鉬尾礦綜合利用與鉬選礦回收率的提高

董 盈

(黑龍江省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所，黑龍江哈爾濱 150080)

在考察鉬礦選礦回收率的時(shí)候，往往注意到或者選擇性地忽略掉一個(gè)共性的問題，即選礦生產(chǎn)中實(shí)際回收率與之前的選礦試驗(yàn)的回收率之間存在較大的差距。例如河北淶源大灣鉬礦分別是78%與85%，河南欒川南泥湖鉬礦分別為85%和92%，廣東五華白石嶂鉬礦74%與85%，差5～10個(gè)百分點(diǎn)甚至更多。對于鉬這樣的重要且稀缺的金屬，無論從資源還是效益的角度審視，這個(gè)差距都不容小覷，必須找到差距產(chǎn)生的原因并進(jìn)一步探索解決的方法。

1 鉬選礦回收率損失的分析

進(jìn)一步的探究就會(huì)發(fā)現(xiàn)，造成差距的不在于初選、再磨、掃選等工藝安排，也不在于選礦藥劑的抑、改、浮比例，因?yàn)檫@些都可以十分接近于試驗(yàn)條件，只有磨礦粒度指標(biāo)與試驗(yàn)條件相去甚遠(yuǎn)，從而成為回收率達(dá)不到試驗(yàn)指標(biāo)的瓶頸。

1.1 回收率最大損失是粗、中粒尾砂殘留鉬

南泥湖鉬礦的設(shè)備、工藝和回收率，在同行業(yè)中都屬先進(jìn)，從其幾個(gè)尾礦樣品殘留鉬的分析可以直觀地解釋回收率損失的關(guān)鍵。南泥湖鉬尾礦的粒度和鉬殘留分布見表1。

表1直觀地反映出:

(1)+80目粗粒中殘留了7%以上的鉬，+140目中、粗粒中殘留了原礦總鉬的9%以上，約占回收率總損失的2/3;

(2)-140目尾礦含鉬量小于0.009%，且含鉬量與粒徑無顯著的相關(guān)，已不能用輝鉬礦解離的徹底與否解釋，其中殘留的鉬應(yīng)該不能用再磨再選強(qiáng)化解離的辦法選出;

表1 南泥湖鉬尾礦全粒度分析表 %

(3)如果磨礦細(xì)度全部達(dá)到-140目，理應(yīng)能將殘留鉬全部降低到0.000 9%以下(另有測試表明，殘留鉬0.001%的臨界粒度在100目，但各處礦性不同恐難成為普遍依據(jù))，從而挽回5個(gè)百分點(diǎn)甚至更多回收率。

1.2 尾礦復(fù)選和無尾選礦的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐

尾礦復(fù)選和無尾選礦的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐，驗(yàn)證了關(guān)于回收率損失的分析，也驗(yàn)證了通過無尾選礦提高選礦回收率的可行性。

2008年，河北淶源大灣鉬礦某選礦廠在礦山停產(chǎn)期間，對庫內(nèi)干灘尾砂復(fù)選，15天復(fù)選尾礦20 000余 t，平均入選品位 0.052%，拋尾品位0.025%，回收率略大于50%?；厥章实偷闹饕蛉允菬o法磨至-200目≥80%，不能徹底解離，否則尾礦到庫中沉降受制，選礦水循環(huán)受阻，雖然對于200萬m3的庫容，尚未表現(xiàn)出對筑壩的影響，但從庫中取渣-再磨再選-重新入庫的模式顯然難以取得高的復(fù)選回收率，也很難長期持續(xù)進(jìn)行。

突破傳統(tǒng)的尾礦處置模式，實(shí)現(xiàn)鉬尾礦的資源化綜合利用，實(shí)行無尾清潔選礦，除了環(huán)境和社會(huì)，對鉬選礦自身的進(jìn)步也是必由之路。

2 尾礦資源化綜合利用

在無害化、減量化的前提下實(shí)現(xiàn)尾礦的資源化利用，是實(shí)現(xiàn)無尾選礦、提高鉬選礦回收率的主攻方向。資源化的徹底性和資源價(jià)值的最大化則應(yīng)是選擇綜合利用技術(shù)的兩大原則。

2.1 伴生礦物的回收

伴生礦物不僅僅指同類礦物如銅礦中的鉬、鉬礦中的銅、鉛、鋅等金屬礦物，也應(yīng)包括金屬礦中的非金屬礦物或非金屬礦中的金屬礦物。鉬礦品位一般都很低，含鉬0.1%已屬富礦，伴生礦物數(shù)量之大、種類之多、涉及之廣、技術(shù)之雜甚于其他礦種。

(1)河北淶源大灣鉬礦含鐵(FeO計(jì))10%～15%，從2000年開始采用磁選回收鐵精礦，回收率60% ～70%，到2008年累計(jì)回收鐵精礦20余萬t。從尾礦中回收鐵，只是在輸尾線路中加一道磁選機(jī)，動(dòng)力僅僅7.5 kW，成本不超過10元/t鐵礦，每選出1 t鉬精礦可同時(shí)收得5 t鐵精礦。當(dāng)時(shí)售價(jià)僅100多元(后來漲至1 000元以上)，然而量大，也可抵消鉬選礦成本的1/10以上。

(2)白石嶂鉬尾礦含云母約20%，石英40%以上，專家給出的方案是:選鉬后將含鉬量較高的粗粒(+100目)返回細(xì)磨段再磨再選，利用云母可浮性較好在-100目的細(xì)尾礦中浮選云母;然后采用反浮選提純石英，可得到合格的工業(yè)硅石礦產(chǎn)品;所余50%左右的尾礦制造礦質(zhì)肥或土壤調(diào)理劑，這樣便可以將尾礦完全資源化。

(3)河南三門峽某鉬礦，其尾礦二氧化硅含量高達(dá)93%，幾乎已經(jīng)符合工業(yè)硅石礦產(chǎn)品的要求，充分解離、反浮選除雜質(zhì)后可以得到較高質(zhì)量的硅石礦物，浮選出來的泡沫產(chǎn)品返回鉬浮選段回收鉬。

2.2 作為粘(沙)土類材料利用

2.2.1 作路基、造地

尾礦配混粘土、沙石、石灰(三合土)作路基材料，技術(shù)上無問題，但如果運(yùn)輸較遠(yuǎn)，成本比所代替的沙石資源高出太多，除非工程恰在附近，一般難為工程接受，所以實(shí)用的例子尚未見到。造地相當(dāng)于異地建尾礦庫，由于不能直接耕作，須另覆耕作層，資源和環(huán)境意義不及尾礦庫覆被復(fù)耕。

2.2.2 作水泥原料

以尾礦代替水泥原料中的粘土作硅質(zhì)來源優(yōu)于一般粘土，有利于提高質(zhì)量。近年耕地保護(hù)力度越來越強(qiáng)，無償取土早已不再，買土難且價(jià)格遠(yuǎn)超過利用尾礦，所以在錦西、河北太行山區(qū)都有所見。遺憾的是尾礦中殘留的鉬白白浪費(fèi)，委實(shí)令人痛惜。

2.2.3 制造建材類產(chǎn)品

有些尾礦材質(zhì)直接或精選后可以用來制造磚瓦以及附加值更高的瓷磚等建筑陶瓷產(chǎn)品，有些礦山已做過相應(yīng)的考察和試驗(yàn)，據(jù)了解多因?yàn)榻煌▎栴}而否決。過高的運(yùn)輸成本使得產(chǎn)品很難在建材業(yè)內(nèi)競爭。如果尾礦中能夠選出質(zhì)量較高的陶土、瓷土倒不如選出來向陶瓷廠供應(yīng)原料土。

2.3 鉬尾礦農(nóng)用實(shí)例

鉬尾礦農(nóng)用，已經(jīng)有了一些成功的探索，包括一定規(guī)模的工業(yè)試生產(chǎn)和田間肥效試驗(yàn)、示范和應(yīng)用。

2.3.1 以鉬尾礦為主要原料制造礦質(zhì)肥料

2007年沈宏集團(tuán)淶源礦業(yè)公司以大灣鉬尾礦為主要原料，完成1 000 t級礦質(zhì)肥料(多元硅肥)的工業(yè)試驗(yàn)，產(chǎn)品以鈣、鎂、硅為主，同時(shí)含鉀及鐵、銅、鋅、鉬等微量元素，在黑龍江省獲得“多元硅肥”肥料登記。在黑、吉、遼、冀、豫的水稻、玉米、冬小麥、果樹、大棚蔬菜、大豆、花生多種作物表現(xiàn)增產(chǎn)、抗逆、抗病蟲、提高品質(zhì)的功效。2008年通過環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)技術(shù)鑒定，并由中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)發(fā)布為2009年全國推廣的新技術(shù)。

2.3.2 鉬尾礦制造土壤調(diào)理劑

2010年廣東萬方集團(tuán)以白石嶂鉬尾礦為主要原料完成500 t級工業(yè)試驗(yàn)，制造成功用于酸性紅壤的土壤調(diào)理劑，在水稻、蔬菜、熱帶水果、煙草等作物表現(xiàn)增加產(chǎn)量、提高品質(zhì)、改良土壤等效果。以此為基礎(chǔ)，正在與華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土肥所等院校合作，進(jìn)一步開發(fā)適合南方酸性紅壤區(qū)各種作物的專用肥料。

2.3.3 全價(jià)可控緩釋復(fù)混肥

2011年北京海達(dá)華公司與河南煤業(yè)化工集團(tuán)進(jìn)行了鉬尾礦無害化農(nóng)業(yè)再利用產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，利用南泥湖鉬尾礦研發(fā)鉬尾礦全價(jià)可控緩釋肥和鉬尾礦沙化土壤調(diào)理劑，經(jīng)山東農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥田間肥效試驗(yàn)與河南省農(nóng)科院植物營養(yǎng)與資源環(huán)境所中、低產(chǎn)類沙化土壤改良定位試驗(yàn)中，分別增產(chǎn)27%和41%，增產(chǎn)效果顯著。

2.4 鉬尾礦農(nóng)用的基本原則

2.4.1 無害化

無害化是鉬尾礦農(nóng)用的前提，必須保證尾礦中有害重金屬含量不超過肥料、土壤調(diào)理劑、農(nóng)用泥質(zhì)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，或者通過選礦及其他理化措施達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，另外對選礦藥劑中的有毒有害成分采取可靠措施分解解毒。

2.4.2 與回收伴生礦物相結(jié)合

回收伴生礦物可以實(shí)現(xiàn)較大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)使尾礦總量減少，降低處置難度，實(shí)現(xiàn)尾礦完全資源化。

2.4.3 與農(nóng)業(yè)科技相結(jié)合

農(nóng)用肥料與土壤、氣候、作物密切相關(guān)，尾礦農(nóng)用必須應(yīng)用現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)科技成果，特別是各地測土配方施肥、沃土工程緊密結(jié)合，最好與農(nóng)業(yè)院校協(xié)作，取得事半功倍的效果。

3 實(shí)行無尾清潔選礦，爭取礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境共贏

3.1 再磨再選試驗(yàn)的啟示

(1)河南欒川某鉬礦對鉬尾礦中+80目和+200目分別作再磨再選試驗(yàn)，對于年處理鉬礦石330萬t的選礦廠，對+80目和+200目復(fù)選進(jìn)行的技術(shù)分析見表2。

表2 對+80目和+200目尾礦再選技術(shù)分析

(2)占總量 20.77的 +80目尾礦含鉬0.024%，再磨至-200目≥80%，再選后尾礦含鉬0.001%，回收率 59.12%。影響總回收率指標(biāo)(%):

粗粒的再磨再選對挽回回收率損失的意義很大。

(3)由于過磨產(chǎn)生的超細(xì)顆粒的吸附等作用妨礙了已經(jīng)解離的輝鉬礦的起浮，只有在磨、選中不斷地將過磨超細(xì)尾礦分離出去才能實(shí)現(xiàn)高回收率。顯然，不突破傳統(tǒng)的尾礦處置模式，即使僅僅對+80目尾礦復(fù)選，在傳統(tǒng)的尾礦處置模式下也是難以實(shí)現(xiàn)的。

3.2 廣東五華白石嶂鉬礦無尾清潔選礦原則流程設(shè)計(jì)

3.2.1 無尾清潔選礦原則流程示意圖

圖1 無尾清潔選礦原則流程示意圖

3.2.2 關(guān)鍵環(huán)節(jié)

流程中:(1)精細(xì)分級應(yīng)該是不斷進(jìn)行的過程，分級的臨界粒徑控制應(yīng)以根據(jù)不同礦體輝鉬礦的鑲嵌情況即單體解離情況通過實(shí)驗(yàn)確定;(2)回收伴生礦物當(dāng)以礦物的回收價(jià)值且和一定含量為依據(jù);(3)各礦有害物的有無及種類具體而異，宜在回收伴生礦物時(shí)解決，白石嶂礦無超標(biāo)有害重金屬故未提及，浮選藥劑在煅燒時(shí)能夠分解。

無尾清潔選礦是實(shí)現(xiàn)尾礦資源價(jià)值最大化，生態(tài)環(huán)境保護(hù)最徹底，杜絕尾礦災(zāi)害最根本，也是實(shí)現(xiàn)鉬選礦高回收率最有效的途徑，只有尾礦終歸為零時(shí)各種選礦工藝技術(shù)措施的作用才能發(fā)揮到極致，而運(yùn)用多種尾礦綜合利用技術(shù)成果使尾礦資源化則是實(shí)現(xiàn)無尾選礦的必要前提。

［1］遼寧沈宏集團(tuán)股份有限公司.鉬選礦尾砂制多元素礦質(zhì)肥料工藝技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究總結(jié)報(bào)告［R］.2008.

［2］董堅(jiān).綜合治理鉬選礦尾砂生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)硅肥［J］.中國鉬業(yè)，2007，31(4):38-42.

［3］段玉賢，石德俊.欒川地區(qū)尾礦庫的管理與安全運(yùn)行［J］.中國鉬業(yè)，2000，24(1):41-43.