河北省鐵礦二次資源的分布特點(diǎn)分析

甘德清 李洪寶 陳 超

(1.河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院；2.河北省礦業(yè)開發(fā)與安全技術(shù)實(shí)驗(yàn)室)

·實(shí)用技術(shù)·

河北省鐵礦二次資源的分布特點(diǎn)分析

甘德清1,2李洪寶1,2陳 超1,2

(1.河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院；2.河北省礦業(yè)開發(fā)與安全技術(shù)實(shí)驗(yàn)室)

為實(shí)現(xiàn)河北省鐵礦尾礦及廢石等二次資源的開發(fā)系統(tǒng)化、產(chǎn)業(yè)化，對二次資源的礦物成分和分布特點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)查和分析。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，河北省一些礦山已經(jīng)開始對二次資源進(jìn)行了回收利用，但仍存在對生態(tài)環(huán)境造成二次破壞、缺乏相應(yīng)的法規(guī)政策的管理和引導(dǎo)、二次資源企業(yè)規(guī)模小等問題，亟待制定有效措施加以解決。

二次資源 鐵尾礦 廢石 分布特征 成分分析

鐵礦資源是河北省重要的礦產(chǎn)資源，經(jīng)過礦山多年的采選生產(chǎn)，河北省鐵礦山堆積了大量的廢石及尾礦，這些“人工礦床”是鐵礦山重要的二次資源，隨著采選工藝進(jìn)步和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件改善，二次資源必將成為自然資源的重要補(bǔ)充[1]。對二次資源的開發(fā)利用不僅是鐵礦產(chǎn)資源的回收利用問題，還關(guān)系到資源保護(hù)、環(huán)境保護(hù)、礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)等重要問題。

河北省鐵礦產(chǎn)區(qū)按照礦床生成條件和礦物類型的不同分為四類，其礦石經(jīng)選別后的尾礦和廢石物理結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)各異。經(jīng)對不同類型尾礦和廢石調(diào)查分析，得到了二次資源分布特征和分布現(xiàn)狀，為實(shí)現(xiàn)鐵礦二次資源的開發(fā)利用提供了理論基礎(chǔ)[2]。

1 河北省鐵礦二次資源組成成分分析

1.1 河北省鐵尾礦組成成分分析

河北省鐵礦產(chǎn)區(qū)按照礦床生成條件和礦石類型的不同，可大致分為4部分：冀東地區(qū)鞍山式沉積礦床，主要分布在唐山市、秦皇島市，以及承德市的部分地區(qū)；邯邢鐵礦產(chǎn)區(qū)的矽卡巖型礦床，主要分布在邯鄲市的武安、永年，以及邢臺市的沙河等地；濱海淺海相沉積赤鐵礦菱鐵礦礦床，亦稱之為宣龍式鐵礦床，主要分布在張家口市的宣化等地；承德巖漿型釩鈦磁鐵礦床，主要分布在承德市的平泉、豐寧、圍場、承德(縣)等地。這4類礦床的礦物和脈石組分不同，礦石物理結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)各異，經(jīng)選別后形成的尾礦的主要礦物組分有非常大的差異。

1.1.1 冀東地區(qū)鞍山式沉積礦床

冀東地區(qū)鐵礦屬前震旦紀(jì)鞍山式沉積變質(zhì)鐵礦，鞍山式鐵礦石的礦床類型屬前震旦紀(jì)沉積變質(zhì)型磁鐵石英巖和赤鐵石英巖。礦石呈條帶狀的貧鐵礦，一般含鐵量在30%左右，其主要金屬礦物為磁鐵礦、赤鐵礦和假象赤鐵礦，主要脈石礦物有石英，其次為綠泥石、方解石和角閃石。冀東地區(qū)鞍山式鐵礦尾礦的化學(xué)成分比較簡單，化學(xué)成分中SiO2含量達(dá)65%～75%，有的SiO2含量高達(dá)83%，全鐵品位為8%～14%，屬高硅型尾礦。該類鐵尾礦是數(shù)量最大的鐵尾礦類型，尾礦一般不含有價伴生元素，平均粒度為0.04～0.20 mm，屬于這類尾礦的選礦廠有首鋼大石河、水廠、唐鋼石人溝等礦山選礦廠。冀東地區(qū)鐵尾礦化學(xué)多元素分析及顆粒級配關(guān)系見表1、表2。

表1 冀東地區(qū)鐵尾礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

元素TFeMnOMgOSiO2CaOAl2O3SPMFe含量10.680.0853.1672.794.8256.080.100.160.93

表2 冀東地區(qū)鐵尾礦顆粒級配關(guān)系

1.1.2 邯邢矽卡巖型礦床

矽卡巖型鐵礦床系中酸性巖漿侵入到碳酸鹽類沉積巖中經(jīng)接觸交代作用形成。礦床除鐵外，一般還含有銅、鉛、鋅、鋁、鎢等有用元素，但一般只有鋅含量可達(dá)到工業(yè)回收的要求。

邯邢尾礦屬高鈣鎂型尾礦，主要礦物為方解石、透輝石和綠泥石；尾礦中金屬礦物主要為磁鐵礦和赤鐵礦，還有一些黃鐵礦，及一定量的鋅和銅礦物；其中從尾礦中回收閃鋅礦，減少尾礦的排放量是可能的。邯邢鐵尾礦化學(xué)多元素分析及顆粒級配關(guān)系見表3、表4。

表3 邯邢鐵尾礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

元素SiO2CaOFe2O3Al2O3MgOMnO含量31.9830.7710.236.4913.840.12元素TiO2FNa2OSO3P2O5K2O含量0.370.240.833.890.210.81

表4 邯邢鐵尾礦顆粒級配關(guān)系

1.1.3 承德巖漿型釩鈦磁鐵礦床

承德巖漿型釩鈦磁鐵礦床屬釩鈦型尾礦，主要脈石礦物為石英，其次為綠泥石、方解石和角閃石，以及釩和鈦的氧化物。承德地區(qū)尾礦屬于多金屬類鐵尾礦，其特點(diǎn)是礦物成分復(fù)雜，伴生元素眾多，除含有豐富的有色金屬，還含有一定量的稀有金屬、貴金屬及稀散元素。從價值上看，回收這類鐵尾礦中的伴生元素，己遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過主體金屬鐵的回收價值。主要化學(xué)成分分析及顆粒級配關(guān)系見表5、表6。

表5 承德鐵尾礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

元素SiO2CaOTFeAl2O3MgOFeO含量45.325.1212.6811.273.189.12元素TiO2V2O5Na2OSO3P2O5K2O含量8.630.110.812.330.580.81

表6 承德鐵尾礦顆粒級配關(guān)系

1.1.4 張家口宣龍式鐵礦床

宣龍式赤鐵礦礦石以膠狀構(gòu)造為主，少量有侵染狀構(gòu)造，其礦物組成復(fù)雜，分布不均勻，以鮞狀構(gòu)造為主，金屬礦物主要為赤鐵礦，少量油菱鐵礦、黃鐵礦和磁鐵礦；脈石礦物主要有石英，其次為角閃石、輝石、黏土等。宣龍式赤鐵礦尾礦成分及顆粒級配關(guān)系見表7、表8。

1.2 河北省鐵礦廢石成分分析

鐵礦廢石二次資源主要是指露天鐵礦生產(chǎn)剝離廢石，河北省大規(guī)模露天礦山主要分布在唐山地區(qū)、秦皇島地區(qū)、承德地區(qū)和張家口地區(qū)。對重點(diǎn)礦山的廢石場進(jìn)行抽樣調(diào)查，根據(jù)各地區(qū)礦床形成條件不同，按廢石場礦物成分分為唐山及秦皇島地區(qū)、承德地區(qū)、張家口地區(qū)三部分。

表7 張家口鐵尾礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

元素SiO2CaOTFeAl2O3MgO含量63.323.2111.2115.024.25元素K2ONa2OSO3P2O5含量0.810.790.660.73

表8 張家口鐵尾礦顆粒級配關(guān)系

唐山、秦皇島地區(qū)以鞍山式沉積礦床為主，其廢石中以磁鐵礦物、石英礦物為主，其礦物成分分析結(jié)果見表9。承德地區(qū)以礬鈦磁鐵礦為主，其廢石中以磁鐵礦物、石英礦物為主，含有鈦金屬礦物、礬氧化物和磷化物、硫化物含量較高，其礦物成分分析結(jié)果見表10。張家口地區(qū)主要露天鐵礦廢石礦物成分分析結(jié)果見表11。

表9 唐山、秦皇島地區(qū)主要露天礦廢石成分分析結(jié)果 %

元素SiO2CaOTFeAl2O3MgO含量72.324.3114.213.212.34元素K2ONa2OSO3P2O5含量0.360.690.580.98

表10 承德地區(qū)主要露天礦廢石成分分析結(jié)果

%

表11 張家口地區(qū)主要露天礦廢石成分分析結(jié)果

%

2 河北省鐵礦二次資源分布特征分析

2.1 冀東地區(qū)尾礦分布特征

唐山地區(qū)尾礦主要分布在遷安市、遵化市、遷西縣、灤縣等地，其中又以遷安市尾礦量最多。尾礦堆存量大的主要為首鋼、唐鋼的鐵礦山，如遷安市的首鋼水廠鐵礦、首鋼大石河鐵礦、首鋼馬蘭莊鐵礦、唐鋼棒磨山鐵礦，遵化市的唐鋼石人溝鐵礦，灤縣的唐鋼司家營鐵礦等。

秦皇島地區(qū)尾礦主要分布在青龍縣和盧龍縣。堆存量比較大的主要是唐鋼的廟溝鐵礦尾礦庫、青龍縣安勝礦業(yè)有限責(zé)任公司尾礦庫、青龍縣盛鑫礦業(yè)有限公司尾礦庫。

通過調(diào)查首鋼、唐鋼、承鋼下屬的大型礦山尾礦庫和地方具有代表性的大型礦山尾礦庫，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，唐山地區(qū)尾礦堆存量約為45 800萬m3，秦皇島地區(qū)尾礦堆存量約為3 853萬m3。

2.2 邯邢地區(qū)尾礦分布特征

邯鄲地區(qū)尾礦主要分布在武安、涉縣地區(qū)，尾礦存量比較大的主要分布在邯邢礦山管理局下屬的一些礦山，例如西石門后井尾礦庫、符山礦尾礦庫、玉石洼鐵礦(惠蘭)尾礦庫、玉泉嶺尾礦庫、礦山村尾礦庫等。邢臺地區(qū)尾礦主要分布在臨城縣、內(nèi)丘縣、沙河市、邢臺縣，邢臺地區(qū)基本無較大的尾礦庫，多以較小的尾礦庫為主。通過調(diào)查邯邢礦山管理局下屬比較大的礦山尾礦庫和具有代表性的地方尾礦庫，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，邯鄲地區(qū)尾礦存量約為6 177萬m3，邢臺地區(qū)尾礦存量約為1 047萬m3[3]。

2.3 承德地區(qū)尾礦分布特征

承德地區(qū)尾礦主要分布在寬城縣、承德縣、豐寧縣、灤平縣、平泉縣、隆化縣等地，尾礦堆存量大的主要為承德鋼鐵集團(tuán)下屬礦山尾礦庫、建龍鋼鐵集團(tuán)下屬礦山尾礦庫和一些地方礦業(yè)公司下屬礦山的尾礦庫。例如：承德鋼鐵集團(tuán)的黑山鐵礦尾礦庫、大廟鐵礦尾礦庫、承德天寶集團(tuán)金利有限公司下屬礦山尾礦庫、灤平縣寶通礦業(yè)有限公司尾礦庫、灤平縣金牛礦業(yè)有限責(zé)任公司尾礦庫、灤平縣新瑞礦業(yè)有限公司尾礦庫、平泉恒源礦業(yè)有限責(zé)任公司尾礦庫、平泉縣柏泉礦業(yè)有限公司尾礦庫、平泉縣廣源礦業(yè)有限責(zé)任公司尾礦庫等。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，承德地區(qū)尾礦堆存量約為22 448萬m3。

2.4 張家口地區(qū)尾礦分布特征

張家口地區(qū)尾礦主要分布在宣化縣、赤城縣、涿鹿縣等地，尾礦堆存量比較大的主要為宣化鋼鐵公司龍煙礦山公司尾礦庫、赤城縣盛宇礦業(yè)有限責(zé)任公司尾礦庫、赤城縣龍宇公司隆裕選廠尾礦庫等。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，張家口地區(qū)尾礦堆存量約為5 963萬m3。

3 結(jié) 論

從以上分析可以看出，河北省的尾礦庫、廢石場等，含鐵金屬量至少在1億t以上，是自然鐵礦資源重要的有益補(bǔ)充。隨著采礦技術(shù)、礦石處理技術(shù)和選礦技術(shù)的提高，這些二次資源中的有益資源必將被開發(fā)出來。目前，在河北省的三大鐵礦區(qū)中，有一些鐵礦山已經(jīng)開始鐵礦石二次資源回收的初步嘗試，并取得了較好的效果，但從開發(fā)的結(jié)果看，河北省的鐵礦石二次資源回收還存在以下弊端：

(1)在二次鐵礦資源開發(fā)時，未考慮礦山的生態(tài)和治理，造成了生態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步破壞，與建設(shè)綠色礦山的政策方向相違背。

(2)缺乏相對應(yīng)的法規(guī)、政策的管理和引導(dǎo)，二次鐵礦資源開發(fā)帶有一定的盲目性，重經(jīng)濟(jì)利益，輕社會效益，不利于礦山的可持續(xù)發(fā)展。

(3)一般二次資源開發(fā)企業(yè)規(guī)模小，開發(fā)利用技術(shù)缺乏系統(tǒng)性，形不成規(guī)模效益。

[1] 劉永光，王曉蕾.鐵尾礦資源化綜合利用大發(fā)展[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2010(2)：28-30.

[2] 曹異生.中國有色金屬二次資源再生利用的現(xiàn)狀[J].中國金屬通報(bào)，2005(31)：3-7.

[3] 朱曉峰，婁 晶，徐仁鵬，等.邯鋼二次資源綜合利用生產(chǎn)實(shí)踐[J].河北冶金，2012(3)：76-78.

2014-11-13)

甘德清(1962—)，男，院長，博士，教授，博士生導(dǎo)師，063009 河北省唐山市新華西道46號。