矿物废弃物资源化

1、4 4 矿业固体废物的资源化矿业固体废物的资源化 目前，我国有目前，我国有95%95%以上的能源、以上的能源、80%80%以上的工以上的工业原料、业原料、70%70%以上的农业生产资料等都来自矿产以上的农业生产资料等都来自矿产资源。据不完全统计，全世界每年排出的矿业固资源。据不完全统计，全世界每年排出的矿业固体废物在体废物在100100亿以上。亿以上。 矿业固体废物的组成矿业固体废物的组成 矿业固体废物的性质矿业固体废物的性质 尾矿的资源化尾矿的资源化 废石的资源化废石的资源化4.1 矿业固体废物的组成矿业固体废物的组成 矿石开采过程中，需剥离围岩，掘进巷道，排出废矿石开采过程中，需剥离围岩，

2、掘进巷道，排出废石；采得的矿石需经选矿，提高品位，排出尾矿。矿业石；采得的矿石需经选矿，提高品位，排出尾矿。矿业固体废物系采选作业过程中产生的固体废物系采选作业过程中产生的废石废石和和尾矿尾矿的总称。的总称。 矿物组成：矿物组成：自然元素、硫化物及其类似化合物、含自然元素、硫化物及其类似化合物、含氧盐矿物、氧化物和氢氧化物、卤化物等。氧盐矿物、氧化物和氢氧化物、卤化物等。 量大面广的为含氧盐矿物、氧化物和氢氧化物、硫量大面广的为含氧盐矿物、氧化物和氢氧化物、硫化物及其类似化合物。它们是决定利用途径的物质基础。化物及其类似化合物。它们是决定利用途径的物质基础。一、含氧盐矿物一、含氧盐矿物 含氧盐

3、矿物占已知矿物总数的含氧盐矿物占已知矿物总数的2/32/3左右，左右，在地壳里的分布极为广泛。在地壳里的分布极为广泛。 （1 1）硅酸盐矿物：）硅酸盐矿物：硅酸盐是组成岩石的最主要成硅酸盐是组成岩石的最主要成分，已知硅酸盐矿物约分，已知硅酸盐矿物约800800种之多，约占矿物总数的种之多，约占矿物总数的1/41/4，占地壳总重量的，占地壳总重量的80%80%。 （2 2）碳酸盐矿物：）碳酸盐矿物：碳酸盐矿物在自然界中分布较碳酸盐矿物在自然界中分布较广，已知矿物约广，已知矿物约8080种之多，占地壳总重量的种之多，占地壳总重量的1.7%1.7%。其。其中以中以CaCa、MgMg碳酸盐矿物最多，其

4、次为碳酸盐矿物最多，其次为FeFe、MnMn等碳酸盐等碳酸盐矿物。矿物。 （4 4）其他含氧盐矿物：）其他含氧盐矿物：其他含氧盐矿其他含氧盐矿物较常见的有磷酸盐、钨酸盐和钼酸盐，物较常见的有磷酸盐、钨酸盐和钼酸盐，其他不常见的有硼酸盐、砷酸盐、钒酸盐、其他不常见的有硼酸盐、砷酸盐、钒酸盐、硝酸盐矿物等。硝酸盐矿物等。 （3 3）硫酸盐矿物：）硫酸盐矿物： 硫酸盐矿物在自然硫酸盐矿物在自然界中产出约有界中产出约有260260种之多，但仅占地壳总重种之多，但仅占地壳总重量的量的0.1%0.1%。其中常见和具工业意义的矿物。其中常见和具工业意义的矿物不多，主要矿物有石膏、重晶石。不多，主要矿物有石膏

5、、重晶石。 二、氧化物和氢氧化物矿物二、氧化物和氢氧化物矿物 氧化物和氢氧化物是地壳的重要组成矿物，氧化物和氢氧化物是地壳的重要组成矿物，它们的化合物有它们的化合物有200种左右，约为地壳总重量的种左右，约为地壳总重量的17%，其中，其中SiO2(石英、石髓、蛋白石石英、石髓、蛋白石)分布最广，分布最广，约占约占12.6%，Fe的氧化物和氢氧化物占的氧化物和氢氧化物占3.9%，其，其次是次是Al、Mn、Ti、Cr的氧化物或氢氧化物。的氧化物或氢氧化物。 本类矿物是工业上金属矿产的主要来源。本类矿物是工业上金属矿产的主要来源。三、硫化物及其类似化合物矿物三、硫化物及其类似化合物矿物 主要为金属硫

6、化物，亦包括金属与硒、碲、主要为金属硫化物，亦包括金属与硒、碲、砷、锑等的化合物。总数约砷、锑等的化合物。总数约350350种左右，按重种左右，按重量约占地壳总重量的量约占地壳总重量的0.15%0.15%，其中以铁的硫化，其中以铁的硫化物为主，有色金属铜、铅、锌、锑、汞、镍、物为主，有色金属铜、铅、锌、锑、汞、镍、钴等也以硫化物为主要来源，故工业上具有重钴等也以硫化物为主要来源，故工业上具有重大意义。大意义。 4.24.2矿业固体废物的性质矿业固体废物的性质 包括物理性质和化学性质包括物理性质和化学性质表面性质：表面性质：白度、亮度、疏水性等。白度、亮度、疏水性等。4.2.1物理物理性质性质光

7、学性质：光学性质：矿物对光线的吸收、折射和反矿物对光线的吸收、折射和反射所表现的各种性质。射所表现的各种性质。力学性质：力学性质：废物在外力作用下所表现的物理废物在外力作用下所表现的物理机械性能机械性能 。磁学性质：磁学性质：矿物的磁性是指矿物被永久磁铁和矿物的磁性是指矿物被永久磁铁和电磁铁吸引，或矿物本身能够吸引电磁铁吸引，或矿物本身能够吸引铁质物体的性质。铁质物体的性质。 电学性质：电学性质：矿物导电的能力及在外界能量作用矿物导电的能力及在外界能量作用下发生带电的现象。下发生带电的现象。 对于透明矿物来说，所有透过光波的颜色就是该矿对于透明矿物来说，所有透过光波的颜色就是该矿物的颜色（如自

8、然硫，由于它较多地吸收了透射光中的物的颜色（如自然硫，由于它较多地吸收了透射光中的紫、蓝、绿、橙、红色光波而透过较多的黄色光波而成紫、蓝、绿、橙、红色光波而透过较多的黄色光波而成黄色）。黄色）。 对于不透明矿物来说，它的颜色主要决定于其表面对于不透明矿物来说，它的颜色主要决定于其表面反射光波的颜色（如黄铁矿表面反射出来的是以黄光为反射光波的颜色（如黄铁矿表面反射出来的是以黄光为主，所以呈现黄色）主，所以呈现黄色）一、光学性质：一、光学性质：包括颜色、光泽、透明度等包括颜色、光泽、透明度等 （1 1）颜色颜色 它是矿物对不同波长的光波吸收和反射的结果。它是矿物对不同波长的光波吸收和反射的结果。

9、如果对各种波长的光波普遍而又平均地吸收，则随如果对各种波长的光波普遍而又平均地吸收，则随吸收程度的不同而呈黑色（几乎全部吸收）、灰、白色。吸收程度的不同而呈黑色（几乎全部吸收）、灰、白色。 如果只吸收某些色光，则呈现出反射光的混合色。如果只吸收某些色光，则呈现出反射光的混合色。一、光学性质：一、光学性质：包括颜色、光泽、透明度等包括颜色、光泽、透明度等 （1 1）颜色颜色 颜色的命名：颜色的命名： 双重命名法：双重命名法：如黄绿、褐红等。如黄绿、褐红等。 比较法：比较法：如深红、浅绿、淡黄等。如深红、浅绿、淡黄等。 比拟法：比拟法：如乳白、铁黑、樱桃红、橄榄绿、天蓝色如乳白、铁黑、樱桃红、橄榄

10、绿、天蓝色等。等。 比色法：比色法：紫色紫色- -紫水晶、铜红色紫水晶、铜红色- -自然铜、蓝色自然铜、蓝色- -蓝铜蓝铜矿、铁黑色矿、铁黑色- -磁铁矿、绿色磁铁矿、绿色- -孔雀石、黄铜色孔雀石、黄铜色- -黄铜矿、黄黄铜矿、黄色色- -雌黄、铅灰色雌黄、铅灰色- -方铅矿、金黄色方铅矿、金黄色- -自然金、橙色自然金、橙色- -雄黄、雄黄、 钢灰色钢灰色- -黝铜矿、红色黝铜矿、红色- -辰砂。辰砂。 （2 2）光泽）光泽 矿物表面对于投射光线的反射能力称为光泽。矿物表面对于投射光线的反射能力称为光泽。反射能力的强弱也就是光泽的强弱，可用反射率反射能力的强弱也就是光泽的强弱，可用反射率R

11、 R表示，计算公式为：表示，计算公式为：1%100IIRir 强强度度矿矿物物磨磨光光表表面面的的投投射射光光强强度度矿矿物物磨磨光光表表面面的的反反射射光光 R R越大，光泽越强。按越大，光泽越强。按R R的大小，将光泽由弱的大小，将光泽由弱至强分成四个等级：至强分成四个等级： 表表4-1 4-1 光泽强弱的四个等级光泽强弱的四个等级R R值，值，% %光泽特点光泽特点举例举例2 21010玻璃光泽玻璃光泽，矿物表面象玻璃，矿物表面象玻璃一样反光清澈。一样反光清澈。石英的晶面、萤石、石英的晶面、萤石、石榴石等。石榴石等。10101919金刚光泽金刚光泽，象金刚石的反光，象金刚石的反光一样光辉

12、灿烂。一样光辉灿烂。锡石、闪锌矿、金刚锡石、闪锌矿、金刚石等。石等。19192525半金属光泽半金属光泽，表面象久经使，表面象久经使用的金属制品那样的反光。用的金属制品那样的反光。磁铁矿、磁铁矿、 黑钨矿、黑钨矿、赤铁矿等。赤铁矿等。2525以上以上金属光泽金属光泽，象新鲜金属制品，象新鲜金属制品的反光一样耀眼。的反光一样耀眼。辉锑矿、辉铜矿、黄辉锑矿、辉铜矿、黄铜旷、自然金等。铜旷、自然金等。 提取矿业固体废物中的有价矿物，可借助于提取矿业固体废物中的有价矿物，可借助于它与脉石矿物光泽、颜色的差异进行它与脉石矿物光泽、颜色的差异进行光电分选光电分选。 （3 3）透明度：矿物透光的能力）透明度

13、：矿物透光的能力 自然界绝对不透明的矿物、绝对透明的矿物都是不存自然界绝对不透明的矿物、绝对透明的矿物都是不存在的。透明度是一个相对的概念。在的。透明度是一个相对的概念。 矿物透明与不透明的区分界限，是指矿物磨至矿物透明与不透明的区分界限，是指矿物磨至0.03mm0.03mm标准厚度时的透光程度而言。标准厚度时的透光程度而言。 一般将矿物分为：一般将矿物分为：透明矿物透明矿物，绝大部分光线能通过，绝大部分光线能通过，能完全或基本上透见另一物体。如无色水晶、冰洲石、云能完全或基本上透见另一物体。如无色水晶、冰洲石、云母等。母等。半透明矿物半透明矿物，能透过小部分光线，只能模糊透见，能透过小部分光

14、线，只能模糊透见另一物体，如辰砂、闪锌矿等。另一物体，如辰砂、闪锌矿等。不透明矿物不透明矿物，光几乎完，光几乎完全不能通过，如石墨、磁铁矿等。全不能通过，如石墨、磁铁矿等。 透明度是鉴定矿业固体废物能否作为光学材料使用的透明度是鉴定矿业固体废物能否作为光学材料使用的特征之一，也是能否作为填料使用的特征之一。如石英、特征之一，也是能否作为填料使用的特征之一。如石英、CaCOCaCO3 3常作为无色透明的填料使用。常作为无色透明的填料使用。二、力学性质：硬度、韧性、比重等性能。二、力学性质：硬度、韧性、比重等性能。 （1 1）硬度）硬度 指废物抵抗某种外来机械作用的能力，可借指废物抵抗某种外来机械

15、作用的能力，可借助测定矿物硬度的方法来测定。助测定矿物硬度的方法来测定。 测定矿物硬度的方法很多，但在矿物学中一测定矿物硬度的方法很多，但在矿物学中一直沿用的是摩氏硬度计法，目前可用专门测硬度直沿用的是摩氏硬度计法，目前可用专门测硬度的仪器和显微硬度计精确测定矿物的硬度。图的仪器和显微硬度计精确测定矿物的硬度。图4-4-5 5所示为三种方法测定结果对比。所示为三种方法测定结果对比。图图4-5 4-5 摩氏硬度、新摩氏硬度和显微硬度等级的对比摩氏硬度、新摩氏硬度和显微硬度等级的对比 废物硬度与废物粉碎关系密切。废物硬度废物硬度与废物粉碎关系密切。废物硬度不同，粉碎的难易程度、粉碎所需时间和设备不

16、同，粉碎的难易程度、粉碎所需时间和设备不同。硬度越大，越难粉碎，粉碎时消耗的能不同。硬度越大，越难粉碎，粉碎时消耗的能量也越大。量也越大。 另外，硬度不同的废物，其应用价值不同。另外，硬度不同的废物，其应用价值不同。硬度大的废物可作为磨料使用，硬度小的废物硬度大的废物可作为磨料使用，硬度小的废物可作为填料使用。可作为填料使用。 （2 2）韧性）韧性 废物受压轧、锤击、弯曲或拉引等力作用时所呈现的废物受压轧、锤击、弯曲或拉引等力作用时所呈现的抵抗能力。包括：抵抗能力。包括： 脆性：脆性：废物容易被打碎或压碎的性质。大多数废物废物容易被打碎或压碎的性质。大多数废物具有脆性。具有脆性。 挠性：挠性：

17、废物在外力作用下趋于弯曲而不发生折断，废物在外力作用下趋于弯曲而不发生折断，除去外力后不能恢复原状的性质。如片状石膏、绿泥石、除去外力后不能恢复原状的性质。如片状石膏、绿泥石、蛭石等矿物。蛭石等矿物。 弹性：弹性：外力作用下趋于变形，但外力解除后又恢复外力作用下趋于变形，但外力解除后又恢复原状的性质。如云母、石棉等矿物。原状的性质。如云母、石棉等矿物。 韧性对某些废物原料进行加工具有重要意义。韧性不韧性对某些废物原料进行加工具有重要意义。韧性不同的矿业废物，所采用的粉碎流程不同，所选用的粉碎设同的矿业废物，所采用的粉碎流程不同，所选用的粉碎设备也不同。备也不同。 （3 3）密度）密度 矿物的比

18、重是矿物在矿物的比重是矿物在44时的重量与同体积的时的重量与同体积的水的重量之比。密度在选择资源化方法时具有重水的重量之比。密度在选择资源化方法时具有重要指导意义。要指导意义。 一般将矿物按密度分为三级：轻密度矿物，一般将矿物按密度分为三级：轻密度矿物，密度在密度在2.52.5以下的矿物；中等密度矿物，密度在以下的矿物；中等密度矿物，密度在2.52.54 4之间的矿物；重密度矿物，密度在之间的矿物；重密度矿物，密度在4 4以上以上的矿物。的矿物。 在矿物学上测密度的方法很多，常见的有比在矿物学上测密度的方法很多，常见的有比重瓶法和重液法。重瓶法和重液法。 三、电学性质：导电性及荷电性。三、电学

19、性质：导电性及荷电性。 （1 1）导电性）导电性 矿物对电流的传导能力，可矿物对电流的传导能力，可用矿物的导电率用矿物的导电率来表示。来表示。导体矿物：导体矿物：=10=102 2-1-1cmcm-1-1以上的矿物，如自然以上的矿物，如自然金属、大部分硫化物矿物。金属、大部分硫化物矿物。非导体或绝缘体：非导体或绝缘体：1010-12-12-1-1cmcm-1-1的矿物，如的矿物，如硅酸盐、碳酸盐类矿物。硅酸盐、碳酸盐类矿物。半导体矿物：半导体矿物：值介于前两者之间的矿物，如部值介于前两者之间的矿物，如部分硫化物及金属氧化物类矿物。分硫化物及金属氧化物类矿物。 某些矿物的导电性有重要的实用意义，

20、某些矿物的导电性有重要的实用意义，如金属和石墨是电的良导体可作电极材料，如金属和石墨是电的良导体可作电极材料，云母是不良导体可作绝缘材料，而半导体则云母是不良导体可作绝缘材料，而半导体则广泛地被应用在无线电工业中。广泛地被应用在无线电工业中。 在固体废物资源化利用中，可根据废物在固体废物资源化利用中，可根据废物中矿物导电率的不同采用中矿物导电率的不同采用静电分离法静电分离法来分离来分离提纯有用矿物。提纯有用矿物。 （2 2）矿物的荷电性：）矿物的荷电性：在受外力作用，如摩擦、加热、在受外力作用，如摩擦、加热、加压影响下，发生带电现象的性能。实质是矿物中的热能加压影响下，发生带电现象的性能。实质

21、是矿物中的热能或机械能转化为电能的形式。或机械能转化为电能的形式。 凡具有荷电性的矿物，其导电性均很弱或者根本不具凡具有荷电性的矿物，其导电性均很弱或者根本不具导电性。导电性。 荷电性按所施外力不同，有以下几种：荷电性按所施外力不同，有以下几种： 摩擦电性：摩擦电性：某些矿物与丝绢或毛皮某些矿物与丝绢或毛皮摩擦摩擦时，呈现带时，呈现带电现象。如自然硫、金刚石、琥珀电现象。如自然硫、金刚石、琥珀( (C C1010H H1616O O4 4) )等具有这种等具有这种性质。性质。 焦电性：焦电性：某些矿物某些矿物受热受热时，在晶体的某些部位产生时，在晶体的某些部位产生电荷的现象，即热能转化为电能，

22、如电气石即具有这种性电荷的现象，即热能转化为电能，如电气石即具有这种性质。质。 压电性压电性：某些矿物在某些矿物在压力或张力压力或张力影响下，因变形影响下，因变形而呈现出电荷的性质。而呈现出电荷的性质。 在压缩时发生正电荷的部位，在伸张时就发生负电在压缩时发生正电荷的部位，在伸张时就发生负电荷，因此在机械的一压一张的不断作用下，就产生了一荷，因此在机械的一压一张的不断作用下，就产生了一个交变电场，这种效应称为个交变电场，这种效应称为电压效应电压效应。反过来，具有压。反过来，具有压电性的矿物晶体，又能借电能产生机械能。即把它放在电性的矿物晶体，又能借电能产生机械能。即把它放在一个交变电场中，会产

23、生一伸一缩的机械振动，这种效一个交变电场中，会产生一伸一缩的机械振动，这种效应称为应称为电致伸缩电致伸缩。当交变电场的频率和压电性矿物本身。当交变电场的频率和压电性矿物本身机械振动的频率一定时，发生特别强烈的共振现象。机械振动的频率一定时，发生特别强烈的共振现象。 压电材料在电子工业中用作各种换能器，如超声波压电材料在电子工业中用作各种换能器，如超声波发生器等。石英由于振动频率稳定，质地坚硬和化学性发生器等。石英由于振动频率稳定，质地坚硬和化学性稳定，是最优良的天然压电材料。稳定，是最优良的天然压电材料。四、磁性四、磁性 矿物的磁性是指矿物能被永久磁铁或电磁铁吸引矿物的磁性是指矿物能被永久磁铁

24、或电磁铁吸引或矿物本身能够吸引铁物体的性质。或矿物本身能够吸引铁物体的性质。 自然界具有磁性的矿物极为普遍，但磁性显著的自然界具有磁性的矿物极为普遍，但磁性显著的矿物则不多。矿物则不多。 矿物磁性的强弱，可用比磁化系数表示，它表示矿物磁性的强弱，可用比磁化系数表示，它表示1cm1cm3 3的矿物在磁场强度为的矿物在磁场强度为1 Oe1 Oe的外磁场中所产生的磁的外磁场中所产生的磁力。力。 比磁化系数越大，表示矿物被磁化的能力越强。比磁化系数越大，表示矿物被磁化的能力越强。在矿业固体废物资源化中，常根据废物中不同矿物的在矿业固体废物资源化中，常根据废物中不同矿物的磁性差异进行分离。磁性差异进行分

25、离。 按比磁化系数的不同，矿物分成四类：按比磁化系数的不同，矿物分成四类： （1）强磁性矿物）强磁性矿物 比磁化系数大于比磁化系数大于300010-6 cm3/g，在弱磁场，在弱磁场（9001200 Oe）就能与其他矿物分离，如磁铁矿、）就能与其他矿物分离，如磁铁矿、磁黄铁矿等。磁黄铁矿等。 （2）中磁性矿物）中磁性矿物 比磁化系数介于（比磁化系数介于（6003000）10-6 cm3/g之之间，在磁场强度间，在磁场强度20008000 Oe才能与其他矿物分才能与其他矿物分离，如钛铁矿、铬铁矿及含磁铁矿的赤铁矿等。离，如钛铁矿、铬铁矿及含磁铁矿的赤铁矿等。 （3 3）弱磁性矿物）弱磁性矿物 比

26、磁化系数介于（比磁化系数介于（1515600600）1010-6-6 cm cm3 3/g/g之间，之间，在磁场强度在磁场强度10000 10000 Oe e以上才能与其他矿物分离，如赤铁以上才能与其他矿物分离，如赤铁矿、褐铁矿、黑钨矿、辉铜矿、菱铁矿、黄铁矿等。矿、褐铁矿、黑钨矿、辉铜矿、菱铁矿、黄铁矿等。 （4 4）非磁性矿物）非磁性矿物 比磁化系数小于比磁化系数小于15151010-6-6 cm cm3 3/g/g的矿物，无法采用的矿物，无法采用磁选分离法分离回收，如石英、方解石、长石等。磁选分离法分离回收，如石英、方解石、长石等。24332COOFe2COOFe3 对于某些磁性弱的矿物

27、，可通过适当的人工焙烧增对于某些磁性弱的矿物，可通过适当的人工焙烧增强其磁性。如赤铁矿、褐铁矿的还原焙烧，反应式为：强其磁性。如赤铁矿、褐铁矿的还原焙烧，反应式为：五、矿物的润湿性五、矿物的润湿性 矿物表面能否被液滴所润湿的性质，称为润湿性。矿物表面能否被液滴所润湿的性质，称为润湿性。 矿物的润湿性是浮选的理论基础，是浮选上用来判别矿物的润湿性是浮选的理论基础，是浮选上用来判别矿物可浮性好坏的标志。矿物可浮性好坏的标志。 易被水润湿的矿物称为易被水润湿的矿物称为亲水性矿物亲水性矿物，如云母、石英、，如云母、石英、方解石等。不易被水润湿的矿物称为方解石等。不易被水润湿的矿物称为疏水性矿物疏水性矿

28、物，如滑石、，如滑石、石墨、辉钼矿、方铅矿、黄铜矿等。石墨、辉钼矿、方铅矿、黄铜矿等。 矿物的润湿性主要由矿物的内部结构所决定。分子键矿物的润湿性主要由矿物的内部结构所决定。分子键矿物为疏水性，即难润湿的矿物。原子键矿物为亲水性，矿物为疏水性，即难润湿的矿物。原子键矿物为亲水性，即润湿性强的矿物。即润湿性强的矿物。 各种矿物由于润湿性的不同，在水介质中可能上浮或各种矿物由于润湿性的不同，在水介质中可能上浮或下沉。下沉。 一般地，难润湿的矿物（疏水性）易浮，如方铅矿颗一般地，难润湿的矿物（疏水性）易浮，如方铅矿颗粒（比重粒（比重7.47.4）在水中与气泡相遇，矿粒表层的水层迅速破）在水中与气泡相

29、遇，矿粒表层的水层迅速破裂，矿粒与汽泡紧密结合而上升。裂，矿粒与汽泡紧密结合而上升。 润湿性强的矿物（亲水性）难浮，如比重为润湿性强的矿物（亲水性）难浮，如比重为2.652.65的石的石英颗粒，在水介质中，石英表面与水紧密结合，空气不能英颗粒，在水介质中，石英表面与水紧密结合，空气不能排除石英表面的水层，则石英颗粒不易附着在气泡上，仍排除石英表面的水层，则石英颗粒不易附着在气泡上，仍留于水中。留于水中。 因此，矿物在水介质中是上浮还是下沉，起主导作用因此，矿物在水介质中是上浮还是下沉，起主导作用的是其润湿性，而不是比重。的是其润湿性，而不是比重。 4.2.2 矿物化学性质矿物化学性质 当矿物与

30、空气、水等接触时，将发生不同的物理、化当矿物与空气、水等接触时，将发生不同的物理、化学变化，如氧化、水解及水化等。与固体废物资源化有关学变化，如氧化、水解及水化等。与固体废物资源化有关的化学性质主要包括矿物的可溶性、氧化性。的化学性质主要包括矿物的可溶性、氧化性。一、可溶性一、可溶性 矿物中有价成分在不同溶剂中的溶出性能，是浸出提矿物中有价成分在不同溶剂中的溶出性能，是浸出提取有价元素的重要依据。取有价元素的重要依据。 如在常温常压下，硫酸盐、碳酸盐以及含有氢氧根和如在常温常压下，硫酸盐、碳酸盐以及含有氢氧根和水的矿物易溶于水，大部分硫化物、氧化物及硅酸盐类矿水的矿物易溶于水，大部分硫化物、氧

31、化物及硅酸盐类矿物难溶于水。物难溶于水。 二、氧化性二、氧化性 矿物被氧化后，其成分、结构及矿物表面矿物被氧化后，其成分、结构及矿物表面性质均会发生变化，对废物的资源化利用具有性质均会发生变化，对废物的资源化利用具有较大影响。较大影响。 如硫化矿物的适当氧化可促进其浮选的进如硫化矿物的适当氧化可促进其浮选的进行或酸处理的效果。行或酸处理的效果。 矿物氧化主要与矿物矿物氧化主要与矿物本身的性质本身的性质、环境中环境中氧化剂的作用氧化剂的作用、矿物的共生组合特征矿物的共生组合特征等有关。等有关。4.34.3尾矿的资源化尾矿的资源化一、尾矿中有价组分的提取一、尾矿中有价组分的提取 许多尾矿中含有具回

32、收利用价值的有价许多尾矿中含有具回收利用价值的有价组分，其品位常常大于相应的原生矿品位，组分，其品位常常大于相应的原生矿品位，充分利用分选技术回收这些有价金属对充分充分利用分选技术回收这些有价金属对充分利用资源、延缓矿产资源的枯竭具有重要意利用资源、延缓矿产资源的枯竭具有重要意义。义。 （1 1）铜尾矿）铜尾矿 美国奥盖奥选矿厂尾矿平均含美国奥盖奥选矿厂尾矿平均含Cu0.42%Cu0.42%，主要，主要有用矿物为黄铜矿、辉铜矿和黄铁矿有用矿物为黄铜矿、辉铜矿和黄铁矿, , 大部分已大部分已经发生氧化。经发生氧化。 铜尾矿铜尾矿筛分筛分沉淀铜沉淀铜二次尾矿二次尾矿碎铁碎铁硫酸硫酸浸出浸出筛分筛分

33、磁选磁选海绵铜海绵铜碎铁碎铁图图4-6 4-6 铜尾矿回收铜的工艺流程铜尾矿回收铜的工艺流程 浮选药剂浮选药剂铅锌浮选尾矿铅锌浮选尾矿混合浮选混合浮选绢云母初选绢云母初选CuCu、PbPb、ZnZn硫化矿硫化矿抑制剂、捕收剂抑制剂、捕收剂绢云母精选绢云母精选绢云母绢云母石英石英石英石英图图4-11 4-11 铅锌尾矿浮选提取绢云母工艺流程铅锌尾矿浮选提取绢云母工艺流程 （2 2）铅锌尾矿中有价组分的提取）铅锌尾矿中有价组分的提取 银山铅锌尾矿中银山铅锌尾矿中SiO2、Al2O3、K2O占总成分的占总成分的80%80%以以上。主要矿物为石英和绢云母，其中石英含量为上。主要矿物为石英和绢云母，其中

34、石英含量为515154%54%，绢云母含量为绢云母含量为292934%34%。且大部分绢云母呈单体形状，粒。且大部分绢云母呈单体形状，粒度较细。度较细。 绢云母：绢云母：造纸、保温造纸、保温绝缘材料、建筑陶瓷绝缘材料、建筑陶瓷及磨擦材料等的原料，及磨擦材料等的原料，超细超细绢云母绢云母还广泛应还广泛应用于油漆、橡胶、防用于油漆、橡胶、防水材料、医药、化妆水材料、医药、化妆品、颜料等。品、颜料等。图图4-10 4-10 铅锌尾矿生物铅锌尾矿生物- -硫脲联合浸出回收硫脲联合浸出回收AuAu、AgAg工艺流程工艺流程贫液循环贫液循环铅锌浮选铅锌浮选尾矿尾矿细菌细菌浸出浸出培养基、硫酸培养基、硫酸细

35、菌细菌固液固液分离分离pH2.3溶液溶液回收利用回收利用硫脲硫脲浸出浸出0.50.5M M硫脲、过硫酸氢钾硫脲、过硫酸氢钾pH1.3残渣残渣贵液贵液活性炭活性炭吸附吸附解析解析活性炭活性炭电解提炼电解提炼AuAu、AgAg固液固液分离分离 新墨西哥圣马苟尔地区佩克斯选厂铅锌硫化矿浮选尾矿新墨西哥圣马苟尔地区佩克斯选厂铅锌硫化矿浮选尾矿 尾矿主要元素的组成为：尾矿主要元素的组成为：Au1.75g/t、Ag22.5g/t、Cu0.44%、Pb0.54%、Zn0.68%、Fe12.6%、S10.2%。 细菌间接浸出：细菌间接浸出： 4222234242244422234242342222SOHOHO

36、5 . 1SOH)SO(FeSOHO5 . 0FeSO2SFeSO6AsOH4OH4O12)SO(FeFeAsS4SOH)SO(FeOHO5 . 7FeS2细菌细菌细菌细菌硫脲浸出：硫脲浸出： 23222232222223Fe)NH(CSAu)NH(CS3FeAuFe)NH(CSAu)NH(CS2FeAuAuAu回收率回收率92%92%，AgAg回收率回收率78% 78% 细菌直接浸出：细菌直接浸出： OHSOFeAsOHOHSOHOFeAsS2342432422)(2442144细细菌菌OHSOFeCuSOSOHOCuFeS23424422)(5 . 82细细菌菌（3 3）蛇纹石尾矿制备）蛇

37、纹石尾矿制备MgOMgO 蛇纹石尾矿组成复杂，主要含有蛇纹石尾矿组成复杂，主要含有MgOMgO、SiOSiO2 2、CaOCaO等等成分，还含有成分，还含有FeFe、AlAl、NiNi、CrCr、CoCo等氧化物，其中含等氧化物，其中含MgO33%MgO33%以上。以上。 氧化镁产品氧化镁产品15%15%工业纯碱工业纯碱蛇纹石蛇纹石尾矿尾矿酸浸酸浸过滤过滤滤液除杂滤液除杂31%31%工业盐酸工业盐酸过滤过滤SiOSiO2 2沉淀沉淀制取水玻璃制取水玻璃FeFe、AlAl、NiNi、CrCr、CoCo等氢氧化物沉淀等氢氧化物沉淀碱式碳酸镁碱式碳酸镁制备制备15%15%工业纯碱工业纯碱过滤过滤碱式

38、碳酸镁碱式碳酸镁滤液滤液回收回收750750煅烧煅烧化工产品化工产品水硫酸镁、七水硫酸镁水硫酸镁、七水硫酸镁耐火材料耐火材料制作炼钢镁球炉底料的主要原料制作炼钢镁球炉底料的主要原料建筑方面建筑方面广泛应用于集装箱、防火板、工艺美术、蔬菜广泛应用于集装箱、防火板、工艺美术、蔬菜大棚、墙体保温板、活动板、石棉瓦等制作。大棚、墙体保温板、活动板、石棉瓦等制作。二、尾矿生产建筑材料二、尾矿生产建筑材料 尾矿中含有的多种非金属矿物，如硅尾矿中含有的多种非金属矿物，如硅石或石英、长石及各类粘土或高岭土、白石或石英、长石及各类粘土或高岭土、白云石或石灰石、蛇纹石等，都是较有价值云石或石灰石、蛇纹石等，都是较

39、有价值的非金属矿物资源，可代替天然原料作为的非金属矿物资源，可代替天然原料作为生产建筑材料的原料。生产建筑材料的原料。（1 1）生产微晶玻璃）生产微晶玻璃 学名玻璃陶瓷，具有玻璃学名玻璃陶瓷，具有玻璃和陶瓷的双重特性，比陶瓷的和陶瓷的双重特性，比陶瓷的亮度高，比玻璃韧性强。亮度高，比玻璃韧性强。 微晶玻璃微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点，优於天然石材和陶瓷，可用於建筑幕墙重优点，优於天然石材和陶瓷，可用於建筑幕墙及室内高档装饰，还可做机械上的结构材料，电及室内高档装饰，还可做机械上的结构材料，电子、电工上的绝缘材料，大规模集成电路的底板子、电工上的绝缘

40、材料，大规模集成电路的底板材料、微波炉耐热器皿、化工与防腐材料和矿山材料、微波炉耐热器皿、化工与防腐材料和矿山耐磨材料等等。耐磨材料等等。（1 1）生产微晶玻璃）生产微晶玻璃 （1 1）生产微晶玻璃）生产微晶玻璃 v尾矿中含有制作尾矿中含有制作微晶玻璃微晶玻璃的大多数组分，而且的大多数组分，而且其含量也与其含量也与微晶玻璃的原料组成相接近。微晶玻璃的原料组成相接近。v一般无须添加成核剂。一般无须添加成核剂。v生产工艺包括：烧结工艺和熔融工艺。生产工艺包括：烧结工艺和熔融工艺。 生产原料生产原料普通玻璃原料：普通玻璃原料：SiO2, ,其次是其次是Na2O、K2O、CaO、MgO和和A12O3等

41、。等。成核剂：成核剂：比较理想的成核剂有比较理想的成核剂有TiO2、Cr2O3、P2O5、ZrO2等。等。尾矿尾矿粉碎粉碎配料配料烧结烧结水淬水淬晶化晶化磨光磨光切割切割微晶微晶玻璃玻璃烧结工艺：烧结工艺：熔融工艺：熔融工艺：尾矿尾矿配料配料熔融熔融成型成型退火退火晶化晶化磨光磨光切割切割微晶微晶玻璃玻璃（2 2）生产硅酸盐水泥）生产硅酸盐水泥作用作用矿化剂：矿化剂：利用尾矿含铁量高的特点代替水泥配方利用尾矿含铁量高的特点代替水泥配方中的铁粉。一般用量中的铁粉。一般用量5%5%，消耗尾矿的量不大。，消耗尾矿的量不大。代替水泥原料：代替水泥原料：用量大，但一般尾矿成分不会用量大，但一般尾矿成分不

42、会完全符合水泥配方要求，往往需要另外配入一完全符合水泥配方要求，往往需要另外配入一些成分才能符合水泥的要求。些成分才能符合水泥的要求。尾矿尾矿生料生料磨制磨制回转回转窑煅烧窑煅烧石灰石石灰石铁粉等铁粉等生料生料熟料熟料废气废气磨细磨细石膏石膏硅酸盐水泥硅酸盐水泥图图4-18 4-18 尾矿烧制水泥工艺流程尾矿烧制水泥工艺流程 （3 3）生产免烧砖）生产免烧砖免烧砖作为一种新型建筑材料，是由胶凝材料与含免烧砖作为一种新型建筑材料，是由胶凝材料与含硅、铝原料按一定颗粒级配均匀掺合，压制成型，并进硅、铝原料按一定颗粒级配均匀掺合，压制成型，并进行蒸压或蒸养而成的一种以水化硅酸钙、水化铝酸钙、行蒸压或

43、蒸养而成的一种以水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硅铝酸钙等多种水化产物为一体的建筑制品。水化硅铝酸钙等多种水化产物为一体的建筑制品。 生石灰生石灰鄂式鄂式破碎破碎管管磨磨尾矿尾矿搅搅拌拌成成型型高压高压养护养护蒸压蒸压尾矿砖尾矿砖轮轮碾碾 图图4-19 4-19 北京铁矿蒸压硅酸盐尾矿砖生产工艺流程。北京铁矿蒸压硅酸盐尾矿砖生产工艺流程。 12:885%水水8个大气压，个大气压，150200C（4 4）生产烧结砖）生产烧结砖 钨尾矿钨尾矿烧结砖烧结砖细细磨磨筛筛分分磨磨料料配配料料筛筛分分混混炼炼压坯压坯成型成型烘烘干干烧烧成成稀土稀土尾矿尾矿细细磨磨筛筛分分图图4-22 4-22 赣南地区利用尾

44、矿生产烧结砖工艺流程赣南地区利用尾矿生产烧结砖工艺流程 以尾矿为原料，用塑性成型或半干压成型生产烧结砖。以尾矿为原料，用塑性成型或半干压成型生产烧结砖。6570%3035%11001130 （5 5）生产加气混凝土）生产加气混凝土水水搅搅拌拌静静置置浇注浇注成型成型出釜出釜拆模拆模切切割割尾矿、矿渣尾矿、矿渣混混合合磨磨细细加气混凝土加气混凝土水泥、铝粉、可溶油、水泥、铝粉、可溶油、水玻璃、碱液水玻璃、碱液蒸压蒸压养护养护图图4-23 4-23 大孤山铁矿尾矿生产蒸压加气混凝土工艺流程大孤山铁矿尾矿生产蒸压加气混凝土工艺流程 一种轻质多孔建筑材料，具有容重轻、保温效能高、吸一种轻质多孔建筑材料

45、，具有容重轻、保温效能高、吸音好和可加工等优点。音好和可加工等优点。 （6 6）生产耐火材料）生产耐火材料 耐火度在耐火度在15801580o oC C以上、具有一定的高温力学性能、良以上、具有一定的高温力学性能、良好的体积稳定性的无机非金属材料，主要用于热工设备中好的体积稳定性的无机非金属材料，主要用于热工设备中抵抗高温作用，用作高温容器或部件等。抵抗高温作用，用作高温容器或部件等。 烘烘干干加水加水搅拌搅拌焙焙烧烧尾矿、焦宝石尾矿、焦宝石、粘土、粘土混混合合耐火材耐火材料料成成型型图图4-24 4-24 江苏某瓷土矿利用尾矿生产耐火材料工艺流程江苏某瓷土矿利用尾矿生产耐火材料工艺流程 10

46、%10%倒焰窑，倒焰窑，1300130014001400o oC C，4 4h h（7 7）生产陶粒）生产陶粒一种轻质、坚硬、具有明显蜂窝状的一种轻质、坚硬、具有明显蜂窝状的人造轻质骨料。人造轻质骨料。 v作为工业保温材料或滤料，广泛用于城市屋顶花园和作为工业保温材料或滤料，广泛用于城市屋顶花园和车库顶的排水层，能有效减轻楼面荷载。车库顶的排水层，能有效减轻楼面荷载。v利用利用陶粒陶粒对水及养料的吸放性能，用于土壤改良、蔬对水及养料的吸放性能，用于土壤改良、蔬果栽培、园林绿化和无土栽培中，可以起到保水、透果栽培、园林绿化和无土栽培中，可以起到保水、透气、保肥，长久保持土壤疏松、防止泥土板结及疏

47、水气、保肥，长久保持土壤疏松、防止泥土板结及疏水性良好等效果。性良好等效果。v替代石子等天然骨料，配制轻质混凝土用于土建工程替代石子等天然骨料，配制轻质混凝土用于土建工程的承重或非承重构件；的承重或非承重构件；（7 7）生产陶粒）生产陶粒干干燥燥配料混配料混合合焙焙烧烧干尾矿干尾矿磨磨细细陶陶粒粒成成球球泥质矸泥质矸石石水水自然冷自然冷却却图图4-25 4-25 沈阳有关单位利用铁尾矿生产陶粒工艺流程沈阳有关单位利用铁尾矿生产陶粒工艺流程 1050105012501250o oC C三、三、尾矿用作井下充填材料尾矿用作井下充填材料 尾矿代替细砂、碎石等作为井下充填材料使用。尾矿代替细砂、碎石等

48、作为井下充填材料使用。 充填的目的充填的目的v进行地压管理进行地压管理v 杜绝内因火灾杜绝内因火灾v 为回采矿柱创造了条件为回采矿柱创造了条件v 为深部、水下开采创造条件。为深部、水下开采创造条件。 适用对象适用对象 地表无处建尾矿库、尾矿库库容不足或即将到期的地表无处建尾矿库、尾矿库库容不足或即将到期的矿山，以及新建和充填料来源困难的矿山。矿山，以及新建和充填料来源困难的矿山。 要求：要求：尾砂中不安定因素少，如金属硫化矿等。尾砂中不安定因素少，如金属硫化矿等。 如我国湘潭锰矿，矿体的直接顶板如我国湘潭锰矿，矿体的直接顶板为叶片状黑色页岩，崩落后在有水和空为叶片状黑色页岩，崩落后在有水和空气的条件下，经气的条件下，经3050天后发生自燃。天后发生自燃。采用充填法后，杜绝了内因火灾。采用充填法后，杜绝了内因火灾。三、三、尾矿用作井下充填材料尾矿用作井下充填材料 （1 1）尾矿水力充填：）尾矿水力充填：尾矿浆通过分级脱泥，用管道输尾矿浆通过分级脱泥，用管道输送到井下充填工作面，脱水后形成松散的、但相当密实送到井下充填工作面，脱水后形成松散的、但相当密