铜尾矿的综合利用

铜尾矿的综合利用摘要：铜尾矿既是工业废物，也是一种特殊的资源。

在世界资源不断消耗的情况下，如何将尾矿加以综合利用和实现无害化处理是各国共同关心的问题。

文章总结了铜尾矿的综合利用方面的主要成果，如尾矿中有用元素的回收，用铜尾矿制造建筑材料、装饰材料，回填采空区，直接用于土木工程等；提出了今后还应当努力开展铜尾矿综合利用的方向。

关键词：铜尾矿，综合利用，元素回收，建筑材料，回填Integrated Utilization of Copper GangueAbstract: Copper gangue is waste produced in industry, but also a special resource. According to more and more mineral resources were consumed, it was a item capture common attention of all the world that how to use the gangue synthetically and dispose it harmlessly. The main development on the integrated use of copper gangue was summarized in this work, such as the recycle of available element, the preparation of architectural and decorative materials from copper gangue, and backfilling of stope. Then, the effort direction of developing copper gangue recycle use was expected.Keywords: copper gangue, integrated utilize, element recycle, architectural materials 1引言随着社会经济的不断发展，对能源和资源的需求量不断增加，矿产资源的开采量也与日俱增，而尾矿的排放量也随之猛增。

由于我国很多种类的矿产资源都面临富矿少而贫矿多的问题，尾矿的产出量就更为可观。

有资料显示，我国现有9000多个国营矿山和26万多个地方矿山，堆存的尾矿量就达50亿吨左右，年排出的尾矿量就高达5亿吨以上[1]。

铜矿在我国是一个主要矿种，每年都有大量的铜矿被开采和冶炼，同时也排出大量的铜尾矿。

铜尾矿中含有Fe、S等大量的有价元素，如果将其回收并加以利用，将是一笔数目庞大的资源。

在大力提倡建立节约型社会和实施可持续发展战略的现在，开展铜尾矿综合利用具有重要意义。

2 铜尾矿造成的问题2.1尾矿堆存造成大量环境污染目前，对于尾矿的处理大都是建立尾矿库对尾矿进行集中堆存，这会造成多种类型的环境污染。

首先，尾矿库本身就是一个直接的污染源。

堆放的尾矿在自然界风力作用下，扬起大量粉尘，而这些粉尘中又含有大量有毒有害的重金属元素，从而造成矿区及周围地区的污染；在雨水侵蚀下，尾矿中的很多可浸出物质随着雨水流入河流（包括矿物本身含有的有害元素和选矿药剂成分），造成水体污染。

其次，尾矿对周围土壤造成污染后，会对周边植被造成毒害作用[2,3]。

有害重金属元素会在尾矿上生长的植物体内富集，从而进入生物链，造成更大范围内的污染。

2.2尾矿堆存造成严重的资源浪费铜尾矿直接堆存处理造成大量的资源浪费。

首先，铜尾矿中含有大量有用的矿物成分，如Al、Si、Fe等，这些有用成分如果能够加以利用，将是一笔庞大的财富。

但由于目前技术水平、经济条件的限制，很多尾矿中的有用元素还无法提炼出来或者回收的成本过高，而使得尾矿中的有用元素无法利用。

另外，尾矿直接堆存处理要占用大量的农田，造成了土地资源的浪费。

目前，我国冶金矿山尾矿占地面积已达6.5万公顷[1]。

值得注意的是：尾矿占有土地不仅仅指尾矿堆存本身占有大量土地，还有尾矿库溃坝或雨水排泄不当等破坏了大量土地资源。

我国目前每年因尾矿污染土地造成的粮食减产达到100亿吨。

2.3堆放成本问题尾矿库的建设及配套处理设施结构复杂、投资巨大，尾矿库的维护和维修更需要大量资金。

据统计，我国尾矿用于正常堆存和维护的费用每年就高达30亿元以上，征地费用也高达3亿元[1]。

另外，尾矿堆存引发的环境污染赔偿也造成了矿山企业严重的直接经济损失。

如云南锡业公司的许多尾矿主要排入个旧湖，赔偿累计已近千万元。

许多中小型矿山企业已因尾矿堆存成本巨大不堪重负而被迫停产。

2.4安全问题尾矿堆存一般都是借助地形筑坝建立尾矿库，由于尾矿砂粒度细，力学强度低，坝体稳定性差，坝体失稳垮塌可能性大。

并且坝体容易受雨水等浸蚀，在连续大雨条件下很容易造成溃坝事故。

尾矿库一旦溃坝，大量尾矿泥浆向下游涌流形成泥石流灾害，将造成巨大损失。

尾矿坝事故在98种重大事故灾害中排列第18位，可见其破坏力巨大。

3铜尾矿综合利用现状3.1有用元素回收利用铜尾矿中含有许多可以回收利用的有价元素，如Fe、S、P、Co等，开展铜尾矿中有价元素的回收利用对于资源的节约使用具有突出意义，特别是对于我国资源的相对贫乏的状况而言更是如此，由于我国铁矿资源贫乏，每年都要进口大量的铁矿石，使我国的钢铁工业受到严重制约。

由于尾矿中的有用元素的含量一般较低，其回收利用在技术上具有一定的难度，一些研究者开展了这方面的实验研究或工业研究[4-10]。

陈典助[4]等研究了选铜尾矿中高硫铁的综合回收，取得了较好的试验效果。

他们采用QY-309混合捕收剂反浮选脱硫除杂，浮选精矿可作为高炉炼铁优质原料。

试验研究结果表明：该含硫铁资源不论酸性与碱性条件，通过反浮选均能大幅度降低选铜尾矿磁选铁精矿中硫的含量，但酸性条件浮选要好于碱性条件下的浮选结果；对现厂堆存的弱磁铁精矿，因磁黄铁矿氧化作用显著，导致可浮性降低，增加了反浮选降硫的难度，因此生产时要控制堆存的弱磁铁精矿混入量，且浮选过程的调浆搅拌和捕收剂的选择对反浮选作业的影响较大；初步经济技术分析表明，对该铜选厂的铁资源实施降硫措施，能够实现较大经济效益，值得进行工业生产投资。

还有一些研究者进行了从铜尾矿中回收硫的研究[5-7]。

朱德庆等[5]采用“SFC 分选器预选抛尾脱钙+DZ-1活化浮选”新工艺，进行了铜尾矿中回收硫的工业试验。

工业试验结果充分证实了该工艺的技术关键在于SFC分选器预抛尾脱钙及DZ-1对被石灰抑制过的黄铁矿的强烈活化作用。

指出在将该项技术转化为生产力的过程中，为了提高选硫作业的经济效益，关键在于将铜硫分离作业的石灰用量控制在合适的水平，提高选铜尾矿中硫的品位，为降低选硫作业药耗，实现低投人高产出创造条件。

该工艺对有色矿山从尾矿中回收被石灰抑制的黄铁矿投资少，见效快，既达到了综合利用资源的目的，又可减轻环境污染，具有明显的社会经济效益，具有普遍推广意义。

张全凯等[6]进行了从钼矿石中综合回收铜尾矿中的硫的研究。

采用简单浮选工艺对选铜后的尾矿进行硫的回收，通过小型试验和生产实践的考察，表明此流程灵活、操作稳定、投资少，达到了良好的技术经济效益。

既实现了有价元素硫的回收利用，创造了经济收益，而且减少了尾矿排放量，减轻了尾矿库堆存的压力。

此外，廖青[8]进行了铜尾矿中Te、S两种元素的综合回收的研究。

该研究通过尾矿筛分分级、浮选、磁选等工艺同时获得硫精矿和铁精矿，该工艺得到的精矿品位高，回收率高。

研究表明，原料的分级、脱除易浮矿物和含泥矿物、清洗矿物表面是获得硫精矿和铁精矿的重要途径。

戴玉华等[9,10]等进行了从铜尾矿中回收磷灰石的研究，研制了新型捕收剂ZP-02，通过单矿物试验证实了ZP-02比油酸及氧化石腊皂具有更强的捕收能力和更好的选择性，并确定了水玻璃是欲分离脉石矿物石英的有效抑制剂，适宜的矿浆pH值为10。

在单矿物试验的基础上，对实际尾矿样经过1次粗选、两次扫选、5次精选的选矿流程，获得了P2O5品位为25.32%、回收率为69.87%的磷精矿，实现了铜尾矿中磷灰石的有效分选。

以上元素回收的研究表明，由于尾矿中有价元素含量低，难于分离，回收试验时都要经过特殊的工艺流程，有的甚至要采用多次精选才能使最后得到的精矿达到品位要求。

另外，我国地域辽阔，各地方的铜尾矿中有用元素的种类、含量都有很大差别，对尾矿中有价元素回收利用时必须根据尾矿中的具体成分制定回收方案、设计合适的工艺流程、选用或开发高效的选矿药剂，以达到最好的回收效果。

3.2利用铜尾矿制造水泥铜尾矿中含有Fe、Cu、Si等有益元素，可以作为水泥复合矿化剂或制造水泥的原料。

为了减少尾矿排放，为水泥行业寻找更广泛的原料供应，很多学者进行了利用尾矿进行水泥制备方面的研究，取得了良好的效果[11-19]。

多数研究均表明，在水泥原料中掺入一定量的铜尾矿，不但不会降低水泥的性能，有时反而有所提高，并且有的还能显著降低生产过程中的能耗，这对于水泥这个高能耗、高资源消耗的行业来说，具有突出的现实意义。

卢山等[11]以铜尾矿和部分纯化学试剂为原料，在实验室条件下烧制高铁和普通硅酸盐水泥。

制备的水泥具有早强、后期强度高和煅烧温度低的特点，特别是尾矿掺入量达24%的高铁水泥具有很高的强度，分析表明这是由于微量元素的固溶作用增加矿物结构缺陷，从而提高了熟料矿物的水化活性和熟料强度。

研究结果显示，向水泥原料中掺入铜尾矿能够降低煅烧温度，从而显著降低能耗，具有良好的经济效益和社会效益。

汪洋[12]研究了向水泥原料中掺入铜尾矿烧制水泥熟料的研究，铜尾矿掺入率可达35%以上，在加入复合矿化剂条件下，得到的水泥标号都可以达到1100# 以上。

赵晶等[13,14]进行了用铜尾矿代替铁粉煅烧硅酸盐水泥的研究，详细讨论了尾矿中的微量元素对水泥烧制过程的影响，指出微量元素的存在对水泥熟料的烧成有利，尾矿中的FeO和多种微量元素起到了矿化作用，改善了易烧性，降低了烧成温度。

在水泥强度方面，由于微量元素的固溶作用，在水化过程中，水泥颗粒表面形成一层薄膜，阻碍早期水化，所以水泥早期强度较低，但由于其含量很少，对后期强度没有不良影响。

徐玲玲等[15,16]应用DTA和收缩膨胀曲线测定，研究了铜尾矿对水泥熟料烧成中高温液相出现温度的影响，结果表明铜尾矿作为矿化剂的一种，能降低液相出现温度，能有效地促进水泥熟料的烧成，并且在有氟、硫存在时，效果更加显著。

唐达高[17]综合研究了尾矿在水泥烧制中的应用，分别研究了尾矿作为水泥校正原料、矿化剂、混合材（包括活性材料和非活性材料）等方面的应用，结果表明铜尾矿直接作为火山灰质活性混合材使用具有良好的效果。