桃林鉛鋅礦尾砂庫資源化綜合利用評價

劉慧林，余姝辰，周 蕾，賀秋華

（1.湖南省地質環(huán)境監(jiān)測總站，湖南 長沙 410007；2.湖南省國土資源規(guī)劃院，湖南 長沙 410007）

鉛鋅礦產資源是我國的優(yōu)勢礦種，已查明資源儲量26345.66×104t[1]，其中鉛和鋅的金屬儲量分列世界第2、3位[2]。

湖南素稱“有色金屬之鄉(xiāng)”，鉛鋅礦產資源相對豐富，資源儲量為1845.89×104t[3]，約占全國的7%。目前，我國鉛鋅選礦廠尾礦產率超過70%。據(jù)遙感調查，目前湖南共有尾礦庫1570處，其中鉛鋅礦尾礦庫536處，僅花垣縣便有70處[4]。

尾礦庫具有二次資源特征，閻贊等[5]從鉛鋅尾礦的再選技術、生產建筑材料、尾礦充填以及尾礦區(qū)復墾方面等對我國鉛鋅尾礦的資源化綜合利用進行了探討。但是，我國的鉛鋅尾礦綜合利用仍然停留在理論或方法研究上，實際應用僅為18.9%左右，與國外60%的綜合利用率相差甚遠[5]，且主要用于充填、開采和建材。

尾礦庫不僅占用土地，破壞植被造成水土流失和揚塵，且鉛鋅尾礦中硫含量較高，導致礦山尾礦酸化，其廢水一旦排泄，將造成嚴重的環(huán)境污染事件和安全隱患。因此，采取適宜方法進行桃林鉛鋅礦尾砂庫資源化綜合利用評價，為提高其綜合利用能力，加強生態(tài)建設，實踐循環(huán)經(jīng)濟具有重要意義。

1 尾砂庫概況

桃林鉛鋅礦（簡稱桃礦）位于湘東北。鼎盛時期的八十年代，桃礦采選能力達每年120×104t。

2002年底，由于原有礦區(qū)資源瀕臨枯竭，后備礦區(qū)礦石品位低，開采了超過100年的桃礦宣布破產，尾砂壩隨即閉庫。

2 尾礦特征

2.1 尾砂顆粒組成

桃礦尾砂庫不同級別的尾砂粒徑測定結果見表1。

桃礦尾沙以細砂為主，粒徑大于200目（0.074mm）的顆粒占93.14%，其中大于60目（0.25mm）者占56.10%。

表1 桃礦尾礦顆粒組成表

表2 桃林鉛鋅礦尾砂的礦物構成

2.2 尾砂的礦物組成

尾砂很多礦物組成，所占重量百分比如表2所示。

可以看出，尾砂中有用礦物包括螢石、閃鋅礦、方鉛礦等。

其中，螢石含量2%～11%，平均約5.46%，具有利用價值；而閃鋅礦、方鉛礦的總和僅占總重量的0.38%，在當前經(jīng)濟技術條件下，不具備綜合利用的價值。

3 尾砂庫的綜合利用評價

礦尾砂庫可從資源化利用、尾礦再選和礦山公園開發(fā)等方面進行資源化綜合利用，其中尾礦再選主要針對金屬鎵和非金屬礦物螢石。

3.1 尾礦再選利用

3.1.1 金屬鎵的回收

隨著科學技術的不斷發(fā)展，Ga的用途正在逐漸拓寬。進入21世紀,電子工業(yè),特別是移動通訊、微型電腦等相關工業(yè)的高速發(fā)展，Ga的供求關系發(fā)生了很大變化。據(jù)長江有色金屬網(wǎng)提供的鎵價格市場行情，目前99.99%的Ga錠市場價格為1000-1070元/Kg。

鎵的回收可采用高溫煅燒浸出或低溫酸性浸出[6]，工藝比較成熟，回收率為70%左右。

前已述及，桃礦尾砂庫的堆存量為5082.08×104t，金屬鎵的12.34g/t，據(jù)此計算鎵的儲量：

鎵的儲量＝5082.08×104t×12.34g/t＝627.13t

按目前金屬鎵的市場均價1035元/Kg，以回收率70%，估算回收鎵的潛在經(jīng)濟價值：

鎵的潛在經(jīng)濟價值＝627.13t×1000×1035元/Kg×70%≈4.54億元

3.1.2 非金屬礦物螢石的回收

螢石是最重要的含氟工業(yè)礦物，被列入《全國礦產資源規(guī)劃（2016-2020年）》的“戰(zhàn)略性礦產目錄”。螢石應用廣泛，據(jù)提供的市場行情，目前螢石的市場價格為2650-2800元/t。

螢石礦是一種自然可浮性良好的礦物，據(jù)前人研究，螢石礦精礦浮選指標隨浮選粒度的粗細呈現(xiàn)規(guī)律性的變化[7]。當粒度較粗時，螢石的回收率較高，反之亦然。

桃礦尾砂庫中的螢石粒度主要介于20目（0.84mm）-60目（0.25mm）之間，相對較粗，有利于螢石的浮選，回收率可達90%。

3.2 礦山公園開發(fā)利用

桃礦北西部的龍?zhí)逗?，面積3500畝，湖長4000m，遠處山巒重疊，云遮霧障，湖光山色，風景宜人。桃礦東部的6501洞穴全長17多km，面積大于8×104m2，分三層，上下相通，洞洞相連，深險莫測，如入迷宮，規(guī)模之大讓人嘆為觀止。

可見，桃礦充分體現(xiàn)了我國礦業(yè)發(fā)展的歷史內涵，礦業(yè)遺跡齊全，具備研究價值和科普功能，其自然和人文的雙重屬性，是游覽觀賞、科學考察的良好場所。

4 結論

本文對桃林鉛鋅尾砂庫的資源化綜合利用進行評價，得出如下結論：

（1）桃礦尾砂庫的地表占地面積為2 214 726m2，庫容為3 321.62×104m3，尾砂堆存量為5082.08×104t，年均尾砂堆存量為118.19×104t/年。桃礦尾沙以細砂為主，揚塵相對較少，可圍繞尾砂庫的“砂”進行旅游項目的設計和開發(fā)。

（2）尾砂中有用礦物包括螢石、閃鋅礦、方鉛礦以及含金屬元素鎵的高嶺土等。其中，螢石平均含量約5.46%，鎵的含量為12.34g/t，鉛、鋅、金的含量均很低，分別為0.098%、0.18%和0.13g/t，在當前經(jīng)濟技術條件下，難以通過再選進行綜合利用。

（3）桃礦開發(fā)歷史悠久，礦業(yè)開發(fā)史籍齊全，是我國著名的、獨具特色的礦山。

其典型的成礦模式具有重要研究價值，豐富而完整的礦業(yè)遺跡具有較大的保護價值。鑒此，認為桃礦具備申報國家礦山公園的基本條件與相關要求。