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中国战略性矿产钨尾矿“变废为宝”

内容概述钨矿作为一种战略资源,在全球经济和高科技产业的发展中占据着举足轻重的地位。被誉为“战...

钨矿作为一种战略资源,在全球经济和高科技产业的发展中占据着举足轻重的地位。被誉为“战争金属之王”的钨,因其独特的物理和化学性质,在国防、航天、电子等高科技领域展现出了不可替代的重要作用。无论是制造高速切削工具、硬质合金,还是在超导材料、新型能源的开发中,钨都发挥着关键角色,成为推动科技进步和国家安全的关键要素。

中国作为全球钨矿资源的主要拥有者,不仅储量丰富,占据了全球超过一半的份额,而且在钨矿的开采和加工方面也处于领先地位。这一资源优势为中国在全球高科技产业竞争中提供了坚实的基础,但同时也带来了如何处理大量钨尾矿的挑战。

在钨矿的开采和加工过程中,会产生大量的尾矿。这些尾矿中虽然钨的含量较低,但仍然含有其他有价值的元素和矿物。然而,由于技术和经济条件的限制,这些尾矿往往被直接堆放,不仅占用了大量宝贵的土地资源,还可能对周边环境造成严重的污染。尾矿中的有害物质可能通过风蚀、水蚀等途径进入水体和土壤,对生态系统和人类健康构成潜在威胁。

一、钨尾矿的现状与挑战

(一)钨尾矿的产生与堆积

钨尾矿是钨矿在选矿过程中产生的废弃物。由于钨矿品位一般较低,通常在0.1-0.7%之间,导致在选矿过程中会产生大量的尾矿。这些尾矿的排放量相当可观,约占原矿的90%以上。据估计,我国每年约排放40多万吨钨尾矿,而堆存量更是达到了1000多万吨以上。这些尾矿大部分未被有效利用,主要储存于尾矿库或回填入矿井。

钨尾矿的堆积不仅占用了大量的土地资源,而且给当地的生态环境带来了潜在的风险。尾矿库的建设和运营需要占用大片土地,这对土地资源紧缺的地区来说无疑是一种浪费。此外,尾矿的长期堆积还可能因雨水冲刷、风力侵蚀等原因导致有害物质渗出,对周边的水体和土壤造成污染。

(二)尾矿堆积对土地、水资源及生态环境的潜在影响

对土地的影响:尾矿堆积会占用大量土地,导致土地资源浪费。同时,尾矿中的有害物质可能渗入土壤,改变土壤结构和肥力,影响农作物的生长和产量。

对水资源的影响:尾矿中的有害物质可能通过雨水冲刷、渗透等方式进入水体,污染河流、湖泊等水资源。这些污染物可能对水生生物造成危害,破坏水生生态系统平衡。

对生态环境的影响:尾矿堆积还可能对周边的生态环境造成破坏。例如,尾矿库的建设可能破坏原有的植被和生态系统,导致生物多样性减少。此外,尾矿中的有害物质还可能通过食物链传递,对人类健康构成潜在威胁。

(三)钨尾矿处理的传统方法及其局限性

1.传统方法

填埋:将尾矿直接填埋于地下或地表,通过覆盖土壤等方式进行封闭处理。这种方法简单易行,但处理成本较高,且可能因封闭不严导致有害物质渗出。

堆存:将尾矿堆放在指定的场地内,通过自然风化、沉淀等方式进行处理。这种方法占地面积大,且可能因雨水冲刷等原因导致有害物质扩散。

2.局限性

处理成本高:无论是填埋还是堆存,都需要投入大量的人力、物力和财力进行建设和运营。特别是填埋方法,需要建设专门的填埋场和封闭设施,成本高昂。

环境风险大:传统方法难以有效减小尾矿体积和降低重金属污染等问题。尾矿中的有害物质可能通过雨水冲刷、渗透等方式进入水体和土壤,对环境和人类健康构成潜在威胁。特别是堆存方法,占地面积大且易受天气影响,环境风险更高。

二、钨尾矿变废为宝的技术创新

尾矿作为矿山开采后的废弃物,若不加以合理处理,不仅会占用大量土地资源,还可能对环境造成严重影响。然而,通过技术创新,尾矿可以实现资源化利用,变废为宝。

(一)尾矿资源化利用的主要技术路径

1.尾矿再选

原理:通过物理或化学方法,对尾矿进行再次处理,以提取其中残留的有价值矿物。

流程:通常包括磨矿、分级、重选或浮选等步骤。磨矿是为了将粗颗粒进一步粉碎,便于后续的分级和重选处理。

优势:可以有效提高尾矿中矿物的回收率,提升资源利用率。同时,工艺相对简单,成本较低,能耗较小。

2.尾砂充填

原理:将尾砂作为充填料,用于充填井下采空区,以降低安全风险,同时提高矿石回采率。

流程:尾砂经过处理,通过管道输送至井下,进行充填作业。

优势:实现了尾砂的减量化、无害化和资源化利用,降低了安全风险,提高了矿石回采率。

3.尾矿制建材

原理:利用尾矿中的有用成分,通过加工处理,制备成各种建筑材料。

流程:尾矿经过破碎、研磨、混料、压制成型、烧结等步骤,制备成水泥、砂浆、砖块、混凝土等建筑材料。

优势:解决了尾矿堆积带来的环境问题,同时降低了建筑材料的生产成本,提高了尾矿的资源化利用率。

(二)典型案例分析

1.湖南有色新田岭钨业有限公司

基本情况:公司成立于2008年,隶属于中国五矿集团,是一家从事钨矿的开采、选矿、销售,综合回收钼、铋的高新技术企业。目前年处理钨原矿120万吨以上,钨精矿回收率86%以上。

项目建设背景:随着矿山开采的进行,尾矿堆存量逐渐增加,对环境造成了严重威胁。同时,尾矿中仍含有大量有价值矿物,亟需进行资源化利用。

技术路径:公司通过与高校及企业合作,推进大型低品位白钨矿绿色开发技术与示范项目建设,涵盖了矿岩智能分拣预抛废、废水综合处理及循环利用、精准智能充填料浆制备控制等技术。同时,投资建设了年处理60万吨钨尾矿资源化综合利用项目,将尾矿加工成绿色建材。

实施效果:项目实现了尾矿综合利用率70%以上,废水回用率85%以上。年减少尾砂排放87万吨,年减排工业废水120万吨。同时,通过尾矿资源化利用,企业经济效益显著提升,延长了矿山的使用年限。

积极影响:项目在资源利用、产品产量、经济效益上做加法,在矿山固废排放、安全风险上做减法,实现了经济效益与生态效益的双赢。

2.宁化县鑫丰新型建材有限公司

成功案例:该公司充分利用行洛坑钨矿尾砂资源,通过引进先进技术和设备,成功生产出了加气混凝土砌块及板材等新型建材产品。这些产品不仅质量稳定,符合国家标准,而且市场需求量大,为企业带来了可观的经济效益。同时,该项目的实施也有效解决了尾矿堆存带来的环境问题,实现了尾矿的资源化利用。

三、政策支持与市场前景

(一)政策支持

国家层面关于矿产资源综合利用的政策导向与支持措施主要体现在以下几个方面,这些措施对钨尾矿资源化利用具有显著的推动作用。

1.政策引导与规范

国家自然资源部及相关部门发布了一系列政策,旨在规范钨等矿产资源的开发与利用,促进其高质量和可持续性发展。设定了钨矿开采总量控制指标,以防止资源过度开发,提升资源利用效率。

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图:国家再生钨行业相关政策

2.税收优惠与资金扶持

尽管具体针对钨尾矿资源化利用的税收优惠政策可能因地区和时间而异,但国家通常会对矿产资源综合利用项目给予一定的税收减免或资金扶持。这些政策有助于降低钨尾矿资源化利用项目的成本,提高其经济效益。

3.技术研发与创新支持

国家鼓励和支持矿产资源综合利用技术的研发与创新,包括钨尾矿的选矿、加工、利用等方面的技术。通过设立科研项目、提供研发资金等方式,推动钨尾矿资源化利用技术的不断进步。

4.市场准入与产业引导

国家通过制定市场准入标准和产业政策,引导钨尾矿资源化利用产业向规模化、集约化方向发展。禁止外商投资钨勘查开采领域,维护国内资源安全,为国产企业创造良好的发展环境。

5.绿色矿山与生态环

国家推动绿色矿山建设,要求矿山企业实现节能减排、生态恢复等目标。这有助于促进钨尾矿资源化利用与生态环境保护的协调发展。

(二)钨尾矿资源化利用的市场前景

1.市场需求分析

随着制造业的复苏和高端制造业的发展,对钨等战略金属的需求持续增长。钨尾矿资源化利用产品,如高标号水泥、建筑陶瓷、免烧砖等建筑材料,以及高性能钨基材料等,具有广阔的市场需求。

2.潜在增长点

钨尾矿中蕴含的共伴生稀有稀散金属,如钽、铌等,具有较高的经济价值,是未来钨尾矿资源化利用的重要潜力点。随着技术的不断进步和市场的不断拓展,钨尾矿资源化利用产品的种类和应用领域将不断扩大。

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图:再生钨行业产业链图谱

3.产业发展趋势

钨尾矿资源化利用产业将向规模化、集约化、绿色化方向发展。通过技术创新和产业升级,提高钨尾矿资源化利用的效率和质量,降低生产成本。加强产业链上下游的协同合作,形成完整的产业体系和市场机制。

4.市场潜力预测

随着国家对矿产资源综合利用的重视和支持力度不断加大,以及市场对钨等战略金属需求的持续增长,钨尾矿资源化利用产业的市场潜力巨大。预计未来几年内,钨尾矿资源化利用产业将迎来快速发展期,成为推动矿产资源综合利用和循环经济发展的重要力量。

四、面临的挑战与对策建议

(一)挑战

在钨尾矿资源化利用过程中,可能面临以下几方面的挑战。

1.技术瓶颈

钨尾矿的成分复杂,传统的处理技术难以高效分离和提取其中的有用成分。目前的技术水平在处理某些特定类型的钨尾矿时,可能面临回收率低、能耗高等问题。缺乏针对钨尾矿特性的高效、环保的处理技术和设备。

2.资金短缺

钨尾矿资源化利用项目通常需要大量的初期投资,包括技术研发、设备购置、生产线建设等。由于项目风险较高,且回报周期较长,可能导致投资者信心不足,资金筹集困难。缺乏稳定的资金来源和有效的融资渠道,限制了项目的规模化和产业化进程。

3.市场接受度

钨尾矿资源化利用产品可能面临市场认知度低、消费者接受度不高的问题。由于传统矿产资源的供应相对稳定,市场对新型资源化利用产品的需求可能不足。缺乏有效的市场推广和营销策略,难以打开市场局面。

(二)对策建议

1.技术创新:

加大科研投入,鼓励科研机构和企业合作开展钨尾矿资源化利用技术的研发。引进国外先进技术,并结合国内实际情况进行消化吸收和再创新。推动技术创新成果的产业化应用,提高钨尾矿资源化利用的技术水平和经济效益。

2.政策扶持

制定和完善相关政策法规,为钨尾矿资源化利用提供政策支持和法律保障。设立专项扶持资金,对钨尾矿资源化利用项目给予财政补贴、税收减免等优惠政策。建立完善的融资渠道和机制,鼓励社会资本参与钨尾矿资源化利用项目的投资。

3.市场渠道

加强市场调研和需求分析,了解市场需求和消费者偏好。制定有效的市场推广和营销策略,提高钨尾矿资源化利用产品的知名度和美誉度。积极拓展国内外市场,寻求合作伙伴和销售渠道,推动产品的规模化应用和产业化发展。

4.多方合作

政府应发挥主导作用,加强政策引导和协调服务,推动各方积极参与钨尾矿资源化利用工作。企业应成为技术创新和市场拓展的主体,加大研发投入和市场开拓力度。科研机构应提供技术支持和人才保障,推动技术创新和成果转化。社会各界应共同参与和支持钨尾矿资源化利用工作,形成良好的社会氛围和舆论环境。

五、结束语

(一)钨尾矿变废为宝的意义与成效

钨尾矿作为矿产资源开发和利用过程中产生的废弃物,其资源化利用具有深远的意义和显著的成效。首先,钨尾矿资源化利用能够显著提升资源利用效率,通过先进的选冶技术和深加工手段,将原本被视为废弃物的尾矿转化为有价值的资源,实现资源的循环利用。这不仅有助于缓解我国钨资源紧张的局面,还能为相关产业提供稳定的原料来源,降低生产成本,提高经济效益。

其次,钨尾矿资源化利用对于促进可持续发展具有重要意义。通过资源化利用,可以减少对原生矿产资源的依赖,延长矿产资源的开采寿命,为后代留下更多的自然资源。同时,资源化利用还能带动相关产业的发展,增加就业机会,提高居民收入,为地方经济发展注入新的活力。

最后,钨尾矿资源化利用对于保护生态环境具有积极作用。传统的尾矿处理方式往往会对环境造成严重的污染和破坏,而资源化利用则能够减少尾矿的排放和堆积,降低对环境的压力。同时,通过合理的尾矿处理和利用方式,还能实现尾矿中有害物质的去除和无害化处理,减少对生态环境的负面影响。

(二)未来发展趋势

技术创新:随着科技的进步和产业的发展,钨尾矿资源化利用技术将不断创新和完善。未来,将更加注重尾矿中有价元素的提取和分离技术的研发,提高资源化利用的效率和品质。同时,还将加强尾矿综合利用技术的研发,推动尾矿在建筑材料、环保材料等领域的应用。

政策引导:政府将继续出台相关政策,鼓励和支持钨尾矿资源化利用产业的发展。这包括提供财政补贴、税收优惠等激励措施,降低企业成本;加强监管和执法力度,规范市场秩序;推动产学研用合作,促进技术创新和成果转化等。

应用领域:随着人们对环保和资源循环利用意识的提高,钨尾矿资源化利用产品的应用领域将不断拓展。除了传统的建筑材料、环保材料等领域外,还将向新能源、新材料等高端领域延伸,为钨尾矿资源化利用产业带来新的发展机遇。

综上所述,钨尾矿资源化利用是一项具有深远意义和重要价值的产业。未来,随着技术的不断进步和政策的持续引导,钨尾矿资源化利用产业将迎来更加广阔的发展前景。我们将继续加强技术创新和产业升级,推动钨尾矿资源化利用事业的持续发展,为实现资源节约型和环境友好型社会贡献力量。

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