铁尾矿资源化综合利用的发展

Serial No.490 February.2010现　代　矿　业MORDE N M I N I N G总第490期2010年2月第2期 刘永光,063009河北省唐山市。

铁尾矿资源化综合利用的发展刘永光　王晓雷(河北理工大学) 摘　要:总结了我国铁尾矿综合利用方面的研究和应用进展,分析了我国铁尾矿二次资源开发方面存在的问题,认为当前加快制定铁尾矿二次资源开发的技术、产业标准,促进其产业化是铁尾矿二次资源开发面临的迫切问题。

关键词:铁尾矿;尾矿再选;尾矿综合利用中图分类号:T D926.4 文献标识码:A 文章编号:167426082(2010)022*******D evelop m en t of Com prehen si ve Utili za ti on of I ron Ta ili n gs a s ResourceL iu Yongguang　W ang Xiaolei(Hebei Polytechnic University)Abstract:Su mmary the devel opment of research and app licati on of ir on tailings comp rehensive utili2 zati on in china,analyze the p r oble m s exist in exp l oiting ir on tailings in china,point out the urgent p r ob2 le m s which exp l oiting ir on tailings is facing are accelerate making its standards of technol ogy and indus2 try,p r omote its industrializati on.Keywords:Ir on tailings;Tailings re2concentrati on;Comp rehensive utilizati on of tailings1　引　言伴随着钢铁产业的发展,黑色冶金矿山企业以尾矿等形式排弃了大量的工业废料。

据不完全统计,目前我国累计堆存的铁尾矿量高达50亿t左右,而且随着铁矿产能的不断提高,尾矿堆存量以5亿t/a的速度在增长。

这些工业废料占用了土地资源,污染了环境,需要投入相当大的社会资源去恢复治理。

而同时,这些废弃工业废料又是蕴藏了大量资源的“人工矿床”,是宝贵的二次资源。

工业废弃物综合处理利用,既提高了资源的利用率,又为环境恢复和治理提供了重要途径,符合国家“十一五”规划提出建设资源节约型、环境友好型社会目标和方向[1]。

铁尾矿作为宝贵的二次资源,其开发利用和天然资源有很大不同,怎样避免铁尾矿开发利用过程中对生态环境的二次污染,保护暂时不可利用的资源,利用铁矿二次资源开发的契机,改善和恢复矿区自然生态环境,使资源的利用率最大化,是目前铁矿二次资源开发过程中迫切需要解决的问题。

铁尾矿的综合利用国内外备受关注,主要的综合利用方向包括尾矿中有价金属与非金属元素回收、利用铁尾矿作为采空区的充填材料、铁矿尾矿库复垦植被、尾矿制作建筑材料等方面。

铁尾矿的综合利用,不仅可以回收大量矿物资源,提高矿产资源利用率,并且有效地缓解铁尾矿堆存带来的大量生态环境问题,而且对发展矿山循环经济,实现节能减排目标,铁矿采掘的可持续发展具有十分重要的意义。

2　铁尾矿开发利用的发展一些国家在尾矿再选与有价元素的综合回收方面成就斐然。

美国、前苏联等国家在铁选矿厂的尾矿中回收有价金属均取得显著成绩。

自20世纪80年代末特别是90年代以来,我国一些矿山企业从提高经济效益考虑,开始对从尾矿中回收有价元素给予关注,并陆续建成了一些尾矿回收选矿厂,取得了明显的经济效益[2]。

2.1　铁尾矿再选和有用矿物的回收2.1.1　铁尾矿的再选受技术水平、装备性能和选矿工艺的影响,以及铁精矿价值较低的限制,2002年以前堆存的铁尾砂含铁品位较高,平均在8%以上。

如果每年排放尾矿1亿t,则相当于损失金属铁800万t以上。

随着选矿技术和铁矿石资源价值的提高,尾矿中的二次82铁矿资源的开发利用,越来越受到采掘企业的重视。

从目前的铁尾矿再选工艺看,可分为磁选、浮选、酸洗、絮凝等[2]。

(1)歪头山铁矿选矿厂采用JHC型矩环式永磁磁选机和BX磁选机,构成磁铁矿高效回收工艺。

每年可从尾矿中回收品位65%铁精矿5.52万t[3]。

(2)马钢南山铁矿凹山选矿厂、大孤山选矿厂用中钢集团马鞍山矿山研究院设计的 500mm×4圆盘磁选机选别尾矿,年回收铁精矿4万～8万t[2]。

(3)梅山铁矿、昆钢大红山铁矿选矿厂采用高梯度强磁选机回收尾矿中的铁矿物,每年可多产精矿7万～15万t,获得了较好的技术经济效益[4,5]。

2.1.2　铁尾矿有用元素的综合回收我国矿产资源的一个重要特点是单一矿少,共(伴)生矿多,单一的选矿工艺使得尾矿中含有的多种有价金属和矿物未得到完全回收。

目前很多科研院所和企业也在广泛展开多金属、多矿物回收方面的研究和应用。

(1)攀枝花铁矿年产铁矿石1350万t,同时又从铁尾矿中回收了钒、钛、钴、钪等多种有色金属和稀有金属。

(2)包钢选矿厂尾矿中稀土氧化物(REO)的平均品位在7%左右,与原矿稀土品位相当,于秀兰等[6]提出碳热氯化法提取包钢选矿厂尾矿中稀土的新工艺,实验结果表明,在脱氟剂A l Cl3存在下, 800℃氯化反应2h,稀土的提取率高达83.48%。

(3)针对山西省南部有丰富的矽卡岩型铁矿资源,尾矿中金含量一般在(0.3～0.7)×10-6,并且大部分为中粗粒金,单体解离度可达71.5%,贺轶才[7]开发制造了集金盘重选设备,经生产验证取得了满意的效果。

(4)武钢大冶铁矿等矿山,尾矿中可综合回收利用的有价元素有Fe、Cu、S、Co、N i、Au、Ag、Se等8种。

根据尾矿的性质,确定采用泥砂分选方案。

实验研究结果表明,金、银、铜、钴、硫、铁的回收率分别为39.08%、19.97%、11.37%、26.96%、52.74%和52.59%。

按现在价格计算,可创产值达5.23亿元[2]。

2.2　铁尾矿制作建筑材料我国对尾矿的综合资源化比较重视,在“中国21世纪议程”中,已将尾矿的开发利用作为今后支持发展的内容之一。

近年来,我国在尾矿建材方面取得了很大的成绩,主要集中在制造尾矿砖、微晶玻璃、水泥、陶瓷、耐火材料以及混凝土粗细骨料和建筑用砂方面。

2.2.1　利用铁尾矿制作尾矿砖利用尾矿制砖除通常的建筑用砖外,还包括路面砖、墙面装饰用砖等,根据不同的工艺可以分为烧结砖、蒸压砖、蒸养砖和双免砖等。

(1)铁尾矿制作双免砖。

双免砖即免烧免蒸砖,此类建材属于胶结型建材,是靠胶结剂在常温下或者低于100℃环境下结合为一个整体,而制成的有规则外形和满足使用条件的建筑材料或制品。

黄世伟等[8]以梅山铁尾矿为原料,配以自制的胶结料,研制铁尾矿免烧免蒸砖,其性能满足《烧结普通砖》(G B510122003)及《建筑材料放射性核素限量》(G B656622001)的要求。

(2)铁尾矿制作烧结砖。

烧结砖属于烧结类建材,是以热力为形成动力的高温生成材料,烧结砖对尾矿成分的要求较低,需用量很大,有很好的利用前景。

以铁尾矿代替部分粘土,掺入适量增塑剂,可以制成不同强度等级的尾矿砖。

(3)铁尾矿制作蒸压砖和蒸养砖。

陈建波[9]等以承德铜兴矿业有限公司排放的矽卡岩型低硅尾矿为主要原料,通过加入一定比例的矿渣、粉煤灰、生石灰,实验制成蒸压砖,产品达到MU10强度等级。

贾清梅以唐钢石人沟铁矿的尾矿为原料,研究以铁尾矿为主要原料制备蒸压尾矿砖的方法,其中尾矿在原料配比中平均可达到50%以上,产品各项指标符合《蒸压灰砂砖标准》。

(4)铁尾矿制作装饰面砖。

铁尾矿制作装饰面砖,工艺简单,原料成本低,物理性能好,装饰效果相当于其他各类装饰面砖。

陈吉春[10]等人在对武钢程潮铁矿的低硅铁尾矿的性质进行研究的基础上,以程潮铁矿的低硅铁尾矿为主要原料研制出彩色路面砖,为低硅铁尾矿的综合利用寻求了一个新途径。

2.2.2　利用铁尾矿制作微晶玻璃梅山铁矿利用尾矿生产建筑装饰用微晶玻璃花岗岩,实现了产业化,取得了较好效果。

北京科技大学以大庙铁尾矿、沈阳建筑工程学院与东北大学利用歪头山铁尾矿研制建筑用微晶玻璃,均获得较好实验效果[3]。

目前,国内已有多家单位利用尾矿为主要原料制备出小批量的微晶玻璃产品,如天津标准国际建材工业有限公司、宜春微晶玻璃厂、河北晶牛集团有限公司等单位。

2.2.3　利用铁尾矿生产尾矿水泥尾矿水泥就是在水泥配料中引入大量的尾矿,92 刘永光　王晓雷:铁尾矿资源化综合利用的发展 2010年2月第2期按照常规的水泥生产工艺,生产符合国家标准的硅酸盐或铝酸盐水泥。

马钢桃冲铁矿、唐山协兴水泥有限公司均在这一领域取得了较好的应用效果。

2.2.4　利用铁尾矿生产其他建筑材料铁尾矿在建材业中还有很多其他用途,比如利用铁尾矿制作陶瓷、制备加气混凝土和混凝土空心砌砖,加工建筑用砂等。

中国地质科学院尾矿利用中心用冀东地区铁尾矿烧制黑棕色工艺陶瓷和日用陶瓷;河北迁安大山铁矿用粗粒尾矿作为建筑用砂,每年供应天津建筑市场上百万吨;齐大山铁矿尾矿加入其它配料后,用作路面材料,可达到一级公路的强度要求。

2.3　尾砂充填技术国内矿山数量多,尾矿充填技术已经比较成熟,利用尾矿充填,既可以解决矿山充填骨料来源,又能够解决或部分解决尾矿的排放问题,一举两得,是解决尾矿排放问题的有效途径。

因此,尾矿充填技术处置矿山尾矿具有非常好的应用前景。

2.4　尾砂制作沥青混凝土技术利用预选铁尾矿(粗粒料)和尾砂(细粒料)做沥青混凝土的集料,是铁尾矿综合利用的一个新的方向,2002年长安大学联合河北省迁安市交通局开展了这一领域的研究,并铺设了实验路段,取得了较好的应用效果。

3　铁尾矿资源开发利用过程中存在的问题(1)综合利用率低。

我国目前铁尾矿利用率很低,且多数矿山企业对铁矿尾矿的利用处理,只重视价值较高的、成本相对较低的有价金属的回收,往往又造成新的固体废弃物污染和环境、生态问题,不能从根本上解决尾矿问题。

综合利用程度差、资源利用率低、造成新的环境污染,是目前我国铁尾矿开发利用过程存在的突出问题。

(2)产品缺乏市场竞争力。

除回收金属矿物成分的工业附加值较高外,利用尾矿开发的建筑材料限于产品本身使用价值低,而产品加工过程工艺复杂,成本较高,难于和市场中的同类产品相竞争。

到目前为止,利用铁尾砂做建筑材料的工业化推广项目很多都在市场竞争中遭受了挫折,甚至退出了市场。