基于低碳經(jīng)濟(jì)的鐵礦尾礦綜合處理

尹克林

（西鋼集團(tuán)燈塔礦業(yè)有限公司，黑龍江 伊春 153000）

在我國鐵礦尾礦一方面占用了大量的耕地，并且嚴(yán)重污染環(huán)境，破壞了自然生態(tài)平衡；另一方面若尾礦壩在設(shè)計(jì)上出現(xiàn)偏差，還有可能導(dǎo)致坍塌，嚴(yán)重時(shí)有可能導(dǎo)致人員傷亡。此外，鐵礦尾礦在運(yùn)輸及排放過程中均需用到大量的設(shè)備，這在一定程度上浪費(fèi)了人力、財(cái)力和物力。鐵礦尾礦的危害相對較大，這與我國當(dāng)前倡導(dǎo)的低碳經(jīng)濟(jì)極為不符，因此，必須采取相應(yīng)的綜合處理措施對鐵礦尾礦進(jìn)行再利用。

1 鐵礦尾礦中的主要成分及其分類

鐵礦尾礦本身屬于一種復(fù)合型的礦物原料，其中除含有較少量的金屬組分以外，大部分組分一脈石礦物為主，如長石、石英等等。鐵礦尾礦中的主要化學(xué)成分為鐵、鋁、鎂、硅、鈣等的氧化物，極少情況下也會伴有硫和磷等。從伴生元素的含量上可以將我國的鐵礦尾礦大致分為以下兩類：

1.1 單金屬類

單金屬類鐵礦尾礦按照其中化學(xué)成分含量多少的不同又可分為以下幾種類型：

高硅尾礦。這類鐵礦尾礦是數(shù)量比較大的一種類型，其中各別尾礦氧化硅的含量可高達(dá)80%左右，并且很少含有其他有價(jià)的伴生元素。屬于這一類型的鐵礦選礦廠主要有首鋼的密云、石河鐵礦廠；本鋼的歪山頭和南芬鐵礦廠；唐鋼的石人溝鐵礦廠；鞍鋼的大孤山、東鞍山鐵礦廠等等。

高鋁尾礦。這類鐵礦尾礦的年均排出量并不是很大，一般分布在寧蕪一帶，其特點(diǎn)是礦中三氧化二鋁的含量比較高，并且大部分尾礦中無其他組分及伴生元素，僅有極少數(shù)的尾礦中會含有伴生的磷和硫。以這類尾礦作為選礦廠的有馬鋼的南山及姑山鐵礦廠、江蘇吉山鐵礦廠等等。

高鈣、鎂尾礦。這一類型的鐵礦尾礦較為集中的地區(qū)為邯鄲，尾礦中通常會含有S和Co等伴生元素，極少數(shù)的尾礦中還會含有Au、As、Cu、Ag、Ni等元素。以該類型尾礦作為選礦廠的主要是邯鄲本地的一些礦廠，如西石門、王家子、玉石洼等礦廠。

1.2 多金屬類

這類鐵礦尾礦多數(shù)分布在我國長江中下游的武鋼、內(nèi)蒙古包頭以及西南攀西等地區(qū)，其具有伴生元素多、礦物成分復(fù)雜等特點(diǎn)，尾礦本身除含有較為豐富的有色金屬之外，還會含有少量的貴重金屬、稀有金屬以及各種稀散元素等。從這類尾礦的經(jīng)濟(jì)價(jià)值上看，回收其中的伴生元素所帶來的價(jià)值，已經(jīng)超過了主體金屬鐵的回收價(jià)值。

2 低碳經(jīng)濟(jì)下鐵礦尾礦的綜合處理再利用

鐵礦尾礦類型的不同決定了其性質(zhì)及種類也各不相同，處理過程中所選用的工藝及流程也不相同。換言之就是說綜合處理鐵礦尾礦的方法和途徑也不相同。為此，筆者從以下幾個(gè)方面介紹鐵礦尾礦的綜合處理再利用。

2.1 利用鐵礦尾礦燒制陶粒

陶粒是一種質(zhì)量較輕而強(qiáng)度較高的球狀輕集料，其作用與浮石、火山凝灰?guī)r、火山熔巖、冶金爐渣、燃料爐渣等相似，可摻和于水泥中制成輕質(zhì)混凝土。沈陽有關(guān)單位利用尾礦參配煤矸石制成容重為640-1000kg/平方米，松散容重為420-700kg/立方米的陶粒。陶粒外殼堅(jiān)硬，內(nèi)部孔洞均勻細(xì)小呈互不連通的蜂窩狀，可用作配制輕集料混凝土。

2.2 利用鐵礦尾礦制造玻璃

利用鐵尾礦熔制的飾面玻璃，玻化工藝性能穩(wěn)定，可操作性強(qiáng)，其主要材料性能優(yōu)于天然大理石，是一種高級裝潢材料。中國地質(zhì)科學(xué)院尾礦利用技術(shù)中心利用梅山鐵礦尾礦制作微晶玻璃花崗巖的研究，大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)可以利用鐵礦尾礦為原料制作微玻巖。

2.3 礦尾礦的無害化處置與利用

在采礦工業(yè)的地下開采中，當(dāng)開采地表需要保護(hù)的礦床；稀有、貴重金屬或有色金屬的高品位礦床；有自然危險(xiǎn)的金屬礦床；地表水體下或強(qiáng)含水層下的富礦；賦存條件復(fù)雜的富礦；以及深部礦體的開采等，往往要用充填采礦法。充填采礦法中的一個(gè)重要工序就是將采出礦石后的空場用充填材料加以充填，其目的是減少采礦的損失和貧化、限制圍巖的移動、防止坑內(nèi)火災(zāi)或水災(zāi)。由于近些年來鐵礦的不斷開采產(chǎn)生了大量的鐵礦尾礦，這些鐵礦尾礦便可用做填充材料。

2.4 用于制作建筑材料

制備普通燒結(jié)磚，尾礦利用率可達(dá)到。燒成制品達(dá)到燒結(jié)普通磚最高標(biāo)號。燒成制品為褐紅色，與粘土磚相近，與一般建筑用磚相比體積密度偏大。采用干硬法成型燒成品外型平整可調(diào)整成型壓力和燒成溫度生產(chǎn)出低標(biāo)號的普通燒結(jié)磚。尾礦具有較好的可塑性，通過改變成型方法、坯料加水量和配料制備出承重和非承重空心磚。燒制過程中實(shí)心磚可豎碼、多孔磚和大孔磚宜平碼，在氧化氣氛下可以燒制出顏色統(tǒng)一的紅色制品，可以生產(chǎn)出的實(shí)心磚和多孔磚，抗凍融性符合建筑燒結(jié)磚標(biāo)準(zhǔn)。燒結(jié)磚砌體力學(xué)性能試驗(yàn)表明，尾礦燒結(jié)磚與砂漿具有較好的親和性，物理性能匹配較好。

2.5 回收有用鐵礦物后的尾渣處置

在現(xiàn)場尾礦生產(chǎn)系統(tǒng)中增設(shè)尾礦鐵回收再磨再選系統(tǒng)，回收主流程流失的鐵，將尾礦鐵品位由27%左右降至15%以下。這種低附加值的尾礦可以有三種典型用途。其一，用于生產(chǎn)低端建材。可以從這種低附加值尾礦中撈取部分粗粒尾砂，用于替代市場上較緊缺的細(xì)黃沙，也可以全粒級用于制備滲透性較好的人行地面彩磚；其二，尾礦干式堆排。這種低附加值尾礦經(jīng)壓濾機(jī)壓濾脫水后，水分可控制在20%以下，滿足運(yùn)輸、干堆要求。在完成安全與環(huán)境影響評價(jià)后實(shí)施征地堆排；其三，尾礦充填采空區(qū)。這種低附加值尾礦可以用于對采空區(qū)的充填，從而消除采空區(qū)存在的安全隱患，還可以減少尾礦在地表堆存造成的環(huán)境污染。

2.6 礦堆放場的環(huán)保

尾礦排出后流動距離短便被凍住，凍結(jié)的尾礦表面在短時(shí)間內(nèi)不會產(chǎn)生揚(yáng)塵。除冬季外，外界氣溫大于結(jié)冰溫度，尾礦在自重作用下向四周流動，這樣就基本保證尾礦表面一直處于濕潤狀態(tài)。由于日照和風(fēng)力產(chǎn)生的蒸發(fā)，高濃度的尾礦膏體將快速干燥，因?yàn)闈舛容^高，尾礦在排放和流動的過程中不會出現(xiàn)粗粒和細(xì)粒分開現(xiàn)象，使得尾礦固結(jié)后強(qiáng)度較大，不會出現(xiàn)揚(yáng)塵現(xiàn)象。萬一固結(jié)面遭到破壞，這些區(qū)域的尾礦可能被風(fēng)刮起并揚(yáng)塵，細(xì)粒尾礦被風(fēng)刮走，這是我們不希望看到的，這主要取決于主導(dǎo)風(fēng)向、強(qiáng)度和尾礦特性。對此類問題我們應(yīng)有足夠的認(rèn)識，并對尾礦堆表面采取防護(hù)措施：開啟相鄰的排礦管排礦，以覆蓋被破壞的表面；在尾礦堆表面鋪以草屑、樹葉或旋轉(zhuǎn)地噴灑水，由于灑水成本太高，也可加蓋防塵網(wǎng)或防塵布；對達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高的部分應(yīng)用土或廢石永久覆蓋。

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