姑山礦業(yè)尾礦利用現(xiàn)狀及發(fā)展前景

王 歡

(安徽馬鋼礦業(yè)資源集團(tuán)姑山礦業(yè)有限公司)

礦山行業(yè)中，選礦廠在特定的經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，將礦石磨細(xì)選取有用組分后所排放的固體廢料為尾礦[1-2]。廢石由磨前干式拋尾產(chǎn)生，可作為建筑用材料外銷；細(xì)粒尾礦是由磨選系統(tǒng)產(chǎn)生，用于充填，大部分細(xì)粒尾礦輸送至尾礦庫堆存。當(dāng)前，我國大力推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、城鎮(zhèn)化建設(shè)和重大工程建設(shè)，每年砂石骨料的用量超過200億t，但國內(nèi)天然砂石資源匱乏以及環(huán)保政策對(duì)砂石礦的開采控制，砂石骨料長期處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。利用尾礦生產(chǎn)人工砂是礦山行業(yè)發(fā)展的新途徑。為推進(jìn)我國砂石骨料行業(yè)的健康發(fā)展，解決原料供應(yīng)不足的問題，2018年尾礦再利用等被列入我國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)產(chǎn)品。2020年國家鼓勵(lì)金屬礦山企業(yè)對(duì)廢石尾礦進(jìn)行加工，制備砂石骨料。在國家有關(guān)砂石骨料政策的推動(dòng)下，我國的金屬礦山企業(yè)積極拓展或壯大新的產(chǎn)業(yè)，陸續(xù)新建或擴(kuò)建大產(chǎn)能的砂石骨料生產(chǎn)線，并取得了很好的效益。同時(shí)細(xì)粒尾礦資源是金屬和非金屬礦山廢棄物中數(shù)量最大、綜合利用價(jià)值最高的一種資源，進(jìn)行尾礦資源的綜合回收與利用，不僅可以充分利用礦產(chǎn)資源，擴(kuò)大礦產(chǎn)資源的利用范圍，更是實(shí)現(xiàn)資源效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益的有效統(tǒng)一[3-4]。

1 尾礦綜合利用現(xiàn)狀

姑山礦業(yè)有限公司是馬鋼集團(tuán)公司下屬子公司，是馬鋼重要的鐵礦石生產(chǎn)供應(yīng)基地，是一個(gè)集采、選、運(yùn)一條龍的鐵礦石生產(chǎn)企業(yè)，年開采礦石410 萬t，年產(chǎn)成品礦186萬t，現(xiàn)有3個(gè)礦山(白象山鐵礦、姑山鐵礦、和睦山鐵礦)以及后備礦山鐘九鐵礦、姑山露轉(zhuǎn)井項(xiàng)目。

2019年姑山礦業(yè)公司原礦入選總量為358萬t，廢石資源46.1萬t。尾礦庫全年排尾統(tǒng)計(jì)量為78萬t,現(xiàn)有尾礦資源存量巨大，充填利用尾礦量約為63.1萬t。其中廢石資源作為砂石骨料外銷，包括選礦廠姑山紅礦系統(tǒng)干選12～6 mm尾礦，年產(chǎn)量為0.1萬t，綜合利用外銷至土石方工程公司。選礦廠和睦山磁礦系統(tǒng)干選尾礦50～20 mm，年產(chǎn)量2.69萬 t，磨前重磁拉拋尾20～5 mm，年產(chǎn)量5.4萬t，綜合利用外銷至建材貿(mào)易公司。選礦廠白象山磁礦系統(tǒng)中碎篩下干拋尾礦30～0 mm，年產(chǎn)量為16.83萬t，輥磨系統(tǒng)篩上干拋30～6 mm，年產(chǎn)量為7.2萬t，綜合利用外銷至新材料科技有限公司，粗尾分級(jí)撈砂3～0.5 mm，年產(chǎn)量為13.2萬t，綜合利用外銷至材料貿(mào)易有限公司、礦建工程公司等。細(xì)粒尾礦目前僅用于井下充填和露天坑復(fù)墾，剩余部分細(xì)粒尾礦輸送至尾礦庫堆存。

2 尾礦利用研究進(jìn)展

姑山礦業(yè)公司細(xì)粒尾礦年產(chǎn)量大，除用于井下充填外，大部分堆存于尾礦庫。按照現(xiàn)在的尾礦入庫堆存的處置方式，不僅占用大量土地，處置成本高，而且還存在環(huán)境和安全隱患，亟需尾礦資源化新技術(shù)以綜合利用尾礦，通過綜合利用產(chǎn)生效益來降低尾礦處置的總成本，保護(hù)生態(tài)環(huán)境安全。

2.1 鈷、鎵回收利用研究

開展尾礦再選，從尾礦中回收有價(jià)成分，是提高資源利用率的重要措施。白象山鐵礦原礦中含有鈷、鎵等金屬元素，鈷未見獨(dú)立礦物，主要分布于黃鐵礦中。鎵同樣未見獨(dú)立礦物，且在各礦物中均有分布，在磁鐵礦中分布最多，赤鐵礦中含量較高。經(jīng)過磁選作業(yè)后， 鎵在精礦和尾礦中都有分布，鈷主要分布于尾礦中。于是進(jìn)行了鈷、鎵回收試驗(yàn)研究，研究結(jié)果表明，鐵礦磁選尾礦中的鎵，采用浮選、磁選、磁—浮聯(lián)合等工藝均不能進(jìn)行有效回收；尾礦中的鈷可通過浮選工藝回收。 鐵礦磁選尾礦采用脫泥—浮選工藝，僅需1粗2精1掃的簡化工藝，即可獲得精礦鈷品位為0.46%，鈷回收率為54.41%的浮選精礦。

2.2 細(xì)粒尾礦綜合利用研究

為提高細(xì)粒尾礦綜合利用率，公司與高校開展了細(xì)粒尾礦綜合利用技術(shù)研究。研究分析了細(xì)粒尾礦的性質(zhì)，系統(tǒng)研究了尾礦含量、煅燒工藝制度對(duì)不同成分體系尾礦陶粒堆積密度、表觀密度、空隙率、吸水率、筒壓強(qiáng)度及軟化系數(shù)的影響，得出了全尾礦陶粒、細(xì)粒尾礦/污泥陶粒、細(xì)粒尾礦/污泥/粉煤灰陶粒3種成分體系的尾礦陶粒較優(yōu)的尾礦含量及煅燒工藝制度，并且3種尾礦陶粒均可代替石頭用作粗集料。 同時(shí)也開展了尾礦磚的制備研究，以馬鋼姑山礦業(yè)公司產(chǎn)生的細(xì)粒尾礦作為主要原料，添加鈦石膏、礦渣微粉、電石渣及廢磚粉作為膠凝材料，制備出尾礦免燒實(shí)心磚及空心磚，分析了尾礦含量及成型壓力對(duì)尾礦磚性能的影響，確定了尾礦磚較優(yōu)的成分體系及成型壓力。尾礦陶粒及尾礦磚所用原料均為固體廢棄物，符合環(huán)保要求的綠色發(fā)展方向。

2.3 露天坑細(xì)粒尾礦復(fù)墾研究

姑山礦業(yè)公司姑山露天采坑現(xiàn)深達(dá)160 m左右，+6 m高程以下為一完整的凹坑，容積約為3 150萬m3，露天采礦結(jié)束后，按規(guī)定應(yīng)進(jìn)行土地復(fù)墾，復(fù)墾前需對(duì)采坑先進(jìn)行回填，但如此巨大量的回填土料是周邊環(huán)境無法承受的。因此，開展了露天坑生態(tài)復(fù)墾技術(shù)研究，利用尾礦對(duì)露天坑復(fù)墾，分別進(jìn)行了露天邊坡巖石物理力學(xué)性質(zhì)及尾礦物理力學(xué)性質(zhì)研究，露天采坑尾礦回填、地下開采耦合下的邊坡滲流研究，露天采坑防滲安全技術(shù)措施研究，露天采坑尾礦回填工藝研究，露天采坑尾礦回填排洪、回水系統(tǒng)技術(shù)研究，露天采坑復(fù)墾及生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究。通過該項(xiàng)目的研究實(shí)現(xiàn)露天采坑安全、高效地排砂，治理露天采坑環(huán)境和安全隱患，為露天復(fù)墾創(chuàng)造條件，同時(shí)降低青山尾礦庫安全運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。

3 綜合利用存在的問題

3.1 環(huán)保制約影響大

受環(huán)保政策影響，未來新建水泥、砂石料等項(xiàng)目審批困難。同時(shí)，長江經(jīng)濟(jì)帶地區(qū)會(huì)實(shí)施環(huán)保停限產(chǎn)減排管控措施，對(duì)資源綜合利用生產(chǎn)線建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)營產(chǎn)生較大影響。目前，廢石利用產(chǎn)品銷售以汽運(yùn)為主，受環(huán)保制約較大。當(dāng)前國家倡導(dǎo)“公轉(zhuǎn)鐵”以減少汽運(yùn)帶來的環(huán)境污染，公路運(yùn)輸渠道在逐漸收緊。礦區(qū)內(nèi)部鐵路運(yùn)力不足，將嚴(yán)重影響資源綜合利用產(chǎn)品通過鐵路外發(fā)。此外，未來可能要求砂石料密封運(yùn)輸，也將制約砂石料進(jìn)入長江中下游地區(qū)市場。

3.2 利用附加值低

資源綜合利用產(chǎn)品主要是廢石加工的不同顆粒級(jí)配的砂石骨料，屬于初級(jí)建材產(chǎn)品，固廢利用產(chǎn)品附加值較低，噸產(chǎn)品固廢利用附加值約10元。尚未有投產(chǎn)的尾礦資源綜合利用生產(chǎn)線，尾礦資源化利用技術(shù)水平和利用附加值有較大發(fā)展空間。

4 發(fā)展前景

堅(jiān)持綠色發(fā)展理念，充分發(fā)揮礦山自身優(yōu)勢(shì)，緊抓市場和政策機(jī)遇，以資源綜合利用產(chǎn)業(yè)規(guī)模化、高值化、集聚發(fā)展為中心，顯著提升資源綜合利用產(chǎn)業(yè)規(guī)模、發(fā)展質(zhì)量和效益水平。

(1)廢石利用。根據(jù)姑山礦業(yè)發(fā)展規(guī)劃，在建鐵礦采用的選礦工藝流程中考慮對(duì)半自磨后的篩上產(chǎn)品進(jìn)行拋廢，對(duì)濕式磁選尾礦進(jìn)行撈砂，實(shí)現(xiàn)廢石和粗砂作為砂石骨料利用。規(guī)劃建設(shè)尾礦撈砂系統(tǒng)，從入坑前的細(xì)尾分離出部分機(jī)制砂作為建材對(duì)外銷售，可撈出尾砂量30%；在釣魚山建設(shè)撈砂系統(tǒng)，工藝流程為旋流器+脫水篩撈取粗砂，脫水后的細(xì)砂用于加氣磚、水穩(wěn)材料等。

(2)細(xì)粒尾礦利用。結(jié)合當(dāng)前廢石和尾礦主要資源化利用現(xiàn)狀，按照技術(shù)成熟先進(jìn)、生產(chǎn)成本合理、經(jīng)濟(jì)效益較優(yōu)原則，合理建設(shè)廢石和尾礦資源綜合利用項(xiàng)目。近期應(yīng)大力發(fā)展廢石和尾礦加工建筑砂石料、水泥、混凝土、新型墻體材料等，遠(yuǎn)期可進(jìn)行尾礦生產(chǎn)土壤改良劑、陶粒等高端產(chǎn)品技術(shù)儲(chǔ)備和市場調(diào)研，適時(shí)建設(shè)資源綜合利用生產(chǎn)線。力爭礦區(qū)最終實(shí)現(xiàn)“無尾化”生產(chǎn)。

(3)露天坑復(fù)墾。露天坑底加固完成后，尾砂可直接進(jìn)入坑底回填，從坑底最深處-148 m標(biāo)高到+8 m標(biāo)高的露天坑采用尾礦濕式堆排工藝進(jìn)行回填，回填最終標(biāo)高確定為尾礦堆排最高+7 m，平均+6 m。綜合考慮采場防滲施工作業(yè)。+6 m以上采用采礦廢石和黏土回填，回填后植被復(fù)墾。尾礦漿向采礦坑排放充填應(yīng)遵照安全、經(jīng)濟(jì)和坑容利用最大化的原則，使尾礦在坑內(nèi)形成尾礦沉積灘堆體和尾礦澄清水區(qū)，尾礦沉積灘堆體成為采礦坑邊坡的軟弱巖石和尾礦水之間的隔離體，并起到壓坡穩(wěn)定作用，尾礦澄清水區(qū)應(yīng)便于回水利用。年入尾礦量約70萬m3。

(4)大力提升資源綜合利用水平。加強(qiáng)廢石和尾礦的規(guī)范化處置，以廢石和尾礦的資源化利用為重點(diǎn)發(fā)展方向，合理建設(shè)固廢資源綜合利用生產(chǎn)線，大幅提高固廢資源利用規(guī)模和資源化利用水平。與國內(nèi)知名高校聯(lián)合共建實(shí)驗(yàn)室、培養(yǎng)科技人才，積極依托高等院校資源，提高科技創(chuàng)新能力和行業(yè)影響力。同時(shí)，與下游戰(zhàn)略用戶建立產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟，選擇具有發(fā)展?jié)摿Φ南掠螒?zhàn)略用戶建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，針對(duì)特定用戶特定產(chǎn)品開展技術(shù)研究與服務(wù)，以滿足下游行業(yè)的定制化需求，提升企業(yè)競爭力。

5 結(jié) 論

礦山企業(yè)充分利用尾礦充填、復(fù)墾、生產(chǎn)建筑骨料和建筑產(chǎn)品，有利于資源綜合利用、節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展的重要途徑。當(dāng)前，我國尾礦利用產(chǎn)業(yè)處于大發(fā)展時(shí)期，是機(jī)遇，也是挑戰(zhàn)，礦山企業(yè)應(yīng)抓住機(jī)遇，加強(qiáng)對(duì)尾礦技術(shù)的研究和開發(fā)，提升尾礦利用的技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。