冶金礦山鐵尾礦資源現(xiàn)狀及回收利用方法分析

李文海

（中冶沈勘工程技術(shù)有限公司，遼寧 沈陽110169）

金屬礦產(chǎn)資源對國民經(jīng)濟發(fā)展起著重要的基礎(chǔ)作用，我國金屬礦產(chǎn)資源具有品種齊全、儲量豐富、分布廣泛等特點，其中鐵礦總儲量位居世界第五，銅礦和鋁礦總儲量均位居世界第七。但我國還沒有完成工業(yè)化進程，各金屬需求量巨大，近來粗放型經(jīng)濟已經(jīng)被政策限制，“多快好省”建設(shè)經(jīng)濟成為主流觀念。因此針對眾多冶金礦山尾礦資源的二次利用問題成為眾多學(xué)者的研究對象。

1 回收利用鐵尾礦資源的必要性及現(xiàn)狀分析

地球上超過80%的冶金礦山為共生礦，其中我國以銅、鐵共生最為普遍且儲量最大。由于20世紀初我國選礦技術(shù)較為落后，因此大量有價值的鐵尾礦被遺棄，隨著國內(nèi)選礦技術(shù)水平的提高，將尾礦資源回收利用成為歷史必然。

1.1 回收利用鐵尾礦資源的必要性分析

1.1.1 緩解鐵礦石供需矛盾，保證資源安全

目前我國鐵礦石年消費量在12.5億t左右，占全球總量的55.3%左右，其中超過85%的鐵礦石需要進口，而且進口量也在連續(xù)增長（見圖1），主要進口國為澳大利亞和巴西。為了節(jié)約成本，因此加強對鐵尾礦的回收利用，一定程度緩解我國鐵礦石供需矛盾，同時對保證我國資源安全深遠[1]。

1.1.2 節(jié)約用地，改善生態(tài)

經(jīng)不完全統(tǒng)計，目前我國境內(nèi)存有尾礦庫1.3萬余座，堆存各類尾礦超過70億t，直接和間接污染土地面積已超過7 000 km2。由于各類尾礦中含有眾多銅、鋁、砷等金屬離子，會隨著雨水、風(fēng)等作用擴散至更遠范圍。因此積極改造尾礦庫對節(jié)約土地、改善周邊的生態(tài)環(huán)境具有積極作用[2]。

圖1 2012年—2019年我國鐵礦石進口量變化

1.1.3 減少尾礦庫相關(guān)費用

尾礦庫的初期建設(shè)需要投入大筆資金，并且還需要進行占地賠償、日常管理開銷等支出，這些費用都會給工礦企業(yè)帶來很大負擔(dān)，尤其是在當(dāng)前經(jīng)濟下行壓力較大的背景下。而且每當(dāng)雨季來臨，很多尾礦庫都存在很大安全隱患，眾多的潰壩事故給周邊居民省民財產(chǎn)安全帶來極大損壞。

1.2 我國回收利用鐵尾礦資源的現(xiàn)狀分析

1.2.1 將尾礦二次再選利用

我國鐵礦中貧礦數(shù)量較多，因此尾礦的選礦難度較大，再加上過去選礦工藝落后，所以將尾礦二次再選利用也是近幾年的事情，而且實施項目很少。經(jīng)過調(diào)查：部分選礦廠實施尾礦二次再選工程后，金屬理論回收率一般超過20%，年經(jīng)濟效益平均在300萬元以上。因此我國冶金礦山的尾礦資源具有很好的開發(fā)潛力[3]。

1.2.2 回收鐵礦砂用作建材

鐵尾礦砂與傳統(tǒng)建筑材料、陶瓷、玻璃原料基本一直，若進行篩選和調(diào)配就可用作建材，緩解河砂供應(yīng)緊張局面，從目前調(diào)查結(jié)果來看，具體應(yīng)用操作如下頁表1所示。

表1 鐵尾礦砂用作建材的具體操作

1.2.3 回收鐵尾礦制作肥料

經(jīng)調(diào)查，全國很多鐵尾礦中含有Mn、Zn、Cu、B、P等微量元素，而這些元素同時也是植物生長必不可少的。早在2010年，河南省某礦山就嘗試利用磁化鐵尾礦來進行土壤改良工作，明顯提升了土壤中鐵磁性物質(zhì)活化，并且結(jié)構(gòu)性、透氣性也明顯提升，作物生長狀況良好。之后又將鐵尾礦用作化肥原料，制作出的復(fù)合肥也滿足市場需求[4]。

1.2.4 利用鐵尾礦進行土地復(fù)墾

土地復(fù)墾需要大量填土，這也是在我國利用鐵尾礦范圍最廣、時間最長、層次最低的項目。早在2000年，某礦業(yè)集團就投資1 500萬元復(fù)墾土地超過666.7 km2（1 000畝）并植樹造林，到目前為止已經(jīng)綠樹蔥蔥。但是這類應(yīng)用情況大大降低了尾礦資源本身的價值，在技術(shù)發(fā)展到一定程度后不建議這種浪費珍貴資源的做法。

2 制約尾礦資源回收利用因素及鐵礦物高效回收技術(shù)分析

2.1 制約我國尾礦資源回收利用因素分析

2.1.1 早期經(jīng)濟觀念制約了尾礦資源利用

改革開放之初，“一切以經(jīng)濟利益優(yōu)先”思潮占據(jù)主流，因此各級礦山企業(yè)在有限產(chǎn)能、技術(shù)的條件下優(yōu)先開采品質(zhì)好、蘊藏量高的資源，根本無暇顧及尾礦資源的回收利用。這些早期的經(jīng)濟觀念雖然使我國迅速發(fā)展，但是“粗放型、高投入、高產(chǎn)出”模式目前已經(jīng)被逐步淘汰，這也是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的必然趨勢[5]。

2.1.2 “無用價值觀”束縛了尾礦資源利用

通過實地走訪調(diào)查，目前很多礦山企業(yè)因全球經(jīng)濟大形勢不好面臨較大的財政壓力，對于回收利用尾礦資源沒有積極性，而且在很多礦領(lǐng)導(dǎo)理解中尾礦資源價值低，回收成本大，如果將這些資金用于其他生產(chǎn)活動，創(chuàng)造的價值會高出很多，因此這些觀念都將尾礦資源的回收利用定位為“得不償失”。

1.2.3 尾礦回收技術(shù)不足

在我國金屬開采礦山企業(yè)中，中小型企業(yè)占據(jù)到總數(shù)的80%以上，這些企業(yè)普遍存在資金緊張、技術(shù)薄弱等問題。尾礦資源回收利用工作對相關(guān)技術(shù)和人才要求較高，而且根據(jù)尾礦資源類別、品味等因素不同其回收方法也會存在很大差別，這就使技術(shù)借鑒這條道路不好走[6]。

2.2 某礦山尾礦資源中鐵礦物高效回收技術(shù)分析

尾礦資源的高層次回收利用是一項集化學(xué)、物理等知識為一體的高技術(shù)工作，下面就以某銅尾礦硫化鐵礦物高效回收工程試驗為實例來分析一下相關(guān)技術(shù)。

2.2.1 尾礦樣品性質(zhì)測試分析

該處銅尾礦鐵物相分析結(jié)果見表2所示，由表2可知：鐵的總質(zhì)量分數(shù)約為18.52%，其中主要以硫化鐵的形式存在，分布率達到79.46%，質(zhì)量分數(shù)為13.96%，因此針對該銅尾礦回收利用主要的對象為硫化鐵物質(zhì)。

表2 該處銅尾礦鐵物相分析結(jié)果 %

2.2.2 尾礦樣品浮選試驗分析

2.2.2.1 試驗方法分析

現(xiàn)場所采取的樣品尾礦細度較差，首先經(jīng)過磨細處理，保證粒度在0.5 mm以下，試驗樣品每份設(shè)計為500 g，粗掃選和細掃選均在XFD單槽浮選機中進行，其中前者容積為1.5 L，后者容積0.5 L。樣品經(jīng)過調(diào)漿處理后再添加浮選捕收劑進行試驗，捕收劑的種類、用量等因素直接影響了回收率，因此需要試驗對比來最終確定[7]。

2.2.2.2 捕收劑種類的確定

經(jīng)過大量學(xué)者研究表明：黃藥類捕收劑是目前最為理想的硫化物鐵尾礦回收捕收劑，但是由于該類捕收劑具體也分多種成本，并且針對不同的尾礦性質(zhì)所取得的效果也不盡相同，因此首先來分析對比幾類捕收劑的初步效果，最終確定最佳捕收劑。

筆者結(jié)合其他工程經(jīng)驗，在此選取了三種最常用的黃藥類捕收劑，具體試驗結(jié)果見下表3所示。由表3可知：從總回收率效果分析，乙基黃藥＞丁基黃藥＞MA改性黃藥；從硫回收率效果分析，丁基黃藥＞MA改性黃藥＞乙基黃藥，而這也是最重要的參數(shù)。由于本次回收的物質(zhì)主要是硫化鐵，因此最佳捕收劑選定為丁基黃藥。

2.2.2.3 捕收劑最佳用量的確定

捕收劑的用量不僅直接影響了尾礦回收率，而且也影響了整個項目的經(jīng)濟性。為分析本項目丁基黃藥的最佳用量，本次共對比分析用量分別為：60 g/t、80 g/t、100 g/t、120 g/t，其他參數(shù)保持一致，樣品為尾礦粗選后的精礦，得到的結(jié)果見圖2所示。

表3 各類捕收劑試驗結(jié)果 %

圖2 捕收劑用量影響回收曲線分析

由圖2可知：隨著捕收劑用量增加，精礦回收率呈現(xiàn)先快速增長，之后逐漸變緩的趨勢，最大值約為86%；當(dāng)丁基黃藥捕收劑用量為100 g/t時，精礦的回收率達到最大值86%，品味處于較低值43%，效果指標(biāo)較好，若再增加捕收劑用量，則會使經(jīng)濟效益下降。

3 結(jié)語

尾礦資源的回收利用對于緩解目前“工業(yè)三廢”問題意義重大，以目前技術(shù)手段和經(jīng)濟效益來看，2005年以前的一些尾礦具備較好的回收利用價值，本次試驗也證明了部分尾礦的回收率能超過80%甚至90%。這種項目的具體實施除了激發(fā)礦山企業(yè)自身積極性之外，還需要給予必要的政策照顧，甚至由政府組織、企業(yè)牽頭來做技術(shù)論證，只要綜合效益（社會效益、經(jīng)濟效益、環(huán)境效益）滿足，就應(yīng)抓住機會大膽付諸行動。