楊林坳鎢礦尾礦資源勘查及綜合回收利用工藝淺析

徐昊

（湖南省有色地質(zhì)勘查局二一四隊(duì)，湖南 株洲 412007）

楊林坳鎢礦尾礦資源勘查及綜合回收利用工藝淺析

徐昊

（湖南省有色地質(zhì)勘查局二一四隊(duì)，湖南 株洲 412007）

通過對(duì)湖南省衡南縣川口鄉(xiāng)楊林坳鎢礦尾礦庫尾砂的勘查、試驗(yàn)分析、前期綜合利用科研工作情況介紹，分析了今后綜合回收尾礦中有價(jià)金屬、非金屬及充分消耗尾砂的工藝思路，以達(dá)到充分利用、消耗尾砂，提高循環(huán)經(jīng)濟(jì)利用率，大大降低尾砂對(duì)環(huán)境污染和尾礦庫存在的隱患。

楊林坳；尾礦；綜合利用；工藝；循環(huán)經(jīng)濟(jì)

我國礦產(chǎn)資源豐富，但大多數(shù)礦種品位低，并呈現(xiàn)共（伴）生特點(diǎn)，很多礦山受當(dāng)時(shí)開采技術(shù)條件和選礦工藝所限，僅僅開發(fā)利用了最富集的主礦種，其余伴生礦種則遺留在尾礦中，造成大量有益礦種的浪費(fèi)；兼之過去我國的選礦技術(shù)設(shè)備落后、管理水平低、選礦回收率低，造成大量有用組分殘留在尾礦中，殘存的礦石品位依然較高，甚至高于目前可利用的最低工業(yè)品位，形成所謂的“老尾富礦”[1]。

過去，由于尾礦堆存量小，選冶技術(shù)不過關(guān)，尾礦綜合利用未引起有關(guān)部門重視。近20年來，隨著礦山生產(chǎn)的發(fā)展，尾礦堆存量加大，已嚴(yán)重影響了生態(tài)環(huán)境。隨著選、冶煉技術(shù)的提高，尾礦綜合利用開始引起人們的重視[2]。

2010年4月14日，為深入貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，提高資源綜合利用率，解決金屬尾礦大量堆積帶來的資源浪費(fèi)、環(huán)境污染、占用土地及庫壩安全等方面問題，國家工業(yè)和信息化部、科學(xué)技術(shù)部、國土資源部、國家安全監(jiān)管總局共同編制了《尾礦綜合利用專項(xiàng)規(guī)劃（2010-2015）》（工信部聯(lián)規(guī)〔2010〕174號(hào)）。《規(guī)劃》指出，我國現(xiàn)有尾礦庫12718座，其中在建尾礦庫為1526座，占總數(shù)的12%，已經(jīng)閉庫的尾礦庫1024座，占總數(shù)的8%，截止2007年，全國尾礦堆積總量為80.46億噸，但我國金屬尾礦的綜合利用率平均不到10%，尾礦已成為我國工業(yè)目前產(chǎn)出量最大、綜合利用率最低的大宗固體廢棄物?！兑?guī)劃》的出臺(tái)，為解決國內(nèi)金屬尾礦大量堆積所帶來的資源、環(huán)境、土地等方面的影響和問題提出了指導(dǎo)方向。

2014年1月18日，湖南省根據(jù)中央有關(guān)文件要求，結(jié)合湖南省實(shí)際，印發(fā)了《湖南省循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略及近期行動(dòng)計(jì)劃》（湘政發(fā)〔2014〕3號(hào)）?！缎袆?dòng)計(jì)劃》明確了“推廣先進(jìn)技術(shù)、提高礦石回采率、選礦回收率、冶煉回收率和尾礦、共伴生礦綜合回收利用水平”的要求，鼓勵(lì)綜合利用尾礦等大宗工業(yè)固體廢棄物生產(chǎn)水泥、墻體材料等建材產(chǎn)品，建設(shè)建材工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范基地。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，湖南省已探明礦產(chǎn)地共計(jì)1100余處，其中大中型規(guī)模以上的礦產(chǎn)地200余處。有色金屬（鉛、鋅、銅、銻、鎢、錫、鉬、鎳、鉍等）礦區(qū)239處，貴金屬（金）礦區(qū)32處，黑色金屬（鐵、錳、釩）礦區(qū)183處。形成規(guī)模開采尾礦庫的礦山100余處，累計(jì)尾礦堆存量4億噸以上。

以上數(shù)據(jù)表明，湖南省資源種類多，尾礦堆存量大。我省目前尾礦堆存占用大量土地，尾礦中的重金屬、砷、汞等污染物附近水體，尾礦庫的超期超負(fù)荷使用存在潰壩隱患。如何開發(fā)利用尾礦，消納尾礦庫存是擺在我們面前一項(xiàng)緊迫的任務(wù)。基于當(dāng)前狀況，經(jīng)過調(diào)研及與五礦集團(tuán)衡陽遠(yuǎn)景鎢業(yè)有限公司協(xié)作，擬對(duì)楊林坳鎢尾礦庫進(jìn)行綜合開發(fā)利用，以期達(dá)到消納尾礦庫存，二次資源開發(fā)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目的[3]。

1 基本情況

楊林坳鎢礦尾礦庫位于湖南省衡南縣川口鄉(xiāng)川口鎢礦區(qū)，權(quán)屬五礦集團(tuán)衡陽遠(yuǎn)景鎢業(yè)有限責(zé)任公司。礦區(qū)往西有水泥公路通達(dá)衡陽市，西距衡陽市53 km，距川口鎮(zhèn)7 km。距京珠高速公路洪山出口處30 km，往北有公路直通衡東、衡山，交通方便（圖1）。

圖1 楊林坳尾礦庫交通位置圖Fig.1 The location map of the tailings pond in Yanglin depression

楊林坳尾礦庫處于川口鎢礦區(qū)南部，已閉庫，2010年10月衡陽遠(yuǎn)景鎢業(yè)有限責(zé)任公司委托五礦二十三冶建設(shè)集團(tuán)礦業(yè)工程有限公司對(duì)川口尾礦庫進(jìn)行閉庫施工，并委托湖南有色誠信工程監(jiān)理有限責(zé)任公司對(duì)該建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)理。項(xiàng)目于2013年2月竣工，2014年完成尾礦庫閉庫驗(yàn)收，目前已完成尾礦庫復(fù)墾工作（圖2，3）。

尾礦庫利用天然河道筑壩修建而成，平面上似一葫蘆狀（圖4）。據(jù)現(xiàn)場測(cè)量結(jié)果，壩寬約200 m，壩高約40 m，其中地表復(fù)墾浮土覆蓋厚0.5～1 m。地表面積約0.09 km2，庫容量約254萬m3，尾礦中WO3平均品位0.269%，堆積的WO3金屬量約9300噸。

楊林坳尾礦庫底部為上世紀(jì)七、八十年代川口鎢礦床重選排放尾礦，原川口鎢礦是發(fā)育于花崗巖體中的石英大脈型黑鎢礦床，礦石金屬礦物主要有黑鎢礦、白鎢礦、黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦、輝鉬礦和輝鉍礦等，非金屬礦物主要有石英、白云母、綠泥石等。

圖2 楊林坳尾礦庫復(fù)墾前Fig 2 Before the reclamation of Yanglin depression tailings

圖3 楊林坳尾礦庫復(fù)墾后Fig.3 After the reclamation of Yanglin depression

圖4 楊林坳尾礦庫俯瞰圖Fig.4 The Yanglin mine tailings overlooking the map

上部為后期楊林坳鎢礦床浮選排放尾礦，楊林坳鎢礦位于原川口鎢礦西部約4 km，是發(fā)育于花崗巖外接觸帶上的石英細(xì)脈帶型白鎢礦床，礦石類型主要分為“砂巖型”和“板巖型”兩種，礦石礦物組分較簡單?！吧皫r型”礦石金屬礦物主要有白鎢礦、微量黑鎢礦、黃鐵礦、白鐵礦、輝鉬礦、輝鉍礦、毒砂、磁黃鐵礦、及少量銅藍(lán)和錫石，非金屬礦物主要有石英、螢石、白云母、絹云母，含少量長石、方解石、綠泥石、磷灰石、電氣石、鋯石?！鞍鍘r型”礦石金屬礦物主要有黑鎢礦、白鎢礦、少量鎢華、白鐵礦、黃鐵礦、黃銅礦、銅藍(lán)、輝銅礦、輝鉍礦和極少量輝鉬礦。非金屬礦物主要有石英、絹云母和電氣石。尾礦物鎢物相分析結(jié)果：黑鎢礦0.195%，白鎢礦0.198%，鎢華0.017%，三者比例為：11.5∶11.6∶1。

2 勘查工作情況

2010～2011年，對(duì)楊林坳尾礦庫進(jìn)行了尾礦資源勘查施工，完成的勘查工作量為：地表取樣17個(gè)，有效鉆孔4個(gè)，有效進(jìn)尺165.70 m，鉆孔采樣163個(gè)，鉆探編錄165.70 m。

楊林坳尾礦地表采樣共17個(gè)，其中垂直尾礦壩采樣9個(gè)，平行尾礦壩采樣8個(gè)，采樣點(diǎn)間距縱向（垂直尾礦壩）50 m，橫向（平行尾礦壩）20 m。地表采樣方法選用多點(diǎn)法（圖5），即在以2 m為邊長的正方形范圍內(nèi)，四個(gè)端點(diǎn)、每條邊的中點(diǎn)及正方形的中心點(diǎn)共九個(gè)點(diǎn)進(jìn)行采樣，組合成一個(gè)樣，采樣深度一般大于50 cm，樣重5 kg左右。楊林坳尾礦庫施工鉆孔4個(gè)，其連線近似垂直尾礦壩方向，鉆孔間距100 m，孔深40.70～42 m。鉆孔取樣163個(gè)，取樣長度1 m，連續(xù)取樣，取樣方法采用剖半法。

圖5 楊林坳尾礦庫地表采樣方法示意圖Fig.5 Schematic diagram of the surface sampling method of Yanglin depression tailings

對(duì)施工的ZK001和ZK003鉆孔樣品進(jìn)行了粒度級(jí)配分析，所取樣品為ZK001-H17、ZK001-H37、ZK003-H6、ZK003-H38，其中ZK 001-H17和ZK003-H6為上部浮選排放尾礦，ZK001-H37和ZK003-H38為下部重選排放尾礦，具有很好的代表性。樣品粒度分析結(jié)果如表1：

ZK001-H17和ZK003-H6代表上部浮選排放尾礦，從表1可看出，ZK001-H17和ZK003-H6粒級(jí)在-200目以下分別占62.10%和94.43%，+60目以上分別占12.09%和0.81%，ZK003-H6為間斷級(jí)配。ZK001-H37和ZK003-H38代表下部重選排放尾礦，從表1中可看出，ZK001-H37和ZK003-H38各級(jí)粒度分布相對(duì)均勻，ZK001-H37和ZK003-H38在區(qū)間（-10目，+200目）分別占66.18%和71.48%，呈連續(xù)級(jí)配。

表1 楊林坳尾礦庫樣品粒度分析結(jié)果表Table 1 Table of results of grain size analysis of tailings in Yanglin depression

綜合以往工作資料，將楊林坳礦區(qū)原生礦石和尾礦分析結(jié)果列入表2進(jìn)行對(duì)比：

表2 楊林坳礦區(qū)原礦及尾礦化學(xué)成分對(duì)比表Table 2 Comparison of Yanglin Ao mining ore and tailings chemical composition

可以看出礦石經(jīng)選別后，化學(xué)組分發(fā)生了一定的變化，常量組分SiO2含量降低，Al2O3、CaO、K2O、Na2O、TFe、TiO2等含量升高，有用組分WO3含量降低，共伴生有用組分Mo、Sn、Bi等含量降低，常量組份MgO則變化不大。

綜合以往在楊林坳尾礦庫中所采的180個(gè)樣品（含地表樣及鉆孔樣），尾礦庫中平均WO3品位為0.269%，大于WO3最低工業(yè)品位0.12%。該區(qū)尾礦中有價(jià)組分WO3含量較高，其原因是由于楊林坳礦區(qū)原礦本身屬于難選的石英細(xì)脈帶型白鎢礦石，加之區(qū)內(nèi)楊林坳組砂巖含鈣較高，易風(fēng)化，其中的大量白鎢礦均已風(fēng)化，為再次選礦帶來了難度。楊林坳浮選廠自建成后，選礦回收率一直不高，僅能達(dá)到50%左右。2013年礦山加強(qiáng)原礦入選的粗選管理，選礦回收率也僅達(dá)到了56.1%。因此楊林坳尾礦庫綜合利用的核心問題在于研究出更加先進(jìn)和適用的選礦工藝，提高風(fēng)化礦的選礦回收率，否則在尾礦尚余大量有價(jià)組分的前提下，二次開發(fā)將會(huì)造成大量的資源浪費(fèi)。

3 科研工作情況

3.1 礦山選礦回收科研攻關(guān)情況

楊林坳鎢礦為發(fā)育于花崗巖外接觸帶上的石英細(xì)脈帶型白鎢礦床，為單一鎢礦床。礦石類型主要為“砂巖型”和“板巖型”兩種，屬難選型礦石，選礦工藝采用傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌浮選機(jī)浮選，主要回收黑鎢礦和白鎢礦。以往礦山選礦回收率不高，僅40～50%，近年通過科研攻關(guān)，略有提高，但也僅在60%左右。

3.2 尾砂綜合回收利用科研工作情況

楊林坳尾礦含有較高的有價(jià)組份WO3，經(jīng)估算，楊林坳尾礦庫WO3資源量（334 ?）9300噸，其中334類型資源量9037噸，平均品位0.269%，334低品位礦263噸，平均品位0.086%。主要有用礦物組份為黑鎢礦和白鎢礦，兩者比例接近1∶1，粒徑0.001～0.2 mm。因經(jīng)費(fèi)等原因，未作選礦試驗(yàn)。

尾礦的另一重要組份是富含SiO2、Al2O3、CaCO3等非金屬礦物，已聯(lián)合中南大學(xué)材料學(xué)院專家做了微晶玻璃、免燒磚和多孔免燒磚等試驗(yàn)，其中微晶玻璃試驗(yàn)已經(jīng)取得成功，其產(chǎn)品如圖（圖6），免燒磚試驗(yàn)未取得成功。

圖6 微晶玻璃Fig.6 Micro crystal glass

4 尾礦綜合回收利用工藝淺析

4.1 尾礦回收

楊林坳尾礦中WO3的平均品位達(dá)0.269%，多為風(fēng)化粉末狀的黑、白鎢混合礦，且以白鎢礦為主。礦山以往選礦回收率較低，一直難以突破50%，湖南省冶金研究院引進(jìn)了白鎢礦浮選柱的浮選設(shè)備及工藝流程，該工藝已在河南欒川鉬業(yè)集團(tuán)股份有限公司得到實(shí)踐運(yùn)用，且取得了良好的選礦效果[4]。采用此工藝，尾礦先經(jīng)過浮選柱常溫浮選，所得粗精礦經(jīng)濃縮后送入攪拌筒進(jìn)行加溫（低溫50℃），脫藥、稀釋、精選后可獲得品位25～35%的鎢精礦。具體工藝流程如圖（圖7）。

相較浮選機(jī)流程而言，浮選柱選礦流程較為簡單，選礦廠房占地面積較小，且對(duì)微粒礦產(chǎn)選礦回收效果較為明顯。采用該工藝，可達(dá)到綜合回收鎢尾礦中有價(jià)金屬之目的。

圖7 浮選柱工藝流程圖Fig.7 Process flow chart of flotation column

4.2 尾礦綜合利用

4.2.1 尾礦制磚

磚是基礎(chǔ)建設(shè)不可或缺的重要材料，國內(nèi)每年燒制粘土磚，不僅破壞占用大量土地，而且要消耗大量燃料。如引進(jìn)國內(nèi)“雙免”磚生產(chǎn)技術(shù)，用尾礦制磚，不僅解決了尾礦堆積占用土地和投資、尾礦出路、尾礦對(duì)環(huán)境的污染等問題，同時(shí)可節(jié)省因燒制粘土磚而破壞和占用的土地[5]。

4.2.2 尾礦制微晶玻璃和裝飾面磚

楊林坳尾礦含硅量高，前期微晶玻璃科研試驗(yàn)取得了成功，研制出的微晶玻璃經(jīng)濟(jì)價(jià)值可觀，前景相當(dāng)廣闊；根據(jù)不同裝飾面磚的化學(xué)組成和技術(shù)要求，針對(duì)楊林坳尾礦化學(xué)成分特點(diǎn)，研制裝飾面磚，可達(dá)到綜合利用和消耗尾砂的目的。

4.2.3 尾礦作生產(chǎn)水泥的摻入劑

楊林坳尾礦中含有較高的硅酸鹽水泥的主要化學(xué)組份：二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣和氧化鐵，可用于硅酸鹽水泥的摻入劑。已有研究表明，鎢尾礦取代傳統(tǒng)的氟硫礦化劑用于水泥工業(yè)，可改善水泥生料的易燒性，同時(shí)可減少氟硫的污染，對(duì)水泥工業(yè)的持續(xù)發(fā)展也具有重要意義。華南理工大學(xué)材料學(xué)院蘇達(dá)根、林少敏，以鎢尾礦、石灰石、粘土、鐵粉配制水泥生料，熟料值為KH=0.94，SM=2.0，IM=1.4，做生料易燒性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)證實(shí)不摻石膏、減少螢石而改摻鎢尾礦，能明顯改善易燒性。此外，應(yīng)用鎢尾礦后熟料安定性合格率及強(qiáng)度明顯提高，其他指標(biāo)如凝結(jié)時(shí)間等基本維持原水平。由于生料易燒性好，減少用煤8%，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高5%，降低了成本，也降低了SO2的污染。但實(shí)驗(yàn)同時(shí)指出，由于所用鎢尾礦來自于石英大脈型鎢礦，SiO2含量高，鎢尾礦的摻入量要在0.5%以內(nèi)[6]。

如水泥廠家生產(chǎn)規(guī)模大，消耗的鎢礦尾砂自然可觀，可實(shí)現(xiàn)尾砂的徹底利用，避免二次尾礦庫的形成，從而充分提高循環(huán)經(jīng)濟(jì)的利用率，大大降低尾礦對(duì)環(huán)境的污染和存在的隱患。

4.2.4 尾礦作肥料或土壤改良劑

楊林坳尾礦中含量有鋅、錳、鉬、硼、鐵等微量元素，這些微量元素是維持植物生長和發(fā)育的必需元素，可以用于生產(chǎn)各種微量元素肥料；同時(shí)楊林坳尾礦中富含鈣礦物，可用作土壤改良劑，施于酸性土壤中，可起到改良土壤的作用；尾礦中含硅、鎂、鈣等氧化物，可用作農(nóng)業(yè)肥料對(duì)酸性土壤進(jìn)行鈣化中和處理。

5 結(jié)語

楊林坳尾礦庫初步勘查WO3資源量（334）有9000余噸，平均品位0.269%，遠(yuǎn)高于目前鎢礦開采礦山一般工業(yè)指標(biāo)品位；同時(shí)尾礦中富含SiO2、Al2O3、CaCO3等重要非金屬礦物組份，具有較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。因此，對(duì)楊林坳尾礦加強(qiáng)科研攻關(guān)和生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)踐，對(duì)其合理回收和利用，變廢為寶，化害為利，不僅將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，還對(duì)固體廢棄物進(jìn)行二次資源開發(fā)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)意義。

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Brief Analysis on Resource Exploration of Tailings and Technology of Comprehensive Recycling in Yanglin’ao Tungsten

Xu Hao
(Team 214 of Hunan Nonferrous Metals Geological Exploration Bureau, Zhuzhou Hunan 412007)

Through scientifc research introduction for exploration, experiments analysis and earlier period comprehensive use about tailings in Yanglin’ao Tungsten which locates in Chuankou Village, Hengnan County, Hunan, this paper analyses the technology ideas aftertime for value metals, non-metals in comprehensively recycling tailings pond and for fully consuming tailings, in order to fully use and consume tailings, improve availability of recycling economy, and to greatly decrease tailings’ hidden danger to environmental pollution and tailings pond.

Yanglin’ao; tailings; comprehensive use; technology; recycling economy

P618.67

B

1672-5603（2016）04-068-6

*第一作者簡介 徐昊，男，1975年生，地質(zhì)高級(jí)工程師，長期從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作。E-mail: 397475481@qq.com

2016-10-16；改回日期：2016-11-16。