礦山尾礦資源化與整體綜合利用

1、文章編號:10016996(200602008604礦山尾礦資源化與整體綜合利用徐光榮,王建斌(陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)實驗研究所,西安710054摘要:針對陜南地區(qū)礦山企業(yè)堆存的大量尾礦及其中的各種元素的含量,利用國內(nèi)先進的技術(shù)和低成本的選礦工藝,使尾礦中鋅和鉛得到了進一步的回收。其次,把尾礦作為復合礦物原料,發(fā)展高效深加工技術(shù),完成了尾礦制磚的試驗研究,取得了階段性的成果。關(guān)鍵詞:尾礦;整體利用;資源化;重選工藝;制磚中圖分類號:TD92614文獻標識碼:B1前言我國礦山企業(yè)每年都產(chǎn)生大量尾礦,其中黑色金屬礦山尾礦率在60%以上,有色金屬礦山90%以上,稀有及貴金屬尾礦山近100%。粗略估計,全國尾

2、礦年排放量在3億t 以上,約占當年工業(yè)固體廢物的30%,目前全國累計尾礦存量5070億t 。在我省陜西南旬陽地區(qū)大約有選礦廠20多家,每個選廠年平均處理量按10萬噸計,年尾礦排放量約在200萬噸左右。為堆存尾礦,需建大量的尾礦庫,每堆存一噸平均費用5元,每年還需治理費3元。尾礦庫不僅占用大片土地,損失大量的有用成份,還造成水土流失,河道淤塞,水質(zhì)污染,生態(tài)環(huán)境破壞。尾礦潰壩引起的人員傷亡和財物損失等嚴重事故也時有發(fā)生。如金堆城鉬業(yè)公司栗西尾礦庫排洪隧道塌陷,8萬噸尾礦與大量尾礦水泄漏,使陜西河南兩省16縣市受嚴重污染,經(jīng)濟損失達3200萬元。今年五月份,鎮(zhèn)安金礦尾礦庫潰壩,大量含有氰化鈉的礦砂

3、及尾礦水淹沒下游的村莊,造成17人失蹤的特大事故,經(jīng)濟損失達1000萬余元,可見尾礦治理和整體開發(fā)利用已是十分緊迫的事情。尾礦作為復合原料進行整體利用,成為經(jīng)濟、實用的新礦產(chǎn)資源,不但可使原來枯竭或資源不足的礦山重新成為新資源基地,恢復或擴展生產(chǎn),充分利用不能再生的礦產(chǎn)資源和原有的礦山設(shè)施,發(fā)揮礦山潛力,使國家、企業(yè)不必大量投資基本建設(shè)就獲得大量已加工成細顆粒原料的資源。在對尾礦整體開發(fā)利用時,可解決環(huán)境污染,改善生態(tài)環(huán)境和整治國土,具有巨大經(jīng)濟、社會、環(huán)境效益。在落實科學發(fā)展觀,建立節(jié)約型社會中,尾礦開發(fā)利用勢必成為21世紀竟相應用的新資源和增加國力的基礎(chǔ)物質(zhì)。當前礦山企業(yè)和政府主管部門對收

4、稿日期:20060919作者簡介:徐光榮,男,1955年生,1975年畢業(yè)于西安地質(zhì)學校,現(xiàn)任陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)實驗研究所所長,地質(zhì)高級工程師。第24卷第2期陜西地質(zhì)GEOLO GY O F SHAAN XI2006年12月尾礦部門及尾礦整體利用已取得共識,尾礦利用已進入資源化整體開發(fā)利用的新階段。2尾礦的性質(zhì)尾礦的成分包括化學成分與礦物成分,無論何種類型的尾礦,主要組成元素,不外乎O 、Si 、Ti 、Al 、Fe 、Mn 、Mg 、Ca 、Na 、K 、P 等幾種。但它們在不同類型的尾礦中,含量差別很大,且具有不同的結(jié)晶化學行為。211尾礦的化學多項分析在尾礦的整體開發(fā)利用方面,以陜南旬陽某礦

5、的尾礦為例,該尾礦的化學多項分析見表1。表1尾礦化學多項分析結(jié)果Tab 11Chemical analysis of t he mine tailings成分Pb Zn Cu S W 2O 3SiO 2TiO 2Al 2O 3Tfe 含量(%0106401390101201340102377102014291323154成分Fe 2O 3FeO CaO MgO K 2O Na 2O MnO 燒失量含量(%01642161018811762167018001112134212尾礦的礦物成分陜南旬陽某礦尾礦為長英巖型,尾礦中金屬礦物為閃鋅礦、方鉛礦等。脈石礦物以石英、長石為主,其次為絹云母、白云石

6、、方解石等。尾礦的細度為2200目占65%左右。在尾礦中可綜合回收的有礦物為閃鋅礦;閃鋅礦一般呈暗紅色,粒徑01101074mm 。3選礦試驗311試驗流程設(shè)計該尾礦可綜合回收利用的礦物為閃鋅礦,鉛和銅的品位很低暫不考慮回收。由于尾礦中鋅的含量較低,用浮選工藝藥劑消耗大,工藝較復雜,選礦成本高。鑒于以上原因,本次試驗擬采用經(jīng)濟可行,工藝簡單的重選工藝來回收尾礦中的鋅。312重選回收鋅的試驗在重選試驗中,原料經(jīng)螺旋溜槽粗選大量拋尾后,螺旋溜槽的粗精礦用搖床進行精選,流程見圖一,試驗結(jié)果見表二。從試驗結(jié)果可看出,礦采用無污染、選礦費用低的重選工藝,可獲得含量為11102%的中間產(chǎn)品,工藝流程簡單,

7、減少了環(huán)境污染。按當前的市場行情建一個年處理尾礦10萬t 的重選廠,年生產(chǎn)粗鋅精礦1930t ,年產(chǎn)值23116萬元,減去總成本132100萬元,年利稅9916萬元,經(jīng)濟效益和社會效益較為顯著。78第2期徐光榮等:礦山尾礦資源化與整體綜合利用表2尾礦搖床流程試驗結(jié)果Tab 121Test of o scillating table of t he tailings產(chǎn)品名稱產(chǎn)率(%鋅品位(%鋅回收率(%備注鋅精礦11931110253185尾礦98107011846115原尾礦1001000139100100圖1重選試驗流程圖Fig 11Flow sheet of gravityconcent

8、ration4利用尾礦制造建筑材料的試驗研究陜南旬陽地區(qū)地處秦巴山區(qū),用于制作建筑材料的黃土資源極缺乏。僅一個年產(chǎn)5千萬塊空心磚的小型磚廠,就需黃土15萬噸。隨著經(jīng)濟的發(fā)展,建筑材料的需求量在不斷增加。為了緩解制磚所需黃土資源的矛盾,減少土地資源日益減少的局面,我單位于2005年開展了利用尾礦制作建筑材料的試驗研究工作。目前已初步完成了尾礦制磚的小試試驗,取得階段性成果。我們計劃在此基礎(chǔ)上,繼續(xù)完善試驗研究,并開展尾礦制磚的中試和工業(yè)應用試驗,盡快實現(xiàn)尾礦資源化。與此同時,我們計劃開發(fā)研究利用尾礦研制微晶玻璃花崗石的工作,為尾礦開發(fā)高附加值產(chǎn)品開辟新的途徑。411尾礦制磚小試工藝及檢查結(jié)果將破

9、碎好的尾礦和粘土按配比摻配成混合料,干混均勻,拌水陳化后,再進行制磚的試驗研究,制磚的工藝流程見圖二,混合物料的化學成分分析見表2,混合物料的物理性能見表3。試驗樣磚的檢測結(jié)果:表3混合物料的化學成分分析結(jié)果(%Tab 13Chemical analysis (%of mixed raw materials項目燒失量SiO 2Fe 2O 3Al 2O 3CaO MgO TiO 2SO 3K 2O Na 2O 含量61466186316011127413411870157014121471106以上檢測指標反映出原料的成型性能較好,干燥敏感系數(shù)低,此原料宜采用快速干燥方式。412樣磚成型表面狀態(tài)

10、及檢測結(jié)果樣磚成型表面狀態(tài):成形含水量:16117%,成形情況:表面及棱邊均光滑,濕坯強度較好。小試樣磚某些性能測定結(jié)果見表4。經(jīng)檢測,小試樣磚完全符合G B/T5010-2003燒結(jié)普通磚和G B13545-2003燒結(jié)空心磚和空心砌磚的檢測要求,建議進行半工業(yè)應用試驗,為工程設(shè)計和建廠提供可靠的88陜西地質(zhì)第24卷圖2制磚工藝流程圖Fig 12Flow sheet of making brick表4混合物料的物理性能Tab 14Physical properties of mixed raw materials項目指標普氏成型水份(%可塑性指數(shù)干燥性能臨界含水率(%干燥敏感性系數(shù)干燥線收縮

11、率(%指標171181311130151214表5小試樣磚性能檢測結(jié)果Tab 15The performance examines of small sample bricks測試項目泛霜凍融石灰爆裂空心試樣強度(Mpa 空心試樣強度(Mpa 指標無合格無218MPa1013Mpa技術(shù)參數(shù)。5前景展望與結(jié)論當前我國正處于工業(yè)化中期階段,經(jīng)濟高速發(fā)展,需要大量的礦產(chǎn)品及相關(guān)的能源與原材料加工制品。由于資源相對不足是制約發(fā)展的突出矛盾,因此要以科學發(fā)展觀指導尾礦整體開發(fā)利用工作,堅持資源開發(fā)與節(jié)約并舉,把節(jié)約放在首位,在保護中開發(fā),在開發(fā)中保護,全面建設(shè)節(jié)約型社會。在該項目的實施中,依靠科技進步,

12、提高尾礦資源整體利用科技含量和工藝水平。從我省尾礦資源特點和條件出發(fā),加強尾礦資源的綜合利用及整體開發(fā)利用技術(shù)研發(fā)與科技攻關(guān),用先進的科技推動尾礦資源向縱深發(fā)展。運用市場機制和各種經(jīng)濟手段,促進成熟、先進技術(shù)的推廣應用,加快科技成果轉(zhuǎn)化。該項目完成實施后,可達到以下目的:1、通過對選礦廠尾礦資源新技術(shù)的開發(fā)研究,可增加礦產(chǎn)資源儲量,提高礦產(chǎn)資源的戰(zhàn)略保障程度,具有很好的資源化開發(fā)利用前景。98第2期徐光榮等:礦山尾礦資源化與整體綜合利用09陜西地質(zhì)第24卷2、通過利用國內(nèi)先進設(shè)備及工藝,開展尾礦綜合利用研究,回收尾礦中有價金屬及非金屬礦物,進一步提高礦產(chǎn)資源的利用率。3、通過發(fā)展高效深加工技術(shù)

13、,把尾礦作為復合礦物原料加以整體利用,生產(chǎn)出高附加值、高科技含量的建筑材料,使尾礦整體開發(fā)利用成為我省礦業(yè)的一個新的經(jīng)濟增長點。4、預計本項目完成后,可使大部分尾礦由廢棄物變成可利用資源,尾礦利用率可得到較大的提高,按年處理尾礦10萬t計,尾礦中的鋅53185%得到回收,每年可回收212150金屬噸的鋅資源,從而形成以尾礦資源化為核心的環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)。5、按年生產(chǎn)5000萬塊磚計,生產(chǎn)成本為1230132萬元,年產(chǎn)值為1750100萬元,年利潤519168萬元,其利率為29170%,具有較好的經(jīng)濟效益。6、尾礦整體利用是礦業(yè)開發(fā)高科技、深層次的大系統(tǒng)工程,涉及多學科,綜合技術(shù)和邊緣學科及眾多行業(yè)

14、。要面向市場、面向企業(yè)、面向社會、尤其是面向資源枯竭的企業(yè),急需提高現(xiàn)有科技成果的成熟性,配套性和工程化水平,才能為新資源所利用,礦山企業(yè)的技術(shù)改造、新產(chǎn)品的開發(fā)、新產(chǎn)業(yè)的建立顯示效益、發(fā)揮作用。我們堅信,隨著工業(yè)的快速發(fā)展和礦產(chǎn)品供需矛盾的日益擴大,尾礦將是21世紀人們爭先利用的新資源,礦山企業(yè)振興的堅實物質(zhì)基礎(chǔ),科技人員大顯身手的領(lǐng)域。望有關(guān)部門從政策資金等方面給予多的支持,使尾礦的開發(fā)利用真正成為振興我國礦業(yè)的一個新的經(jīng)濟增長點。參考文獻1楊麗芬,李友琥1環(huán)保工作者實用手冊(第二版M1北京:冶金工業(yè)出版社,20012張錦瑞,王偉文,等1金屬礦山尾礦綜合利用與資源化M1北京:冶金工業(yè)出版社

15、3梁玉生,張世銀,等1尾礦資源整體開發(fā)利用試驗研究報告R1西安:陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)試驗研究所COMPREHENSIVE UTILIZATION OF MINE TAIL ING SXU Guang2rong and WAN G Jian2bin(Experimental institute of G eology and Minerals of Shaanxi Province,Xian710054Abstract:There are still abundant of remains of various element s of minerals in mine tailings piled by mines in t he sout h of Shaanxi province1Advanced ore re2dressing techniques can be adopted to recover additional lead and zinc f rom t he tailings1Furt hermore,experimental