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变废为宝 铜都添绿

发布日期:2021-03-31 浏览次数:981

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  安徽铜陵是长江经济带上的重要矿业城市,尾矿大量堆存,其中超过70%均来自矽卡岩型矿床。安徽省地矿局321地质队建立的安徽省一般工业固废处置与资源化利用工程研究中心“矽卡岩型铜(金)尾矿资源化利用关键技术研发创新团队”,以矽卡岩型铜(金)尾矿为研究对象,针对提铜脱硫卡脖子关键技术难题,采用高温高效微生物浸出技术方案,致力于形成尾矿资源化利用产业链,以实现矽卡岩型铜(金)尾矿资源高附加值化利用,在全国同类尾矿的资源化利用中产生了示范、引领作用。



  日前,安徽省人才工作领导小组办公室公布该省第十三批“115”产业创新团队名单,安徽省一般工业固废处置与资源化利用工程研究中心的“矽卡岩型铜(金)尾矿资源化利用关键技术研发创新团队”入选。

  铜陵推进“无废城市”建设,亟须破解尾矿综合利用难题

  铜陵,因铜得名、以铜而兴,素有“中国古铜都,当代铜基地”之称。近年来,作为国家首批“无废城市”试点市,铜陵大力推进矿业城市的绿色转型、绿色发展,围绕主要固体废物源头大幅减量、充分资源化利用和安全处置,探索资源型城市无废化建设的示范模式,打造沿江城市生态文明建设新样板。

  铜陵市现有尾矿库47座,超过70%的尾矿是矽卡岩型矿床产生的。这些尾矿除占用土地资源外,还存在地质灾害隐患及土壤、水体、空气等环境污染问题。但同时,它们又含有丰富的黑色、有色、稀土、稀贵和非金属矿物,有些尾矿中所含伴生矿储量甚至比现有的富矿含量还要多,是宝贵的二次矿产资源,具有非常大的开发价值。

  仅以铜陵市水木冲尾矿库为例:其有价金属储量丰富,铜、金、银的金属量分别达7270吨、945千克和4.05吨,铁和硫资源量分别为100万吨和12万吨。按回收率70%计算,这些尾矿将产生约23亿元的经济效益,同时还可释放土地资源约1100亩,消除“头顶库”的安全隐患,改善生态环境。

  然而,尾矿的综合利用并非易事,需要攻克诸多技术难关。在此背景下,安徽省一般工业固废处置与资源化利用工程研究中心“矽卡岩型铜(金)尾矿资源化利用关键技术研发创新团队”应运而生。

  铜陵地区尾矿具有较大经济价值,着力探索有价组分回收技术

  从2018年开始,“矽卡岩型铜(金)尾矿资源化利用关键技术研发创新团队”立足长江(安徽)经济带,以铜陵市“无废城市”建设为契机,以长江中下游地区典型矽卡岩型矿床尾矿资源为研究对象,以安徽铜陵市为主要研究区,借助室内试验与机理分析手段,以尾矿工艺矿物学研究为基础,开展尾矿宏观特性和微观结构主要理化性质的研究,为关键技术突破和资源化利用提供基础数据支撑。

  该团队初步探索了有价元素提取与有害元素脱除的技术方法。前期工作成果显示,铜尾矿中的铜含量已完全达到了采用生物冶金技术实现经济开发的含量,而且主要以硫化铜的形式存在,占45%~85%。剩余铜的赋存状态主要为氧化铜,这两类铜的矿物是生物冶金技术领域最容易处理的铜矿物,可实现铜的高效快速提取。

  生物冶金对矿石的品位要求低,具有设备简单、反应温和、流程短、环境友好等优点,是矿产资源环境友好高效提取的新技术。因此,该团队基于生物浸出的尾矿高效提重脱硫技术研究,开展了复配高效高温微生物菌剂的筛选和培育,实现了再选尾矿硫低于0.4%、重金属含量显著降低的目标,解决了尾矿入窑生产水泥熟料的关键问题。

  实现矽卡岩型铜(金)尾矿资源高附加值化利用,产业化推广前景广阔

  为了更好地实现矽卡岩型铜(金)尾矿资源高附加值化利用,创新团队做了一系列基础性研究工作,查明了矽卡岩型尾矿库的特征。

  他们以矽卡岩型水木冲尾矿库为研究对象,查明了尾矿三维空间沉积分布规律与矿物成分特征,分析了有价元素、有害元素的类型与含量,估算了资源量,评价了资源潜力。研究显示,此类尾矿富集含量可观的金、银、铜、铁、锡、镓、钒等有价元素和硅钙型氧化物。

  如今,团队针对大量堆存的铜尾矿提铜脱硫卡脖子难题,开展了工艺矿物学分析、生物浸出高效提重脱硫、制作多孔陶瓷等吸附材料的研究,解决了尾矿有价组分回收、尾矿无害化处理、二次选冶尾矿综合利用等关键技术问题,最终实现了尾矿资源多组分同步回收、无害化处理后的尾矿制作富硒肥、多孔吸附性陶瓷等高值化利用,产品可广泛应用于污染水与污染土壤重金属吸附。

  据统计,我国尾矿年排放量高达15亿吨以上,全国尾矿堆存量达146亿吨,其中83%为铁矿、铜矿和金矿类尾矿。2018年,全国尾矿占地面积近4万平方千米,每年废弃的土地面积达330平方千米,且以每年2%的速率增长。业内人士认为,安徽省一般工业固废处置与资源化利用工程研究中心“矽卡岩型铜(金)尾矿资源化利用关键技术研发创新团队”目前的阶段性成果,为国内同类尾矿的开发利用提供了很好的示范,是长江经济带尾矿资源化利用和产业化发展中的一个典型实例。

  安徽省“115”产业创新团队是安徽省人才工作领导小组为加强安徽省重点产业创新型人才队伍建设,提高自主创新能力,集中开展“861”行动计划重点产业项目的科技攻关、新产品研发和科技成果转化工作,培养高层次创新型人才而设立的产业创新团队。此次入选安徽省“115”产业创新团队,也是对该团队科技助力铜陵“无废城市”建设的肯定。而铜陵地区作为我国主要的有色金属基地,大量堆存的尾矿也将为团队进一步创新研究提供广阔的空间。

                  (汪有红,原文刊载于《中国自然资源报》2021年3月31日第七版)