面对黄金矿产资源日渐紧张的局面以及生态文明建设标准的持续提升，黄金尾矿的二次资源回收效率不足及其带来的显著环境问题亟待解决。黄金尾矿的年积量不断攀升，在黄金矿产资源分选领域，不仅导致宝贵资源和土地的浪费，也对生态环境和人类社会的安全构成了潜在威胁。我国是黄金生产第一大国，《中国黄金年鉴2022》（中国黄金协会，2022）统计数据显示，截至2021年底，我国黄金资源储量合计为15 750.51 t，年度黄金总产量合计为443.56 t，年度黄金尾矿量合计为1.95亿t，目前我国黄金尾矿量已达15亿t以上。虽然我国尾矿资源的综合利用率逐年提高，但实际黄金尾矿的综合利用率不及发达国家平均水平的1/3。与此同时，金矿石中残留的固体粉状废弃物含有较高的SiO2以及一定量的Fe2O3、Al2O3、MgO和少量的Au、Ag、Cu、Pb和Zn等，存在巨大的潜在反应活性，是具有开发前景的优质资源。与其他矿产资源相比，黄金矿产具有原始品位低、综合回收率低和有用矿物含量少的特点，因此提高黄金尾矿综合利用率是我国矿业高质量发展的重要一环（王威等，2016）。
文献计量学是使用数学及统计学方法对某一研究领域文献中的信息进行定量分析的学科（Lovegrove et al.，2008；Leong，2021）。目前，关于黄金尾矿处理处置与综合利用的研究主要集中在黄金尾矿的浮选、高值化产品及环境保护等方面（李章大，1992；赵龙，2023）。尾矿浮选主要包含回收有用金属和非金属矿物等；残存在黄金尾矿中的金属回收潜力巨大，许多科研机构在提金方面进行了大量研究，例如：通过无制粒化学疏松法堆浸提金后，金的总回收率提高了1.3%（王吉青等，2010）。高值化产品主要包含制备陶粒、微晶玻璃和发泡陶瓷等；近年来科技和设备的发展推动了黄金尾矿的高附加值产品的研发，包括利用尾矿制备3D建筑打印材料、陶粒和陶瓷等产品（张金龙等，2001；王亚婕，2019；肖力光等，2024）。环境保护主要包含复垦造田和井下填充等。其中，对闭库后的尾矿库进行绿化修复，增加土地绿化面积，有利于保持尾矿库的稳定（焦绪国等，2004）；充填技术以黄金尾砂为骨料配以少量胶凝材料制成充填材料充填至井下采空区，实现了尾砂的资源化利用，是一种绿色开采技术（胡松涛等，2024）。以上研究对于黄金尾矿的再利用和环境保护具有重要意义。但是通过文献计量学研究黄金尾矿处理处置及综合利用相关研究的国家、机构等分布尚未见报道。
鉴于此，本研究利用文献计量学和VOS viewer文献可视化工具对有关黄金尾矿处理处置及综合利用的文献进行系统分析，以了解国内外黄金尾矿领域的研究热点和发展趋势。拟以WOS核心合集和CNKI为数据源，通过文献计量学方法对1994年3月至2024年3月黄金尾矿处理及综合利用的发展现状、热点方向和研究前沿进行可视化分析，为黄金行业尾矿利用提供借鉴。
1 材料与方法
1.1 数据来源
Web of Science Core Collection（WOS核心合集）数据库和中国知网数据库（CNKI）被认为是国际和国内应用最为广泛的综合性期刊引文索引数据服务平台（Liu et al.，2021；Liao et al.，2021），故本研究选择这2个数据库作为数据来源。其中，在Web of Science中选择核心合集进行检索，限定数据来源为SCIE，以（“gold industry*”AND“gold tailings”OR“gold tailings toxicity”）为检索式，检索1994年3月至2024年3月article/papers/review类型的文章，得到关于黄金尾矿及综合利用的论文共478篇（数据库更新时间为2024-03-22）；以TI=（“黄金尾矿”OR“综合利用”）为检索式精确检索中国知网数据库，检索时间为1994年3月至2024年3月，得到检索论文271篇。
1.2 分析工具
将检索到的文献全部下载，保存为Refworks格式的TXT纯文本作为分析样本，每篇文献中包含作者、标题、摘要、关键词、作者机构、发表年份和来源出版物等信息。利用数据分析工具VOS viewer对检索到的科研文献进行定量统计分析，揭示黄金尾矿处理及综合利用研究的发展态势。
2 结果分析
2.1 论文总量变化趋势
总体来看，1994年3月至2024年3月，国内外黄金尾矿研究论文数量呈波动上升趋势（图1）。1994—2010年，国内外年度论文产出不足20篇，说明工业市场缺乏驱动力，黄金科技需求不突出，统一标准不规范。2011年开始，国际上关于黄金尾矿的科学研究显著增加，2021年论文数量超过80篇，年度发文数量波动较大；国内关于黄金尾矿及综合利用的年度发文趋势平稳，年度发文均保持在20篇左右。分析其原因，一方面可能与全球金融危机和国际金价波动带来的科技投入有关，另一方面与我国相关政策环境有关。在此期间，我国针对金融危机出台了一系列应对政策，并积极谋划重点产业调整和振兴规划，其中就包括有色金属行业，这些政策措施大力推进了行业自主创新，强化了相关行业的国际前沿科技支撑。
图1
图1
国内外关于黄金尾矿研究论文的总量变化（1994年3月至2024年3月）
Fig.1
Total amount changes of research papers on gold tailings at domestic and abroad（March 1994 to March 2024）
从发文数量来看，国内外关于黄金尾矿的处理及综合利用大致可划分为萌芽期和发展期2个阶段。其中，外文研究论文中关于黄金尾矿的创新研究具有重要地位，主要体现在尾矿附加产品的研发，研发关键词为purity、technology、source和potential；国内每年研究论文数量总体呈稳定发展态势，研究内容主要集中于黄金尾矿的再回收利用和工业原料的生产，研究关键词为浮选、回收率、资源化和环境保护。
2.2 国家分析
按照第一著者所属国家进行统计分析，统计期内（1994年3月至2024年3月）WOS核心合集和CNKI收录的关于黄金尾矿处理及综合利用研究论文较多的国家依次为中国、加拿大、美国、印度、伊朗、俄罗斯、德国、新西兰、澳大利亚、土耳其、法国、韩国、英国、意大利、西班牙和巴基斯坦等。由图2可知，中国在黄金尾矿处理及综合利用领域的科研产出占有绝对优势，发文总量为165篇，占所有国家论文总量的16.18%。总发文量排第2位的国家是美国，发文总量为73篇。总发文量居第3位的是加拿大，发文总量为57篇，占所有国家论文总量的5.59%。从国际合作关系来看，美国在国际合作中排第1位，主要与中国、加拿大、俄罗斯、德国、巴西和印度等国家进行合作；第2位是中国，主要与加拿大、美国、伊朗、德国、印度、俄罗斯和澳大利亚等国家进行合作；第3位是加拿大，主要与中国、美国、伊朗、印度、意大利、巴西和德国进行合作。由图2可知，各个国家之间合作紧密，说明国内外对于黄金尾矿处理及综合利用研究的合作一直保持较高的热度。
图2
图2
国内外关于黄金尾矿研究发文国家分布（1994年3月至2024年3月）
Fig.2
Country distribution of publishing papers on gold tailings at domestic and abroad（March 1994 to March 2024）
2.3 机构分析
图3
图3
国内外黄金尾矿研究发文机构分布（1994年3月至2024年3月）
Fig.3
Organizations distribution of publishing papers on gold tailings research at domestic and abroad （March 1994 to March 2024）
2.4 关键词聚类分析
根据文献关键词检索频次高低进行聚类分析，生成中英文关键词共现图谱，如图4所示。对国内外相关研究的关键词聚类结果进行统计分析，得到10个聚类标签，每个聚类标签分别代表一个研究主题。由关键词共现图谱可以看出，国外关于黄金尾矿的研究主要集中在环境（Gavin，2007）、材料应用（Coura et al.，2021）、黄金纳米粒子（Hendrich et al.，2021）、电路板（Li et al.，2023）和表面吸附（Dai et al.，2012）等方面；国内研究则主要围绕建筑材料、尾矿回收和无害化处理等方面（杨九流，2002；孟跃辉等，2010；陈兰兰等，2020；孟文文等，2023）。
图4
对论文的中英文关键词进行聚类分析，包括关键词出现的关联度以及突现情况（表1），可以概括研究领域的重点研究内容。黄金尾矿回收及综合利用是国内外研究中最基础且最核心的部分，获取影响黄金尾矿处理及综合利用的关键驱动因子，弄清领域研究热点的发展趋势，是黄金尾矿回收和综合利用领域内的终极目标。为此，本文从以下3个方面梳理研究主题。
表1 黄金尾矿研究论文的中英文关键词聚类分析（1994年3月至2024年3月）
Table 1
| 序号 | 英文聚类名称 | 英文关键词 | 中文聚类名称 | 中文关键词 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | recovery | purity，cost，detail，base metal | 黄金尾矿 | 力学性能，碱激发，高贝利特掺合料 |
| 2 | application | kind，performance，property | 综合利用 | 加气混凝土，氰化提金 |
| 3 | metal | raw，copper，technology | 尾矿 | 回收率，尾矿砂，黄金 |
| 4 | adsorption | range，ion，separation | 尾矿库 | 安全，监控，环境保护 |
| 5 | efficiency | mine，valuable metal | 黄金矿山 | 金矿，浮选，资源化 |
| 6 | environment | source，health，potential | 无害化处理 | 因科法，现状，工艺 |
| 7 | mine | release，arsenic，tailing | 氰化物 | 尾矿砂，流变特性 |
（3）黄金尾矿的生态修复。代表性关键词有无害化处理和环境保护等，国内外大多数尾矿采用堆存处理，不仅占用大量的土地资源，极大地损坏了农业及林业用地，而且尾矿极易在大风天产生扬尘，其携带的有害物质对人类身体健康造成严重危害，同时，残留在尾矿中的选矿药剂很容易污染地下水及周边河流，严重破坏生态环境。因此，尾矿的综合利用将成为矿山可持续发展的必然选择（中华人民共和国工业和信息化部，2010）。
2.5 聚类词研究热点演变特征
通过关键词关联性分析（图5），国内外关于黄金尾矿的分析研究均基于固体废弃物的无害化处理，对黄金尾矿的安全化处置是综合利用的前提。其中，国内研究主要集中于尾矿的回收利用，目的是保证矿产资源的最大化利用，由此发展出利用黄金尾矿生产制备建筑原材料，包括砖、水泥、陶瓷制品和微晶玻璃等，更注重黄金尾矿的二次资源化；研究数据显示，国外尾矿综合利用技术相对发达，研究人员在一些高精尖产品生产中融入了尾矿成分的再次利用。依据上述国内外研究热点演变趋势，未来黄金尾矿的综合利用有以下3个演变特征：
图5
（1）进一步扩大黄金尾矿资源的回收和再利用。黄金尾矿资源的回收和再利用涉及黄金尾矿处理到尾矿二次回收和二次利用等环节，包括金属矿物和非金属矿物的浮选回收，其中关于黄金尾矿用于生产建筑原材料和井下充填的研究较多且较深入（陈平，2012；关涛等，2023）。当前我国尾矿回收应用最为广泛的是浮选尾矿回收有价金属，包括浮铅锌抑铜、浮铅抑铜锌和浮铜铅抑锌等工艺，可回收黄金尾矿中的Zn、Pb和Cu等元素。其次，利用黄金尾矿中可回收的Au、Ag、Cu、Fe和Zn等多种金属和云母、长石、石英等非金属，开展全方位立体化新能源、新材料产品研究，也是我国尾矿回收应用的重要内容。最后，通过优化生产工艺流程，有效进行黄金尾矿的二次浮选，最大化回收尾矿中的有价元素，优化生产工艺流程，是解决黄金尾矿问题的重中之重。
（2）重视尾矿资源的附加产品创新研究。当前，黄金尾矿综合利用主要走“减量化—资源化—高值化”道路，推进尾矿产品由粗加工向集中化、精细化方向转变。随着对尾矿污染物产生及转化等规律的认识逐渐深入，在尾矿综合利用过程中获得了一系列高值化的产品，例如尾矿制备3D建筑打印材料、微晶玻璃和发泡陶瓷等，尾矿高值化应用已形成产业化规模。研发一系列环保、高性能和经济型的附加产品，使得黄金尾矿的综合利用向更加高端的方向推进，全方位且立体化地走高值化道路（王吉青等，2010）。
（3）探究黄金尾矿节能减排和绿色环保道路。黄金尾矿的节能减排是矿业可持续发展的重要组成部分，山东黄金矿业股份有限公司积极践行绿色发展，以科技创新为关键，在黄金尾矿处理方面，山东黄金集团有限公司牵头成立了“黄金尾渣资源化利用联合创新研究基地”，实现尾渣资源化利用，为行业绿色发展提供了成熟经验。国外对于环保意识十分重视，针对黄金尾矿占地面积大的问题，德国和澳大利亚等国家采取复垦的方法，矿山复垦率达80%以上（林坚等，2007）。相比之下，虽然我国在此方面起步较晚，但是发展态势不容小觑，通过相应政策的出台以及综合整治，尤其对一些矿山尾矿库、渣场和露天采矿坑的土地集中进行综合整治，在充分利用环境资源和解决环境问题的同时，带来了可观的经济效益和良好的社会效益。
2.6 未来前沿研究热点
黄金尾矿的综合利用从资源化到高值化的转变，离不开政策和经济等多重因素的推动。在当前国内关于黄金尾矿的研究中，加气混凝土的出现频率较高。由于黄金尾矿中含有硅酸盐、铝硅酸盐、石英和长石等物质，这些物质是硅酸盐产品的主要原料，加之黄金尾矿在混凝土中的应用也较为成熟，因此生产加气混凝土等硅酸盐制品将是未来黄金尾矿利用的研究热点。在国外关于黄金尾矿的研究中，电路板作为新型热词出现次数较高，主要是因为金精矿氰化尾渣中金、银品位较高，且通常含有Cu、Fe、Pb等金属元素，以及S、Si等非金属元素，因此黄金尾矿的高值化利用具有重要意义（张淑会等，2004；林泽宇等，2024）。为此，对以上2个研究方向现状进行如下详细分析：
（1）加气混凝土等硅酸盐制品的研究。由于黄金尾矿中含有碱铝硅酸盐材料，其中脉石矿物也比较纯净，因此黄金尾矿可作为重要的非金属原料直接进行利用。通过研究热点新词［图6（a）］发现，国内对于黄金尾矿的综合利用集中于建筑原材料的生产，其中加气混凝土受关注程度较高。加气混凝土是以硅质材料和钙质材料作为主要原料，掺入发气剂加水进行搅拌，通过化学反应产生气孔，再通过浇注成型等工艺形成的多孔硅酸盐混凝土。加气混凝土具有很多优点，包括质轻、防火、隔音、保温、抗渗、抗震、耐久和经济等。由于加气混凝土既可以综合利用工业废渣、治理环境污染和保护耕地，又可以创造良好的社会效益和经济效益，是未来黄金尾矿资源综合利用的理想方向。
图6
（2）使用尾矿资源生产电路板等电子元器件支撑体的研究。电路板是使各种电子元器件通过电路进行连接，达到传输和导通等作用的关键元件，也是科技时代电子设备中不可或缺的部件。使用尾矿资源生产高密度复合材料，提高聚合物基体的机械强度和热稳定性，并应用于电路板制造行业，具有广阔的应用前景［图6（b）］。Coura et al.（2021）采用高密度聚乙烯和质量百分比为20%的铁尾矿，通过机械加工方法制备复合材料，研究了其物理化学、机械、结构、热和形态性质的关系，发现铁尾矿可作为高密度聚乙烯的功能基体，提高聚合物的性能，在电路板等电子元器件支撑体的研究中具有广阔的应用前景（Hashmi，2021）。黄金尾矿主要是金矿石选矿后的废弃物，含金元素过低，而铁尾矿是工业生产排出的废渣，二者主要成分相似，主要为SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3和MgO，根据矿物性质推测黄金尾矿也可作为该种材料进行应用。
3 结论与展望
随着黄金矿产资源开发力度的加大，大量的黄金尾矿已成为制约矿山可持续发展的重要因素，解决尾矿问题的关键在于其无害化处理及高值化利用。在黄金尾矿综合利用方面，高附加值产品种类较少，这是未来黄金尾矿的发展方向。尾矿的再分选不仅能够有效提高矿产资源的利用率，而且可以带来较大的经济效益，但是尾矿数量并不能有效减少。针对该问题，可以通过将尾矿作为原料生产建筑材料吸纳大量尾矿，解决环境污染问题。为了提高尾矿中不同类型成分的利用率，国内外学者不断进行工艺探索和实践，不仅拓宽了黄金尾矿综合利用途径，提高了黄金尾矿附加价值，而且推动黄金尾矿走向减量化、资源化和高值化利用道路。目前国内外对于黄金尾矿资源的综合利用整体呈上升趋势，但仍需要进行更加深入的研究。未来，黄金尾矿的综合利用会在以下3个方面逐步完善。
（1）加强回收黄金尾矿中的有价金属，提高黄金尾矿综合利用率。对黄金尾矿进行二次回收利用，包括对其中金属矿物和非金属矿物的浮选，从源头提高尾矿利用率，优化生产工艺流程，减少黄金尾矿处理过程中产生的有害物质，实现黄金尾矿利用最优化和资源化。
（2）重视高附加值产品的研发。关于黄金尾矿的高值化应用，国内外涌现了一批新的研究成果，一系列高效、环保又经济的新型尾矿综合利用产品成为未来的发展方向，应不断加强基础研究，提高技术水平，积极推动黄金尾矿综合利用向高值化方向前进。
（3）探索节能减排绿色发展道路。利用黄金尾矿制备新型建筑材料（如泡沫瓷砖和微晶玻璃等），制备性能优良、环保无害的建筑材料，实现大规模的工业化生产，从而有效减少尾矿数量，最大限度地使黄金尾矿实现资源化和高值化利用，达到人类与环境资源可持续发展，实现社会效益与环境效益的统一。
http://www.goldsci.ac.cn/article/2024/1005-2518/1005-2518-2024-32-5-939.shtml
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