶凝材料，其强度达到32.5标号的通用硅酸盐水泥的要求，可替代低标号水泥，又可作为充填采矿的充填胶结材料。铁尾矿活性较低，孙恒虎等[4]发现经热处理可提高铁尾矿的水化胶凝活性，以马鞍山姑山铁尾矿为原料，热处理可使铁尾矿中高岭石发生分解，当高岭石完全分解时，铁尾矿胶凝活性最好，随着活化温度的进一步升高，方解石分解产生的CaO会消耗高岭石分解产生的活性SiO2和活性Al2O3，导致胶凝活性下降；在实验条件中，700℃热活化处理的铁尾矿水化胶凝活性最好。碱激发胶凝材料主要包括碱矿渣水泥、碱激发粉煤灰水泥、碱激发火山灰水泥等，而铝土矿选矿尾矿的化学组成主要为SiO2和Al2O3，其矿物中含有一定量的高岭石，因此在一定程度上可满足碱激发胶凝材料的原料要求。叶家元等[5]在低碱、常温条件下制备得到以煅烧铝土矿选矿尾矿为主要原料的碱激发胶凝材料砂浆，其28d抗折强度>10.0MPa、抗压强度>60.0MPa，分别经3%的Na2SO4和Mg2SO4溶液浸泡28d后，没有发生强度降低现象，不仅外观保持完整而且强度略有上升，其结构致密，长期稳定性好。刘文永等[6]研究了不同铁尾矿掺加量对胶凝材料性能的影响，将尾矿、石灰石、铝矾土、煤灰等混合煅烧制成胶凝材料，与GB/175-2007通用硅酸盐水泥 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 对照,铁尾矿掺量为6%的胶凝材料强度达到了52.5硅酸盐水泥标准；铁尾矿掺量为10%的胶凝材料的强度达到了42.5硅酸盐水泥标准；铁尾矿掺量为15%的胶凝材料强度达到了32.5硅酸盐类水泥的标准。近年来，也有不少研究者利用尾矿制备出了高强水泥熟料，如朱建平等[7]采用铅锌尾矿和页岩配制高C3S硅酸盐水泥熟料并应用XRD对水泥熟料中的C3S进行了研究。结果表明，1500℃下可以制备出C3S含量高达74.52%的熟料，而普通硅酸盐水泥中C3S的含量仅占55%左右。并且，在回转窑正常煅烧温度下，铅锌尾矿和页岩所配高C3S硅酸盐水泥熟料可以烧成，最高C3S含量可达70.71%。熟料中加入4%的石膏制得水泥，其性能可以达到52.5R硅酸盐水泥的强度要求。掺加20%尾矿粉后水泥可达到普通水泥42.5R的强度要求，掺加30%尾矿粉后水泥可达到普通水泥32.5R的强度要求。无论是金属尾矿或非金属尾矿，在经过物理化学改性激发后，都可以具备很好的水化活性，并且性能优越，质量稳定。当作为水泥混合材使用时，金属尾矿混合材会在水泥水化中参与二次反应，也就是尾矿中的活性物质与熟料水化生成物进一步作用，溶解度降低的水化硅酸钙、水化铝酸钙等具有胶凝作用的矿物得以生成，从而提高了水泥强度。在熟料中按不同的配比掺加6种金属尾矿并对水泥所表现出的强度进行研究时，倪明江等[8]发现当尾矿掺配比为15%~25%时，尾矿水泥强度的递减幅度较小，呈现U型变化规律；另外，还发现水泥的28d强度递减速率较3d强度递减速率降低，认为是由于随着水化时间的延长，尾矿潜在活性组份与熟料生成物反应更加充分，水泥强度得到更大发挥。尾矿自身的化学组成和活性决定了它的特殊性，当被用做水泥原料时，是有最佳掺量范围的，一般只有在这个掺量范围内掺加，才能给水泥生产带来最大的利益。在对磁铁矿尾矿作水泥混合材的研究中，毛裕均等[9]在实验过程中固定混合材总量为30%，分别用5%、10%、15%、20%、25%的尾矿替代石煤渣矿渣配制成水泥进行强度检验。其结果表明，尾矿取代石煤渣掺量在20%或以下时，水泥的3d强度和28d强度基本保持平稳，当尾矿掺量为25%时，3d抗压强度下降7.2%，而28d抗压强度下降12.5%；尾矿替代矿渣掺量在25%或以下时，水泥的3d强度基本保持平稳，28d抗压强度随尾矿掺量的增加而逐级下降，掺量25%时下降达18.2%。尾矿煅烧水泥时是有最佳温度的，温度过低则导致熟料矿物质量差，温度过高则影响生产设备的寿命且不利于节能。按质量比掺加5%的尾矿作矿化剂和铁质原料并在实验室高温炉不同温度条件下进行水泥熟料煅烧试验，施正伦等[10]在对熟料样品的f-CaO和XRD进行了 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，结果表明，1200℃煅烧得到的熟料样品C3S含量较低，但1300℃烧成的熟料样品中，C3S含量大大增加，而相应的C2S质量分数降低，f-CaO也基本被吸收掉，但当温度继续升高至1400℃时，熟料各矿物的质量分数变化很小，并且和某厂实际生产出的熟料十分接近，但烧成温度较该厂降低了100~150℃。由此可见，采用该尾矿进行水泥煅烧时，要在传统水泥烧成温度上适当降低。34.1.1.2尾矿制作高强度混凝土利用铁尾矿制备高强混凝土，不仅可以解决极细粒尾矿难以利用的难题，还能够解决尾矿制品附加值低，市场范围受运输限制的难题，从而解决制约我国铁尾矿大宗高值利用的瓶颈问题，与传统水泥生产工艺相比还具有节能的优点[11]。倪文等[12]采用分级方法将首钢密云铁矿尾矿分为+0.08mm和-0.08mm两部分，其中-0.08mm粒级尾矿与水泥熟料、脱硫石膏通过三级混磨形成胶凝材料，然后将胶凝材料与作为骨料的+0.08mm粒级尾矿混合，并加入减水剂制备成高强混凝土材料。制得的铁尾矿混凝土材料28d抗压强度高达97.63MPa，制品中铁尾矿掺量达到70%。徐丽等[13]等研究了微磨球效应对铁尾矿制作混凝土的影响，利用梯级混磨产生的不同物料之间的微磨球效应，制备出了超高强铁尾矿混凝土，制品尾矿掺量达到70%，抗压强度达到109.13MPa，抗折强度达到15.53MPa,并具有良好的安定性和耐久性。另外，倪文等[14]采有齐大山铁尾矿为主要原料制备了人工鱼礁混凝土，掺加70%铁尾矿的人工鱼礁混凝土在标准养护28d情况下的抗压强度为47.3MPa，抗折强度为8.6MPa，达到了人工鱼礁的力学性能要求，海水浸泡实验表明，尾矿人工鱼礁材料是一种海洋相容性良好的胶凝材料。倪文等[15]研究表明，不同养护方式对铁尾矿混凝土的强度有较大影响，以未磨的鞍钢齐大山铁尾矿为骨料，以铁尾矿、高炉矿渣、水泥熟料和天然石膏3级梯级混磨产品为胶凝材料制成铁尾矿混凝土试块，先蒸汽养护比直接标准养护更有利于提高铁尾矿混凝土的早期强度，先56℃蒸汽养护还能提高铁尾矿混凝土的后期强度，但先90℃蒸汽养护对铁尾矿混凝土的后期强度有负面影响。倪文等[16]研究了高效减水剂对铁尾矿混凝土性能影响，结果表明聚羧酸系高效减水剂对新拌混凝土的工作性能最有利，掺入UNF-5的硬化混凝土各龄期的抗压强度最高,28d强度已经达到80MPa。陈杏婕等[17]以密云地区铁矿废石为粗骨料和铁尾矿为细骨料，将铁尾矿与矿渣水泥熟料、脱硫石膏通过梯级混磨得到混合料，与单独磨细的钢渣粉混合为胶凝材料，加入减水剂和水后制备成高强混凝土材料，该混凝土的固废总比例达到91%，使用废石代替天然石子，铁尾矿代替天然砂子，其天然砂石替代率达到100%，制得的混凝土试块28d抗压强度达到75.92MPa。34.1.1.3尾矿制作公路工程用材料尾矿砂可用于公路的路基、路面材料。赵学远[18]的测算表明，每利用1000m3尾矿砂，可减少路基填筑取土（取土深1.5米）用地1亩，可减少尾矿砂占地（尾矿砂堆积高度3米）0.5亩，代替石屑做基层可节约矿山资源920m3，可降低工程造价2万元以上，社会效益和经济效益十分显著，在地方道路及乡村道路大有推广应用前景。易生龙等[19]研究了金山店铁尾矿用于高速公路路面基层材料，以无侧限抗压试验结果(试件中水泥、碎石、铁尾矿和改性生物酶的质量比为5:30:68:2)为基础，研究聚丙烯纤维掺量对路面基层材料的力学性能和耐久性能的影响。结果表明，在聚丙烯纤维掺量为1.5g/m3的情况下，试件的劈裂抗拉强度达到0.396MPa，抗弯拉强度达1.641MPa，抗弯拉强度与无侧限抗压强度之比为0.27，冻融循环和干湿循环情况下的无侧限抗压强度均大于5MPa，抗冻系数大于0.80，水稳系数大于0.88，试件冲刷率为0.139g/min，质量损失比为1.92%，各项力学性能、耐久性能均满足高速公路和一级公路的要求，说明铁尾矿作为高速公路路面基层材料的主要成分是可行的。刘小明等[20]研究了石棉尾矿用作高速公路水泥稳定基层集料的可行性，研究表明，石棉尾矿的表观密度为2.65kg/cm3，压碎值小于12%，磨耗值小于23%，完全满足水泥稳定基层集料的基本性能要求。配合比设计结果表明，石棉尾矿水泥稳定基层的最优水泥用量为4%,其无侧限抗压强度达到3.17MPa,满足水泥稳定基层的要求；对石棉尾矿级配碎石形成机理研究，发现其颗粒呈立方体状，能够形成良好的嵌挤结构。因此得出石棉尾矿具有良好的嵌挤性和适宜的抗压强度,是较好的水泥稳定基层集料原材料。徐帅[21]研究了鞍钢齐大山铁尾矿替代部分砂石，作为填料应用于低等级公路。结果表明，石灰含量为30%以上的石灰稳定铁尾矿砂的抗压强度能满足JTJ034—2000《公路路面基层施工技术规范》（低等级公路基层强度要求≥0.8MPa）强度要求，即可满足二级或二级以下道路基层要求，通过比较石灰稳定铁尾矿与常用的水泥稳定砂砾应用于低等级公路基层材料的经济性，石灰稳定铁尾矿砂的费用为71.91元/m3，而水泥稳定砂砾的费用为112.30元/m3，表明无机结合料中加入铁尾矿砂后能够降低道路工程造价。刘炳华等[22]研究了尾矿砂填筑公路路基的物理力学性质,遵化地区的尾矿砂级配比较均匀,在掺加量15%时适宜作为路基填料并具有足够的稳定性，可以替代粉煤灰、钢渣等路堤填料。34.1.1.4尾矿制作建筑用砖建筑砖在生产过程中大量消耗土地资源，在人均耕地不足的我国可利用的地表黏土资源越来越少，部分省份已经明确不得生产和使用黏土砖，行业生存危机越来越明显，急需寻求替代原料，大量赋存的各类尾矿成为首选替代资源。利用尾矿不仅可以制普通烧结砖和蒸压砖，还可以制地面装饰砖和免蒸免烧砖等。免蒸免烧砖属于胶结型尾矿建材，是指在常温下或不高于100℃的条件下,通过胶结材料将尾矿颗粒结合成整体，而制成的有规则外形和满足使用条件的建筑材料或制品，在这类材料中，尾矿主要起骨料作用，一般不参与材料形成的化学反应，但其本身的形态、颗粒分布、表面状态、机械强度、化学稳定等性质，却对材料的技术性能有重要的影响。水化酸钙CSH、水化铝酸钙CAH及钙钒石是免烧免蒸砖的强度来源。张一敏等[23]以鄂西硅质页岩为骨料，采用压制成型方法制备鄂西高磷赤铁矿尾矿免烧免蒸砖，对赤铁矿尾矿与页岩的用量进行了配比试验，并考察了成型水分、成型压力对制品抗压强度的影响。结果表明，在尾矿掺量为78%、页岩10%、水泥10%和石膏2%的配比下，成型水分15%、成型压力20MPa的最佳条件下，制作的免烧免蒸砖制品抗压强度达到15.15MPa,且密度小于1600kg/m3，可满足JC/T422-2007建筑材料强度要求。以尾矿代替部分粘土，掺入适量增塑剂，可以烧制出普通粘土砖，而且可通过控制铁尾矿掺量，可以制成不同强度等级的尾矿砖。冯启明等[24]研究了以四川某选铜尾矿生产尾矿页岩烧结砖的工艺，将铜尾矿按不同比例直接加入到页岩中烧制出了页岩实心砖，考察了不同原料配比及烧成 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 下制品的抗压强度等性能。结果表明，当尾矿加入量为25%~45%，烧结温度950~1050℃并保温3h时，页岩实心砖的抗压强度为14.4~40.1MPa，吸水率8.7%~13.9%，达到了烧结页岩实心砖的国家标准（GB5101-2003）的要求。尾矿中的矿物在含水(包括蒸汽)的环境中会发生水化反应，并生成在使用条件下化学性质稳定、具有一定机械强度的含水矿物结合体，可制成水化合成建材，蒸压砖即属于其中一种。张锦瑞等[25]利用唐山地区铁尾矿为原料，以铁尾矿为主要原料制备蒸压尾矿砖，通过对尾矿、水泥、粗骨料、粉煤灰、水、外加剂用量的试验，采用蒸汽养护制度为釜前抽真空0.5~1h、升温2.5h、190℃恒温8h(1.6MPa)、降温2.5h，蒸压尾矿砖性能达到GB11945-89《蒸压灰砂砖》标准中15、20的强度等级，尾矿用量在50%以上。柯昌君等[26]利用主要矿物为石英砂的硫铁尾矿，添加少量的石灰和钢渣，在185℃下蒸养，制备出强度大于10MPa的蒸压砖；发现185℃饱和蒸汽压下，硫铁尾矿不具有水热水化的能力，但能够与石灰形成具有胶凝性能的水化产物。铁尾矿可被用于烧结多孔砖的生产，南京某建筑材料公司[27]开发出了以梅山铁尾矿为主要掺加料的页岩铁尾矿多孔砖，且尾矿掺加量达到了50%，页岩尾矿多孔砖能满足GB13544-2000《烧结多孔砖》以及其企业制定的产品标准。试验同时表明，该产品可以满足夏热冬冷地区节能50%的建筑设计标准。铁尾矿制作装饰面砖，表面光滑、美观，装饰效果可以相当于其它装饰面砖(如水泥地面砖，陶瓷釉面砖)。陈吉春[28]等人利用低硅铁尾矿成功制得压制彩色路面砖，并且确定较佳配方是水泥:粉煤灰:尾砂=25:10:65、水灰比8%，其后又配合湿排粉煤灰、425号普通硅酸盐水泥，分别掺加TN、TH、TB、FN、TNC作为外加剂制成了路面砖。34.1.2尾矿用作矿山采空区的充填材料对于大部分井下开采的矿山，剩余的尾矿可以作为矿井的有效充填材料，其充填费用仅为碎石水力充填费用的1/4~1/10。尾矿充填不仅解决了尾矿排放问题，减少了企业的经济负担，还具有良好的社会效益。近年来，随着在充填料制备、输送技术、充填材料开发和充填回采工艺技术等方面均取得了长足的发展，我国充填技术达到了世界先进水平，充填采矿法已成为我国一种高效的釆矿方法，约1/4左右的有色矿山应用充填采矿法。凡口铅锌矿、焦家金矿等利用尾矿作采空区充填料，尾矿利用率分别达到95%和50%以上，效果明显[29]。传统的尾矿充填多采用分级脱泥尾砂作为胶结充填的主要骨料，尾砂利用率一般只有50%左右。为了提高尾砂利用率，高浓度全尾砂胶结充填技术的取得进展，全尾砂胶结充填技术已在部分有色、黑色矿山得到了成功应用。高浓度尾矿或膏体尾矿的制备是全尾矿胶结充填的基础。目前，常用的高浓度尾矿的浓缩脱水技术主要包括浓缩-过滤脱水技术、高效重力沉降浓缩技术、储仓自然沉降浓缩等[30]。湖南锡矿山锑矿采选厂为提高充填料浆浓度，防止采场充填水泛滥，满足浅部中段残矿和保安矿柱回采需要，试验应用了尾矿似膏体充填工艺，该充填工艺采用水泥、粉煤灰、分级尾矿、水制成尾矿似膏体，使用柱塞泵高浓度输送至采场充填，自2012年7月投产以来，已充填14500m3，实践表明，该充填工艺输送浓度达到了74%~76%，充填料浆成本为62.18元/m3，充填体抗压强度1.5MPa，满足了采矿安全生产需要，具有明显的经济效益和环境效益[31]。安徽霍邱诺普矿业有限公司与长沙矿山研究院合作，进行了大规模地下低品位铁矿山充填采矿技术的研究与试验，建成了代表我国第四代新型充填工艺的充填站。1年多的生产运行表明，系统输送能力可达91.29m3/h，浓度稳定在70%左右,充填综合成本为78.43元/m3，充填倍线为9.03。该充填系统技术先进，工艺科学合理，充填浓度高，成本费用低，完全可满足大型铁矿山连续充填作业要求[32]。陈丽等[33]研究了金山店铁矿全尾砂胶结充填体的性能，采用普通水泥和其他两种固结剂为胶结材料，发现胶结充填体的强度与充填料浆浓度和灰砂比有直接关系，灰砂比1:4试件28d强度均能达到2~3MPa，灰砂比1:6时，浓度68%左右的试件强度都能达到要求;灰砂比1:8时，浓度为70%的高浓度试件强度才能达到2~3MPa。姜薇等[34]研究了细粒铁尾矿胶结充填体的性能。利用工业粉状废物配制的无水泥固结剂为胶凝材料固化细粒铁尾矿，所得固结体强度和经济性均优于用325#水泥。与325#水泥相比，用量相同时，其固结体抗压强度约高84%以上。在恰当情况下，5种激发剂(水玻璃、氯化钙、三乙醇胺、氯化钠、硫酸钠)单掺、复掺均能对体系活性、水化反应起到激发作用，提高强度，其中单掺三乙醇胺的技术经济指标最好，当灰砂比为1:5.5，三乙醇胺掺加量为固结剂的0.05%时固结体7d抗压强度增加了约20%，成本约为33.64元/t尾矿，为细粒铁尾矿井下充填提供了经济适用的技术。梁志强[35]研究了利用山东某金矿全尾砂制备井下胶结充填材料，结果表明，充填材料的最优配方为：灰砂比为0.25，水灰比为0.4，充填剂中水泥、石膏和石灰的用量比为6:3:1，并加入占充填剂总质量2.5%的早强剂MNC-Al，水玻璃140g/t尾砂，充填材料浓度为70%。在此条件下，所制得的充填材料3d的抗压强度达到了1.668MPa，可满足矿井下充填材料抗压强度>1MPa的要求。34.1.3尾矿制作微晶玻璃微晶玻璃又称玻璃陶瓷，是一种通过熔融冷淬然后控制析晶制得的多晶材料，由玻璃相和晶相构成，兼具玻璃的基本性能和陶瓷的多晶特征。由于微晶玻璃具有许多优良的性能，如机械强度高、热膨胀系数可调节、耐磨耐腐蚀、化学稳定性及热稳定性好等，使得微晶玻璃不仅可用于替代传统的玻璃或陶瓷材料，而且开辟了许多新的应用领域。微晶玻璃的制备工艺过程包括：基础玻璃的制备，玻璃的成型，退火处理，最后通过可控的热处理工艺把玻璃转变成微晶玻璃。目前微晶玻璃的制备方法主要有熔融法和烧结法。以金属和非金属尾矿以及炉渣废弃物为原料制备微晶玻璃具有很大的应用潜力，尾矿主要成分一般以SiO2、CaO、Al2O3和MgO等形式存在，而这些成分也是微晶玻璃生产所需的重要原料，通过合适的生产工艺利用尾矿制备微晶玻璃是一项“变废为宝”技术[36]。34.1.3.1金属矿尾矿制备微晶玻璃基于铁尾矿成分，铁尾矿微晶玻璃一般属CaO-MgO-Al2O3-SiO2(简称CMAS)和CaO-Al2O3-SiO2(简称CAS)体系。不同的硅氧比可得到不同的晶相，当Al2O3、SiO2含量低时，一般易形成硅氧比小的硅酸盐(如硅灰石)，当Al2O3、SiO2含量高时，易生成架状硅酸盐(如长石)，玻璃结构稳定，难于实现晶化。近年来又有人研究了以BaO-Fe2O3-SiO2为系统、主晶相为BaFe12O19的微晶玻璃。李克庆等[37]以河北司家营铁矿的低贫难选铁矿石为主要原料，采用熔融还原法炼铁和浇铸工艺制备微晶玻璃，能同时获得用于炼钢的生铁原料和建筑装饰用微晶玻璃。通过对比不同原料配比组成条件下渣铁分离和熔渣晶化的效果，确定最佳原料配比：铁矿石62%，氧化铝粉5%，生石灰15%，萤石3.3%，纯碱8.4%，焦炭6.2%。结果表明，在最佳条件下制备的微晶玻璃由硅灰石晶体和玻璃相组成，抗压强度为827MPa，Mohs硬度为6，体积密度为2.69g/cm3，吸水率为0.016%，酸损失0.08%，碱损失0.05%。郝全明等[38]以白云鄂博铁尾矿和粉煤灰为主要原料，通过对铁尾矿用量的调整，加入Cr2O3晶核剂进行优化，对其抗折强度及性能进行分析，并对主晶相含量进行观察，制备出抗折强度达188.90MPa，耐酸、耐碱性能大于98%，各项性能均优于天然大理石与花岗岩的微晶玻璃。马明生等[39]研究了以镍渣为主要原料采用熔融法制备建筑用微晶玻璃，以Cr2O3作为晶核剂，分析镍渣微晶玻璃的成核及晶化过程。通过计算表明，以镍渣为主要原料所制备的基础玻璃在加入质量分数2%的Cr2O3时，其结晶活化能E为371.1kJ/mol，结晶动力学参数k(Tp)为0.29。研究结果显示,加入晶核剂的基础玻璃从930℃开始均匀地析出透辉石相晶体；随着温度升高，晶体尺寸也逐渐增大，在温度达到950℃后，对样品进行30min保温热处理，样品中的晶体尺寸达到10~15(m。陈维铅等[40]以金尾矿为主要原料，采用熔融法制备CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃。研究结果表明：在850~950℃下，随着晶化温度的提高，所制备微晶玻璃的性能均提高，确定较佳的晶化制度为950℃保温3h，所制备微晶玻璃的热膨胀系数为69.7×10-7/℃、抗折强度为122MPa、密度为2.863g/cm3。不同地区的铜尾矿化学组成波动较大，但是主要化学成分为SiO2，另外还含有相当数量的Al2O3和Fe2O3，一定量的CaO、K2O和Na2O等，根据铜尾矿组成的特点，铜尾矿微晶玻璃一般选择CaO-FeO-SiO2系和CaO-Al2O3-SiO2体系。Yang等[41]以富铁铜尾矿成功制备了微晶玻璃，而且在这个过程中回收得到铁。结果显示，铁从中分离出来而且剩余的矿渣成功地转变成白色微晶玻璃。在900~1100℃之间不同的晶化温度对结晶动力学、晶相和微晶玻璃的微观结构进行研究，发现玻璃样品通过表面晶化机制结晶，主要的晶相是钙长石，次晶相是石英和透辉石，晶相随着晶化温度的升高而增多，当温度为950℃时物理化学性能最好，样品的密度为2.69g/cm3，吸水率为0.005%，气孔率为0.06%。34.1.3.2非金属矿尾矿制备微晶玻璃石棉尾矿化学组成以MgO、SiO2为主，通常选择MgO-Al2O3-SiO2体系，也有部分选择MgO-CaO-SiO2体系。丁文金等[42]以温石棉尾矿为主要原料，辅以石灰石和石英砂，采用熔融烧结法制备了微晶玻璃。结果表明，在一定的热处理条件下可以制得主晶相为透辉石，次晶相为柱状结构镁橄榄石的微晶玻璃；优化的晶化温度为1050℃，随着晶化温度的提高，基础玻璃红外吸收带发生明显的分裂，为晶体的生长提供了非均匀成核位置。孙小卫等[43]利用新疆可可托海锂辉石矿尾矿研制出了低膨胀微晶玻璃，并通过实验探讨了低膨胀微晶玻璃的成分、热处理制度与其性能之间的关系。通过控制微晶玻璃的成分和相应的热处理制度可以分别得到不同的微晶玻璃，当主晶相为β-石英固溶体时，可以得到透明微晶玻璃；而当主晶相为β-锂辉石固溶体时，得到不透明微晶玻璃；使用TiO2和ZrO2两种晶核剂，晶化温度不超过820℃，晶化时间不超过2h，得到透明的β-石英固溶体微晶玻璃；当晶化温度超过950℃时，得到不透明的β-锂辉石固溶体微晶玻璃。34.1.4尾矿制作轻质隔热保温材料建筑保温材料主要分为有机保温材料和无机保温材料两种，有机保温材料具有质轻保温隔热性能好的优点，但是存在易燃、易老化、安全性能差等致命缺点。以金属尾矿、废玻璃、粉煤灰、煤矸石等废弃物为主要原料生产的无机建筑保温材料，由于具有防火性能好、变形系数低、抗老化等优点。无机建筑保温材料主要有泡沫陶瓷、泡沫玻璃、陶粒、泡沫水泥、保温砂浆、加气混凝土砌块、岩棉等产品。尾矿可用于生产多种无机建筑保温材料。34.1.4.1尾矿制备加气混凝土砌块加气混凝土砌块是一种轻质多孔型的新型材料，具有容重轻、保温性能好、可加工等优良性能，因此被广泛用于工业与民用建筑中，成为新型保温材料中的重要产品。王长龙等[44]研究了以铁尾矿为主要原料制备加气混凝土。山西灵丘的低硅高铁型富含硅酸盐尾矿为硅质原料。作者考察了铁尾矿的粉磨时间以及各原料组份对加气混凝土物理力学性能的影响，结果表明，绝干加气混凝土密度为588kg/m3，抗压强度为4.07MPa，制品中主要物相为水化产物托贝莫来石和C-H-S凝胶，以及铁钙闪石、硬石膏、方解石和水化反应中残留的石英；制品强度与水化产物C-H-S凝胶和托贝莫来石胶结有关。李德忠等[45]以山西灵丘南岐铁矿选矿厂的尾矿为硅质材料，水泥和石灰为钙质材料制备了尾矿加气混凝土，研究了升温时间、恒温时间、恒温温度和降温时间等蒸压养护制度对加气混凝土力学性能的影响。结果表明:在升温时间为2h，恒温时间为8h，恒温温度为195℃(恒温压力为1.46MPa)，降温时间为3h的情况下，获得了抗压强度为5.28MPa，干密度为597kg/m3的加气混凝土制品；其力学性能符合GB/T11968-2006中A3.5、B06级加气混凝土合格品的要求。XRD分析结果显示，加气混凝土制品中的主要水化产物为托贝莫来石和羟基水化硅酸钙，原尾矿中的石英、斜长石等依然存在于制成品中，以骨料的形式对尾矿加气混凝土制品的强度起着积极作用。目前，国内生产的加气混凝土产品有石灰-水泥-砂和石灰-水泥-粉煤灰两种原材料体系，石灰是传统加气混凝土必备的钙质原料组分，对于灰砂加气混凝土，一般要求硅质材料中SiO2的质量分数>75%，并且要求石英的含量较高。铜尾矿中石英含量低，钱嘉伟等[46]采用铜尾矿-石灰-风积砂-水泥的原料体系，成功研制出抗压强度密度、导热系数、干燥收缩和抗冻融等各项主要性能均符合国标《蒸压加气混凝土砌块》(GB/T11968-2006)规定的蒸压加气混凝土。黄晓燕等[47]研究了以铜尾矿制备无石灰加气混凝土产品，用铜尾矿-矿渣-水泥熟料-风积砂原料体系制备压加气混凝土，以富钙镁的铜尾矿和矿渣代替传统加气混凝土所需的石灰。以铜尾矿、矿渣、风积砂、水泥熟料、石膏的质量分数分别为30%、35%、20%、10%和5%配合，所制备的B06级蒸压加气混凝土的绝干密度为610.2kg/m3，抗压强度为4.0MPa，达到了《蒸压加气混凝土砌块》(GB/T11968-2006)规定的A3.5、B06级加气混凝土要求。物相分析显示，所制备的加气混凝土中主要结晶相是板状的托贝莫来石、硬石膏、残留的石英以及来自原始铜尾矿中的残留矿物。34.1.4.2尾矿制作泡沫陶瓷泡沫陶瓷材料是一种具有高温特性的多孔材料，孔径从纳米级到微米级不等，气孔率在20%~95%之间，是经高温发泡烧成的密闭气孔材料，具有吸水率低、耐老化等优良性能，在未来的建筑领域里，利用尾矿、煤矸石、粉煤灰等工业废弃物生产的泡沫陶瓷具有广泛的应用前景和广阔的市场价值。泡沫陶瓷制造工艺通常有高温发泡法、添加造孔剂法、有机前驱体浸渍法、注模法、SHS(高温自蔓延合成法)等。近年来，利用高温发泡法制造泡沫陶瓷已形成规模，山西省介休市安晟科技发展有限公司利用铁尾矿、煤矸石、粉煤灰、陶瓷碎片、玻璃碎片等工业垃圾生产防火保温泡沫陶瓷，建成全国最大的泡沫陶瓷生产线，生产出的产品防火性能达到A级。工程全部投产后，可实现年产值25亿元，利税10亿元，安置1000人就业。该项目实现了废物的循环利用，延伸了产业链，填补了山西节能保温墙体泡沫陶瓷材料的缺口[48]。铝土矿选矿尾矿经过活化后，其中所含的偏高岭土矿物在碱激发条件下，可发生活性硅铝的溶解重排缩聚，形成新的以硅铝矿物为主的化学键合陶瓷，利用这一原理可制备出性能优良的低温泡沫陶瓷。陆占清等[49]以中国铝业中州分公司的铝土矿尾矿为原料，煤渣为骨料，铝粉为发泡剂，考察了尾矿活化条件、矿物组成、激发剂用量、水胶比、胶骨比等对泡沫陶瓷产品性能的影响，制备的泡沫陶瓷抗压强度为10.78MPa,密度为0.94g/cm3，平均孔径为2~5mm。黎邦城等[50]以程潮铁尾矿为主要原料，添加玻璃粉、高岭土、石英以及少量辅助发泡剂，研制出以闭口气孔为主，孔径分布均匀的泡沫陶瓷材料。程潮铁尾矿烧结性能差，配方中用量不宜超过55%，可通过加入其他常用矿物原料，充分利用程潮铁尾矿的高温释气成孔特性来制备泡沫陶瓷材料，一定量的碳化硅对泡沫陶瓷材料孔的结构及均匀性有明显的改善作用。制备的泡沫陶瓷主要物相为正铁辉石、石英和钙长石，同时含有少量的赤铁矿。34.1.4.3尾矿制备陶粒陶粒是一种人造的轻质粗集料，一般呈圆形或椭圆形球体，外壳表面粗糙而坚硬，内部多孔，呈蜂窝状，具有质轻、保温、隔热、耐火、抗震等性能，广泛应用于建筑保温材料领域里。陶粒一般以页岩、黏土岩等经粉碎、筛分、再高温下烧结而成。随着工业尾矿、废渣等固体废弃物的与日俱增，用尾矿、粉煤灰、煤矸石等为原料生产陶粒已成为一种必然的趋势。张蔚[51]以煤矸石、高岭土尾矿为主要原料，添加氢氧化钾为助熔剂，在烧成温度为1150℃，氢氧化钾掺量为3%，保温11min的条件下，可以烧制出800级的轻质高强陶粒，其各项性能指标符合GB/T17431.1-2000中规定的人造高强轻粗集料的指标要求。烧成温度对高岭土尾矿、煤矸石烧制陶粒的性能指标影响大，添加适量的氢氧化钾对烧制的性能有所改善，而保温时间对于烧制陶粒的筒压强度影响较大，但对堆积密度及吸水率影响较小。杜芳等[52]以鞍山式铁尾砂为原料，以粉煤灰、城市污水处理厂的剩余污泥为添加剂，进行了烧制建筑陶粒的研究，以陶粒吸水率和堆积密度为评价指标，来确定最佳的原料配比和烧制工艺，当铁尾矿:粉煤灰:城市污泥=40.3:44.7:15时，烧制出了满足国家标准的700级陶粒制品。34.1.4.4尾矿制备轻质保温墙体材料随着我国城镇化的深入、地价的上升、建筑抗震等级的提高，框架结构建筑物比例越来越高，市场对非承重、低容重、隔热保温墙体材料的需求也日益旺盛，掺加尾矿制备的轻质、保温、高力学强度、低成本的保温砖就有了潜力巨大的市场。喻杰等[53]以水泥为胶凝剂、黄石市灵乡铁矿尾矿为主要原料制备轻质保温墙体材料，研究了轻骨料膨胀珍珠岩、铁尾矿及其碱性激发剂掺量和水灰比对试件抗压强度、容重、导热系数的影响。结果表明，碱性激发剂对铁尾矿的活性有显著激发作用，从而可提高铁尾矿的掺用比例，减少水泥用量；当水泥、铁尾矿、激发剂、膨胀珍珠岩的质量比为1:2.5:0.25:0.63，水灰比为0.8时，试件28d抗压强度>5MPa，容重<900kg/m3，导热系数<0.231W/(m·K)，可满足轻质保温墙体材料的性能要求。王应灿[54]以铁尾矿、废旧聚苯乙烯泡沫为主要原料，普通硅酸盐水泥为胶凝剂，制备轻质隔热保温材料。试验研究表明，当铁尾矿/(水泥+铁尾矿)为40%、泡沫/(水泥+铁尾矿)为4%、水/水泥取0.48时，所制备的试块28d抗压强度可达1.05MPa，干燥后容重为740.6kg/m3，导热系数仅为0.109W/(m·K)。34.2选矿厂环境保护34.2.1选矿废水治理与回用技术据统计，目前我国选矿废水约占全国工业废水排放总量的十分之一，是我国工业废水排放量最多的行业之一。控制选矿废水排放，提高选矿废水的循环复用率，防止其造成环境污染和生态破坏是当前世界各国矿业工作者共同关心的重要问题。选矿废水具有水量大、悬浮物含量高、含有害物质种类较多而浓度相对较低等特点。选矿废水中常含有大量矿砂、各种选矿药剂、一定量的金属离子及氟、砷等污染物，若不经处理排入水体，危害很大。矿砂可使河道淤塞、河水变色；选矿药剂会毒害鱼类及浮游生物；选矿废水的pH值往往高于或低于国家规定的排放标准，同样会对环境造成危害。目前选矿废水处理的发展方向主要集中在以下几方面：（1）改革选矿工艺，尽量采用无毒或低毒的选矿药剂，消除或减少选矿过程中污染物的产生，为后续的废水处理创造条件。对重点污染源采取有效措施，消除潜在的污染危害。（2）根据选矿废水实际水质和处理后的用途决定废水处理方法，积极开发和采用有效的综合治理技术，加强各种方法间的联合使用，制订合理的工艺 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，提高处理效率。（3）强化选矿废水的循环利用，选矿废水中通常含有大量的药剂，循环利用不仅可以节省药剂，还可以对废水中的金属离子进行回收，达到资源的高效综合利用，提高工业用水的重复利用率，最终达到废水的零排放。（4）强化生物法治理选矿废水方面的研究，生物法处理选矿废水处理效果好，造价低，具有良好的前景[55]。废水处理的大多数技术在选矿废水处理中都有应用。较为常见的有混凝沉淀法、中和法、吸附法、氧化分解法、微生物处理法等[56]。吉林吉恩镍业股份有限公司选矿厂随尾矿排放到尾矿库的选矿废水每天达到6000t。由于尾矿库溢流废水不可避免残留有细泥、悬浮物及浮选药剂，对选矿生产影响较大，一直以来选矿废水大量外排，不仅造成了水资源的浪费，又导致环境污染。吉恩铜镍选厂通过实行尾矿库废水返回磨矿浮选，使用组合捕收剂并加大抑制剂CMC用量改善了选别指标，投入工业生产实践效果良好，镍回收率提高了6.37%，不仅节约新水，基本实现了尾矿库废水零排放。改造后选矿厂年清水单耗平均降低了1t/t，节水创效达到113.25万元，环境效益和经济效益显著[57]。董栋等[58]用聚合硫酸铁、聚合氯化铝和明矾3种混凝剂对广西某铅锌选矿废水进行了处理，试验结果表明聚合氯化铝效果较佳，当用量（以铝计）为40mg/L，pb2+去除率可达87.14%，而废水中具有还原性的有机浮选药剂去除率只有20.25%，在混凝沉降的基础上采用活性炭吸附进一步去除废水中残留的浮选药剂，当活性炭用量为100mg/L，pb2+去除率为93.24%，浮选药剂的去除率可达56.32%。将处理过的废水进行铅锌浮选试验，结果表明废水采用混凝沉降-吸附工艺处理后的浮选指标与清水相当，表明该工艺处理后的废水可用于浮选生产。缪海花[59]为了实现某铅锌矿选矿废水的循环利用，对该铅锌矿选矿废水采用自然降解、混凝沉降以及活性炭吸附等多种方法进行处理，并且进行了回用研究。试验发现活性炭吸附的处理方法可以有效去除废水中的有机污染物以及重金属离子，同时处理后的出水完全能够回收利用。彭新平[60]对某硫化铅锌矿选矿废水处理进行了试验研究，探讨混凝剂、氧化剂、吸附剂对废水处理工艺及处理效果的影响，为选矿废水处理后回用提供技术保障。陈伟[61]对地处湖南湘江水系上游的某铅锌矿选矿废水，采用调pH-氧化混凝-沉淀-吸附的废水处理工艺，出水符合《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级标准，并全部回用于选矿。同时，试验发现在闭路循环条件下，处理出水回用后的选矿指标相对稳定，且与使用新水的选矿指标相近，可以实现选矿废水零排放。严群等[62]采用混凝沉淀法对某钨矿含砷选矿废水进行处理，该废水砷含量高且砷主要以As5+离子存在，通过试验考察了生石灰、硫酸亚铁和六水三氯化铁等3种混凝剂对废水中砷的去除效果。经该工艺处理后废水中砷去除率可达99.14%，出水砷浓度降至0.361mg/L，达到了《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的要求。张帆[63]以硫酸铝、三氯化铁和聚合硫酸铁三种混凝剂对某蓝晶石矿选矿废水进行处理试验研究。结果表明，硫酸铝和非离子型聚丙烯酰胺联合使用的出水水质要比单一使用硫酸铝的出水水质好，达到了工业回用要求，且按废水年排放量12000t，回用率100%计算，该工艺可产生经济效益8114.4元/年。宿程远等[64]选取聚合氯化铝、聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺和六水合氯化铁4种常用混凝剂研究锰矿选矿废水混凝处理效果及最佳混凝条件。结果表明，PAM对锰矿选矿废水的处理效果最优，最佳混凝条件下废水去浊率与去锰率分别为96%和92%，其中废水的pH及投药量对混凝效果影响较大。何玉凤[65]等针对甘肃河西地区某白钨矿选矿废水，采用酸碱联用水处理工艺对选矿废水中的水玻璃进行混凝反应，消除了废水中悬浮物和重金属对选硫和选钨指标的影响。然后利用聚丙烯酸/硫酸酸化膨润土（PAA/HB）复合物去除混凝后选矿废水中的COD，结果表明，经酸碱联用混凝沉淀后的澄清选矿废水1L，在20℃下，吸附剂用量为1g，pH=5.0，搅拌100r/min，振荡2min时，COD去除率最高达78.9%，处理后的废水可全部回用到磨矿、选硫及重选作业，真正实现了“零排放”，达到了清洁生产目的。余波[66]对鄂西某高磷鲕状赤铁矿经过重选-磁选-反浮选-蚀胶法浸出的选矿过程所产生的废水，进行了中和处理回收试验研究。研究结果表明，该废水经处理后可达到国家排放标准，并可回收其中的酸。刘婷[67]等针对四川某鲕状赤铁矿选矿废水的水质特征提出自然沉降-混凝-氧化的处理工艺，并对混凝和氧化工艺条件进行筛选和优化。试验表明，自然沉降能够去除大部分悬浮物、COD和金属离子；聚合氯化铝PAC对鲕状赤铁矿选矿废水混凝沉降比聚合氯化铝铁、硫酸铝和氯化钙效果更好；混凝过程与搅拌强度、搅拌时间、pH值和沉降时间有关；空气曝气氧化处理混凝后水能进一步有效降低COD值，且COD的去除效果受空气曝气流量、曝气时间和静置氧化时间的影响。通过静沉-混凝-氧化工艺处理后的出水水质能达到国家工业废水排放标准。许永[68]针对某钼矿选矿废水组成复杂，污染物浓度高，虽经长时间的沉淀，悬浮物和COD仍分别高于400mg/L和120mg/L等特点，根据经验改进选矿废水深度净化处理技术，应用化学沉淀、混凝沉淀和助凝沉淀原理，对该废水进行了深度处理，出水水质满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级标准。张玉芝[69]采用酸碱中和+混凝沉淀组合工艺处理煤矿灯房含酸、含铅废水。该工艺是在酸性废水中投加苛性钠，使废水pH值控制在9左右，使废水中溶解铅形成氢氧化铅沉淀。在水泵提升过程中投加絮凝剂，利用水泵的叶轮混合搅拌，进入一体化设备，完成混凝反应、沉淀、污泥浓缩等过程。废水处理后的出水pH值达到7.6，悬浮物质量浓度到110mg/L，处理效率为63.33%，pb的质量浓度为0.6mg/L，处理效率为99.67%。处理后水质达到排放标准。朱静等[70]针对锑矿选矿废水中锑和丁基黄原酸钠严重超标的问题，用酸改性粉煤灰对其进行吸附处理。实验结果表明，当酸性粉煤灰与处理选矿废水的质量体积比为1:100、pH值为3、静置时间为4h时，废水中的锑可从28.61mg/mL降到0.05mg/mL以下，去除率达99.8%以上，废水中丁基黄原酸钠可从0.1373mg/mL降到0.0200mg/mL，去除率达95.0%以上。刘婷等[71]以农业废弃的稻草秸秆为原料，经过高锰酸钾氧化和乙二胺胺化两步改性后，制成对选矿废水中有机物具有吸附作用的新型吸附材料，研究了pH、吸附剂投加量以及吸附时间对选矿废水中COD去除率的影响。结果表明，改性秸秆最佳条件下对COD的吸附去除率可达到98%以上。李明晓[72]为了降解选矿废水中的黄药，采用溶胶-凝胶法制备了TiO2薄膜，并引入芬顿法，研究了掺杂TiO2薄膜在太阳光照射下，对选矿废水中的主要有机污染物黄药的光催化降解效果。研究结果表明，黄药经过芬顿法处理后有利于光催化反应的进行；掺杂的TiO2薄膜能够有效降解选矿废水中的黄药，太阳光照8h后降解率达到94.66%。吉鸿安[73]分析了选矿废水中浮选药剂的残留特点，然后针对选矿废水中超标的浮选药剂黄药和二号油开展了利用臭氧分解黄药和二号油的试验。结果表明，黄药和二号油能被臭氧有效分解，且效果显著，可使废水得到深度处理。生物处理工艺具有处理效果好、运行成本相对低等技术优势，也被广泛应用于工业废水回用工艺。宋卫峰[74]为考察硫化矿浮选废水的生物降解效能，采用序批式生物反应器（SBR）研究浮选废水的降解能力，探讨了不同运行条件对苯胺黑药、黄药及乙硫氮去除效果的影响。结果表明：经过24d的培养驯化，浮选药剂的降解达到预期效果；SBR在HRT为2h，pH在6~7之间，葡萄糖投加量为0.1g/L时降解效果达到最佳；除此以外活性污泥对硫化物承受浓度可达到120mg/L。宋卫锋[75]还用生物接触氧化法对模拟选矿废水进行了处理试验研究，考察了不同工艺条件对苯胺黑药、黄药及乙硫氮等浮选药剂去除效果的影响。程皝等[76]采用上流式厌氧好氧一体化生物滤池处理模拟选矿废水中的黄药和重金属Zn2+、Pb2+离子，当进水中Zn2+、Pb2+浓度分别在30.0mg/L和3.0mg/L以下时，出水中的Zn2+、Pb2+浓度分别在1.5mg/L和0.5mg/L以下，符合《铅锌工业污染物排放标准》（GB25466-2010）的相关要求。进水中存在的重金属Zn2+、Pb2+会对滤池降解黄药的能力产生负面影响，其中Pb2+的影响要大于Zn2+。34.2.2尾矿库复垦矿业开发产生大量尾矿导致了严重的环境生态问题，尾矿是工业固体废弃物的主要来源，尾矿库占用大量的土地资源，尾矿库闭库复垦及生态重建在矿山生态环境治理方面起到重要作用。尾矿库闭库复垦就是恢复闭库后的尾矿库对原有占地的生态效应和经济利用价值，将其改造成为符合经济、社会、生态效益要求，并与周围环境保持协调发展的活动。尾矿复垦主要有下面几种形式：复垦为农业用地，复垦为林牧用地，复垦为建筑用地，以及尾矿砂直接用于种植改良土壤。李朝阳[77]等以承德市宽城县恒泰矿业集团马道沟铁矿水泉沟尾矿库的生态复垦为例，研究了尾矿库复垦土地耕作效果。水泉沟尾矿库坐落于宽城县碾子峪乡马道沟村，始建于2000年12月，2001年投入使用，2006年闭库，占地10hm2，库容44万m3。该尾矿库在设计之初就按照边使用、边治理、边恢复”的方针，通过前期尾矿叠坝，中期废石压坝，后期平整、覆土造田等工程，对边坡坝体进行了系统的加固、绿化和恢复，对尾矿库进行了复垦，复垦出农用地约5.3hm2。通过复垦土地耕作对比试验，包括农作物收成试验、果粮间作试验以及根系生长试验等，结果表明：水泉沟尾矿库土地复垦后可以达到农用地的耕作标准，但复垦后土地熟化程度还较低，土壤有机质等农作物生长所需养分含量较少，保水、保墒能力较差。在当地自然地理条件下，采用果粮兼作的复合农林模式有利于土壤熟化，农作物成活率提高，同时，防风固沙能力增强，地表径流状况得到改善，果粮间作区地表小气候明显好转，农林复合生态效益较为明显。覆山皮土之后，能较好地改善尾矿砂的含水量、温度等土壤性状，有利于植物生长，并加速土壤中各种有机物质、矿物质的转化过程，提高养分含量。这为相似条件下矿山环境治理中土地复垦与适宜性利用提供了一定的参照，对依托矿山而形成的城镇居民尤其是因矿业活动毁坏农田比较严重的城镇具有现实意义。张英军[78]等对金川镍尾矿库复垦的限制因子及植物适应性进行了研究。通过对金川镍尾矿库尾矿砂机械组成及理化性质进行分析，结果表明：尾矿库复垦最主要的限制因子是干旱和重金属植物毒害。植物对干旱的适应性表现在萌芽快、根系生长迅速而发达，具有旱生形态结构，抗旱生理机能，同时为了适应干旱其化学成分也发生了变化，一些植物含有挥发油等。植物对重金属毒害的抗性表现在植物通过限制重金属离子跨膜吸收或与体外分泌物络合等避性途径使其不吸收环境中高含量的重金属，保持体内较低浓度，从而免受其害；植物也可以通过金属排斥性及金属积累等耐性途径使植物体内具有较高浓度的重金属，但不受其害。通过以上研究，建议金川镍尾矿库复垦选择乡土适生先锋植物种，选择的植物应具有适应性强、抗逆性好、有改良土壤能力、根系发达，有较高的生长速度、播种栽植较容易、成活率高等特性，在尾矿库、废石场生长良好的红柳、地肤、猪毛菜、蒿类等植物。同时为提高植物成活率采用穴式换土法复垦并配合灌溉措施，在土壤中增施有机肥及N、P、K并配合使用抗旱剂、保水剂。在复垦初期种植绿肥植物，在木本植物栽植之前进行抗旱、抗盐锻炼以提高成活率。李晓雷[79]等对红透山铜矿尾矿库复垦进行了适宜性评价研究。研究从尾矿库复垦适宜土地类型选择的原则，影响重污染尾矿库复垦方向的地形坡度、有效土层厚度、排灌水条件、基底污染、稳定性、土壤质地、pH值、含盐量、土地成片面积等13个因子出发，采用综合偏差率方法，对宜旱田、宜园、宜林、宜牧草4个方向进行评价，得出影响红透山尾矿库各评价单元复垦方向的总偏差率。比较合理的复垦方向主要为二级或三级牧草地，三级林地，为保护矿区环境，主要复垦方向应选择牧草地和灌木型林地，主要的限制性因子为污染、基底的稳定性、土壤质地。研究成果为尾矿库复垦及后期规划设计提供了参考。34.2.3选矿除尘技术选矿产生的粉尘对大气环境及现场工作人员的身体健康具有严重的危害，故对其进行处理是十分必要。陈宜华[80]对冶金矿山选矿厂的粉尘治理技术进行了总结，提出新型过滤材料及除尘器、超声雾化器、新型就地抑尘过滤除尘等技术的应用是选矿厂粉尘控制的方向。提出采用单一的除尘方法一般不易达到较好的效果，针对产生粉尘的设备及作业环节进行有效密封，并采用多种收尘工艺和多种除尘设备来控制冶金矿山选矿厂粉尘污染，是实现清洁生产的最佳途径。德兴铜矿的科技人员发明、设计了无动力消耗自然通风除尘系统控制石灰乳车间的湿石灰粉尘，运行以来，无动力、无成本、基本不管理，有效地控制了呛人的石灰粉尘，车间内的粉尘一直未超标，效果很好[81]。有关部门的鉴定是：设计新颖，布局合理，投资省，见效快。选矿厂干石灰粉尘和湿石灰粉尘成功的治理方法已在德兴泗洲选矿厂一期石灰乳车间及日处理9万t矿石的大山选矿厂石灰乳车间得到了很好应用，也可供有同类型石灰粉尘治理要求的厂、矿借鉴。另一方面，对于矿业过程中产生的有毒有害气体进行处理也至关重要，相关科研工作者针对不同矿山具体情况进行了研究和应用实践。近10年来，我国稀土冶炼厂[82]对产出的有害废气进行了有效的治理，并取得了很好的效果，废气处理的技术在不断提高与完善，新的处理技术成果，陆续用于生产实践。对各种有害废气（如含氯、含氟、含酸雾的废气等）的处理结果，均可达到国家排放标准。许冬梅[83]阐述了铀矿山开采过程中产生的废水、废气、废渣对矿区周围环境造成的污染，提出了相应的治理对策和措施。其中，开采铀矿最主要的废气是氡气，对矿井氡的控制，必须首先查明氡的来源，氡析出的性质和特征，充分发挥通风的两大基本作用，合理的调整系统网络中的风压分布和对矿井氡析出的控制，减少矿井中的氡析出，提高风流的稀释能力和利用率。为了保证矿用气体传感器在调校过程中产生的有毒废气不影响工作人员的身体健康，并能无污染地排向大气，郭妍[84]等人研究了一种智能处理方法，即采用活性炭纤维负载TiO2的光催化氧化技术吸附并分解有毒废气，利用BP神经网络控制室内活性炭用量，以C8051F020单片机为核心控制CPU，研究并设计了废气处理系统，使调校室内有毒废气浓度达到不危害人体健康并符合国家排放标准的目的，对实现调校过程中废气处理的智能化控制、保障人身安全和煤矿生产以及改善环境质量有重要意义。祁才克[85]研究了超重力技术工业化应用于矿业粉尘处理方面的最新进展，并分析了其工业应用的可行性。生物法净化技术[86]也是一种行之有效的处理方法，其处理低浓度废气效率高，成本低。生物法处理被污染的空气这一技术已经被德国和荷兰成功地运用了20年，但是在国内还属于一种