有色金屬尾礦綜合利用的研究進(jìn)展

曾祥龍

（大冶有色金屬集團(tuán)控股有限公司技術(shù)創(chuàng)新部，湖北 黃石 435000）

礦產(chǎn)資源是人類生活和生產(chǎn)必不可缺的重要元素，為我國工業(yè)生產(chǎn)提供了大量的原材料和能源，在開采的過程中不可避免的生成了許多尾礦。中國有色金屬的年產(chǎn)量居于世界前列，然而由于生產(chǎn)工藝和經(jīng)營方式的束縛，不能夠充分的對有色金屬回收，尾礦堆存數(shù)量逐遞增，極大了浪費(fèi)了資源以及破壞了生態(tài)壞境。所以，充分的結(jié)合國內(nèi)有色金屬尾礦的現(xiàn)實(shí)情況加大對其的綜合利用，具備深遠(yuǎn)而重大的意義。

1 有色金屬尾礦的特性

我們通常將提取有用成分后的研磨成細(xì)末的礦石經(jīng)過脫水后形成的固體叫做有色金屬尾礦，主要包括脈石等物質(zhì)，普遍具備硅酸鹽等化學(xué)成分，主要有如下特性：一是其包含的金屬元素比較豐富并且呈現(xiàn)細(xì)末狀，數(shù)量較多，流動(dòng)性強(qiáng)；二是其種類以硫化物尾礦為主，容易發(fā)生氧化反應(yīng)生成PH值小于7的酸性水；三是其中的一部分物質(zhì)呈現(xiàn)有毒有害性，比如銅等重金屬以及氰化物等物質(zhì)。

2 是尾礦的綜合利用情況

尾礦的綜合利用為礦山的少尾甚至于無尾化處理創(chuàng)造了有利條件，能夠有效的降低其對其環(huán)境的破壞，實(shí)現(xiàn)回收再利用，具備可靠的發(fā)展前景，如今主要運(yùn)用于如下幾個(gè)方面。

2.1 回收有價(jià)金屬或有用組分

過去由于工藝技術(shù)局限性，通常排放的尾礦中大都含有較多的有色金屬、黑色金屬、稀有金屬和非金屬組分，隨著科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展需求，過去不能利用的而被丟棄的尾礦現(xiàn)在能夠得到回收利用。例如針對銅礦尾礦、鉛鋅尾礦、鎢錫礦、氰化尾渣等，回收有價(jià)金屬或有用組分這方面研究較多，取得了一些進(jìn)展和經(jīng)濟(jì)效益。值得說明，目前綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)方興未艾，全尾綜合利用是重要的發(fā)展方向，比如針對銅礦尾礦，研究回收有價(jià)金屬元素銅，進(jìn)一步回收非金屬組分石榴子石、硅灰石等，并將剩余部分作為植物培養(yǎng)基等原料進(jìn)行利用，實(shí)現(xiàn)銅尾礦的減量化和資源化。經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯。

2.2 用于制備建筑材料

有色金屬尾礦的主要成分為SiO2，并且包含眾多鈣、鎂等元素的氧化物，和市場上普遍運(yùn)用的建筑材料的化學(xué)組成非常相似，并且尾礦用作建筑材料時(shí)加工方式比較簡潔，能夠有效的解決成本和能耗。早在1980S國內(nèi)相關(guān)結(jié)構(gòu)就尾礦制作建筑材料方面開展了探索并取得了突出的成效。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是運(yùn)用尾礦制作免燒磚，趙風(fēng)清等人利用堿性復(fù)合激發(fā)劑針對銅尾礦經(jīng)過濕熱養(yǎng)護(hù)處理制作成承重磚。該研究建立了良好的養(yǎng)護(hù)機(jī)制，制作出來的免燒磚具備優(yōu)良的性能，在降低金屬尾礦占用土地資源的同時(shí)，避免了對生態(tài)環(huán)境的破壞。二是運(yùn)用尾礦制作水泥[1]。張國強(qiáng)等人針對黃金尾礦開展了一系列的研究，將其進(jìn)行研磨成粉末狀并進(jìn)行烘干處理，然后以3：20的比例添加到硅酸鹽水泥中形成32.5R型號的普通水泥；經(jīng)過1000℃～1200℃的煅燒處理后能夠有效提升黃金尾礦的活性，通過添加比例的調(diào)節(jié)可以制備不同種類的水泥，將經(jīng)過上述煅燒的尾礦以1:3的比例添加到硅酸鹽水泥中將形成32.5R型號的火山灰水泥；研究表明，將黃金尾礦粉和礦渣粉充分的結(jié)合起來能夠有效提升硅酸鹽水泥的摻雜數(shù)量，當(dāng)比例為2:5時(shí)依然可以符合32.5R型號水泥的性能指標(biāo)[2]。同時(shí)，凡口鉛鋅礦由于包含了大量的含方解石等成分，因此其尾礦可以被用來制造水平，并且年產(chǎn)量已經(jīng)高達(dá)15萬噸，水泥的強(qiáng)度也比較發(fā)，標(biāo)號高達(dá)600。除此之外，還可以運(yùn)用尾礦作為混凝土的主要原材料，進(jìn)一步提升混凝土的強(qiáng)度和耐久性，除此之外，尾礦在制作混凝土?xí)r，可以直接利用無需進(jìn)行在加工，比較簡潔方便。三是制作玻璃制品，玻璃制品主要原材料為石英和鉀長石，與之相適應(yīng)，有色金屬尾礦中包含了大量的這兩種物質(zhì)，以此來生產(chǎn)半透明或者不透明的玻璃制品，比如有色玻璃裝飾板等。我國就運(yùn)用尾礦制取玻璃制品早在1990S便開展了一系列的研究?？锞粗业热艘枣u尾礦為研究對象，在不加入晶核劑的條件下以此為原材生產(chǎn)出尾礦微晶玻璃制品，具備較好的抗壓、折強(qiáng)度。

李澤林等人以鎳尾礦砂為研究對象，主要采用壓延生產(chǎn)工藝以此為原材生產(chǎn)出鎳尾礦砂微晶玻璃制品，具備良好的性能以及美觀的造型，受到了大眾的普遍認(rèn)可和使用。四是制造聚合物填料，由于在這方面的應(yīng)用是近期剛提出的，我國對其實(shí)施的研究還不夠充分，楊華明等人鋁土礦尾礦為研究對象主要探索其在PVC塑料中的使用情況，通過分析可知，鋁土礦尾礦具備良好的熱穩(wěn)定性，和市場上廣泛使用的無機(jī)填料在化學(xué)成本上有著許多相似之處，在進(jìn)行加工處理后其顆粒細(xì)小均勻，因此其性能十分適合用作聚合物填料。將尾礦粉以3:5的比例作為填充料可以制得軟質(zhì)PVC板材，以1:5的比例作為填充料可以制得PVC-U管材，并且上述制品均符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并具備良好的性能[3]。該技術(shù)在提升尾礦的利用率的同時(shí)還創(chuàng)造了良好的社會(huì)價(jià)值。除此之外，有色金屬尾礦在多種建筑材料中能夠被充分應(yīng)用，比如混凝土骨料等。

2.3 尾礦用于充填

尾礦能夠直接被用于回填礦山采空區(qū)，在開采礦石的過程中需要需要回填大量的廢石，傳統(tǒng)的填充方式主要為碎石水力填充，需要消耗大量的成本。如今充填料采用尾礦能夠降低成本的同時(shí)妥善安置了尾礦排放，降低了企業(yè)運(yùn)行成本，為社會(huì)創(chuàng)造了良好的效益。一部分礦山受到地形影響無法構(gòu)建尾礦存儲(chǔ)倉庫，因此將尾礦直接用于回填礦山采空區(qū)具備較高的價(jià)值[4]。錫礦山南礦早在20世紀(jì)60年代中期為解決地壓問題第一次運(yùn)用了尾礦進(jìn)行填充礦山采空區(qū)并取得了良好的結(jié)果。何哲祥等人以銅綠山礦尾礦為原材為研究對象展開充填試驗(yàn)，獲得了在一定條件下該尾礦能夠給實(shí)現(xiàn)大面積的礦山采空區(qū)填充的結(jié)論，具備良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 用于土地復(fù)墾

我們通常將在尾礦庫上或者在尾礦填充的地點(diǎn)進(jìn)行種植活動(dòng)的行為叫做尾礦復(fù)墾，其不但能夠有效規(guī)避因尾礦流失而造成對水資源的破壞還能夠大幅增加土地使用面積，然而要密切監(jiān)測尾礦中存在的重金屬情況。李冬梅等人以蘭坪鉛鋅尾礦覆蓋的土地為基點(diǎn)，對其上生長的先鋒植物的進(jìn)行了化驗(yàn)分析，結(jié)果顯示：植物的組織內(nèi)部幾乎不含有金屬成分，并且能夠起到改善土壤的作用，充分表明尾礦填充能夠有效的改善環(huán)境。如今，我國在運(yùn)用尾礦復(fù)墾方面取得了一定的建樹，種植了大面積的農(nóng)產(chǎn)品，產(chǎn)量豐富并且安全性能符合國家標(biāo)準(zhǔn)，可以放心食用。

3 結(jié)論

如今，有色金屬尾礦嚴(yán)重的破壞了生態(tài)環(huán)境以及為礦業(yè)的發(fā)展造成了阻力，因此，尾礦高效綜合利用能夠起到節(jié)能減排，提高產(chǎn)能的積極作業(yè)。即使我國對于尾礦綜合運(yùn)用現(xiàn)已取得一定的成果，然而較之于國際領(lǐng)先水平還具備較大的發(fā)展空間，因此，各礦山企業(yè)要提高創(chuàng)新意識，逐步改進(jìn)工藝和設(shè)施，以期能夠提高有色金屬尾礦的利用率。