资源开发论文-选矿尾矿 - 铁尾矿的综合利用

选矿尾矿——铁尾矿的综合利用

——资源开发环境保护论文

摘要：对我国铁矿尾矿综合利用现状进行了简单分析，介绍了几家尾矿中有价金属回收工艺和设备情况，对尾矿的利用以及尾矿库复垦开发情况进行了探讨并提出几点建议。以及开发利用尾矿对于实现钢铁工业可持续发展的重要性。根据铁矿尾矿 的化学和物理性质，提出了铁矿尾矿的具体利用方案。

选矿尾矿——铁尾矿的综合利用

摘要：对我国铁矿尾矿综合利用现状进行了简单分析，介绍了几家尾矿中有价金属回收工艺和设备情况，对尾矿的利用以及尾矿库复垦开发情况进行了探讨并提出几点建议。以及开发利用尾矿对于实现钢铁工业可持续发展的重要性。根据铁矿尾矿的化学和物理性质，提出了铁矿尾矿的具体利用方案。 关键字：尾矿 铁尾矿 综合利用

1 尾矿综合利用的意义

1．1 降低对进口铁矿石依赖程度。合理利用外汇储备

由于经济高速发展，钢铁需求快速增加，国内铁矿石不能满足经济高速的需要，进口铁矿石的数量占到我国成品铁

矿石需求总量的一半以上，对进口铁矿石的依存度不断提高，已经成为我国钢铁行业经济安全的一个隐患。从进口矿石价格方面考虑，由于我国在价格谈判中不处于主导地位，每年矿石价格谈判都以价格大幅提高结束，增长幅度见表1。6年问进口铁矿石价格累计增长4．67倍，国内钢厂采用进口铁矿的冶炼成本大幅上升，钢铁行业成本明显增加，对盈利影响显著。无论从目前价格还是从长远看，都应该立足本国铁矿资源，对国内铁矿资源包括尾矿进行合理开发、充分利用。

1．2 资源化，提高金属和非金属回收利用率

我国铁尾矿含铁品位通常在6％ ～13％ 之间，最高可达20％ 以上，平均含量为10％ ，如果回收利用其中的铁，数量相当可观。众多铁矿选矿厂也进行了再选回收工作，表2为国内几家大型矿业公司及选矿厂铁尾矿再选情况统计¨J。除了铁以外，有些铁矿尾矿还含有铜、钴、钒、钛、镍、硫等有用元素以及稀土元素，都可以回收利用。例如内蒙古白云鄂博矿，其拥有的稀土储量占世界稀土储量的50％以上。该矿目前以回收铁为主，稀土回收每年不足3万t。开采铁矿每年所产生的200万t混合尾矿中，稀土氧化物的含量可达5％ ～6％ ，1年排出的尾矿就构成了一个中型的富稀土矿床。从开发利用成本角度看，不需要地勘费用和破碎处理，也不需要或者仅需要进行短流程磨矿处理，尾矿开发利用成本远远低于资源直接开发成本。

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由于选矿厂的原矿性质不同，尾矿中主要金属元素的含量和存在形式也不同。国内众多的选矿厂和科研单位对不同尾矿中的金属回收做了大量的研究工作，采用重选、弱磁选、强磁选以及浮选或者联合选别等流程来回收有价金属。例如针对太钢峨口铁矿尾矿中的铁主要以碳酸铁形式存在的特点，采用筛分一强磁选一浮选试验工艺流程，可以获得低硅、高碱比的碳酸铁精矿，使选矿厂铁回收率提高15％以上，将碳酸铁精矿用作烧结或球团中配矿使用，经济效益和社会效益十分明显 。昆钢集团大红山矿业有限公司根据试验结果，对400万t／a选矿厂尾矿实施一次粗选、一次精选的再选回收工艺，并于2007年底一次带矿试车成功，1年新增效益4 800多万元 。

1．3 节约用地，减轻环保压力

目前磨选尾矿通常采用进入尾矿库的方式进行堆积和回水，尾矿库不仅占用大量的耕地、林地和山地，修建和维护成本高，而且还存在溃坝危险，严重威胁人民群众的生命财产安全，一旦失事，极易造成特别重大事故。例如2008年9月18日山西省襄汾县新塔矿业有限公司尾矿库发生特别重大溃坝事故，造成重大人员伤亡，在社会上造成了特别恶劣的影响。尾矿资源合理利用，将其中的少量金属矿物提取出来，本身就减少了尾矿的堆积。如果尾矿中的非金属成份可以成为建材等工业用材料的话，整个的尾矿堆积量就会更少，甚至可以实现无尾矿生产。这样不仅增加了企业的效益，也可以在减少占地，减轻环境污染方面具有明显的社会效益。

2 铁矿尾矿的现状

我国铁矿资源的特点是贫矿多、富矿少，大部分是伴(共)生矿石，一般难于直接用于钢铁生产，通常需要选矿处理。在选矿过程中，排放的尾矿大约占原矿的60％以上，从而使得大量铁矿尾矿排入尾矿坝，近几年每年排放的铁矿尾矿达到亿吨以上。由于尾矿综合利用率很低，大量尾矿堆放于尾矿坝中。主要问题体现在：尾矿的排放占用大量土地；尾矿坝的建设、维护消耗大量资金；尾矿堆放时，尾矿中的有害物质发生迁移、转化，对周围环境造成污染，特别是对土壤的污染；铁矿尾矿的大量排放，导致尾矿坝坝体不断增高，库区下游存在重大的安全隐患。

3 铁矿尾矿的综合利用方法

尾矿的开发利用技术主要包括尾矿用作矿井的填充材料、从尾矿回收金属与非金属矿物、用作替代建筑原料、用于改良土壤等。根据目前我国尾矿的现状，铁矿尾矿的利用途径应该以大宗利用为主，先解决利用量的问题；以精细利用为辅，逐步开发高附加值产品。

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3．1 尾矿再选回收铁精矿

由于我国铁矿石性质的特点，以及选矿技术、选矿设备等原因，铁矿石选矿回收率在60％ ～80％ ，造成尾矿排放

量大。另外大多数矿石呈多组分共(伴)生，使得有用资源得不到回收利用。研制新技术、新设备、新工艺，回收有价组分，减少有价组分流失是尾矿综合利用需首先研究、论证的利用方案。

3．2 生产水泥配料

生产普通硅酸盐水泥的原料主要有：石类质原料(主要提供氧化钙)、粘土质原料(主要提供氧化硅、氧化铝和少量氧化铁)、铁质校正原料。由于粘土质原料一般氧化铝较高，含氧化铁不足，原料中须补充氧化铁。铁矿尾矿含有铁、二氧化硅、氧化钙、三氧化二铝，可充当水泥配料，提供有益组分。

3．3 生产建材制品

以铁矿尾矿为主，掺加一定量的粗骨料，以水泥、粉煤灰、高炉水淬渣为活性材料，制作免烧砖，如小型空心砌块、铺路砖等。铁矿尾矿用于生产建材制品具有尾矿利用量大、生产技术成熟等特点。

3．4 改良土壤

铁尾矿通常含有铁、钙、钾、锌、锰、矾、磷等元素，这些均是植物生长所需的有用元素，采用一定的工艺对尾矿进行加工处理，生产肥料用于农业生产。另外含钙组分较高的尾矿，可用作土壤改良剂。

4 铁矿尾矿开发利用实例

某选矿厂的铁矿尾矿化学组成见表3，尾矿粒度组成见表3。

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4．1 利用铁矿尾矿生产建筑制品

产品方向主要是免烧小型空心砌块和道路地砖。原料配比为尾矿40％ ～70％ ，水泥10％ ～20％ ，同时掺人一定比

例的石屑、粗砂、煤渣等骨料改善配料颗粒级配。另外，可以加入一些高炉水淬渣、粉煤灰等活性物料，从而减少水泥的用量，降低生产成本。

4．2 利用尾矿生产建筑用砂

利用铁矿尾矿生产人工砂，可用于配制建筑砂浆、商品混凝土。目前，在民用住宅、工业厂房等工程中使用了尾矿人工砂。根据我国国家标准(建筑用砂)GB／T14684-2001，已明确人工砂作为一种建筑用砂，并规定了人工砂的技术要求、试验方法、检验规则，为尾矿人工砂的利用提供了技术依据。GB／T14684-2001中对人工砂的技术指标，如人工砂的细度模数和有害物质含量有相应的标准要求。根据铁矿尾矿粒度分析，大部分粒度很细，细度模数小，不能直接作为混凝土用砂。通过采用相应方法进行分级处理，可以提高细度模数，达到国家标准规定的粗砂、中砂、细砂的细度模数要

求。

4．3 尾矿用作水泥生产辅料

根据铁矿尾矿的化学组成，尾矿含有铁、二氧化硅、氧化钙、三氧化二铝，利用铁矿尾矿，作水泥辅料，代替原水泥配料中的铁矿石粉和粘土。根据其原料石灰石、粘土的化学组成，通过实验确定铁矿尾矿的加入量，以达到水泥配料的要求。

下面介绍国内几家铁矿选矿厂采用不同工艺和设备对尾矿中铁进行回收利用的生产实例。

5．1 首钢大石河铁矿

大石河铁矿是首钢主要的原料基地之一_4 J，所处理的矿石属鞍山式磁铁石英岩，生产供矿铁品位25％ 左右，脉石矿物以石英为主，占到45％ ～55％ 。由于设备长期运转老化以及给矿量不断增加的影响，尾矿品位呈上升趋势。选矿厂采用“内循环方式”对所有磁选段的尾矿进行回收。回收尾矿工程分为两大部分，第一部分是采用北京矿冶研究总院研制的BKW型尾矿再选机对其中的2号和3号浓密机尾矿底流进行再选。BKW 型尾矿再选机是针对磁铁矿选矿厂尾矿特点开发的专用磁选机，具有分选区场强高、高矿液面、大磁包角等特点。槽体型式也不同于常规筒式磁选机，具有大分选室和多尾流通道，适合尾矿低浓度、大体积量的特点。第二部分是采用3台高场强磁选机对其他系列的尾矿进行再选。考察结果表明，尾矿品位降低了1．73％ ，尾矿磁性铁损失率由20％ 下降到10％左右。在入选品位10％ 的情况下，金属回收率由75．75％ 提高到79．00％ ，对精矿粉品位的影响只有0．10％ ～0．20％ 。大石河铁矿的尾矿回收工程，为企业赢得了巨大的经济利益，3个月便收回了全部投资，同时也创造了良好的社会效益。按1：3．15的选矿比计算，20个月回收的精矿粉相当于处理25万t原矿的产量，节约了大量资源。

5．2 承钢黑山铁矿

承钢集团是国内第二大钒钛钢铁集团，北方钒钛钢铁生产基地，黑山铁矿是承钢主要原材料基地之一。选矿流程为两段磨矿、两次磁选，两次磁选尾矿合在一起成为综合尾矿。尾矿中含有4．83％的钛磁铁矿 J，选矿厂从1995

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石或石灰石、蛇纹石等，这些都是较高价值的非金属矿物资源。例如东鞍山铁矿每年从尾矿中不仅可回收铁精矿5．14×10 t，还可以回收硅石粉4．73×10 t，每年尾矿利用的纯经济效益达到664．4万元，而且尾矿管理费减少30％.

7 复垦与开发

由于尾矿本身成份性质因素影响、国家政策以及技术经济上的原因，尚有大量已经闭库或即将闭库的大型尾矿库没

有得到充分开发利用。这些尾矿库在占用大量土地的同时，还存在无法生长植物，细粒尾矿随风飘浮，对周围环境造成更大的影响等问题。如果能够从生态学角度出发，对尾矿中的金属和砂石成份对不同植物生长情况影响进行评估，对贫瘠的尾矿土壤进行改良，有可能将不毛之地改造成适合树木生长，甚至可以种植蔬菜水果的良田。

我国近年来在尾矿库的复垦方面取得了较大进展。唐山地区迁安、遵化县地方铁矿_】 ，将尾矿排放在滦河荒滩上，表面覆盖一层25—30em的山皮土复垦造田，现已造田种植各种农作物，实现经济效益1 000多万元。南芬选矿厂通过在旧尾矿库表面覆盖表土的方法，使整个旧尾矿库复垦造田，不仅治理了尾矿库的粉尘污染，而且尾矿库造田后成为南芬地区的蔬菜生产基地之一。首钢迁安铁矿在80hm 的尾矿库上不用覆土种树、种草成功，降低了复垦成本。

海南大学生命科学与农学院¨ 对海南昌江石碌铁矿尾矿库区自然定居植被进行了调查，对正在使用中、停止使用2年以及停止使用20年的3块样地上生长的植被为研究对象。研究发现3个不同年代库区的植物群落的组成与结构存在明显的演替顺序差异，表现出由较少先锋物种种类组成的简单群落向稳定复杂群落方向演替的趋势，反映了植物群落结构随演替时间的延长越来越趋向复杂化。在同个尾矿库区内土壤的不同水份含量和理化性质会对植物的定居与群落的组成关系产生密切影响，为铁尾矿场的污染治理和生态恢复提供了基础资料。

华中师范大学生命科学学院 对武钢矿业公司程潮铁矿郎头湾尾矿库中尾矿主要成份以及有效氮、磷、有机物含量、pH值等进行了分析。选取1996年复垦地和1998复垦地共3块样地作为研究对象，选取花生、荠菜、紫花苜蓿、翠碧A、爱瑞3号以及白三叶等8种农作物和牧草以及草坪草种子作为试验用植物种子，对种子发芽率、存活率、平均株高、叶绿素含量、可溶性蛋白含量等一些生化指标进行测定，结果表明爱瑞3号，翠碧A和花生都可以作为铁矿尾矿库生态恢复和植被重建的先锋物种，其中尤以花生对于铁矿尾矿的耐受性最好。该项研究工作为进一步开展在铁矿尾矿以及其他类型的金属尾矿上重建植被的实践和研究提供了科学依据。

中国矿业大学文法学院姜杰等人 川对北京首钢密云铁矿独特的人文历史资源进行了研究，在分析国内外工业旅游及生态旅游发展态势的基础上，认为首钢密云铁矿地理位置优越，、旅游资源丰富多彩，是一个不可多得的工业和生态旅游资源。并提出了矿区工业旅游及生态旅游资源开发的美学、生态学、差异性、梯次开发相融合的原则，这为铁矿以及其他类型选矿厂工业与旅游相结合、发展新型经济提供了一个新的思路。

一

结论

（1）铁矿尾矿可视为“二次资源”进行综合利用，利用途径应以大宗利用为主，利用方法尽量多样化，从而实现大量利用，解决铁矿尾矿占用土地、污染环境、尾矿坝的不安全等问题。综合利用尾矿生产金属、非金属产品和建材产品，属于国家政策鼓励范围，可享受税收优惠。

（2）进一步加强尾矿综合利用法律法规立法和政策支持的执行力度。在借鉴发达国家经验教训的基础上，尽快进行尾矿综合利用法律法规的立法工作，明确政府、企业和个人在资源生产和消费领域的责任与义务。同时在财政、税收、金融、投资、技术等方面对综合利用给予一定的政策支持。这样可以保证综合利用的投资主体在遵纪守法的同时能够取得一定的经济效益，提高其生产主动性。

(3)积极推广新技术新工艺和高效设备。加大对工艺与设备研究投入，引进吸收国外先进科技成果，不断开发新技术，推广开发应用新型高效的选矿设备和工艺。采用新设备和工艺改进现有的工艺流程，实现现有流程金属回收率的提高和尾矿综合利用水平，减少流入尾矿中有价金属的含量。这样不仅可以充分利用现有资源，又可以减少二次开发投

资的费用。

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