磁選尾礦鐵資源回收利用現(xiàn)狀與前景

秦煜民

( 河北理工大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，河北 唐山 063009)

我國鋼鐵產(chǎn)量已經(jīng)超過5億t，穩(wěn)居世界第一。隨著我國鋼鐵產(chǎn)能的增加，對鐵礦石的需求持續(xù)增長，2008年我國進口鐵礦石達4.4億t。由于國際鐵礦石價格連續(xù)暴漲(2003～2008年鐵礦石價格累計增長4.67倍)，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)成本不斷增加，經(jīng)濟效益下降，合理高效開發(fā)利用國內(nèi)鐵礦資源，對維持鐵礦石價格，保證鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展意義重大。2006年，全國鐵礦資源查明資源儲量超出600多億t，鐵礦資源的突出特點是：富礦少、貧礦多，礦石平均品位低、貧、細(xì)、雜現(xiàn)象普遍。針對我國鐵礦的特點，配合鋼鐵工業(yè)提出的精料入爐的要求，經(jīng)過“十五”科技攻關(guān)，我國鐵精礦品位有了很大提高，同時鐵尾礦的回收由于可增加精礦產(chǎn)量正日益受到重視。我國鐵精礦產(chǎn)量中磁鐵精礦約占 3/4，磁鐵礦尾礦占鐵尾礦的一大部分。

1 磁鐵礦尾礦再選資源化的重要意義

我國礦山排放的尾礦中，鐵尾礦量達26億t，我國重點磁鐵礦選礦廠的尾礦成分顯示(表1)，尾礦中平均鐵品位約為10%(實際上表中磁鐵礦尾礦的品位已經(jīng)高于某些已開采的超貧磁鐵礦的品位)。即在堆存的26億t鐵礦尾礦中，至少含有2.6億t鐵。按全國鐵精礦平均品位63.25%折算，相當(dāng)于4.1億t鐵精礦。依據(jù)國土資源部《礦產(chǎn)資源儲量規(guī)模劃分標(biāo)準(zhǔn)》，鐵礦尾礦中蘊藏的鐵金屬量相當(dāng)于8座大型(礦石儲量≥1億t)貧鐵礦(按我國鐵礦石平均品位32%折算為礦石)。

如果對磁鐵礦尾礦進行再選，將尾礦鐵品位由10%降為7%，以年處理鐵尾礦2000萬t計算，將回收90萬t鐵精礦/a(按我國鐵精礦品位66%折算)，按800元/t(11月遷安價)計價值7.2億元，經(jīng)濟價值明顯。

鐵尾礦庫本身就是環(huán)境污染源，除占用大量土地、污染大氣和地下水、破壞生態(tài)景觀外，尾礦庫還是危險隱患，嚴(yán)重威脅人民群眾的生命財產(chǎn)安全。例如山西省襄汾縣新塔礦業(yè)有限公司尾礦庫，2008年9月18日發(fā)生特別重大潰壩事故，造成重大人員傷亡。

磁鐵礦尾礦再回收利用，將其中的一部分鐵回收，一方面可以增加企業(yè)的經(jīng)濟效益，一方面減少了尾礦的排放，進而減少了占地面積，延長尾礦庫的服務(wù)年限，減少尾礦排放對環(huán)境的影響，節(jié)約環(huán)境治理費用，降低了危險隱患，是一項利國利民的工作。

表1 鐵尾礦的主要化學(xué)成分及含量

2 磁鐵礦尾礦再選資源化的現(xiàn)狀

我國鐵礦石短缺和國際鐵礦石價格高漲，是促進磁鐵礦尾礦再選的主要動力。由于過去生產(chǎn)技術(shù)水平較低，磁鐵礦品位低、貧、細(xì)、雜現(xiàn)象普遍相對難選，我國磁鐵礦選廠金屬回收率低，幾十年來有相當(dāng)一部分資源流失到尾礦中。隨著科技進步，現(xiàn)有技術(shù)條件下可以部分回收鐵資源，技術(shù)能否應(yīng)用的關(guān)鍵是生產(chǎn)成本的高低。

我國累計查明的鐵礦石量中，有近一半來自沉積變質(zhì)型鐵礦床，以鞍山式鐵礦為主，主要在鞍本和冀東地區(qū)。鞍鋼和首鋼的部分磁選廠，已進行了磁鐵礦尾礦再選的研究。

鞍山地區(qū)鐵礦資源量豐富，開采歷史悠久，現(xiàn)在的尾礦累計堆存量已達到6億t以上，目前每年尾礦排放量仍接近4000萬t。尾礦分為赤鐵礦和磁鐵礦兩大類。對大孤山磁選礦廠采用盤式磁選機粗選，粗精礦再磨后經(jīng)脫水槽、磁選機、細(xì)篩再選，每年可回收品位在60%左右鐵精礦8萬t。

本鋼歪頭山鐵礦選礦廠為充分利用資源，在尾礦流槽中安裝1臺盤式磁選機，直接從選礦廠尾礦中回收粗精礦，尾礦品位降低0.56% ，回收粗精礦產(chǎn)率2.46%，可實現(xiàn)年產(chǎn)值588萬元。

首鋼水廠鐵礦地處河北遷安境內(nèi)，鐵礦年產(chǎn)礦石1100萬t；大石河鐵礦，年產(chǎn)礦石800萬t。水廠和大石河尾礦庫共堆存了約2.2億t、TFe品位在10%左右的尾砂。如果尾礦庫中尾礦全部再選回收利用，預(yù)計可回收鐵金屬量660萬t，相當(dāng)于生產(chǎn)品位66%的鐵精礦1000萬t。

水廠鐵選廠尾礦回收流程見圖1。尾礦高效回收新工藝共投資765萬元，實際精礦單位生產(chǎn)成本為86.30元/t。選廠每年處理原礦1100萬t、尾礦量787萬t，尾礦經(jīng)過再選后，將生產(chǎn)出品位66.95%的鐵精礦28.8萬t，回收金屬量19.28萬t，800元/t(11月遷安價)計價值2.3億元。按原礦品位25%計算，年回收鐵折合原礦量77萬t，每年少排尾礦量28.8萬t，每年減少占用尾礦庫庫容9萬m3左右，環(huán)境效益明顯，且尾礦再選生產(chǎn)成本低于原礦生產(chǎn)成本，是磁鐵尾礦回收的范例。

圖1 磁選尾礦回收工藝流程圖

上述生產(chǎn)實踐表明，可以從過去堆存的磁選尾礦中回收鐵資源，如果工藝設(shè)計合理，既能有效回收資源增加企業(yè)經(jīng)濟效益，又能緩解尾礦排放對環(huán)境的影響，是一項保護環(huán)境促進經(jīng)濟發(fā)展的雙贏工作。

3 磁選尾礦回收技術(shù)應(yīng)用的條件和前景

我國鐵尾礦主要分為赤鐵礦和磁鐵礦兩大類，由于本身的性質(zhì)，赤鐵礦比磁鐵礦難選，現(xiàn)有生產(chǎn)中回收率比磁鐵礦低。經(jīng)過“十五”科技攻關(guān)，赤鐵礦精礦品位已經(jīng)達標(biāo)，但回收率仍然較低。對赤鐵礦尾礦的再回收，在技術(shù)上依然是一個難題，有待深入研究。

磁選尾礦回收鐵，主要是要回收尾礦中的磁性鐵，由于磁性鐵與脈石之間的磁性性質(zhì)的差異較大，回收磁性鐵技術(shù)與設(shè)備相對簡單且易于推廣。尾礦庫中堆存的磁性鐵，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下能被回收利用。在選別技術(shù)進步前，磁性鐵主要以連生體和細(xì)粒的形式流失在尾礦中，設(shè)計回收工藝和選取設(shè)備要以回收這部分鐵為重點?，F(xiàn)以首鋼磁選尾礦回收技術(shù)為例，說明該技術(shù)的應(yīng)用條件。

(1)磁鐵礦尾礦中全鐵品位要高于7%。相關(guān)研究認(rèn)為，鐵精礦價格800元/t以上，我國鐵尾礦回收再選的臨界品位定在7%是經(jīng)濟上比較合理的。品位在7%以上的，基本不需要采取激勵性的政策措施，經(jīng)濟效益會促使企業(yè)產(chǎn)生回收鐵尾礦的本能意愿。

(2)磁性鐵分布率大于20%。只有磁性鐵有一定量才能保證全磁選回收工藝發(fā)揮作用。對比超貧磁鐵礦的選別，磁選尾礦回收鐵在成本方面的優(yōu)勢，在于沒有采礦、破碎環(huán)節(jié)；提高最終精礦品位需要細(xì)磨，流程采取了類似超貧磁鐵礦的選別的預(yù)選，減少了入磨量，降低了磨礦成本，可以將磁選尾礦回收鐵成本控制在原生產(chǎn)廠正常成本之內(nèi)。

(3)保證磁性鐵的回收率。設(shè)備選擇上要中弱磁選設(shè)備搭配，主要是適應(yīng)尾礦的性質(zhì)，回收連生體和細(xì)粒磁鐵礦。由于各地礦石性質(zhì)均有一定的差異，一般需要試驗研究確定。

(4)磁選尾礦回收鐵可以在現(xiàn)有選廠工業(yè)廠地安排，也可以針對現(xiàn)有或已閉庫的尾礦庫。由于尾礦庫存在安全隱患，因此對尾礦庫中鐵的回收，要在確保安全的條件下進行，避免發(fā)生潰壩事故，同時要保護環(huán)境，避免二次污染。

我國的鐵尾礦庫，特別是早期形成的尾礦庫本身就是一座礦山，2008年鐵精礦價格高漲時，河北北部很多鐵品位在8%～10%的超貧鐵礦都被采選，而且企業(yè)經(jīng)濟效益可觀。

鐵尾礦庫與超貧鐵礦相對比，二者品位相近，超貧鐵礦需要爆破開采、破碎、排尾，對環(huán)境破壞嚴(yán)重。鐵尾礦庫占用地固定，不必爆破開采破碎，設(shè)備投資少，工藝簡單，生產(chǎn)成本低，同樣回收資源?？梢娫诒ＷC安全的前提下，開發(fā)利用鐵尾礦有經(jīng)濟和環(huán)境成本上的優(yōu)勢。

鑒于我國鐵礦石短缺和國際鐵礦石價格高漲的實際情況，磁選尾礦回收技術(shù)和回收技術(shù)理論研究均有待加強，盡快形成完備的磁鐵礦回收工藝技術(shù)。在國內(nèi)磁選廠推廣實施，對緩解我國鐵礦石供需矛盾十分重要。同時，應(yīng)加強伴生礦物回收的研究，盡可能回收資源。

4 結(jié)論及建議

鐵尾礦庫中的尾礦是值得進行二次開發(fā)利用的資源，磁選尾礦回收鐵技術(shù)可以回收尾礦中的磁鐵礦。在當(dāng)前鐵精礦價格水平下，從尾礦中回收磁鐵礦，既能有效回收資源，增加企業(yè)經(jīng)濟效益，又能緩解尾礦排放對環(huán)境的影響，是一項促進經(jīng)濟發(fā)展同時保護環(huán)境的雙贏工作。

一個地區(qū)如果同時存在鐵尾礦庫和超貧鐵礦，在保證安全的情況下，應(yīng)該優(yōu)先開發(fā)利用鐵尾礦庫。

除了在技術(shù)上進一步完善生產(chǎn)工藝，提高技術(shù)水平之外；在經(jīng)濟上，應(yīng)給予企業(yè)一些支持，包括減稅等，積極促進我國磁選尾礦回收鐵技術(shù)的發(fā)展。

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