科普篇：尾矿坝溃坝的前因后果 我国是否存在同样隐患？

过年期间，巴西和秘鲁尾矿溃坝泄露问题再次成为人们的焦点，回顾事件经过：

1、1月26日，巴西淡水河谷（Vale）位于米纳斯吉拉斯州的Mina Feijão矿区1号坝发生决堤事故。截止目前，事故遇难人数已升至84人，仍有276人失踪。米纳斯吉拉斯州司法部门，要求冻结淡水河谷公司110亿雷亚尔，约合196.9亿元人民币的资金，用于事故赔偿和灾后重建。据了解，自2015年起，该大坝即处于闲置状态，也未开展任何生产经营活动。尽管目前尚不清楚是什么原因导致溃坝发生，但跟管理层的重视度有很大的关系。

2、国家评估与环境执法局(OEFA)表示，泄漏发生在Cuajone铜矿的废料堆积区。并指出，泄漏发生在周五，周日已经停止。作为预防措施，该公司上周五关闭了Cuajone的加工厂。该公司还表示，正在寻找一名被泥石流冲走的工人，但否认可能有任何尾矿泄漏。按产量计算，该公司是全球第五大铜矿商，秘鲁是全球第二大铜矿生产国。这意味着，该公司、该国或两者同时发生的任何中断，都可能导致全球供应吃紧，尤其是在邻国智利也因异常降雨暂停了部分铜业务的情况下。如果Cuajone的泄露事故是真实发生的情况，那么Southern CopPEr价值14亿美元的Tia Maria项目可能会再次遭到反对。该项目2014年来一直处于停滞状态，原因是社区担心其对水和空气质量的潜在影响。注：Tia Maria铜矿项目寿命为20年，湿法项目，年均铜产量预计在12万吨左右。

一、什么是尾矿？

通常情况下，尾矿是指选矿厂在特定的经济技术条件下，将矿石磨细，选取“有用成份”后排放的废弃物，也就是矿石经选别出精矿后剩余的固体废料。其实，尾矿是个宽泛的概念，不存在没有任何利用价值的尾矿。从空间上，我们可以把矿石经选别出精矿后所输送到尾矿库的剩余固体“废弃物”看成尾矿，但是这种“废弃物”不是绝对的，需要同一定时期的技术经济条件紧密联系起来; 当在特定的经济技术条件下，开发利用尾矿能够获取经济利润时，尾矿就脱离了“废弃物”的范畴而成为尾矿资源。

尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的，用以贮存金属、非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿的场所。尾矿坝是贮存尾矿和水的尾矿库外围坝体构筑物，一般指初期坝和堆积坝。由于其存在溃坝危险，会对下游居民及设施的安全造成威胁，导致很多环境和灾害问题。

二、尾矿究竟有多少？

我国如今已成为一个矿业大国，12 种大宗矿产每年尾矿排放量约 3 亿t（全球矿石开采品位逐年下降，提取同等数量的金属所需矿石量增加，尾矿比例和数量也逐年增大），除小部分作为矿山充填或综合利用外，有相当部分尾矿采用构筑尾矿库的方式储存。尾矿库作为矿山的三大基础工程之一，也是金属、非金属矿山的重大危险源，在世界 93 种事故、公害的隐患中，尾矿库事故名列第 18位。目前为止，世界上正在使用的各类尾矿库超过 2 万座，而我国就有 1.2 万多座，其中不乏危库和病库。自 2005 年以来，我国尾矿库溃坝事故达 40 多起，给下游人民生命财产和周边环境带来巨大的灾难。Lemphers 等对世界范围内 3500 个尾矿库进行统计，发现每年平均有 2~5 个尾矿库发生溃坝，尾矿库的溃坝事件发生的概率为水库溃坝 10 倍以上。

最新数据表明：据不完全统计，在全国 12655座尾矿库中，有危库 613 座，险库 1 265 座，病库3032座，正常库 7745 座，其尾矿库安全分布情况如图所示。可见，我国尾矿库安全形势不容乐观。

另外根据工业和信息化部、科学技术部、国土资源部、全生产监督管理总局《规划》及《全国矿产资源节约与综合利用报告》，到 2013 年底我国尾矿堆存量应达 15.0Gt，废石存量应超过 30.0Gt。根据《2010 ～2011 年度尾矿综合利用发展综述与展望》，2011 年我国产生尾矿总量 1.581Gt，利用尾矿总量为 0.226Gt，当年利用量和产出量相比，综合利用率为17%。

三、尾矿是危矿还是宝矿？

1. 尾矿的危害性

（1）尾矿源源不断地排出和堆积占用、破坏大量土地及植被。

据有关文献对全国 113149 个矿山调查统计，占地总面积为 5.82 × 10^6 hm2，破坏土地面积约1.44 × 10^6 hm2，其中耕地 0.296 × 10^6 hm2，林地 1.37 × 10^6 hm2，草地 0.164 × 10^6 hm2。 且正以每年200 ～ 300 hm2 的速度增加，间接污染的土地面积更高达 6.7 × 10^4 hm2，尾矿已成为土地占用和环境污染的最主要因素之一; 与此同时，尾矿库的坍塌也时常引发严重的地质灾害，危及人身和财产安全。我们在上篇专题中提到目前国内预计仍有4.8-8.7亿吨的赤泥未得到处理，占用土地面积约在870-1580万平方米间。

尾矿对人类生产生活的危害和影响形式十分严峻，下图可视：( a) 尾矿仍源源不断的排放; ( b) 污染河流; ( c) 冲毁房屋; ( d) 淹没农田; ( e) 冲毁道路; ( f) 堵塞河道;( g) 淹没村庄; ( h) 占用耕地; ( i) 鱼类死亡

（2）尾库及废石堆是周边水、土、大气的污染源头。

由于尾矿、废石、煤矸石中含硫化物，在地面氧化环境下，会产生酸性含金属的浸出液，产生严重的重金属及酸性污染。

2008年 9 月 8 日襄汾铁矿溃坝，库区下游办公楼、宿舍、集贸市场全部被毁、致死 276人; 2002 年9月11日，贵州都匀固镇多杰村上游铅锌矿尾库溃坝，大量尾矿经范家河流入清水江( 图b) ，产生严重污染，范家河沿河5 km 以上沿岸树木枯死，沿岸耕地 10 多年颗粒无收( 图g) ; 2010 年7月3曰紫金矿业上杭铜矿铜酸水渗漏，9100 km3 尾渣污染汀江，上杭、永定二县因酸水( pH为4.6) 和铜严重超标导致大面积网箱鱼大量死亡。

尾矿及废石堆的污染性，具有隐蔽性、长期性、扩散性、爆发性的特征，不论是“湿排”抑或“干排”大体相当。如果尾矿体的污染不从源头根治，仅对其周边的水、土、大气污染进行治理只能是暂时的、短效的。如加拿大曾对早已关闭、甚至废弃达数百年以上的尾矿库的污染状况进行调查，到1988年止，系统调查了108个尾矿库和废矿，发现其中有 21个仍排出大量酸性含重属废水，污染面积达15000 km2，治理费用高达30亿美元。

2. 尾矿的资源性

尾矿作为二次资源已受到中国各级政府和生产企业的高度重视。据专家预测，尾矿利用将是 21 世纪矿产综合利用范围最广、潜力最大的领域。因此，从国内尾矿资源的实际出发，大力开展尾矿资源综合利用，实现资源开发和节约并举，提高资源利用率，有着十分重要的经济效益和社会意义。

国外对尾矿的整体利用率达到了 60% 。一些发达国家如德国对包括尾矿在内的各种废弃物的利用已达 80% 以上，美、澳等国尾矿生态复原和复垦率达 80%。

国内由于前期选矿技术水平的制约和“单 打 一、重主轻副”的思想等多种原因，我国尾矿中不仅含有可提取的金属组分，而且存有大量可用的以硅酸盐矿物、碳酸盐矿物为主、甚至可直接提取的非金属组分。

以铜矿为例，目前我国有近 1.5 × 10^9 t 的铜矿尾矿，存在着巨大的资源潜力。因此，在矿石日渐贫化、资源日渐稀缺的情况下，开展尾矿资源调查评价已成为资源供需矛盾发展的必然产物，它顺应了资源开源的必然要求。

参照中国有色金属工业协会编著的、由中南大学出版社出版的《新中国有色金属工业 60年》统计的历年铜精矿产量，及各年度有色金属工业统计资料汇编所统计的精矿品位与原矿品位的资料，在确定选矿比的基础上，根据上述推算原理而测算确定: 到2009年底,全国铜矿尾矿资源排放总量大致为 1.5 × 10^9 t。据中国有色金属工业协会出版的《2009 年有色金属工业统计资料汇编》统计数据显示，该年我国铜矿尾矿资源中的铜平均品位为0.077%。

随着价格重心的走高以及提炼技术的进步，全球矿石品味逐年下降资源紧缺型提上日程，尾矿的资源性越来越凸显出来，大规模利用也水到渠成。

四、尾矿坝溃坝怎么回事？

国际大坝委员会的报告称全球有36000座大坝，其事故发生率为1% ，但尾矿库事故数量是其他坝体事故的2倍。据学者LNBowker等的研究，全球近80年来发生事故的都是传统尾矿库，1990年后，全球范围内的传统尾矿库事故总数在下降，但是严重溃坝和特别严重溃坝两类事故数量在上升。

国内外曾多次发生尾矿库溃坝的重大事故，下表为一些典型的尾矿库溃坝事件。导致尾矿库溃坝的原因很多，并且事实上往往是多个致灾因素共同作用的结果。尾矿库溃坝的致灾机理主要包括渗透破坏、洪水漫顶、地震液化、坝坡过陡、滑坡和尾矿坝裂缝演化等。

 尽管导致溃坝的原因多种多样，但我们可以事前事中事后工作以防止灾难的发生，尤其是事前工作：

1、对尾矿坝进行科学分类。

例如对尾矿坝进行现场勘测，搜集尾矿库样本，进行现场调查，通过现场勘测，了解和分析尾矿库地形条件、尾矿排放特点、尾矿坝筑坝形式等，为后续研究服务。分析归纳尾矿库所处的地形条件特征、尾矿排放特点、尾矿坝筑坝形式等基本因素，对尾矿坝进行科学分类，如依据地形条件特征分为山谷型、山地型、平地型、截河型 4 类；依据尾矿排放特点分为地表排放方式、地下排放方式、深水排放方式；依据尾矿坝筑坝形式分为上游式筑坝法、下流式筑坝法、中线式筑坝法；并统计各类尾矿坝的比例，为各类尾矿坝风险等级评定提供基础数据。

2、溃坝致灾因素科学分析

通过国内外调研，搜集尾矿库溃坝实例样本，提炼尾矿库溃坝致灾因素，剖析各类尾矿坝安

全隐患以及稳定性的影响机制规律，并建立风险评估安全预警数据库。

3、稳定性评价理论研究

4、安全监测理论与技术研究

5、安全预警理论体系研究

五、我们怎么办？

对于尾矿，根本的解决之道在于减少尾矿的产生，加大尾矿的利用力度。具体有如下举措：

( 1) 国家需要提高重視。

像前苏联、美国、加拿大、澳大利亚、南非、日本、德国和英国等国家，一方面投入大量资金和人力加强尾矿开发利用的研究工作和兴建“二次原料工业”; 另一方面，制订政策法规，强化包括尾矿在内的二次资源开发利用，同时给予优惠政策，鼓励开发二次资源市场和使用二次资源。这个这方面做得还不够，尤其是在优惠政策方面，例如赤泥问题，一直是徘徊在氧化铝企业上的定 时 炸 弹，企业的再利用在开发的自主性不强，主因缺乏外部性。

( 2) 提供立法保障。

法律法规是开展尾矿综合利用的强制力量，因而一些矿业大国十分重视矿产资源的综合利用和矿山环境的保护和治理。如美国 1970 年颁布《资源回收条例》，1978 年则颁布《资源保护与回收法规》，美国环保局于1988 年、1990 年相继颁布STrawmanⅠ和 StrawmanⅡ二个法案以及鼓励开发二次资源市场的七条政策，包括给予直接奖励、降低二次资源运费、二次资源产品减税等; 德国于 1994年颁布《循环经济/废弃物法》。在这些国家的法律法规中，都是把尾矿等看作可利用资源纳入产品生产过程之中。

( 3) 勘察评价先行。

尾矿矿物组成虽和原矿床有着密切的成生联系，但在地表富氧、富水的环境下，尾矿中的硫化物必然要被氧化，尾矿在雨水淋溶、酸化水和残留选矿废液的联合作用下，尾矿中的矿物将会持续、长期地发生复杂的物理化学变化。因此尾矿的化学成分、矿物成分、赋存形式、分布及其物理化学性状等均与原矿床有所区别，因此对尾矿的利用应重新进行勘查评价和研究。需要强调的是，对尾矿的勘查评价服务于尾矿资源的开发利用以及环境评价和治理两个目标，查明其化学成分、矿物成分、有用组分品位和储量(含金属和非金属) 及赋存状态、与颗粒度的关系、分布规律、工艺特性等; 重金属及硫化物种类、含量、赋存状态及其在表生地球化学条件溶解、淀积和迁移规律及控制因素等。

( 4) 需要技术支撑。

从尾矿中选出有用组分，是尾矿资源化、减少排尾量的重要环节。但因尾矿中有用组分含量一般不高，粒度细，嵌布复杂，富集程度也发生了变化，用矿山正在使用的选矿工艺和设备难以取得好的选矿效果。早在1960 年代，前苏联、美国、日本、加拿大、澳大利亚、南非及欧洲矿业发达国家开展了选冶新工艺、新设备的研究，甚至包括尾矿堆积方式的规定，兴建了一批二次选矿厂，形成了“二次原料工业”。

( 5) 实现全方位利用。

国外对尾矿的利用是全方位的，既关注回收有用组分，提高矿产资源利用值价，也关注实现无尾化、生态化。有用组分的提取，既含金属组分，也含非金属组分，如土耳其从铁尾矿中选出钾长石; 加拿大、美国等国也从尾矿中选出石英等非金属矿物，利用其特殊性能进行深加工，制成高附加值产品，如功能陶瓷，复合陶瓷等，因尾矿中常含有一些植物所需元素，用作农肥或改良土壤则是另一仲的重要用途，如卡奇卡那尔采选公司用含钙、镁及硅等氧化物铁尾矿用于改良酸性土壤。对尾矿添其它材料加以适当改造用以造田复垦是大量消耗尾矿的好办法。

七、本文主要结论

( 1) 我国对尾矿资源利用目前与国外还存在一定的差距，需要更多的关注、研究和投入等才能逐步赶上并最终超过发达国家。

( 2) 尾矿具有双重性，既具有一定的危害性，同时还具有资源性，我们要认真研究，科学利用其资源性，采取切实可行的科学方法，降低、避免其危害性。

（3）目前为止，世界上正在使用的各类尾矿库超过 2 万座，而我国就有 1.2 万多座，其中不乏危库和病库。Lemphers 等对世界范围内 3500 个尾矿库进行统计，发现每年平均有 2~5 个尾矿库发生溃坝，尾矿库的溃坝事件发生的概率为水库溃坝 10 倍以上。

（4）最新数据表明：据不完全统计，在全国 12655座尾矿库中，有危库 613 座，险库 1 265 座，病库3032 座，正常库 7745 座。自 2005 年以来，我国尾矿库溃坝事故达 40 多起，给下游人民生命财产和周边环境带来巨大的灾难。可见，我国尾矿库安全形势不容乐观。

（5）国际大坝委员会的报告称全球有36000座大坝，其事故发生率为1% ，但尾矿库事故数量是其他坝体事故的2倍。据学者LNBowker等的研究，全球近80年来发生事故的都是传统尾矿库，1990年后，全球范围内的传统尾矿库事故总数在下降，但是严重溃坝和特别严重溃坝两类事故数量在上升

（6）尾矿库溃坝的致灾机理主要包括渗透破坏、洪水漫顶、地震液化、坝坡过陡、滑坡和尾矿坝裂缝演化等。

（7）关于资源性的利用，方向有很多，需要具体问题具体分析，针对不同的尾矿资源，采取不同的利用方式和方法，最大化利用其价值。

（8）以铜矿为例，目前我国有近 1.5 × 10^9 t 的铜矿尾矿，存在着巨大的资源潜力。随着价格重心的走高以及提炼技术的进步，全球矿石品味逐年下降资源紧缺型提上日程，尾矿的资源性越来越凸显出来，大规模利用也水到渠成。

（9）在政策性建议方面要做到: 国家重視、立法保障、评价先行、技术支撑、全部利用。