（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）石棉尾礦是在石棉礦采選中產(chǎn)生的礦物殘渣，主要成分為蛇紋石，還含有少量滑石、白云石和方解石?；瘜W(xué)成分主要為SiO2、MgO和少量鐵、鋁、鈣等其他物質(zhì)。我國是世界上石棉生產(chǎn)大國，石棉儲量居世界第三位，但我國石棉礦中含石棉量不高， 一般在1% ~ 4%之間， 即生產(chǎn)一噸石棉將產(chǎn)生近百?lài)?/span>石棉尾礦。
據統計，我國每年生產(chǎn)石棉34萬(wàn)多噸，年產(chǎn)生石棉尾礦數千萬(wàn)噸，目前全國石棉尾礦的貯存量已達到幾十億噸。這些龐大的尾礦山不僅占據了大量土地資源， 而且污染環(huán)境， 對人類(lèi)健康和安全構成嚴重威脅。
1 石棉尾礦對環(huán)境的危害
石棉尾礦在長(cháng)期堆存下對礦區及周邊環(huán)境造成的危害主要表現在:
(1)侵占土地, 破壞生態(tài)環(huán)境。石棉礦長(cháng)期開(kāi)采將產(chǎn)生數量巨大的尾礦山，這些尾礦山不僅占據了有限的土地資源，而且嚴重破壞了當地的生態(tài)環(huán)境。尾礦山上寸草不生, 如果遇上暴雨山洪，極易引發(fā)泥石流、山體坍塌等地質(zhì)災害。
(2)大氣污染。石棉尾礦中含有大量未選出的細小短纖維，這些短纖維隨風(fēng)飄蕩，造成大氣質(zhì)量的破壞。我國《工業(yè)場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸現值》規定，石棉礦山和石棉制品生產(chǎn)企業(yè)其生產(chǎn)工作環(huán)境內粉塵含量不得超過(guò)2mg /m3。但全國各礦區的實(shí)際情況是國有大企業(yè)基本達標，中小企業(yè)普遍不能達標， 工作環(huán)境中石棉粉塵含量在每立方米大氣中高達數百毫克, 遠遠超出國家標準。特別值得注意的是這些細小石棉粉塵隨風(fēng)遷移，可以漂浮至數公里之外，造成礦山周邊環(huán)境的污染。
(3)水體污染和土壤毒化。石棉尾礦中含有細小短纖維、鈣、鎂、鉀、鈉及少量重金屬元素，在雨水和地表水的沖刷下進(jìn)入河流及地下水中，造成水體污染。過(guò)量的可溶性鹽類(lèi)礦物使尾礦庫周邊土壤出現次生鹽漬化，引起礦區局部土壤毒化，破壞當地農業(yè)生產(chǎn)環(huán)境。
2. 國外石棉尾礦的綜合利用技術(shù)
目前，國外在石棉尾礦的綜合利用方面主要以尾礦中的高含量鎂為開(kāi)發(fā)對象，采用火法冶煉技術(shù)生產(chǎn)高純度的金屬鎂。這種技術(shù)能夠充分利用石棉尾礦，在解決環(huán)境污染的同時(shí)獲得較大的經(jīng)濟效益，是值得推廣應用的新技術(shù)。但該技術(shù)前期開(kāi)發(fā)費用高，規模生產(chǎn)投資大， 必須具有雄厚的經(jīng)濟基礎方能實(shí)施。
3.國內石棉尾礦的綜合利用技術(shù)
3.1 從石棉尾礦中回收石棉短纖維
我國石棉選礦長(cháng)期以來(lái)采用干法風(fēng)選技術(shù), 這種技術(shù)由于自身的限制, 只能回收石棉礦中0.5mm以上的長(cháng)纖維, 而小于0.5mm 的短纖維則混入尾礦被拋棄。正是這些存在于尾礦中的短纖維對環(huán)境形成污染, 破壞空氣和水體。為了解決干法分選技術(shù)存在的問(wèn)題, 李克文、榮葵一等先后研究了石棉礦物的濕法選礦工藝, 并申請了中國專(zhuān)利。他們利用石棉纖維在水中或一些化學(xué)表面劑溶液中會(huì )發(fā)生膨脹, 施加一定外力即可變?yōu)闃O細的石棉纖維這一原理, 將干法風(fēng)選的石棉尾礦進(jìn)行松解, 進(jìn)而回收得到滿(mǎn)足石棉制品要求的具有一定長(cháng)徑比的石棉纖維。
依據上述專(zhuān)利技術(shù)，甘肅省阿克塞縣新遠石棉開(kāi)發(fā)公司在2002年投資建設了年處理2. 5萬(wàn)t石棉尾礦的回收利用廠(chǎng)，當年回收石棉纖維1000t，2003年回收石棉纖維3500t 所回收的石棉纖維達到中國石棉協(xié)會(huì )制定的技術(shù)要求, 該產(chǎn)品制作的石棉橡膠板拉伸強度達到12. 06MPa，經(jīng)制成汽車(chē)剎車(chē)片檢驗, 產(chǎn)品摩擦系數小，磨損率低，證明濕法選礦工藝完全可以應用于石棉尾礦中短纖維的回收。
這種回收技術(shù)雖然能夠回收部分石棉產(chǎn)品，有效地提高企業(yè)的經(jīng)濟效益, 但對于影響環(huán)境的石棉尾礦并不能減少, 無(wú)法達到消除污染的主要目的。
3. 2 生產(chǎn)建筑材料
石棉尾礦的主要礦物成分是蛇紋石, 此外還有少量的石英、粘土、滑石等。蛇紋石的纖維結構和耐熱、耐磨等優(yōu)異的物理性能使其能夠作為生產(chǎn)建筑材料的基本原料, 代替粘土制備磚瓦等建材。所以,對于產(chǎn)生量巨大的石棉尾礦, 最簡(jiǎn)便的處理方法是生產(chǎn)磚瓦等建筑材料。
西南科技大學(xué)的廖其龍、盧忠遠等人曾對石棉尾礦制備建筑材料進(jìn)行了系統研究:
(1) 采用石棉尾礦為基本骨料, 粉煤灰為膠粘劑生產(chǎn)免燒磚, 實(shí)驗證明其制品的抗壓抗折強度遠高于150號免燒磚技術(shù)指標；
(2)將尾礦粉碎, 在700-1050℃高溫下焙燒后再碾磨, 然后成型、水熱處理, 作墻體材料、保溫隔熱材料和裝飾材料；
(3)通過(guò)原料制備、熔制、成型、退火和晶化等工藝制備微晶玻璃, 其各項理化指標均達到或超過(guò)同類(lèi)產(chǎn)品, 其機械性能、耐磨性及耐腐蝕性能優(yōu)異, 具有良好的電絕緣性和較高的耐熱性及較低的熱膨脹系數；
(4)用石棉尾礦制備耐熱混凝土和耐火材料, 該工藝利用石棉尾礦主要含硅鎂的特點(diǎn), 經(jīng)配料、高溫煅燒、碾磨、成型、低溫合成等工序, 最后得到上述耐火材料, 其產(chǎn)品質(zhì)量均達到國家標準的要求。
楊贊中等人研究了石棉尾礦在陶瓷生產(chǎn)中的應用, 證明用磁選除去石棉尾礦中的鐵質(zhì)后, 可以用作生產(chǎn)日用陶瓷的原料, 制成品達到滑石質(zhì)陶瓷的標準。
使用石棉尾礦生產(chǎn)建筑材料, 能夠大量地消耗石棉尾礦, 有效地解決石棉尾礦污染的環(huán)境問(wèn)題, 同時(shí)具有一定的經(jīng)濟效益。但這類(lèi)綜合利用方式至今未能獲得推廣應用, 其原因主要有三點(diǎn):
(1)低溫成型制備石棉尾礦磚瓦， 尾礦中的石棉纖維未能改性,使用中仍存在石棉廢物污染環(huán)境的問(wèn)題；
(2)使用高溫煅燒制備耐火材料, 雖然改變了石綿纖維的結構, 消除了石棉廢物的環(huán)境威脅, 但生產(chǎn)中需要消耗大量的燃料, 生產(chǎn)成本高, 利潤有限；
(3) 絕大部分石棉礦山都在邊遠山區, 交通不便, 運輸線(xiàn)路長(cháng), 而制成品銷(xiāo)售價(jià)格低, 企業(yè)很難獲得利潤來(lái)維持正常運轉。
3. 3 提取石棉尾礦中的有用成分
利用石棉尾礦中含有高含量鎂和硅的特性, 可以從石棉尾礦中提取鎂鹽和硅鹽產(chǎn)品。根據石棉尾礦的化學(xué)組成特性, 代厚全等人研究了石棉尾礦制備碳酸鎂和氧化鎂的工藝流程。尾礦經(jīng)粉碎煅燒后消化, 轉換為氫氧化鎂, 然后通過(guò)碳化獲得輕質(zhì)碳酸鎂, 再進(jìn)一步熱解煅燒, 即可獲得輕質(zhì)氧化鎂, 經(jīng)工業(yè)化試驗證明, 產(chǎn)品分別達到國標GB1612 - 79和部標HG I-324 -77的優(yōu)質(zhì)級標準。
為了更有效地利用尾礦資源, 盡可能地減少環(huán)境污染, 合肥工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院楊?？?/strong>等人系統地研究了蛇紋石的浸取過(guò)程，提出了蛇紋石綜合利用新工藝。該工藝采用循環(huán)活化酸浸新技術(shù), 以蛇紋石為原料同時(shí)制取輕質(zhì)氧化鎂和水玻璃, 產(chǎn)品符合國家相關(guān)標準, 蛇紋石中氧化鎂的回收率大于90%。該工藝不僅盡可能地利用了尾礦中的有用成分, 而且還考慮到生產(chǎn)廢水的綜合利用, 使用沉鎂母液生產(chǎn)含鎂硫氨肥, 從而將生產(chǎn)造成的二次污染降至最小。
利用前期的基礎研究成果, 他們還陸續開(kāi)發(fā)了用蛇紋石制備五水偏硅酸鈉、有機硅化合物、氫氧化鎂和針狀納米氫氧化鎂等系列產(chǎn)品, 使產(chǎn)品具有更大的經(jīng)濟效益和市場(chǎng)前景。
韓廷信改進(jìn)了尾礦焙燒工藝, 首先用鹽酸分解礦粉, 經(jīng)轉化、過(guò)濾、凈化、濃縮等工序, 最后采用噴霧焙燒法進(jìn)一步生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)輕質(zhì)氧化鎂, 產(chǎn)品純度達到98. 16% , 該工藝還可同時(shí)制備白炭黑, 其工藝流程簡(jiǎn)單, 生產(chǎn)成本低, 具有明顯的經(jīng)濟效益, 值得推廣應用。
中國礦業(yè)大學(xué)的鄭水林等人以甘肅阿克塞礦的石棉尾礦為原料, 開(kāi)發(fā)出制備超細氫氧化鎂和超細高比表面積二氧化硅的高效綜合利用新技術(shù), 并成功地通過(guò)了生產(chǎn)性試驗, 尾礦中鎂和二氧化硅組分的回收率達到80%以上。從該工藝提供的中試結果看, 處理1t石棉尾礦可得到超細氫氧化357kg, 超細高比表面積二氧化硅339kg, 同時(shí)還可以從廢渣中回收副產(chǎn)品氧化鐵紅, 從廢水中回收硫酸鈉, 整個(gè)工藝沒(méi)有廢物產(chǎn)出, 處理1噸尾礦可獲利1123. 4元，具有明顯的經(jīng)濟效益、社會(huì )效益和環(huán)境效益。
4 結語(yǔ)
石棉尾礦對環(huán)境和人類(lèi)健康具有較大的危害性, 必須進(jìn)行妥善處理處置。從目前的處理處置技術(shù)來(lái)看, 采用酸解提取鎂鹽及其他無(wú)機鹽產(chǎn)品的綜合利用工藝是應該肯定和推廣的。但是, 由于各地石棉尾礦的化學(xué)組分及礦物結構有較大差異, 不能完全照搬照套, 必須進(jìn)行前期試驗研究, 才可能獲得最佳的工藝參數, 達到經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會(huì )效益和諧統一的預期目的。
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