矿山尾矿综合利用的研究进展

化学工程师　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒ　２０１２年第０５期　

ｉ　叠　文章编号：１００２—１　１２４（２０１２）０５—００４０—０３　笥　：　

谜　矿山尾矿综合利用的研究进展　

张海波，吕朝霞　（河北联合大学轻工学院，唐山河北０６３０００）　摘要：本文介绍了我国尾矿资源的现状，分析了我国尾矿资源的主要利用途径，指出了尾矿综合利用　对于提高经济效益、社会效益和改善生态环境的重要性，并对今后尾矿资源综合利用的发展提出展望。　关键字：矿山尾矿；综合利用；研究进展　中图分类号：Ｘ７５　文献标识码：Ａ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｂｏｕｔ　ｏｒｅ　ｔａｉｌｉｎｇｓ　ＺＨＡＮＧ　Ｈａｉ—ｂｏ．ＬＶ　Ｚｈａｏ—ｘｉａ＊　（Ｑｉｎｇｇｏｒｒｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈｅｉｂｅｉ　Ｕｎｉｔｅｄ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｎｇｓｈａｎ　０６３００９，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ，ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｏｒｅ　ｔａｉｌｉｎｇｓ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔｌｙ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ　ｏｆ　ｏｒｅ　ｔａｉｌｉｎｇｓ　ａｌｓｏ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｔ　ｉｓ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｒｅ　ｔａｉｌｉｎｇｓ　ｉｓ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｆｏｒ　ｅｎｈａｎｃｉｎｇ　ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ　ａｎｄ　ｓｏｃｉａｌ　ｂｅｎｅｆｉｔｓ，ａｎｄ　ｆｏｒ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐ—　ｍｅｎｔ　ｔｒｅｎｄｓ　ｗａｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ａｂｏｕｔ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｒｅ　ｔａｉｌｉｎｇｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｏｒｅ　ｔａｉｌｉｎｇｓ；ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｒｅｎｄｓ　

矿石尾矿是金属或非金属矿山开采出来的矿　石，经过矿厂选出有价值的精矿后而残留的其它物　质。矿产资源的开采和利用为社会进步提供了巨大　动力，但尾矿的产生严重地污染了生态环境，据统　计，我国现有尾矿库１２６５５座，其中金属尾矿占　９０％以上，截至到２００９年底我国尾矿累积堆存量　为１００亿ｔ，年产出量达到１２亿ｔ，占全世界尾矿产　出量的５０％以上。然而从另外一个角度来看，尾矿　是含有大量有用组分的暂时废弃物，有着很高的利　用价值，只因受到现有技术条件的制约，暂时无法　充分利用。目前，我国工业固体废弃物综合利用率　在６０％左右，而金属尾矿的综合利用率平均不到　１０％【１１。面对世界矿产资源日已锐减的大趋势，大力　开发和再利用尾矿资源势在必行，开发高附加值产　品将成为我国未来尾矿资源综合利用的主要研究　方向。据中国矿业联合会尾矿综合治理办公室估　计，我国尾矿潜在价值约１３００亿元，其开发利用具　有极大的诱惑力。　１综合利用的方向　我国尾矿资源的开发利用方向主要在尾矿重　收稿日期：２０１２—０３—２０　作者简介：张海波。在读，主要研究方向：冶金尾矿处理。　通讯作者：吕朝霞，女，讲师，研究方向：尾矿石的废物利用。　选、有价组分提取、充填区、建筑材料、土壤改良剂、　微晶体制备等方面。　１．１尾矿重选　截至２００９年底，全国铁尾矿总量大致为６０亿　ｔ、铜尾矿总量大致为ｌ５亿ｔ、铅锌尾矿总量大致为　４亿ｔ、锡尾矿总量大致为５亿ｔ、钨尾矿总量大致为　３亿ｔ、钼尾矿总量大致为４亿ｔ。综上所述，我国矿　石资源非常丰富，但是品位偏低，长久以来由于技　术和设备的限制以及观念的落后，对于矿产资源只　是选富弃贫，造成了资源的大量浪费。　中国选矿技术网报道了棉土窝磁选钨尾矿回　收钨、铋、钼实例。江西理工大学的罗仙平等科研人　员发明了一种氰金尾矿的回收处理方法　。汤成龙　等采用磁选和精矿除铁工艺从栖霞山铅锌矿中有　效回收锰矿资源　。德兴铜矿从含铜废石中回收金、　银、钼等；大余钨矿从尾矿中回收铋等；银山铅锌矿　从尾矿中回收绢云母；还可从含钽铌矿渣中综合回　收铀　。湖南环保网上还公布了采用全粒级选别新　工艺从钒钛磁选矿选铁尾矿中回收钛铁矿的工艺。　崔长征研究小组对青海某铅锌尾矿中重晶石进行　了综合利用，还从青海某大型石棉矿尾矿中回收了　磁铁矿新工艺【５１引。　１．２有价元素回收　对于尾矿中有价元素的主要提取方法有重磁　浮法、溶剂萃取法、电极回收法、电解气浮法等。近　２０１２年第５期　张海波等：矿山尾矿综合利用的研究进展　４１　年来随着微生物浸出技术的应用和发展，微生物浸　出法已成为处理固体废物的又一重要方法　。　例如加拿大ＢａｃＴｅｃｈ矿业公司的生物浸出工艺　在二十世纪８０　９０年代发展于澳大利亚，在澳大利　亚和中国，该技术已成功地应用于从难处理金矿石　中回收金的工业化生产中。又如ＢｉｏｔｅＱ公司的在　ＳＡＲＴ法（硫化一酸化一返回一浓缩）中，添加ＮａＨＳ　使与铜氰络合物结合的氰化物释放出来，以沉淀　铜，并且在弱酸性条件下将氰化物转化为ＨＣＮ气　体，使其以游离氰化物形式返回到浸出回路中。铜　以有价值的高品位（～７０％Ｃｕ）Ｃｕ　Ｓ副产品产出。氰　化物循环应用，使浸出回路可以在氰化物较高用量　下运行，从而提高金的浸出率，降低铜在金电积中　的沉积量　。　１．３制作建材　１．３．１墙体材料刘露等　介绍了利用铁尾矿制作　各种砖的研究现状与成果，这一技术实现了资源二　次开发利用，可以生产高附加值产品。姚树刚等ｌｌ（１］　对鞍山地区的铁尾矿进行了三免尾矿砖的研究。遵　化市的唐山金三顺装饰材料有限公司用熔化的铁　尾矿砂及辅料经过生产线化身为木化板，实现了对　工业废渣的转化利用。利用尾矿砂和其他原料作为　反应生成剂，生产制作了既经济又无污染的环保新　型彩釉波形瓦、外墙保温板、轻质复合墙隔体板、免　烧砖、整体节能小屋等。　１．３．２水泥许仲梓等研究小组在实验室利用铅　锌尾矿渣试验和工业化回转窑生产中验证铅、锌等　元素复合掺杂矿化的可行性，并开发出低碱优质硅　酸盐水泥熟料的生产技术，实现了科研成果的产业　化。　１．３．３　陶瓷和玻璃宜春钽铌矿中锂云母主要用　于提取碳酸锂，广泛用于生产陶瓷低温釉料。长石　粉用于瓶罐玻璃，也用于釉面砖生产和玻璃马赛　克。稀土尾矿是一种新型的制瓷原料，它既可用于　胎又可用于釉，既可生产青瓷又可生产白瓷ｆ　Ｊ。　１．４充填采空区　目前，中国采用全尾充填采空区的主要有全尾　砂胶结充填和全尾砂高水固结充填两种方法。　全尾砂胶结充填技术形成了全尾砂高浓度（膏　体）泵送充填和全尾砂胶结充填自流输送两种充填　工艺¨　・　。此技术解决了矿山选厂尾砂的排放问题，　实现了矿山采矿、选矿、充填三者互为依托、综合平　衡的良性闭路循环，在地表不建尾矿库、不外排尾　矿　高水固结全尾砂充填的实质是在尾砂胶结充　填工艺中不使用水泥而使用高水材料作为胶凝材　料，使用全尾砂作为充填骨料，按一定比例加水混　合后形成高水固结充填浆料。高水材料能将９倍于　自身体积的水凝结成固体高水固结充填浆料充入　采场后，不用脱水便可以凝结为固态充填体。此技　术已解决了井下的环境污染，降低了工人的劳动强　度，在应用上有明显的优越性。　１．５土壤改良剂、复垦与化肥　１．５．１土壤改良剂某些尾矿中如含有石膏，可作　为改良碱土或弱盐土的矿物原料。富含ＣａＣＯ　或　ＭｇＣＯ　的尾矿原料适合改良酸性土壤，特别是老朽　酸化的土壤，可改善土质。含黄铁矿的尾矿可酸化　含碳酸盐高的土壤，特别是含Ｎａ２ＣＯ　的土壤。但利　用尾矿作为土壤改良剂前，千万不要让有害组分超　标。　１．５．２微量化肥植物生长的“维生素”被人们认　为是微量化肥，简称微肥。已发现的微肥有Ｚｎ、Ｍｎ、　Ｃｕ、Ｍｏ、Ｖ、Ｂ等，微肥可使作物增产幅度５％～３０％，　而尾矿中往往含有这些微量元素。　张夫道发明了钼尾矿无害化及用作原料制备　缓释ＢＢ肥技术。先回收钼尾矿中的有价组分后，再　无害化回收其中的ＳｉＯ　、重金属Ｐｂ、ｃｄ、ｃｒ和浮选　剂钠盐，最后用作原料制备粮食作物用缓释ＢＢ肥　原料。　１．５．３　复垦　江西永平铜矿酸性排土场于１９８５年　开始了植被复垦的推广工作，树种以马尾松和湿地　松为主；寻乌稀土尾矿库１　９８８年直接在尾砂堆积　场地上种植南岭黄檀，两年后在树上放养紫胶虫，　可产紫胶，还种植了芙蓉李均取得了很大效益。　德国弗兰格尼亚石育矿床开采过程中就采用　大型轮胎式装岩机处理粘土质覆盖物，其运距较　短，并能将剥离物及母土就近回填。复垦后的土地　可用于农、林、牧、渔及修建公共设施等。　１．６微晶体制备　微晶体由于它的特殊物理性质和结构，越来越　多的应用于科研工作中，并且取得了极为可观的效　果。但是，微晶体的制备过程却是纷繁复杂的，并且　原材料也并不丰富。所以，寻找用于制备微晶体的　原材料工作很是重要。尾矿资源含有多种元素，并　且数量极大，有制备微晶体的自身优势。在此方面　的研究也有了很大进展。例如于洪浩等　］以铁尾矿　和ＮａＯＨ为原料、ＮａＮＯ　为熔盐，在５００℃下煅烧　３ｈ，使铁尾矿中的惰性ＳｉＯ：转变成活性的Ｎａ２ＳｉＯ　４２　张海波等：矿山尾矿综合利用的研究进展　２０１２年第５期　相。以浸取Ｎａ２Ｓｉ０　溶液作为硅源，利用化学沉淀法　成功制备了无定形白炭黑，且白炭黑产品中的ＳｉＯ　纯度为９９．３％。又如张淑会等　Ｊ在热力学分析的基　础上，以铁尾矿、碳黑为原料，采用碳热还原氮化法　合成了ｓｉ，Ｎ　陶瓷粉末，开拓了铁尾矿综合利用的　新途径。薛向欣以铁尾矿合成的ＳｉＣ粉为原料，Ｙ　０，　和Ａｌ２０　为烧结助剂，常压烧结制备ＳｉＣ—Ｙ　Ａ１　５０　：　（ＹＡＧ）复相陶瓷。ＳｉＣ陶瓷因其具有高温强度大，抗　氧化性强，耐磨损性好，热稳定性佳，热膨胀系数　小，硬度高以及热抗震和耐化学腐蚀等优良性能，　在汽车工业、机械化工、环境保护、空间技术、信息　产业等领域具有广阔的应用前景【　１。于洪浩等【”］还　利用铁尾矿制备ＢａＯ—Ｆｅ　０　一Ｓｉ：微晶玻璃。　

３展望　尾矿资源综合利用应当进一步引起各有关部　门的高度重视，同时采取切实可行的措施推动尾矿　综合利用在全国推广，既保护国家的资源，又净化　环境。通过控制矿石尾矿与适当配料加入量、焙烧　时间、反应温度等条件，使之用于制备微晶体结构　或其他材料成为最有前景的方法。研究出不同矿石　尾矿与适当配料的关系理论，用于指导一定微晶体　材料合成研究和生产。　

参考文献　［１］赵瑞敏．我国铁尾矿综合利用［Ｊ］．金属矿山，２００９，（７）：１５８—１６３．　［２］罗仙平．一种氰金尾矿的回收处理方法［Ｐ］．ＣＮ１０１４０３０４２