创新点
1)提出可复核的五维评估框架
把石墨尾矿利用从单纯技术罗列,升级为“性质,工艺,性能,效益,风险”的统一评价主线,并强调用统一功能单位与系统边界完成口径对齐,提升跨路径可比性与可迁移性。
2)将环境效益量化纳入决策主链
以全生命周期评价与碳足迹为核心工具,在统一口径下识别环境热点并比较备选路径,服务工程筛选与政策研判,而不是停留在定性描述。
3)提出多学科融合加数字化赋能的路线图
明确从“经验驱动”转向“数据与模型驱动”,引入大数据与机器学习用于工艺参数与性能关系挖掘,流程优化与质量控制,并提出数字孪生用于堆存,处理,产品应用的全链条监控与风险预警。
4)给出面向产业化的制度与标准创新抓手
针对“评价口径不一,标准体系滞后”等规模化瓶颈,提出构建全生命周期标准体系,分类分级标准,环境安全阈值与碳足迹核算指南,并将基于LCA的减排效益纳入碳市场或激励机制,打通环境效益到企业收益的转化链路。
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石墨尾矿高值化利用研究进展与环境效益评估:现状、挑战与展望
作者:康可佳, 汪立志, 李广来, 郭颖, 李欣羽, 刘黎明, 黄琳琳, 李立欣
单位:1. 黑龙江省环境科学研究院; 2. 黑龙江省齐齐哈尔生态环境监测中心; 3. 黑龙江科技大学 材料科学与工程学院; 4. 黑龙江科技大学 经济学院; 5. 黑龙江科技大学 环境与化学工程学院
引用格式:
康可佳,汪立志,李广来,等. 石墨尾矿高值化利用研究进展与环境效益评估:现状、挑战与展望[J]. 绿色矿山,2025,3(4):65−75.KANG Kejia,WANG Lizhi,LI Guanglai,et al. Progress in the high-value utilization of graphite tailings and environmental benefit assessment: current status, challenges, and prospects[J]. Journal of Green Mine,2025,3(4):65−75.
摘要
面向绿色矿山与双碳目标,基于现有研究与工程报道,系统梳理石墨尾矿的物性特征、传统利用与高值化方向,搭建由性质、工艺、性能、效益、风险构成的评估框架,并结合生命周期与碳足迹视角展开跨路径综述。结果显示:建材与土地工程具备规模消纳能力,但单位附加值与单位减排提升有限;功能材料与能源材料展现较高潜力,整体仍以小试与放大验证为主;酸性情景下的重金属淋溶与残余药剂迁移为关键环境风险,长期原位证据仍不足;产业化推进受标准衔接与示范工程稀缺等因素制约。在表格与图示的统一字段下开展可比性讨论,归纳适用边界与共性痛点,围绕代表性路径的工艺改性与性能影响进行归类比较,并在结论提出阶段化推进思路与应用场景要点。核心贡献在于提出并应用五维评估框架,整合分散证据,形成可用于工程筛选与政策研判的结构化认识。
部分图片
图1 不同产地石墨尾矿颗粒特征(a,b,c)、(d,e,f)
图2 石墨尾矿应用于能源与电化学器件高值化利用途径
图3 石墨尾矿利用的未来发展方向
通讯作者
李立欣,教授,黑龙江科技大学创新创业学院副院长。主要从事矿山环境污染治理、矿山固废资源化利用、废水生物处理资源化、能源化利用、炭基功能材料制备及应用、碳中和技术、环境大模型等方面的研究。工作以来发表科(教)研论文100余篇,第一作者或通讯作者发表70余篇,其中SCI检索论文60余篇;第一完成人或者主要完成人获得省科技进步奖二等奖、三等奖各1项,社会力量奖三等奖1项,省教学成果一等奖、二等奖各1项,第一完成人获地厅级科技进步奖一等奖5项;主持或参与国家自然基金2项,国家博士后科研基金1项,省部级科(教)研项目10项,厅局级项目3项,申请及授权国家专利10余项,参与编写地方标准2项。中国工程院咨询研究专家、中国科学院学部专家、黑龙江省环境科学学会副理事长、国家自然科学基金委项目评审专家、教育部学位与研究生教育发展中心评审专家、(黑龙江省、四川省、安徽省及广西自治区)科技评审专家、应急管理科技创新奖评审专家、黑龙江省生态环境损害司法鉴定专家、黑龙江省生态环境厅环境应急专家、黑龙江省清洁生产专家、黑龙江省城镇垃圾治理领域专家、黑龙江省煤炭生产安全管理局安全生产专家、黑龙江省自然资源厅评审入库专家、山西省煤炭学会千人智库高级专家。为Nature Communications、Advanced Science、Environmental Science & Technology等50余本SCI审稿专家。
废弃矿山治理及尾矿资源化利用团队主要研究方向
一、矿山废弃物高值化材料利用
围绕矿山废弃物在高性能建筑材料、环保功能材料及催化与载体材料中的应用,研究活化改性机理、结构调控方法与性能稳定性,推动矿山废弃物由低值消纳向高附加值材料转化。
二、矿山废弃物生态利用与农业协同
面向矿区复垦与土地再利用,开展矿山废弃物基复耕土、土壤改良材料及农业复合肥的构建与安全性研究,服务矿区生态恢复与农业功能重建。
三、废弃矿山治理与生态修复
聚焦尾矿库、排土场及废弃采坑等典型场景,研究环境风险识别、分区分级治理与工程修复技术,推动废弃矿山由风险消除向生态与功能协同修复转变。
四、矿山废弃物资源化的环境效益与智能管控
以全生命周期评价为核心,系统评估矿山废弃物治理与利用路径的环境效益与低碳潜力,结合数字化与智能化手段,提升过程优化、风险预警与长期运维能力。
编辑丨李莎
审核丨常明然
煤炭科学研究总院期刊出版公司拥有科技期刊21种。其中,SCI收录1种,Ei收录5种、CSCD收录6种、Scopus收录8种、中文核心期刊9种、中国科技核心期刊11种、中国科技期刊卓越行动计划入选期刊4种,是煤炭行业最重要的科技窗口与学术交流阵地,也是行业最大最权威的期刊集群。
期刊简介
为深入贯彻习近平生态文明思想,践行“绿水青山就是金山银山”理念,搭建绿色矿山建设领域高端学术交流平台,2023年5月,经国家新闻出版署批准,由中国煤炭科工集团主管、煤炭科学研究总院有限公司主办的中文科技期刊——《绿色矿山》(Journal of Green Mine)应运而生。《绿色矿山》为季刊,国内统一连续出版物号为:CN10-1912/TD,ISSN号:2097-3357,由《绿色矿山》编辑部负责策划、出版、发行。
刊登范围
绿色勘查、绿色开采、矿山地下空间利用、绿色选冶、矿山环境保护、低碳技术及节能减排、数字矿业、绿色低碳经济政策与评价等。
期刊主页
http://www.lsks.org.cn
投稿网址
https://lsks.cbpt.cnki.net/EditorAN/index.aspx?t=1
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