有色金属尾矿综合利用论文

西 南 科 技 大 学 学 报 Journal of Southwest University of Science and Technology 有色金属尾矿综合利用的现状及其发展趋势 丁威(西南科技大学坏境与资源学院 四川绵阳 621010)摘要：阐述了我国有色金属尾矿的现状及特点 ，论述了有色金属尾矿综合利用的重要性 ，系统介绍了铜、铅锌、钼、锡、钨尾矿中有价金属再回收的研究进展，以及尾矿用于生产建筑材料、井下充填、土地复垦等方面的应用情况。 从资源有效利用和提升资源利用价值的角度，指出了有色金属尾矿的综合利用并分析了以后的发展趋势。关键词：有色金属尾矿；综合利用；发展趋势令世界面临的 四大问题是 : 资源问题、环境问题 、能源问题 、人口问题 。 前两个问题与我们的研究领域有直接关系, 有色金属山存在着矿山资源的浪费, 也存在着对环境的污染问题。 矿山部门囿于传统工艺技术和经营方式 , 至今常把大量废石、尾矿作为废渣弃于地表 ,以至浪费资源、占用土地、污染环境、 危害人类。 有色金属 矿山企业是排出废渣最多的行业。目前仅世界各国选厂年排放尾矿量就达百亿吨之多。近10年来,由于人们对有色金属矿物需求量的增加,矿产资源日趋减少。 品位逐渐下降,也由于科学技术的发展和人们对赖以生存的自然环境的保护,为了化害为利。变废为宝 ,世界各国对有色矿山废渣不程度地作了研究与开发利用。矿产资源绝大多数是综合性的资源,甚至有的矿床中共(伴) 生的有用组分价值大大超过了主矿产的价值。 这些共 (伴)西 南 科 技 大 学 学 报 Journal of Southwest University of Science and Technology 生的矿物和有价元素。 分别进入精矿产品和尾矿中,因此尾矿 中的有价元素应该综合利用。另外在矿山尾矿中，有色金属矿山的尾矿与其他矿山尾矿相比对环境危害性更大，因为有色矿山绝大多数为硫化矿,当它 们被堆存在尾矿库(坝)时, 受阳光曝晒,空气氧化 ,能够形成酸性水,对矿区周围的环境构成威胁。因此，从我国有色金属尾矿资源的实际出发，大力发展尾矿资源综合利用，对改善生态环境、提高资源利用率，有着十分重要的意义。1 有色金属尾矿的特点有色金属的尾矿是指矿石磨细选取有用成分后排放的尾矿浆脱水形成的固体物科， 一般由矿石、脉石及围岩中所含多种矿物组成，通常含有硅酸盐、碳酸盐和多种化学元素，其主要化学成分为SiO2，CaO，MgO，Al2O3，Fe2O3 等，具有以下特点 1 ：（1）尾矿中含有多种金属元素且关系复杂 ，颗粒极细，多数小于 74 m，数量大、易流动、输送浓度很低；（2）大多是硫化物尾矿，易氧化形成酸性水；（3）有少量的有毒有害物质。 一是矿石中带来的如铜、铅、砷、锡、汞、镍等；二是药剂中带来的氰化物、硫化物、重铬酸盐、硅氟化钠、硫酸铜、硫酸锌和黄药、黑药、松醇油等。2 我国有色金属尾矿综合利用现状目前有色金属尾矿的综合利用途径可大致分为回收利用有价金属或矿物成分和整体利用两种。整体利用主要指的是利用尾矿直接做建筑材料、制取井下充填料或土地复垦等。西 南 科 技 大 学 学 报 Journal of Southwest University of Science and Technology 2.1 尾矿中回收有价金属过去有色金属行业由于选矿、冶炼、工艺等技术的局限，通常排放的尾矿中大都含有较多的各种有色金属、黑色金属、稀有金属和非金属矿物等组分，随着社会的发展，过去不能利用而被丢弃的尾矿现在可依靠科技进步加以回收利用。211 铜尾矿国内对铜矿尾矿利用研究较多的是江西铜业集团公司的德兴铜矿。 目前江铜集团攻克“含铜废石”堆浸技术难关，掌握了当今世界先进的“微生物堆浸电萃取电积” 提铜技术，最大限度地利用铜资源，并形成了规模化生产。 2004 年的铜、金、银选矿回收率依次为 86.60，62.32，65.09， 分别比 1995 年提高了 6.6，0.31，5.45，并且还用水力旋流器对铜尾矿进行分级并重力选硫，年回收硫精矿 l 000 t，Cu 9.2 t，Au 33.4 kg，产值达1300多万元 2 。谢建宏等人 3 对陕西某铜尾矿进行了再选的资源化利用研究。原选铜尾矿中有价元素铜和硫的含量较低，分别为 0.18和 2.76。 结果表明，原尾矿经螺旋溜槽1次选别，可抛弃产率达 85.53的预选尾矿； 预选精矿经磨矿后进行铜硫依次浮选，可得到品位为15.86，对预选精矿回收率为83.24的合格铜精矿和品位为 41.68， 对预选精矿回收率为 85.96的合格硫精矿。2.1.2 铅锌尾矿我国铅锌多金属矿产资源丰富， 矿石常伴生有铜、银、金、铋、锑、硒、碲、西 南 科 技 大 学 学 报 Journal of Southwest University of Science and Technology 钨、钼、锗、镓、铊、硫、铁及萤石等，我国 70的银来自铅锌矿石。 冯忠伟等人 4 采用硫化矿优先混浮混浮精矿锌硫分离氧化铅矿硫化浮选的工艺流程处理贵州某铅锌矿选矿厂抛弃的尾矿，获得了较好的试验指标，并在生产实践中使原本损失的铅、锌、硫矿物得到了有效的综合回收，其中氧化铅精矿的铅品位和铅回收率分别达 48.56和 85.38。凡口铅锌矿 1 号尾矿库尾矿小型试验结果表明， 尾矿经 0.074 mm 细筛分级、 摇床重选和浮选后，得到了含硫 35.70，总回收率为 63.50的硫精矿产品 5 。213 钼尾矿秦红彬等人 6 运用湿化学法对栾川钼尾矿中有价金属元素进行回收利用，实现了铁、钙、镁的提取和分离。通过改变试验条件对目标元素进行提取分离，关键工艺参数为钼尾矿在浓度为 20的盐酸溶液中浸出 6 h。 固液比 l 6，温度 95 采用该法获得的铁、钙、镁的提取率分别达到 86.15，83.29和 80.24 ，其中铁、钙、镁产品的纯度分别为98.27，97.97和 83.0。通过提取钼尾矿中含量较高的铁、钙、镁，可以实现主元素钼以及含量较少的铜、钨等金属元素的富集，为后续的提取节约除杂成本。金堆城钼矿中铜地质平均品位 0.028， 对钼尾矿采用浓密脱药活化浮选工艺，铜回收率达80；对选铜尾矿，在不进行脱药浓缩情况下，采用一次粗选、一次扫选、两次精选工艺即可获得品位48 以上的硫精矿 ； 该矿磁铁矿地质平均品位0.77，嵌布粒度细，尾矿采用磁选再磨脱泥筛分工艺流程可获得品位大于 62.0， 含硫小于0.20的铁精矿 7 。西 南 科 技 大 学 学 报 Journal of Southwest University of Science and Technology 214 锡尾矿锡矿中共伴生组分很多，单一形式出现的锡矿仅占我国总储量的 12，锡作为主金属的锡矿占66，锡作为共伴生组分的锡矿占 22。 据有关资料统计，个旧锡矿平均每吨锡储量伴生铅、锌、铜、铋、钨、钼等金属 2 t 以上，马关都龙锡锌矿、曼家寨矿段每吨锡储量伴生锌、铜、硫、砷等 21 t 左右，广西大厂锡矿则伴生有大量的铅、锌、锑、铜、钨、汞等矿产。 但我国目前共伴生有价元素综合回收水平仍很低，有益组分综合利用率达到 75的选矿厂仅占总数的 2，大量有价成分存留于尾矿中 8 。任浏祎等人 9 通过对锡品位为0.29的锡石多金属硫化矿尾矿先浮选脱硫，脱硫产品再进行选锡的研究表明，浮选试验中一次浮锡除去大于0.18 mm 的粗粒级矿物 ，经三次精选 ，锡精矿产率2.17，锡品位 8.56，回收率 61.32，锡精矿中含硫 0.79。 一次浮锡所得粗精矿再进行二次浮锡，二次浮锡直接加入固体药剂， 可获得锡精矿含锡48.76，回收率 81.35，一 、二段浮锡获得锡总的作业回收率 49.88。2.2 尾矿的整体利用尾矿的整体利用是指尾矿不经过再选而直接使用，一般要求其中的有害成分含量低于标准。 尾矿整体利用的开发是矿山实现少尾和无尾化过程的最有效途径，是矿山实现尾矿资源化，无害化最有前景的发展方向。 目前的方式主要是用于建筑原料、矿井充填、土地复垦等方面。尾矿制备建筑材料有色金属矿山尾矿多以二氧化硅为主并含钙、镁、钾等的氧化物，在资源特征上与传统的建筑材料基本相近，同时不需对这些原料再作破碎和其他处理，制造出的产品往往节省能耗，成本较低。 20世纪 80 年代以西 南 科 技 大 学 学 报 Journal of Southwest University of Science and Technology 来， 我国开始大量的利用尾矿作建筑材料的研究，并取得了一系列成果。221制免烧砖赵风清等 10 利用铜尾矿、矿渣和粉煤灰在碱性复合激发剂存在的情况下，通过湿热养护工艺制成承重标准砖。 该实验采用正交试验法进行工艺参数优化，以此为基础建立了养护制度，产品抗压强度达到 18.1 MPa，抗折强度达到 3.6 MPa，具有良好的抗冻融性和稳定性。尾矿制砖既可以节省大量堆积尾矿占用的土地和投资，也可消除或减少尾矿对环境污染。 一般以密度较轻的细粒尾矿石英砂为主料经钙化处理而获得。222制水泥张国强 11 将黄金尾矿烘干、粉磨直接作为混合材加以利用，在硅酸盐水泥中掺加 15黄金尾矿粉可制备 32.5 R 普通硅酸盐水泥； 黄金尾矿经高温煅烧（10001 200 )后，其活性得到提高，在制备32.5 R 火山灰水泥时的掺量可达 30；黄金尾矿粉与矿渣粉混合配制成复合型混合材，可进一步提高硅酸盐水泥中混合材的掺量，掺量增大到 40仍可满足生产 32.5 R 复合水泥的要求。凡口铅锌矿利用含方解石、石灰石为主的尾矿生产水泥，年生产水泥 15 万 t，其标号达到600。 另外，尾矿还可作为配料来配制混凝土，使混凝土具有较高的强度和较好的耐久性。根据不同的粒级要求，尾矿颗粒不必加工可直接作为混凝土的粗细骨料使用 12 。223生产玻璃制品西 南 科 技 大 学 学 报 Journal of Southwest University of Science and Technology 有色金属尾矿中富含石英和钾长石可以作为玻璃制品的基础原料，用来生产对透明度要求不高的玻璃制品，比如有色玻璃装饰板、微晶玻璃装饰板等。 20 世纪 90 年代以来，国内开始了利用尾矿制取玻化砖及微晶玻璃等的研究。匡敬忠等人 13 以钨尾矿为主要原料，不添加晶核剂， 采用浇注成型晶化法制备出尾矿微晶玻璃，主晶相为 -硅灰石， 其中钨尾矿的用量为 6575，微晶玻璃的抗折强度 56.398.1 MPa，抗压强度 575.6753.9 MPa。 密度 2.4902.632 g/cm3，莫氏硬度为 6.426.85。李泽林等人 14 以镍尾矿砂为主要原料，用压延法制造外表美观、性能优良的镍尾矿砂微晶玻璃，玻璃主晶相为 Au-辉石；配合料中镍尾矿砂用量可达 60左右； 镍尾矿砂掺量 5565，抗折强度 45.498.6 MPa，表面硬度（莫氏）67。224尾矿用于充填矿山采空区的回填是直接利用尾矿最有效的途径之一。 一般每采 1 t 矿石需要回填 0.250.4 m 3废石，尾矿做充填料，其充填费仅为碎石水力充填费用的 1/41/10。不仅解决了尾矿排放问题，减轻了企业的负担，还取得了良好的社会效益。 有的矿山由于地形的原因，不可能设置尾矿库，将尾矿填入采空区就更有意义。 1965 年锡矿山南矿为了控制大面积地压活动，首次采用了尾砂水力充填采空区工艺，同年金川龙首矿和凡口铅锌矿开始试验水砂胶结充15 。225土地复垦尾矿复垦是指在尾矿库上复垦或利用尾矿在适宜地点覆土造田和种植农作物西 南 科 技 大 学 学 报 Journal of Southwest University of Science and Technology 等，不仅能避免尾矿流失，污染江河，还能增加农业耕种面积，但是要注意重金属在生物体中的存在、富集、毒性研究，目前对于这个方面的研究较多 16 。3 我国有色金属矿山废渣综合利用现状分析我国有色金属矿山废渣综合利用工作开展较晚,发展也不平衡,通过近些年来的试验研究,虽然取得了一定成效和经验,但总的说来。废渣的综合利用水平还 比较低,绝大部分还堆放在尾矿库或废石场。矿山废渣的综合利用大大落后于科学技术和工业应用技术的发展,远不适应国家建设和改善人民生活的需要, 主要存在下列几方面问题。1 .利用量很少,矿山废渣的综合利用工作没能引起足够重视。大部分矿山仍然存在着废渣就是废 料的传统观念 , 因而对废石、尾矿资源的开发利用态度消极,大多数矿山仅重视修库贮尾。而小矿山不仅没有利用还随处排放、泛滥成灾 ,没有认识到加强废渣 综合开发利用的经济和社会效益 。2.综合利用工作落后于科技的发展。对于矿山废渣的综合利用问题往往关注的仅是伴生金属组分回收，而对于现代科学技术和工业生产对非金属矿物原料和复合原料的需求则不够重视。3.综合利用的优惠政策没有落到实处，充分利用废石、尾矿需要有资金,推广一些先进技术也需要资金， 产品的销售税收,也需要有特殊政 ,然而某些优惠政策虽已颁布。但由于各方面的原因难于落到实处,挫伤了矿山企业从事矿渣综合利用的积极性。4.矿山废渣堆置混乱,给综合利用工作带来了很大困难。矿山废石场或尾矿坝如同堆存废料的大仓库,废料不分门别类堆放,这势必增大废料综合利用的难度。西 南 科 技 大 学 学 报 Journal of Southwest University of Science and Technology 这是目前矿山的普遍问题,好多有用废料 因堆放不当而难以回收利用。如果将矿山废渣的数量、类型、性能及可能的用途等方面 内容建立起数据库, 就会给今后废渣综合利用带来方便。4 有色金属矿山废渣综合利用发展趋势探讨随着有色金属工业的发展，矿石品位的降低，选矿比越来越高，有色矿山的废石、尾矿排放量将会越来越多 , 除这些矿渣带走了大量有用矿物外 , 修建一座 尾矿库需要投 资几十万元甚至几千万元 , 这对有色金属 矿山经济发展无疑是一个沉重包袱。 另外广布各地的小矿山矿渣随处排放的现象危害更大 , 后患无穷。科研部门 . 矿 山企业近 年 都在探索矿渣 的综合利用途径。 其动向为:1 . 有色金属矿山的无废渣工艺研究。 2 . 开发用量大、投资省,产品售路好的利用技术和途径。3 . 跨部门、跨行业协作，建立地区性的矿业开发公司，合理利用有色矿渣资源。参 考 文 献1.蔡嗣经，杨 鹏.金属矿山尾矿问题及其综合利用与治理J.26 何哲祥，鲍侠杰，董泽振.铜绿山铜矿不脱泥尾矿充填试中国工程科学,2000,2(4):89-92.西 南 科 技 大 学 学 报 Journal of Southwest University of Science and Technology 2.徐慧 徐凯.加快我国有色金属矿山尾矿开发利用J.中国有色金属，2006（10）：49-51.3.谢建宏