生态环境治理与修复：矿业固废的资源化处理

（一）煤矸石的处理与资源化

1.煤矸石的定义

煤矸石是夹在煤层中的岩石，是煤的共生资源，成煤过程中与煤伴生，是采煤和洗煤过程中排出的固体废弃物。

煤矸石是聚煤盆地煤层沉积过程中的产物，是成煤物质与其他沉积物质相结合而成的可燃性矿石。煤炭开采时带出来的碳质泥岩、碳质砂岩叫作煤矸石；同时煤矸石也是煤矿建井和生产过程中排出来的一种混杂岩体，主要包括在井巷掘进时排出的矸石、露天煤矿开采时剥离的矸石和洗选加工过程中排出的矸石。

2.煤矸石的形成途径

煤矸石的形成途径主要有以下两个方面。

（1）在煤层沉积过程中成煤物质与其他沉积物质相结合而生成的热值不高的可燃性矿石。

（2）在煤层的开采过程中以及后续的分选和加工等过程中产生的煤与废弃岩石混合形成纯度不高的混合物。

3.煤矸石的危害

（1）对生产的危害

煤矸石的存在会破坏可采煤层，导致煤层的应力分布的改变，降低开掘效率，减少开采量，提高成本。

（2）大气污染

煤矸石造成的大气污染可分为固体微粒悬浮物污染和有毒有害气体污染。由于煤矸石易于风化，堆积的矸石表面在半年到一年后产生约10 cm厚的风化层，长期的风化效果使颗粒及粉尘更细，极易飘散到大气中。在有风的天气下，粉尘大量飘散，空气中的悬浮微粒增加，造成大气污染；另外近1/3的煤矸石由于硫铁矿和含碳物质的存在经堆放后在一定条件下发生自燃，自燃煤矸石每燃烧1 m，将向大气排出10.8 kg一氧化碳，6.5 kg二氧化硫，2 kg的硫化氢和氮氧化物，释放的大量有毒气体严重污染环境，使周围地区常常尘雾蒙蒙，造成大气污染及生态破坏。

（3）对水的影响

长期露天堆放于地表的煤矸石，表面的颗粒在雨水的冲刷作用下，形成的黑色淤泥流进附近的河道湖泊中，导致河道湖泊的淤积使河床抬高、通航能力下降、行洪能力减弱、调蓄能力降低、水体严重污染、直接影响生产生活。

水体的污染主要是由于煤矸石在大气、雨雪的共同风化淋滤作用下，生成了大量的无机盐物质。这些物质一部分随着地表径流、大气环流进入矿区附近的地面水体，污染地表水；另一部分随着水体运移进入地下含水层，污染地下含水层，采矿造成的裂隙加剧了地下水的污染。检测表明，经污染的地下水pH值可达到3，呈现高矿物化度、高硬度，硫酸盐、镁、钠、钾离子及铅、砷、铬等有害重金属离子含量升高，造成严重的区域性的地表水与地下水污染。特别是煤矸石内硫化物的氧化产生酸性矿山废水（AMD），因其较强的酸性及高浓度的重金属等有毒元素，对矿区及周围居民和动、植物生命带来直接危害。

（4）对人体生物的危害

煤矸石对人和动物的影响主要是由于其含有大量微量元素，如As、Cu、Sn、Cr、Pb、Zn、Fe、Mn、F、Hg、Se、Cl、Ga、U等通过被污染的饮用水、食物进入人或动物体内，扰乱了体内微量元素平衡，造成慢性中毒、癌症、婴儿畸形等。

由煤矸石释放的有害气体污染了大气环境，使附近居民慢性气管炎和气喘病患者增多，周围树木落叶庄稼减产。矸石山内的可燃气体在富集到一定浓度而得不到释放的情况时，还会发生可燃气体爆炸，这将威胁附近群众的生命安全。矸石中含有的微量重金属被生物摄取后不易被生物降解，重金属就会通过食物链发生生物放大、富集，最后在人体内积蓄造成慢性中毒。煤矸石中的放射性元素的含量均高于土壤，对生活在其附近的居民和动物的安全是潜在的威胁。

（5）对土壤的危害

煤矸石的大量堆存必然要占用大量的很难再生的耕地资源。土壤是由多种细菌、真菌组成的生态系统。煤矸石中多种重金属元素，如铅、锡、汞、砷、铬等有害成分运至地表被土壤吸附而富聚到表土层中，从而破坏土壤的有机养分，杀死土壤中的微生物，使土壤腐解能力降低或丧失、土地生产力下降，甚至草木不生。煤矸石山溢流水的污染使土壤盐分升高，导致土地盐碱化，使农作物生长发育受到影响甚至无法耕种。

（6）地质灾害

矸石山多为自然松散堆积，由于风化作用，结构稳定性很差，在强降水或人工挖掘等外因破坏作用下极容易发生崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。特别是矸石山的自燃加剧了滑坡崩塌的可能性。国内外都曾发生煤矸石堆滑坡事故，以致埋没村庄等，造成多人伤亡事故。

（7）其他影响

煤矸石引起地面高温。煤矸石一般呈黑色或红色，表面吸热极强，夏天中午煤矸石地表温度常可达40℃，使得矿区气温增高，影响居民正常生活。自燃产生的二氧化硫、粉尘和烟雾与空气中的水分接触会形成酸雨，酸雨会腐蚀建筑物，破坏自然景观。

4.煤矸石的综合利用

（1）煤矸石作填筑材料

①煤矸石采空区充填。煤矸石用于采空区回填，通常采用水力和风力两种充填方法。水力充填（也称水沙充填）是利用煤矸石进行矿井回填的常用方法。如果煤矸石的岩石组成以砂岩和石灰岩为主，在进行回填时需加入适量的黏土、粉煤灰或水泥等胶结材料，以增加充填料的黏结性和惰性；当煤矸石的岩石组成以泥岩和炭质泥岩为主时，需加入适量的砂子，以增加充填料的骨架结构和惰性。水力充填所需的水，可采用废矿井或采煤过程中排出的废水，回填后分离渗出的水还可以复用。

②煤矸石塌陷区复垦。煤矸石用于塌陷区复垦，主要利用煤矸石及粉煤灰充填煤田塌陷区，一方面，避免了煤矸石大量堆积占用土地和自燃等造成的环境污染等危害；另一方面，又可以为塌陷区充填解决填料，复垦后的土地可用来供矿区或城镇生活或生产基建用地。可缓解人口密集、耕地紧张、基建用地矛盾突出的矿区，其关键技术是采取合理的充填方式和地基加固处理措施。

③煤矸石作路基材料。煤矸石是一种良好的路基材料，结合煤矸石的理化特性（如颗粒组成、膨胀性及崩解性、压密性、水稳性、渗透性、剪切强度等）混合其他材料使煤矸石用于公路、铁路等路基建设中，不仅解决了煤矸石的环境污染问题及占地问题，而且能够降低工程造价、节约投资、缩短工期、提高路基工程质量，具有一定的经济效益、环境效益和生态效益。

（2）煤矸石发电

煤矸石发电或煤矸石掺中煤或煤泥发电是煤矸石利用的重要途径。煤矸石作为燃料发电是当前应用较广泛的方法。建设煤矸石电厂是实现资源综合利用的有效途径，也是我国发展洁净煤技术的重要内容。它不仅减少了煤矸石的堆放，也带来了巨大的经济效益、环保效益和社会效益。但是这种方法存在一定的弊端。首先，煤矸石发电排出的大量灰渣，如果不能及时治理，不仅占用大量土地，还带来二次污染，如果废渣不利用，也是对再生资源的一种浪费。利用煤矸石综合利用电厂排放的灰渣，配套建设相应规模的建材项目，如生产新型建筑材料粉煤灰水泥、粉煤灰砌块、粉煤灰砖、墙板、彩色混凝土瓦、粉煤灰陶粒等技术已经成熟可靠，在国内已经成功地运行。不仅处理了大量的工业废弃物，节约了土地，而且变废为宝，保护了环境，为企业带来良好的经济效益。

我国煤矸石的发热量多在6 300 kJ/kg以下，其中3 300～6 300 kJ/kg、1 300～3 300 kJ/kg和低于1 300 kJ/kg的三个级别各占30％，高于6 300 kJ/kg的仅占10％。各地煤矸石的热值差别很大。根据国家相关文件规定用于发电的煤矸石的热值应达到5 000 kJ/kg以上，这使得煤矸石作为燃料发电的推广受到限制。

（3）煤矸石生产建筑材料及制品

目前技术成熟、利用量比较大的煤矸石资源化途径是生产建筑材料。

①煤矸石生产轻骨料。适宜烧制轻骨料的煤矸石主要是碳质页岩和选矿厂排出的洗矸。

②煤矸石生产空心砌块。煤矸石空心砌块是以自燃或人工煅烧煤矸石为骨料，以磨细生石灰和石膏作胶结剂，经转动成型、蒸汽养护制成的墙体材料。

③煤矸石作水泥混合材料。煤矸石经自燃或人工煅烧后具有一定活性，可掺入水泥中作活性混合材，与熟料和石膏按比例配合后入水泥磨磨细。煤矸石的掺入量取决于水泥的品种和标号，例如：在水泥熟料中掺入15％的煤矸石，可制得325～425号普通硅酸盐水泥；掺量超过20％时，按国家规定为火山灰硅酸盐水泥。

④煤矸石生产微孔吸音砖。将破碎后的煤矸石、晒干的锯木、白云石和半水石膏混合送入硫酸溶液中混合搅拌，白云石（碳酸盐矿物）与硫酸反应发泡，使混合料膨胀，然后浇注入模，经干燥、焙烧而制成。产品具有质量轻、吸音效果好的优点。根据煤矸石的矿物组成，还可作为硅质原料或铝质原料，应用于许多烧结陶（瓷）类建材产品的生产，并充分利用其所含的发热量。在建筑陶瓷、建筑卫生陶瓷等陶瓷制品生产中，采用以煤矸石为部分原料替代材料的生产技术。

⑤煤矸石生产混凝土。煤矸石生产混凝土，利用自燃煤矸石或烧煤矸石作为混凝土掺和料使用，它能降低水泥使用量，从而降低能源消耗；它能利用工业废渣，降低对环境的污染；它能改善混凝土的性能，增加混凝土的抗碳化和抗硫酸腐蚀的能力，提高混凝土制品质量和工程质量。

（4）回收有益组分及制取化工产品

煤矸石中可利用的矿物元素主要是SiO2、Al2O3、Fe2O3、FeS2和Mn、P、K等。Fe2 O3含量大于35％的高铝煤矸石可用来制炼钢高效脱氧剂硅铝铁合金、水玻璃、氢氧铝、碱式氯化铝净水剂、制造硫酸铝和铵明矾的烧结料等。另外，含FeS2较高的煤矸石氧化产生的SOx。是污染环境的罪魁祸首，而硫又是重要的化工原料，从煤矸石中回收硫铁矿（如抽提硫酸）具有较高的生态效益和经济效益。含铝较高的煤矸石，化工产品主要有硫酸铝、结晶氯化铝、聚合氯化铝、4A沸石等。

①煤矸石制4A分子筛。4A分子筛是一种人工合成沸石，属于含水架状铝硅酸盐类。近年来，它在我国的石油、化工、冶金、电子技术、医疗卫生等方面应用广泛。特别是作为添加剂来代替洗衣粉中的三聚磷酸钠，具有去污能力强、洗涤效果好等优点。用于生产4A分子筛的煤矸石要求其在矿物组成上以高岭石矿物为主，Al2O3含量高些为佳，其碱（NaO2+K2O）含量不宜大于5％。

②煤矸石制含铝产品。利用煤矸石制取含铝产品一直是煤矸石资源化利用在化工方面的一个重要体现。利用煤矸石制取出来的含铝产品有：纳米Al2O3、超细氧化铝粉、结晶氯化铝以及含铝无机高分子絮凝剂（IPF）等，其中煤矸石制取IPF最早的产品是聚合氯化铝（PAC），经过半个多世纪的发展，现在已经研究出絮凝效果更好的聚硫氯化铝（PACS）、聚硅酸铝盐（PSA）、聚合氯化铝铁（PAFC）、含活性硅酸的聚合氯化铝铁（SPAFC）、聚合硅酸硫酸铝（PASS）等。

③煤矸石在高分子材料方面应用。利用煤矸石密度小、易于加工、价格低廉的优点，处理后与高分子材料有良好的混合性能，可作为生产塑料、橡胶等有机高分子材料产品的充填剂，并且用煤矸石生产的充填剂，还可应用于酚醛、尼龙等工程塑料中，经表面处理过的充填剂可增大其在塑料中的充填率，大大改善产品性能。

（5）煤矸石的农业利用

①煤矸石有机复合肥。由于煤矸石一般含有大量的炭质页岩或炭质粉砂岩、15％～20％的有机质，以及高于土壤2～10倍、植物生长所需的B、Zn、Cu、Co、Mo、Mn等微量元素，因此煤矸石经粉碎磨细后，按一定比例与过磷酸钙混合，同时加入适量活化剂与水，充分搅匀后堆沤，即可制得新型农肥，该肥掺入氮、磷、钾元素后，可得到全营养矸石复合肥。实践证明，它含有丰富的有机质和微量元素、吸收性好、适应性强、兼具速效和长效的特点，且生产加工简单、原料易得、回收周期短、产品多样、成本低廉。

②煤矸石微生物肥料。煤矸石和风化煤中含有大量有机物，是携带固氮、解磷、解钾等微生物最理想的基质和载体，因而可以作为微生物肥料，又称菌肥。以煤矸石和廉价的磷矿粉为原料基质，外加添加剂等，可制成煤矸石生物肥料，主要以固氮菌肥、磷肥、钾细菌肥等为主。与其他肥料相比，它是一种广谱性的生物肥料，施用后对农作物有奇特效用。煤矸石微生物肥料生产工艺简单、耗能低、投资少、生产过程不排渣，进厂是煤矸石等废品，出厂即是成品肥。目前煤炭系统共建有煤矸石微生物肥料厂50余座，年产微生物肥料约40万t，有很好的经济效益和社会效益。

③煤矸石改良土壤。针对某一特定土壤，利用煤矸石的酸碱性及其中含有的多种微量元素和营养成分，适当掺入一些有机肥料，可有效地改良土壤结构、增加土壤疏松度和透气性、提高土壤含水率，促进土壤中各类细菌新陈代谢、丰富土壤腐殖质，从而使土地得到肥化，促进植物的生长。

（6）回收煤炭

对混在煤矸石中的煤炭资源可以利用现有的选煤技术加以回收，这也是煤矸石能源化利用和其他资源化再生利用的预处理工作。在煤矸石资源化再生利用前，回收其中的煤炭既节约能源，又增加经济效益。目前，回收煤炭的洗选工艺主要有两种：水力旋流器分选和重介质分选。水力旋流器分选是将含碳量高的煤矸石经定压水箱后进入旋流器，进行煤炭颗粒和矸石的分离，再经过脱水后形成精煤。该工艺特点是机动灵活，可根据需要把全套设备搬运到适当地点。

（7）煤矸石制气

利用煤矸石造气，选择灰分在70％～80％、发热量为4 187～5 224 kJ/kg的煤矸石，煤气炉造气原理与一般煤气发生炉基本相同，所得煤气的发热量可达2 931～4 605 J/m3，利用矸石造气的特点是燃料不需破碎、一次投煤、一次清渣，能减少烟尘、改善环境，并且构造简单，投资小、制作容易、效益可观。(www.xing528.com)

（二）粉煤灰的处理与资源化

粉煤灰是目前排量较大、较集中的工业废渣之一。现阶段我国年排渣量已达3 000万t，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰、灰渣和灰水的排放量逐年增加。大量的粉煤灰不加处理时，会产生扬尘，污染大气；排入水系会造成河流淤塞，而其中有毒的化学物质还会对人体和生物造成危害。因此粉煤灰的处理和利用问题引起了人们广泛的注意。

1.粉煤灰的概念

从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰称为粉煤灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。

粉煤灰的燃烧过程即煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内烧尽，而煤粉中的不燃物（主要为灰分）大量混杂在高温烟气中。这些不燃物因受到高温作用而部分熔融，同时由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒。在锅炉尾部引风机的抽气作用下，含有大量灰分的烟气流向炉尾。随着烟气温度的降低，一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷呈玻璃体状态，从而具有较高的潜在活性。在引风机将烟气排入大气之前，上述这些细小的球形颗粒，经过除尘器，被分离、收集，即为粉煤灰。

2.粉煤灰的形成

粉煤灰的形成过程大致可以分为三个阶段。

第一阶段，粉煤在开始燃烧时，其中气化温度低的挥发分，首先自矿物质与固定碳连接的缝隙间不断逸出，使粉煤灰变成多孔性碳粒。此时的煤灰，颗粒状态基本保持原粉煤灰的不规则碎屑状，但因多孔性，使其比表面积极大。

第二阶段，伴随着多孔性碳粒中的有机质完全燃烧和温度的升高，其中的矿物质也将脱水、分解、氧化变成无机氧化物，此时的炭灰颗粒变为多孔玻璃体，尽管其形态大体上仍与多孔碳粒相同，但比表面积明显得小于多孔碳粒。

第三阶段，随着燃烧的进行，多孔玻璃体逐步熔融收缩而形成颗粒，其孔隙率不断降低，圆度不断提高，粒径不断变小，最终由多孔玻璃体转变为密度较高、粒径较小的密实球体，颗粒比表面积下降为最小。不同粒度和密度的灰粒具有明显的化学和矿物学方面的特性差别，小颗粒一般比大颗粒更具有玻璃性和化学活性。

最后形成的粉煤灰（其中80％～90％为飞灰，10％～20％为炉底灰）是外观相似、颗粒较细而不均匀的复杂多变的多相物质。

3.粉煤灰对环境危害

（1）粉煤灰对大气的污染

在煤烟型污染城市，大气气溶胶是主要污染物，在我国大多数城市，燃煤飞灰是悬浮颗粒物的主要贡献，在冬季因燃煤上升，导致空气中飞灰的增加。煤中有危害元素的富集问题。大于2μm的颗粒沉积在鼻咽区，小于2 μm的沉积在支气管、肺泡区，被血液吸收，送到人体各个器官，对人体健康的危害也更大。另外，细颗粒能长时间漂浮在大气环境中（一般7～10 d），随气流进行远距离输送，造成区域环境污染。

（2）粉煤灰对地表水及地下水的污染

被除尘器捕获的飞灰，若采用湿排，飞灰中有害元素会溶于冲灰水中，造成污染。堆放在储灰池中的粉煤灰，因雨水淋滤，会污染地表水及地下水。

粉煤灰是冶炼厂、化工厂和燃煤电厂排放的非挥发性煤残渣，包括漂灰、飞灰和炉底灰三部分。根据煤炭灰分的不同，粉煤灰的产生量相当于电厂煤炭用量的2.5％～5％。

4.粉煤灰的综合利用

（1）粉煤灰在建材工业中的应用

①粉煤灰生产水泥及其制品。粉煤灰与黏土成分类似，并具有火山灰活性，在碱性激发剂下，能与CaO等碱性矿物在一定温度下发生“凝硬反应”，生成水泥质水化凝胶物质。作为一种优良的水泥或混凝土掺和料，它减水效果显著、能有效改善和易性、增加混凝土最大抗压强度和抗弯强度、增加延性和弹性模量、提高混凝土抗渗性能和抗蚀能力，同时具有减少泌水和离析现象、降低透水性和浸析现象、减少混凝土早期和后期干缩、降低水化热和干燥收缩率的功效。因此，在各种工程建筑中，粉煤灰的掺入不仅能改善工程质量、节约水泥，还降低了建设成本、使施工简单易行。

②粉煤灰砖。粉煤灰烧结砖是以粉煤灰、黏土为原料，经搅拌成型，干燥、焙烧而制成的砖。粉煤灰掺加量为30％～70％，生产工艺与普通黏土砖大体相同，可用于制烧结砖的粉煤灰要求含SO3量不大于1％，含碳量10％～20％左右，用粉煤灰生产烧结砖既消化了粉煤灰，节省了大量土地，同时还降低燃料消耗。

粉煤灰蒸养砖是以粉煤灰为主要原料，掺入适量生石灰、石膏，经坯料制备、压制成型，常压或高压蒸汽养护而制成的砖。粉煤灰蒸养砖配比一般为：粉煤灰88％、石灰10％、石膏2％，掺水量20％～25％。

③小型空心砌块。以粉煤灰为主要原料的小型空心砌块可取代砂石和部分水泥，具有空心质轻、外表光滑、抗压保暖、成本低廉、加工方便等特点，称为近年来有较大发展的绿色墙体材料，其进一步的发展方向是：

a.加入复合无机凝胶材料，充分激发粉煤灰活性，提高早期强度；

b.利用可替换模具的优势使产品多样化，亦可生产标砖；

c.采用蒸养工艺生产蒸养制品，必须控制胶骨比和单位体积的胶凝材料用量；

d.提高原料混合的均匀度，减少砌块强度的离散性，提高成型质量。

（2）粉煤灰在农业上的应用

粉煤灰农用投资少、用量大、需求平稳、发展潜力大，是适合我国国情的重要利用途径。目前，粉煤灰农用量已达到5％，主要方式为土壤改良剂、农肥和造地还田等。

①改良土壤。粉煤灰松散多孔，属热性砂质，细砂约占80％，并含有大量可溶性硅、钙、镁、磷等农作物必需的营养元素，因此有改善土壤结构、降低密度、增加空隙率、提高地温、缩小膨胀率等功效。可用于改造重黏土、生土、酸性土和碱盐土，弥补其黏、酸、板、瘦的缺陷。上述土壤掺入粉煤灰后，透水与通气得到明显改善，酸性得到中和，团粒结构得到改善，并具有抑制盐、碱作用，从而利于微生物生长繁殖，加速有机物的分解，提高土壤的有效养分含量和保温保水能力，增强了作物的防病抗旱能力。

②堆制农家肥。用粉煤灰混合家禽粪便堆肥发酵比纯用生活垃圾堆肥慢，但发酵后热量散失也少，雨水不易渗下去，这对防止肥效流失有利；另外粉煤灰比垃圾干净，无杂质、无虫卵与病菌，有利于田间操作及减少作为病虫害的传播；把粉煤灰堆肥施在地里不仅能改良土壤、增加肥效，还可以增加土壤通气与透水性，有利于作物根系的发育。

③粉煤灰肥料。粉煤灰含有丰富的微量元素，如Cu、Zn、B，Mo、Fe、Si等。可作一般肥料用，也可加工成高效肥料使用。粉煤灰含氧化钙2％～5％，氧化镁1％～2％，只要增加适量磷矿粉并利用白云石作助溶剂，即可生产钙镁磷肥。粉煤灰含氧化硅50％～60％，但可被吸收的有效硅仅1％～2％，在用含钙高的煤高温燃烧后，可大大提高硅的有效性，作为农田硅钙肥施用，对南方缺钙土壤上的水稻有增产作用。除此以外，还以粉煤灰为原料，配加一定量的苛性钾、碳酸钾或钾盐生产硅钾肥或钙钾肥。

（3）生产功能性新型材料

粉煤灰可作为生产吸附剂、混凝剂、沸石分子筛与填料载体等功能性新型材料的原料，广泛用于水处理、化工、冶金、轻工与环保等方面。如粉煤灰在作为污水的调理剂时有显著的除磷酸盐能力；作为吸附剂时可从溶液中脱除部分重金属离子或阴离子；作为混凝剂时，COD与色度去除率均高于其他常用的无机混凝剂；而利用粉煤灰制成的分子筛，质量与性能指标已达到或超过由化工原料合成的分子筛。

①复合混凝剂。粉煤灰复合混凝剂的主要成分为Al、Fe、Si的聚合物或混合物，因配比、操作程序、生产工艺不同而品种各异。其中利用粉煤灰中的SiO2来制备硅藻类化合物和在粉煤灰中添加含铁废渣是应用研究的一大趋势，其目的是提高絮凝能力，并充分利用粉煤灰的有效成分。

②沸石分子筛。粉煤灰合成沸石分子筛的方法有水热合成法、两步合成法、碱熔融水热合成法、盐—热（熔盐）合成法、痕量水体系固相合成法等。

③催化剂载体。国外很早就采用粉煤灰、纯碱和氢氧化铝为原料制备4A分子筛，作为化学气体和液体的分离净化剂和催化剂载体。采用粉煤灰制备分子筛具有节约原料、工艺简单等特点，已大规模用于工业化生产中。

④高分子填料。以粉煤灰为原料，加入一定量的添加剂和化学助剂，可制成一种粉状的新型高分子填料，这种材料耐水、耐酸、耐碱、耐高低温、耐老化，广泛应用于楼房、地面、隧道工程等作为防水、防渗材料。

（三）矿山废石与尾矿的处理与资源化

冶金矿业固体废物是指金属和非金属矿石开采过程中所排出的固体废物，包括废石和尾矿。矿山生产过程中排出的固体废物的数量十分惊人，这些废石和尾矿堆放在地面，占用了大量土地，废物中所含的有害组分还会对周围的环境造成污染。另外，由于废石堆、尾矿库的不稳定还会产生滑坡、岩堆移动、泥石流等意外事故，造成巨大的生命财产损失。随着科学技术的发展和人们环境保护意识的提高，矿山废石与尾矿的综合利用已日益被人们所重视。目前对于废石和尾矿的利用主要有以下几个方面。

1.回收有价金属

我国共生、伴生矿产多，矿物嵌布粒度细，以采选回收率计，铁矿、有色金属矿、非金属矿分别为60％～67％、30％～40％、25％～40％，尾矿中往往含有铜、铅、锌、铁、硫、钨、锡等，以及钪、镓、钼等稀有金属及金、银等贵金属。尽管这些金属的含量甚微、提取难度大、成本高，但由于废物产量大，从总体上看这些有价金属的数量相当可观。

2.生产建材

利用尾矿作建筑材料，既可防止因开发建筑材料而造成对土地的破坏，又可使尾矿得到有效的利用，减少土地占用，消除对环境的危害。但用尾矿作建筑材料，要根据尾矿的物理化学性质来决定其用途。

有色金属尾矿按其主要成分可分为3类：

①以石英为主的尾矿：该类尾矿可用于生产蒸压硅酸盐矿砖；石英含量达到99.9％，含铁、铬、钛、氧化物等杂质低的尾矿可用作生产玻璃、碳化硅等的原料。

②以含方解石、石灰石为主的尾矿：该类尾矿主要用作生产水泥的原料。

③以含氧化铝为主的尾矿：二氧化硅和氧化铝含量高的尾矿可用作耐火材料。

3.用做农肥

有些尾矿因其成分适宜，可用做土壤改良剂或微量元素肥料，以有效改善土壤的团粒结构，提高土壤的孔隙、透气性、透水性，促进作物增产。如铁尾矿含有少量的磁铁矿，经磁化后，再掺加适量的N、P、K等，即得磁化复合肥；镁尾矿中因含有CaO、MgO和SiO2尾矿可用做土壤改良剂对酸性土壤进行中和处理；钼尾矿施于缺钼的土壤，既有利于农业增产，又可降低食道癌的发病率。

4.采空区回填、覆土造田

用来源广泛的尾砂、废石、尾矿代替砂石进行地下采空区回填，耗资少、操作简单，可防止地面沉降塌陷与开裂，减少地质灾害的发生。回填采空区有两种途径：一是直接回填法，即上部中段的废石直接倒入下部中段的采空区，这可节省大量的提升费用，但需对采空区有适当的加固措施；二是将废石提升到地面，进行适当破碎加工，再用废石、尾矿和水泥拌和后回填采空区，这种方法安全性好，又可减少废石占地，但处理成本较高。如铜陵某铜矿利用全水速凝胶结充填工艺进行回填，充填成本可减少13％左右；某金矿分矿采用高水固结围砂充填采矿法，比原来水泥河沙胶结充填王艺优势明显，提高了生产能力，节省了费用。