尾矿综合利用（精选十篇）
尾矿综合利用 篇1
随着我国工业化进程的不断加快, 对能源与原料的需求与日俱增, 钢铁行业作为我国国民经济发展的支柱性产业, 在经济快速发展的过程中, 发挥着不可替代的作用。但是伴随着铁矿开采程度的不断加深, 矿石的品位在不断下降, 对于尾矿处理的投资也在逐年增加, 并已经成为矿业开发的重要项目之一。尾矿是一种非常宝贵的二次资源, 对尾矿地开发, 无论是在方法、方式、技术等层面, 与天然资源有不同之处, 如何最大限度地开发出尾矿的价值, 同时有效防止对环境造成二次污染, 使资源综合的利用率达到最佳, 对实现节能减排, 保证矿产开发实现可持续发展都有十分重要的意义。
2 铁矿尾矿的利用现状
国外对于尾矿的开发工作始于20世纪60年代, 尾矿研究开发工作得到了当地政府的高度重视, 国际上已经将尾矿的开发程度当作一个国家科技水平的重要标志。比如加拿大运用了硫化物沉淀法从蛇纹石尾矿中提取了钴、铬、镍等元素;美国采用浸出法从铜尾矿中回收铜;日本则利用碳还原法从蛇纹石矿粉之中提炼出了镁;还有些发达国家高效的利用尾矿, 比如作为微晶玻璃原材料、铁路道渣、尾矿砖、筑路碎石以及矿物肥料等等, 大大提高了尾矿的利用率, 同时也为我国尾矿的开发提供了很好的借鉴。
与发达国家相比, 我国开展尾矿综合利用这项工作起步很晚, 但是发展很快, 特别是党和国家领导人对环境保护、资源利用的高度重视, 一些高等院校、技术型企业、研究所等企事业单位与矿产企业的合作更加紧密, 尤其在回收有价金属元素、非金属元素、磁化尾矿作土壤改良剂等方面, 取得了阶段性进展。
3 尾矿堆存的危害
3.1 占用土地
尾矿库所占用的大部分都是农业用地、林业用地, 其中包括了一部分具有较高生产力的耕地。并且随着铁矿开采量的增大, 尾矿的数量也在逐渐增加, 所占用的土地面积必然会扩大, 对我国土地资源是一种极大的浪费。
同时尾矿的大面积堆积, 会造成严重的地质灾害。
3.2 容易造成污染
铁矿尾矿在排放到外界时, 必然会对水资源、大气、土质造成一定的污染。尾矿在受到剥蚀时, 或者进入尾矿中的可迁移元素发生了生物化学迁移, 会对水资源、土质以及大气进行污染, 同时也对周边环境造成负面影响, 并导致了土地退化、土质污染、植被破坏甚至对人们的生命安全造成了威胁。而且尾矿库表面所产生的粉尘能够随风飘散到很远的距离, 尤其是在干旱多风地区, 很容易引发沙尘天气。
3.3 浪费资源
受经营环境、技术水平、设备器材等因素的影响, 在选矿环节不可能做到尽善尽美, 而且在生产的过程中, 还会受到技术、操作、人为等因素的影响, 尾矿中在残留一些有价值的元素就无法避免。尤其是在一些老矿区中, 受技术、设备等因素的影响, 尾矿中所含有的有价元素将会更多一些。
4 铁矿尾矿综合利用的措施
4.1 用于建筑材料
4.1.1 生产墙体材料
在过去相当长的时间内, 我国墙体材料都是以粘土烧结成砖为主, 但是这一过程占用了大量的农田, 已经引起了社会各界广泛关注。而且伴随着我国工业化进程的不断加快, 各种工业废渣的排放日益增多, 我国除了采用煤矸石、粉煤灰生产墙体材料之外, 在铁矿尾矿的研制生产方面也有了突破性的进展, 并且积累了相当丰富的经验。
4.1.2 生产装饰材料
我国已经有了多年生产建筑玻璃、陶瓷的经验, 但是利用铁矿尾矿来生产上述装饰材料的时间还很短。铁矿尾矿中硅、钠、钾的含量非常高, 可以当作生产玻璃的原料, 同时也能够生产成饰面砖、彩釉墙砖等。
4.1.3 生产铺路材料
铺路材料是最基本的建筑材料, 其化学成分并没有严格的限制, 只要制作的原材料, 其硬度与粒度的系数达到标准就可以了。这一产品的需求量大、成本低、加工简单。同时出售尾矿之后, 也有效缓解了尾矿库紧张的问题。
4.1.4 生产水泥
水泥作为建筑行业的基础材料, 其需求量是巨大的, 而且水泥的制作过程对原料的物相、配比方面都有很高的要求。利用尾矿制作水泥, 首先是利用了尾矿中铁含量高的特点, 用尾矿替代原有水泥配方中的铁粉, 在这种情况下, 尾矿的消耗量并不大, 小于水泥配方用量的5%;其次是利用尾矿来替代水泥原料主要成分, 通常情况下, 尾矿的成分并不会与水泥配方相匹配, 需要加入另外一些元素, 才能符合水泥的制作要求, 这种情况尾矿的消耗量就非常大了。
4.2 有价元素回收利用
我国自20世纪80年代末以来, 部分企业为了提高效益, 降低成本, 使资源的利用率达到最大化, 相继建立了一些铁矿尾矿回收选厂, 并取得了一定的成绩。比如鞍钢西尾矿库在1990年停止使用, 库中堆积了瓦斯泥及粉煤灰混合物540.9万t, 浮选铁尾矿1 870万t, 鞍钢对这批尾矿进行了深入的分析, 充分的利用了尾矿的实用价值, 采取不同手段, 对库内的瓦斯泥、浮选铁尾矿以及粉煤灰充分进行了有价元素的回收, 取得了一定的经济效益。
4.3 以复合肥的形式对土壤进行改良
铁矿尾矿中含有大量的微量元素, 比如锌、铁、硼、锰、磷、铜、钙等, 而其中的钙、锌、锰、磷等元素是植物生长所必须的微量元素, 能够促进植物的生长, 改进土质, 所以铁矿尾矿能够研制成复合肥, 进而对土壤进行有效的改良。比如马鞍山矿山研究院, 在“七五”期间, 展开了运用磁化铁矿尾矿作为土壤改良剂的研究工作。在试验田中, 土壤被施入磁化的尾矿之后, 农作物大幅度增产, 早稻增产12.63%, 中稻增产11.06%。
4.4 用于治理污水
将尾矿泥放入城市污水中, 矿泥能够把重金属离子吸附到尾矿的表面, 进而形成沉淀物将重金属离子从污水中分离出来, 有效的降低了污水中重金属的含量, 达到了污水治理的目的。
4.5 用于复垦土地
我国的这项工作开展于20世纪的60年代, 并于80年代末, 90年代发展较为迅速。1988年11月, 国家颁布了《土地复垦规定》, 制定出了“谁破坏, 谁复垦”的原则。比如马鞍山矿山研究院早在90年代就开展了植被复垦技术研究工作, 并取得了突破性进展, 并以此申报了中澳合作项目, 得到了中澳基金会的批准。
5 铁矿尾矿综合利用的建议
(1) 加强尾矿利用市场化的进程。
开心尾矿的过程中, 要以市场为导向, 瞄准投资少、见效快、需要量大的产品, 技术上要持续更新, 进而实现品种多样化, 经营规模化的尾矿综合利用。
(2) 完善法律法规。
尾矿的综合利用是一件利国利民的大事, 同时它涉及到了环境保护、国土资源、科学研究所、矿山、税收等相关职能部门的协作, 我国必须要针对当前的实际性, 有针对性的制定出法律法规, 协调各个职能部门之间的关系, 使尾矿治理工作进入规范化、制度化的轨道。
(3) 国家建立尾矿治理的专项基金。
该基金可提高各矿山企业治理尾矿的积极性, 加大尾矿的开发力度, 使各矿山企业的领导充分认识到尾矿资源综合利用的重要性, 最终达到保护环境、提高资源使用效率的目的。
随着我国国民经济的快速发展, 对资源获取越来越多。但是面对矿产贫化、资源枯竭的现实, 如何利用现有的科学技术, 大幅度提高铁矿尾矿就显得非常重要。尾矿的长期堆存, 不但浪费大面积的土地、造成地质灾害、容易造成污染, 同时也造成了资源的浪费。这就要求我们必须要提高对尾矿治理的认识, 对技术不断创新, 从矿山资源特点出发, 以可持续发展为原则, 加强尾矿的综合利用, 相信在不久的将来, 尾矿的治理必然会产生出巨大的社会效益与经济效益。
摘要：分析了铁矿尾矿的利用现状与尾矿堆存的危害, 从5个方面探讨了铁矿尾矿综合利用的措施, 就如何展开铁矿尾矿的综合利用工作, 提出了相应的建议。
关键词：铁矿,尾矿,综合利用,环境保护
参考文献
[1]刘露, 郑卫, 李潘, 等.铁尾矿制砖研究与利用现状[J].四川有色金属, 2008 (3) :23～24.
[2]杨合, 韩冲, 王微, 等.中温处理铁尾矿、钢渣及油页岩渣胶凝性能实验[J].东北大学学报:自然科学版, 2009 (7) :47～48.
[3]刘维平, 袁剑雄.尾矿在硅酸盐材料中的应用[J].粉煤灰综合利用, 2004 (6) :16～17.
[4]曹惠昌, 郑竞, 高淑玲.我国铁尾矿综合利用研究进展[J].现代矿业, 2011 (10) :111～112.
[5]晏全香.尾矿再利用中铝硅酸盐矿物处理现状研究[J].中国矿业, 2011 (7) :51～52.
[6]贾清梅, 张锦瑞, 李凤久.铁尾矿的资源化利用研究及现状[J].矿业工程, 2006 (3) :33～34.
[7]卢颖, 孙胜义.我国矿山尾矿生产现状及综合治理利用[J].矿业工程, 2007 (2) :81～82.
尾矿综合利用与回收项目商业计划书 篇2
一、项目概况
1、项目名称及承办单位
项目名称：矿山尾矿综合开发与利用
承办单位：鞍山矿业实业兴达尾矿开发有限公司 项目建设地址：鞍山市大孤山尾矿坝 法人代表： 1.2 项目背景
我国矿业开发正在从过去粗放式经营向现在的集约式经营转变，倡导走可持续发展之路。矿产资源的综合利用是矿山企业提高经济效益，节约资源，实现无废化的有效途径。环境保护和人类的生存息息相关，已经渗透到矿业开发的各个方面。节能增效、无废化、无害化、以及矿产资源的循环利用正是环境保护新理念的体现。同时，也是走绿色矿业之路，实现经济可持续发展的时代要求。
我国现有 2000 多座矿山尾矿库，尾矿积存量约 70 亿吨，占地 5万多公顷，每年新增尾矿约 5 亿吨。矿山尾矿既是固、液、气三害具全的污染源，亟待治理，又是宝贵的资源，急需得到高效综合利用，以缓解我国工业化进程中资源短缺的难题。但是，目前我国矿山尾矿的利用率仅为 8.2，与发达国家相比，差距甚大。
本项目旨在通过对矿山尾矿综合开发与利用项目的建设，研发大型尾矿高效回采、分选成套技术与配套设备资源化关键技术，形成矿山尾矿高效循环利用的核心技术和示范基地，推动和实现矿山尾矿资源化综合利用技术的进步和推广应用。
本项目立项依据《国家中长期科技发展规划纲要》中“水和矿产资源”领域的“矿产资源高效开发利用”优先主题和“环境”领域的“综合治污与废弃物循环利用”优先主题的发展思路，是具体落实资源高效利用和废弃物循环利用主题的重要措施。
本项目紧密结合了矿山工程建设的需要，将为鞍钢等特大型国有企业和一些地方矿山企业的尾矿资源化利用工程提供技术支撑。
1.3 项目主要建设内容
本项目旨在通过“矿山尾矿综合开发与利用项目”的建设，形成矿山尾矿高效循环利用成套技术与装备关键技术，建设完成尾矿高效循环利用的核心技术和示范基地，推动矿山尾矿资源化综合利用技术的进步和推广应用。开发出具有自主知识产权的大型尾矿高效回采、分选成套技术和配套设备，研究形成 900 万吨/年级的铁尾矿回采及分选成套技术与配套设备，建设鞍山大孤山尾矿工程示范基地；回收铁粗矿粉，尾矿回采深度达到 60 米，磁性铁选矿回收率 85。并研究尾矿凝石材料技术，为整体消纳再选后的尾矿做基础研究工作。
1.4 项目目标
（1）形成 900 万吨/年级的铁尾矿回采及分选成套技术与配套设备，建设工程示范基
地；回收铁粗矿粉，尾矿回采深度达到 60 米，磁性铁选矿回收率 85。
（2）采用热液蚀变的技术路线，将再选后的尾矿进行技术处理其中细颗粒尾矿用来完成尾矿生产凝石胶凝材料的工业试验，粗粒尾矿用来完成 100代替河砂配制混凝土的道路工程试验。
最终形成铁矿尾矿工业化规模回采分选利用技术产业化，推动矿山尾矿资源化利用技术的进步和产业化应用。
1.5 基础条件
本项目具有良好的试验研究基础，主要研究内容均已进行了工业试验，针对计划目标，有明确的技术路线，具有很好的产业化前景。
工程依托企业对本项目技术非常重视，具备并完善了研究成果工程实施的支撑条件。相关依托工程均已列入企业的发展计划。
1.6 运行机制
本项目实行产、学、研结合的模式。以高新技术企业、研究院所、高等院校为技术支撑单位，以国有特大型企业为工程实施主体。同时，技术单位与企业成立技术开发及生产联合实体，缩短项目产业化周期。
项目完成后将形成尾矿资源综合利用的成套技术和产业化示范基地，提高我国尾矿资源的利用水平，并形成专业化的研究开发队伍。
1.7 项目经费
项目总投资预算 4630 万元，包括试验研究费、配套设备研制费、仪器设备购置费，技术成果产业化推广应用等。
二、项目意义和必要性 2.1 项目的必要性
矿山尾矿的循环利用已经成为二十一世纪一项新的资源再利用工程和环境保护工业。
尾矿是矿山在提炼冶金主要原料过程中所排弃的固体废弃物。一般堆存于尾矿库（坝）中。据国家环保总局最新统计的资料，我国现有国有矿山 8840 多座。截止到 2000 年底，全国金属矿山累计贮存的尾矿量超过 70 亿吨，占地 5 万多公顷。并以每年 3—5 亿吨的数量在不断增加。尾矿量之大是由于我国大多数矿产资源的矿石品位较低并多呈多组分共生或伴生所造成。同时，由于技术和设备以及历史的原因，我国的资源利用率较低，造成大量的资源损失于尾矿中。另据资料显示，我国目前具有一定规模的铁矿山有 400 余座。其中，可待进行综合回收的铁尾矿库有 200 余个。这些尾矿库的尾矿贮存量均在数千万吨以上。而一些较大的钢铁企业由于生产规模大，生产年限长，按一般的铁尾矿全铁品位 8—12计，其尾矿的堆积量已达亿吨以上。可见其中蕴含的价值之大。
我国是一个钢铁产量大国，同时也是一个铁矿资源相对匮乏的国家。近年来，随着矿产资源的大量开发利用，其保有储量日渐减少和贫化，资源的供需关系日趋紧张。为了保证钢铁产量和品种结构，我国每年都需从国外进口大量铁矿石或铁矿粉。目前，对国外进口铁矿
资源的依赖度已达到 54，而且增长趋势仍以年均 20的速度递增。因此，进行铁尾矿的再选和综合回收，不仅充分利用了现有的矿产资源，而且可以为国家节约大量的外汇，同时有利于缓解目前国内铁矿粉市场供需关系紧张的矛盾，有利于支援国家现代化建设和环境保护。
虽然尾矿再选能够回收大量的有价组分，在一定程度上缓解我国矿产资源紧缺问题，但不能彻底解决尾矿堆存所带来的环境、生态问题和占地问题。用尾矿来生产建筑材料是国内外公认的可以整体消纳尾矿的主要途径。目前的已有技术主要包括用尾矿烧制红砖、用尾矿生产建筑用砂、用尾矿来生产建筑砌块、用尾矿中的粗粒部分配制混凝土等。用尾矿生产建筑用砂方面虽然在技术和质量上已不存在障碍，但由于成本问题，一直未能将此技术大规模推广应用。在尾矿生产建筑砌块方面，因尾矿的成分复杂和粒级太细等原因也导致在成本和质量控制方面还存在许多问题，致使许多生产线处于停产和半停产状态。随着天然砂石资源越来越紧缺，尾矿代替部分河砂生产商品混凝土已在许多地区成为消纳尾矿的主要渠道。但是在传统的水泥混凝土中只能使用粗粒尾矿代替部分河砂，否则将会导致混凝土性能劣化。总之，目前全国尾矿整体利用率平均不到 5％，如果不开发出能够大综整体消纳尾矿的新技术，我国的尾矿堆存将会越来越多，对环境和生态的破坏会越来越大。
本项目将在工业化规模综合回收尾矿中有价组分的同时，着力研究再选后尾矿的整体消纳技术难题。逐步提高我国矿山尾矿整体综合利用技术水平。
2.2 实施本项目的意义
本项目研究开发的矿山尾矿综合开发与利用项目，是根据我国铁矿资源现状并结合国内外市场情况和企业需求，自主研究开发的一项新型、高效的尾矿资源综合回收利用技术和新产品。该项技术和产品采用全新的技术装备和采选工艺，可以成功的解决铁尾矿以及其它金属尾矿综合回收中具有工业化规模和深部回采等技术难题。在实现废弃资源的有效和循环利用、缓解资源短缺以及保护生态环境方面取得了重大突破。该项目首次把绞吸技术及其相应载体技术应用于铁尾矿回采为国内外首创。并拥有自主知识产权，属自主开发项目，已获得三项国家专利。项目实施后，可从根本上解决尾矿回收工艺中采、选技术及设备配套难题，实现采选一体化的工业化规模生产。该项技术与装备不仅具有生产工艺简单，技术先进可靠、生产规模大、生产成本低、经济效果显著、不对环境造成任何污染等特点，而且具有其它技术和工艺不可替代的在尾矿库中特定的生产条件下，大规模连续完成回收作业的独特性和专利性。具有鲜明的技术优势和应用价值。为有效、合理地解决多年来一直没能突破的铁尾矿以及其它金属矿山尾矿工业化回收利用难题开辟一条新的途径，为工业固体废料再利用、减量化、资源化开辟了新的领域，添补国内外该领域的技术空白。
三、项目单位及管理团队 3.1 项目单位简介
3.1.1 企业性质、经营及管理
鞍山矿业实业兴达尾矿开发有限公司（以下简称公司）是一个集科研、开发、生产为一
体的现代化技术企业。具有独立法人资格。主要从事金属矿山科研、环保技术及设备研究、开发生产和技术服务。企业实行董事长总经理负责制。按照现代化科技型 企业的要求，企业建立了建全的公司章程和一系列的管理制度。科研开发、产品标准，质量与物资管理制度完善。科研报告、原始试验数据有专职人员和机构管理存档。公司下设有总工办、科研部、开发部、质检部、销售公司、财务及审计办公室等各职能和专业科室。职责权限清楚、分工明确、各负其责，基本具备了完善的现代企业管理制度。企业独立核算，自主经营，自负盈亏。
公司自成立以来，始终坚持以经济效益为中心，以科学管理为手段，采用国际先进的现代化企业管理制度，形成了全新的企业文化。把开发科技含量高，拥有自主知识主权，对行业共性技术有较大带动作用的高新技术及产品作为公司发展的方向。经过几年时间的不懈努力和潜心研究，终于成功的研究开发出了具有世界先进水平并添补国内外该领域技术空白，率先在世界范围内较好地解决了工业化规模回收尾矿资源的新型、高效绞吸式铁尾矿回采及分选成套技术和产品。该项技术生产工艺简单，先进可靠，生产能力大，生产成本低，具有较高的应用价值。通过对本项目的产品方案，市场预测，建设备件，工艺流程，环境保护以及工程投资和经济效益等几方面进行的研究论证，得出以下结论：本技术和项目建设符合国家环保要求和产业政策。是目前国家积极倡导的以实现资源的有效和循环利用，缓解资源短缺和保护生态环境为目标、坚持应用开发相结合、坚持自主创新、坚持以企业为主体，促进科技与经济的有机结合原则的一项先进技术。该项目产品市场广阔，原料来源充足，技术先进、应用意义深远，具有广阔的发展前景。同时，本企业坚持走科研生产一体化道路，将多个领域的科研成果转化为生产力。近几年来还重点研究开发了其它一些资源再利用和环保类项目，例如：矿山尾矿库深部开采采矿方法及工艺设备研究。
公司按照《公司法》的法人治理结构进行了组建。按规范的法人治理结构，组建了公司董事会、监事会、股东大会和企业经理层。出、台了《公司章程》《员工奖惩条例》等各项规章管理制度，形成了内部均衡的约束机制。法人治理结构建全，公司重大问题的决策严格按《公司章程》规定的议事规则及决策程序运作。按各自的权力、责任和工作规则，形成了不同层次的权利和责任对称的主体，使公司的权利机构、决策机构，监督机构各自独立，相互联系，相互制约，协同发展。
公司拥有一支高素质、高效率的集科研、开发、生产为一体的工程技术人员队伍。目前已与国内一些较大型的钢铁集团公司建立了广泛的业务联系。并在鞍钢设立了科研及生产试验基地。目前，公司正以高技术含量的产品和诚实守信的良好信誉开拓和占领国内尾矿资源二次利用领域的市场。预计 5——10 年时间，公司将占领国内本行业的全部市场，并同时向国际该领域的市场进军。
3.1.2 企业生产经营场所及实力
鞍山矿业实业兴达尾矿开发有限公司经营范围主要为矿山机械设备研制及矿山环保技术开发等。
公司与鞍山钢铁集团公司合作，在鞍钢大孤山铁矿建立了绞吸式铁尾矿回采船项目工业试验及生产基地。本项目主要研究内容均已进行了现场工业试验和工程设计工作，项目配套设备已完成样机制造和工业试验。目前，该项目已完成全部工业试验任务，各项试验数据和技术指标完好。
3.1.3 企业职工情况
公司现有员工 54 人，具有大专以上学历的专业技术人员和管理人员为 48 人。其中具有高级技术职称的科研人员 20 人，高级管理人员 5 人。具有中级技术职称的各专业工程师，经济师，会计师 19 人。高级工程技术人员占职工总数的 40；中级技术人员占职工总数的38；管理人员占职工总数的 10；后勤行政人员占职工总数的 12。公司专业技术人员全部是多年从事金属矿山采矿、选矿、冶金、机电及矿山环保等方面研究的专业人才。每个人在其专业领域均有所建树。已经初步形成了一个高智能、高素质的管理和科研人才体系，具备了承担和完成较大型专业项目的研究开发和高新技术成果推广应用的能力。
公司遵循“以人为本，科技兴企”的人才管理宗旨，员工队伍实现了知识化、专业化。各专业工程技术人员尽情在这里发挥他们的聪明才智，努力为公司，为社会奉献着自己的炽热。
3.1.4 公司班子成员的文化程度及管理水平
刘润华：男，51 岁，公司总裁，长春黄金研究院副院长，鞍山矿业实业兴尾矿开发有限公司董事长兼总经理。教授、博士生导师，毕业于吉林大学化学系。曾多次参与并主持全国行业重点大型科研项目攻关，并在国内和国际专业刊物上发表多篇学术论文和专著。
.1984 年：碘—碘量法提取微量金
.1985 年：炭浆法提取微量金（国家重点科研项目，获得国家科学进步奖）
.1986 年：等离子光源在原子吸收中的应用
.1999 年：做访问学者赴澳大利亚、斐济、新西兰等国家进行文化交流
.发表文章刊登于《国外黄金参考》、并译文九篇
.发明专利三项：
1、“全玉米可回收一次性食品包装盒”专利申请号：00123376.9
2、“绞吸式金属尾矿回采船”专利申请号：02281013.7
3、“绞吸式回收金属尾矿方法及绞吸式金属尾矿回采船”，专利申请号：02144579.6 该同志开拓创新意识强、锐意进取、把握机遇、坚持科研开发为主导，走科研产业一体化道路，积极创办科技先导企业，在多个领域具有国际先进水平。在把科研成果转化为生产力方面，取得了杰出成绩。
赫白：男，54 岁，公司副总经理，总工程师。毕业于沈阳黄金学院采矿专业，高级工程师。曾先后多次参与并主持全国黄金行业重点科研项目攻关，同时在国内刊物上发表多篇学术论文和译著。
.1980 年：参加国家冶金工业部重点科研攻关项目“SX—20 型砂金洗选机组”研制与应用，获冶金工业部科技成果三等奖。
.1989 年：主持山东省牟平金矿“PFC40 反铲—漂浮式砂金洗选厂”科研攻关项目。此项目为国内首创，获国家黄金管理局科研成果一等奖。
.2001 年：赴南美洲玻利维亚共和国组织完成瓜奈金矿区采金船的设计建造、安装调试、以及组织生产项目。同时作为访问学者对该国的矿产资源进行了系统的考查及文化交流。
.发表主要学术论文及译著：
1、“喷射泵—深填溜槽型砂金洗选机组的研制与应用”
2、“PFC40 反铲—漂浮式砂金洗选厂的研制与应用”
3、“美国亚利桑那州金矿尾砂充填采矿法”译文。.发明及申请专利三项：
1、发明专利：“铁尾矿的回收方法”专利申请号：01101401.6
2、“绞吸式回收金属尾矿方法及绞吸式金属尾矿回采船”发明专利：船”申请号：02144579.6
3、实用新型专利：“绞吸式金属尾矿回采船”专利申请号： 02281013.7
卞直旭：男，53 岁，公司副总经理。毕业于东北工学院冶金专业，高级工程师。曾多次参加并主持全国黄金行业重大科研项目试验与攻关。
.“山楂核活性炭的研制、生产和在提炼黄金中的应用”项目，获中科院科技进步一等奖。
.“RH30—Au 炼金炉及收尘设备研制”项目，获国家黄金管理局科技成果四等奖。
.“从电解铜阳极泥中提取贵金属工业试验”项目，获吉林省冶金厅科技成果二等奖。
.在墨西哥矿山学术会议上发表论文一篇。
发明实用新型专利三项：
.实用新型专利：振动式连续内加热活性炭再生炉。专利号：ZL96209046.8.实用新型专利：节能炼金坩锅炉。专利号：ZL93213972.8.实用新型专利：立式内热活性炭再生炉。专利号：ZL97244115.8 3.2 管理团队及工作基础 3.2.1 队伍基础
项目承担单位是集科研、开发、生产为一体的高新技术企业和学术底蕴深厚的高等院校，工程依托单位是我国特大型国有企业。能够组织一支实力、经验具备的研究队伍。
项目的主要承担及参加单位，均是我国金属矿山领域的重点骨干企业和一流的科研设计单位及大学。具有承担国家重大科技项目的实力和组织管理经验。经过多年的发展，技术依托队伍在获得诸多矿山科研和设计成果的同时，也培养了一批技术水平高、专业齐全、勇于创新、工程化能力强的科技队伍，拥有国内先进的设备和技术手段，装备有相应的试验室和工程研究示范基地，完全能满足攻关的需要。
3.2.2 技术基础
本项目主要研究内容均已进行了现场工业试验和工程设计工作，项目配套设备已完成样机制造和工业试验。项目承担单位已申请了“绞吸式回收金属尾矿方法及绞吸式金属尾矿回采船”等发明专利。
为了提高“矿山尾矿综合开发与利用”项目研发起点和技术水平，项目承担单位多次与国内一流的科研院所和高等院校举办相关技术交流和研讨会，广泛吸取相关领域的前沿技术。同时，密切关注世界上尾矿综合利用先进国家的技术动态。其间，曾与日本关东学院大学专家团和荷兰 IHC 公司有关专家举行学术研讨会，就尾矿工业化综合利用中存在的关键技术问题广泛交换了意见，获得了许多有益的科技信息和技术帮助，为本项目的成功实施奠定了良好的技术基础。
3.2.3 工程实施基础
本项目研究的技术均是同领域内带有共性的关键技术，也是工程依托单位急需的技术，相应的工程建设（或技术改造）均已列入企业的计划，具备很好的工程实施条件。
项目示范基地已经落实，并已完成了相应的前期准备工作及工业化试验。项目工程示范基地——鞍钢集团矿业公司，是我国特大型国有企业，具有承担国家重大科技项目的实力和组织管理经验。有明显的资源优势和专业优势，能够提供良好的工业试验和产业化条件。目前，该工程示范点已完成了项目的样机制造和工业试验，并相继开展了生产经营及成果转化工作。
四、项目主要内容及关键技术 4.1 主要内容
本项目以有代表性和行业共性技术难题的铁尾矿工业化规模综合利用技术为主要研发内容。项目完成验收后，将形成金属矿山尾矿综合利用的技术体系，对国家、社会持续稳定发展具有十分重要的意义。
本项目主要研发内容为：
（1）尾矿理化特性与矿物学研究
尾矿由于粒度微细，共生关系复杂，以及伴生元素种类繁多，给综合回收利用带来许多技术难题。本项目实施期间，将根据项目的需要，建设尾矿综合利用试验室，并根据不同矿石性质的尾矿组分、粒度、物理及化学性质等特征，开展尾矿矿物学和工艺矿物学研究。对国内重点矿山尾矿及具有鲜明代表性的尾矿种类进行采样、化验分析及其定量分析，并对不同性质尾矿的开采技术条件进行归纳和分类，建立科学、全面的尾矿数据库，为大规模工业化的尾矿综合利用提供基础理论支撑，为不同成因类型的尾矿选矿工艺流程设计和设备选型提供科学的技术依据。
（2）金属矿山尾矿库多水条件下采选设备载体技术
我国大型金属矿山尾矿库其库容量巨大，一般可容尾矿 5000 万—1 亿立方米，服务年限长达几十年。在尾矿库服务年限内，选矿厂不断排出尾矿进入库区，其浓度一般为 15—30，大量选矿用水伴随尾砂进入尾矿库造成尾矿库内大量积水，因此，尾矿回采中的机械化陆采方法受到生产条件制约，而得不到广泛应用。如何在多水条件下，解决大型采选设备进入库区作业问题，是尾矿工业化规模回收利用中需要首先解决的难题。载体技术研究成功，将极大促进尾矿资源开发利用的技术进步和产业化发展。
（3）尾矿深部回采技术研究
由于尾矿库特殊的用途和地貌环境，尾矿回收中的深部回采成为技术难题。为了充分利用尾矿资源，尤其是尾矿库中深部尾矿的充分利用，因为这部分尾矿大都属早期生产所排弃，其中有价成分的品位很高，具有极高的回收价值。因此，尾矿的深部回采尤为重要。
目前，国内外广泛采用绞吸式设备用于河道、港口、湖泊疏浚和砂矿床的开采，是一种较为成熟和先进的技术。但用于金属尾矿回采则为全新领域，尤其是水下回采深度可达 60 米的技术是一个较大的突破。根据尾矿赋存条件和物理特性，研究开发新型绞吸装置和超长度绞刀桥，以及高效水下吸泵，是解决尾矿深部回采技术难题的有效措施。项目成功后，水下最大回采深度可达 60 米，可大幅度提高尾矿砂的开采强度和尾矿资源利用率。
（4）深水密封和水下监控技术研究
随着尾矿回采深度的增加和相关技术的突破，水下回采设备的密封问题成为技术难题，尤其是深水密封的质量，直接关系到水下回采设备的工作效率和维护成本。据相关资料报道，目前，无论国内还是国外，尾矿回收及砂矿床开采.（5）集成装备生产中的横移技术研究（6）尾矿分选工艺及设备研究
（7）尾矿中其他有价值分综合回收技术研究（8）尾矿库安全生产技术及生产工艺研究
4.2关键技术与创新点
（1）集成装备整体漂浮，可以在尾矿库内全范围进行回采作业的尾矿回采，分选装备。
（2）深部回采技术与配套设备（3）大处理量粗选富集技术与配套设备（4）伴生有价金属矿物综合回收技术创新 4.3主要考核指标
（1）研究开发出具有自主知识产权的大型尾矿高效回采及分选成套技术和配套设备，建立并完善工程示范基地。
（2）建立选矿实验室，为不同矿石性质的尾砂再选工艺流程提供技术依据
（3）处理尾砂能力（4）水下最大开采深度（5）磁性铁选矿回收率（6）铁粗矿粉品位（7）年回收铁粉矿
（8）发表有学术价值的论文2篇，申请发明专利4项 4.4预期获得的专利 4.5预期获得的社会经济效益 4.6尾矿回采及分选工艺流程 4.7整体消纳尾矿综合利用技术开发
五、技术来源与技术路线 5.1国内外现状与发展趋势 5.2技术来源与知识产权 5.3技术路线
六、市场需要分析及预期效果 6.1市场需求分析
6.2预期获得的社会经济效益
七、项目运作计划 7.1 计划安排
八、财务及成本分析
尾矿综合利用 篇3
5月10日，考察团在堪培拉国会大厦与澳大利亚影子内阁部长、国会议员鲍勃·巴尔德温等人围绕矿产资源开采、尾矿利用和新能源建设等内容进行了座谈、交流，就资源综合利用与市场和经济发展的密切关系交换了意见。王书文副秘书长介绍了我国矿业发展和尾矿利用在政策、科研及应用等领域的现状，以及在尾矿综合利用方面取得的技术进展和成功经验，并希望协会和澳方在上述方面能够开展密切合作。鲍勃先生对我国开展的相关工作表示认可，对中国的尾矿综合利用及产品非常感兴趣，希望再到中国时能够参观相关项目。双方约定保持联系，加强沟通，进一步推进在尾矿综合利用方面的合作。
5月11日，考察团参观了位于悉尼南部约80公里的卧龙冈市必和必拓集团旗下的钢铁厂Blue Scope Steel，这家企业对固体废物管理，特别是钢渣管理较为成功。他们有一套完善的管理体系，根据不同的等级和特性采取不同的处理方式，使废物产生量控制在最低水平，然后利用多种技术手段再利用、循环使用，充分利用废弃物中残余价值。以钢渣为例，钢厂和下游的企业和用户保持密切合作，共同改进处理工艺，提高副产品质量，将钢渣大量应用于当地的水泥行业，既减少了天然石灰石的开采，也避免了煅烧生石灰过程中的温室气体排放。2011年钢厂的材料利用效率达到96%，综合利用产品的销售量达到200万吨。
由于澳大利亚对环境保护的重视，对重工业可持续发展的严格要求以及企业在环保和生态复原治理方面的不断努力，钢厂产生的固体废物处于良好的监控管理之下，没有对环境产生不利影响，很好地实现了重工业发展与环境保护双赢的局面。他们对废弃的钢渣堆放地进行生态恢复，经过多年努力，如今卧龙岗周边绿树成荫、繁花似锦，到处郁郁葱葱，是澳洲最著名的旅游胜地之一，生态环境十分优异。
5月14日考察团在墨尔本附近参观了一处矿业可持续发展和综合开发的典型案例，即巴拉瑞特市的疏芬山金矿旧址。巴拉瑞特在墨尔本的西面，距离墨尔本113公里，是澳洲著名的黄金产地。金矿于1851年开始开采，1918年关闭，吸引了包括大量华工在内的世界各地的淘金者，近70年共计采金295吨。目前金矿旧址已成为当地最知名的旅游景点，以淘金镇为主题，恢复了19世纪的矿区原貌，可赴井下参观采矿现场。该矿井深330米，10个开采面，参观者可下到18米深处参观井下原貌及相关设施。
疏芬山金矿旧址的再次开发是一个经典案例，很好地将当地矿业发展、历史文化、环境保护、旅游休闲与商业开发有机结合起来，不仅充分利用了废弃的矿山资源，而且给巴拉瑞特带来了可观的旅游收入和知名度，同时金矿旧址更是一个展现十九世纪历史与文化背景下的采矿业的生动教材，那日我们恰好遇上一批学生在老师的带领下在此处上课。
与澳大利亚的矿业相比，由于新西兰矿产资源储量较小，加之当地环保势力非常强大，因此新西兰的矿业规模远远小于澳大利亚，当地政府对矿业的发展与环境保护密切相关，非常关注采矿后的环境的修复性。考察团在王书文副秘书长的带领下于5月16日在新西兰奥克兰大学拜访了土木与环境工程系的John St George教授和Carol Boyle副教授，就矿产开发、利用及保护进行了研讨。
John St George教授介绍了新西兰矿业总体情况及当地采、选、冶现状及工艺，包括煤矿、金矿、多伴生金属矿和铁矿等。同时介绍了新西兰采矿和环保的法律架构及管理体系，包括皇家采矿法、环境保护法、资源管理法等。
Carol Boyle副教授的介绍主题是矿山的生态复原，以避免对环境的长期影响，主要关注点包括：金矿开采中的酸性物污染、尾矿、矿山塌陷、土壤污染、粉尘污染、水污染以及环境恶化等。Boyle副教授希望能够建立起一套国际化的矿山生态复原标准体系，并推广应用，但目前还没有找到一个成功案例。
考察团成员与两位教授就采矿环境保障金、相关法律法规及标准
的制定、实施等主题展开了热烈的交流讨论。王书文副秘书长最后简要介绍了我国尾矿综合利用的现状与发展，邀请两位教授到中国实地考察尾矿综合利用情况，并希望能够将中国在矿山生态复原方面的成功经验和综合利用典型案例同国外分享，为标准体系的建设提供帮助。
考察结束后，考察团成员一致认为此行收获不少，感触颇深，一同总结了此次考察的几点启示：一、严密细致的法规体系和公平客观的执法环境是产业长期发展的根本保证。澳新两国对环保重视程度高，民众环保意识强，非常关注当地环境的可恢复性，都建立起了一套较为先进的、严密细致的环境保护与矿业开发方面的法规体系，这对我国的产业发展具有极大的借鉴价值。二、我国的资源综合利用水平和技术与澳新相比，双方各有所长。通过交流发现，中国在尾矿资源综合利用方面的一些技术、产品和经验，引起了对方较为浓厚的兴趣，这说明我国在这方面具有一定的优势，既增强了我们的自信，也为双方全方面的互补合作打开了空间。三、协会应该充分发挥产业平台的作用，汇聚国内外资源，深化交流层面。考察期间，大家不仅与澳新两国的相关部门进行了的交流，拓展了视野，结交了朋友，借鉴了经验，增强了信心，同时内部的交流也让大家受益匪浅。
参团单位纷纷表示，希望协会今后能多开展类似的交流考察活动，采取多种交流方式，深化交流层面，强化交流效果，让大家能够及时了解到国内外资源综合利用产业的最新发展，为地方经济和企业发展提供借鉴与帮助，与协会共同推动国内资源综合利用产业的发展。
国内铅锌尾矿综合利用概况 篇4
1 尾矿再选
尾矿中最具经济价值的是其中所含有的各种有价金属和矿物,这是尾矿综合利用时首先必须考虑的。铅锌尾矿再选有价资源主要有铅、锌、硫、萤石、重晶石、绢云母等。
韶关学院曾懋华[1]与凡口铅锌矿合作展开研究,针对凡口铅锌矿1号尾矿库的尾矿特征,采用细筛分级、摇床重选、重矿加硫化钠湿磨后直接浮选回收铅锌混合精矿的联合新工艺,获得了满意的效果。小试得到了含铅17.83%、含锌29.60%,回收率分别为71.82%和85.46%的铅锌混合精矿。
河池职业学院冯忠伟[2]受广西拉么锌矿委托,针对其尾矿氧化程度高,粒度细,泥化严重,复杂难选的特点,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该尾矿,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%。
山东理工大学王淑红[3]则主要考虑回收铅锌尾矿中的锌矿物,确定了先选锌硫化矿,再选锌氧化矿,最后合并精矿的浮选原则流程。先选硫化矿时,用硫酸铜活化后用丁基黄药捕收;而选氧化矿时采用硫化钠为硫化剂,同样用硫酸铜活化,然后用丁基黄药和羟肟酸联合捕收。也得到了锌精矿品位39.75%、回收率73.74%的指标。
昆明理工大学孙永峰[4]对贵州赫章某铅锌矿老尾矿中锌资源展开回收利用工作,确定了先选硫化矿,再选氧化矿的浮选原则流程。又通过一系列的试验,确定先选硫化矿时,用硫酸铜活化后用丁基黄药捕收,得到了锌精矿品位39.75%,回收率73.74%的指标。
黄石盛宏选矿科技有限公司牟联胜[5]改进了铅锌尾矿回收生产工艺,解决了精矿品位低的问题。得品位40%、回收率43%的铅精矿;品位45%、回收率62.5%的锌精矿;品位35.3%、回收率60%的硫精矿。
中国矿业大学郭杰[6]利用自有专利技术开发制造出了一种新型自吸式充气浮选柱,进行了从福建某铅锌选矿厂铅锌浮选尾矿中回收闪锌矿的试验研究。该设备利用矿山地势条件,采用自流有压供料,当矿浆经过可以控制吸气量大小的气泡发生器后,迅速形成矿化泡沫,沿浮选柱上升过程中再次形成二次富集,最终从精矿槽溢出成为精矿,完成分选过程,实现零动力运转。通过半工业试验,取得了锌精矿品位9%~14%的指标,精矿可以直接销售或可作为原料,经再磨即可达到正常冶炼要求的锌精矿品位。
江铜集团技术中心郭灵敏[7]介绍了其公司铅锌矿尾矿中的硫、铁资源综合回收。因其尾矿石中含有难选磁黄铁矿,受其影响铁精矿含硫超标,为此要加强硫的回收以降低铁精矿中有害杂质硫的含量。他们选用活化强化捕收等手段应对难选磁黄铁矿,采用浮选—弱磁选—浮选联合回收工艺,成功地获得了品位38.77%的优质硫精矿及含硫0.547%、铁58.04%的合格铁精矿。
昆明理工大学雷力[8]对龙泉铅锌尾矿回收磁黄铁矿进行了全面的、系统的试验研究,在选矿研究中发现,该尾矿不宜采用重选、磁选以及重选—磁选联合选矿等方法进行选别。而采用重选脱泥后进行浮选试验能得到比较理想的回收效果。应用重选脱泥后再浮选该尾矿的工艺,即采用一段磨矿,磨矿细度为80~200目,利用常规的硫酸、丁基黄药、二号油3种药剂,采用重选脱泥后,1次粗选,2次扫选,3次精选的闭路流程,在原矿硫品位4.42%,铁品位16.28%的基础上,可以得到硫品位32.77%,铁品位42.73%,硫回收率为81.26%的合格产品。
江西理工大学叶雪均[9]针对某高砷难选硫化铅锌尾矿,以弱磁选-硫砷混合浮选-硫砷分离浮选工艺处理该铅锌尾矿,采用先磁后浮原则流程,磁选尾矿经活化后混浮硫砷,并在硫砷分离浮选过程中采用砷的高效抑制剂Y-As,使硫和砷得到了较好的分离和回收。试验室闭路试验结果:磁选硫精矿硫品位为37.68%,含砷0.44%,硫回收率为20.68%;浮选硫精矿硫品位为46.34%,含砷0.73%,硫回收率为43.34%;综合硫精矿硫品位为43.14%,含砷0.56%,硫回收率为64.12%;砷精矿砷品位为12.08%,砷回收率为86.79%。
陕西省地质矿产实验研究所崔长征[10]对青海某铅锌尾矿中重晶石进行了综合回收,通过对该尾矿矿石性质分析,进行了重选及浮选-重选联合工艺方案的试验研究。通过这两种工艺流程对比,最终决定采用浮选-重选联合工艺流程处理该铅锌尾矿,通过试验获得了Ba SO4品位为90.18%,回收率为52.45%的重晶石精矿,有效回收了尾矿中的重晶石。
武汉理工大学喻福涛[11]以组成为萤石和重晶石为主的湖南某铅锌尾矿为研究对象,以水玻璃、硫酸铝和栲胶为重晶石及其他脉石矿物的抑制剂,以油酸钠为萤石的捕收剂,通过1次粗选、1次扫选、4次精选闭路浮选,实现了萤石和重晶石的有效分离,获得了Ca F2品位为95.06%、Ca F2回收率达96.58%的萤石精矿。
江西理工大学刘亮[12]开展了铅锌尾矿回收白钨试验研究,对给矿磨至合适的粒度后,采用浮-重联合流程处理,通过浮选粗选富集,精选在采用浮选效果差的情况下改用摇床选别分离,可以得到WO3品位为42.10%,钨的回收率为61.92%的较好的选别指标。
湖南有色金属研究院肖福渐[13]采用浮选流程,先选出硫化矿物,回收尾矿中的有色金属矿物;然后采用F-1为抑制剂、3ACH为捕收剂处理粗选绢云母,经一粗一扫三精回收绢云母含量分别达96%和64%以上的一、二级品。其中一级品在橡胶中的补强性能基本达到沉淀法白炭黑水平,二级品则全面超过硅铝炭黑的补强性能。
综上所述,铅锌尾矿成分复杂、分布不均,因地域的不同其中有价组分的种类及含量差别很大[14,15]。尾矿的再选涉及原矿性质、原矿分选的方法、获取目的矿物的种类和数量等很多因素,即使同类企业,其尾矿的再选也很难相同。所以尾矿的再选是一个探索、试验的过程。在尾矿的开发利用中,不仅要根据其性质、特点寻找加工利用的有效途径,而且要考虑尾矿中的有价组分的合理回收,只有两者有机地结合,才能使尾矿资源得到全面的开发利用。
2 铅锌尾矿作建筑材料
铅锌尾矿是一种复合矿物原料,可生产多种建筑材料,我国在利用尾矿研制生产建筑材料方面己开展了大量研究工作,但仍存在不少问题。因此,加强铅锌尾矿在建材领域的研究是缓减我国资源不足的有效途径。
2.1 用作水泥生产原料
铅锌尾矿中的大部分氧化物组成与水泥生产所需的原料相近,且其中含有少量锌、铅和铜等微量元素,这些元素对水泥熟料的烧成具有矿化作用和助熔作用,可有效地改善生料的易烧性,提高熟料的强度。近年来,众多科技人员对铅锌尾矿应用于水泥生产进行了探索性研究,经过不懈努力,取得了阶段性技术成果和较好的社会经济效益。
贵州省建材科研设计院权胜民[16]展开了铅锌尾矿与晶种作复合矿化剂烧制硅酸盐水泥熟料的试验工作,研究铅锌尾矿作矿化剂的可行性和最佳掺入量。实验中加入铅锌尾矿作矿化剂的试样抗折、抗压强度都有较大幅度提高,铅锌尾矿的最佳掺入量为1%;同时复合矿化剂起到矿化和助熔的作用,降低了最低共熔温度、改善了易烧性、打破了“核化势垒”、降低了液相出现的温度和粘度,由此降低熟料的烧成温度,烧制成本下降。
南京工业大学朱建平[17]通过差热分析、X射线衍射、岩相分析、力学性能测试等从理论角度探讨了铅锌尾矿用于水泥配料的可能性。讨论了尾矿对易烧性的影响、熟料矿物组成的影响,分析了尾矿制熟料矿物晶体结构与岩相分析。结果表明,尾矿代替粘土配料后,对熟料矿物组成没有影响,对阿利特矿物的晶型也没有影响,但是其所得熟料中阿利特矿物的形貌优于未掺加尾矿的熟料。尾矿参与配料烧制的水泥,凝结时间比粘土配料制得的水泥稍有延长,但各龄期强度均有所提高。南京工业大学宣庆庆[18]则以铅锌尾矿为原料烧制了中热硅酸盐水泥,其性能符合GB200-2003规定的强度等级42.5中热硅酸盐水泥的各项标准,并且其后期强度高于用粘土配料的试样。
云南省建材科研设计院张平[19]研究了铅锌尾矿作矿化剂对水泥凝结时间的影响,通过系统实验认为:含多种助溶组分的铅锌尾矿,如含硫的闪锌矿(Zn S),其矿化效果比单一组分的铅锌尾矿的矿化效果显著;以Zn O和Zn S为主要成分的铅锌尾矿单掺作矿化剂,高温锻烧时,掺量低于1%,矿化作用不明显,掺量大于1%,使水泥凝结时间延缓。但掺入Ca F2可以减弱Zn2+对凝结时间延缓的影响。所以,在工业生产中,应尽可能的采用铅锌尾矿与萤石复合矿化剂的双掺方案。
浙江大学施正伦、林细光[15]结合国家十五攻关项目“铜、铅、锌、锡尾矿开发利用产业化关键技术研究”,在对各种铜、铅、锌尾矿特性进行了详细分析的基础上,根据其特性进行了应用分类。同时,对尾矿用于代粘土和矿化剂配不同品位石灰石的20个生料配方进行了实验室高温炉不同温度下的锻烧试验,并对锻烧后的熟料样品进行了游离Ca O和X衍射分析,得出了不同尾矿用于代粘土或矿化剂的合理配方和锻烧工况,从而为大规模产业化利用提供了指导性参考依据。
试验中发现很多金属尾矿含有铁、锌、铅的硫化物,它们在水泥熟料锻烧过程中能氧化放热,可起到明显的节能效果。尾矿作混合材试验表明,它是一种良好的水泥活性混合材,其掺加量在30%以下时,生产出的水泥都能达到32.5R强度等级的国家标准规定的质量指标。尾矿代粘土和矿化剂在2500 t/d新型干法回转窑生产线上的应用结果显示,尾矿配料能使水泥产量增加10.07%,节约煤耗8.29%,降低电耗4.88%,经济效益、社会效益和环境效益显著。
广东佛山市峰江水泥有限公司叶绿茵[20]在其3台φ3.0×10 m机立窑上分别利用锅炉炉渣、铅锌尾矿渣配料烧制硅酸盐水泥熟料,以磷渣、粉煤灰作主要混合材生产P.O 42.5R水泥取得成功。
浙江金圆水泥有限公司赵坚志[21]用铅锌尾矿部分代替粘土作硅质原料,电石渣部分替代石灰石,铜渣作为铁质原料,用矿渣或粉煤灰作为铝质校正料进行配料,在1 450℃下烧制硅酸盐水泥熟料,各项技术指标达到GB/T 21372-2008《硅酸盐水泥熟料》要求。
郴州东江金磊水泥有限公司吴振清[22]利用桥口铅锌尾矿完全替代粘土质原料和铁质校正原料,在2 500 t/d新型干法窑进行了熟料生产实验。结果表明,烧得熟料质量稳定,28 d平均强度为59.9MPa,与利用粘土配料时的熟料强度非常接近,基本没有差别。
2.2 用作建筑墙板材
西南科技大学固体废弃物处理与资源化教育重点实验室冯启明[23]以青海某铅锌矿尾矿作骨料,适量水泥作胶结料,石灰作激发剂,分别加入混凝土发泡剂和废弃聚苯泡沫粒作预孔剂,通过浇注、捣打成型、养护等工艺制备了轻质免烧砖。研究了不同原料配比和养护条件下制品容重和抗压强度等性能。当尾矿用量达70%~80%时,制品干燥容重仅为页岩实心砖的2/3,抗压强度最高可达到9.3MPa,适用于建筑物承重(废旧EPS泡沫粒尾矿轻质混凝土砌块)和非承重(轻质泡沫尾矿混凝土砌块)填充砌块,属低能耗环保型墙体材料。
武汉理工大学李方贤[24]用铅锌尾矿生产加气混凝土。分析了水料质量比、浇注温度和铝粉膏的掺量对加气混凝土发气的影响,以及铅锌尾矿、水泥和调节剂对加气混凝土强度的影响。确定了优化的工艺方案和配方,按优化的工艺和配方制备的加气凝土的抗压强度和抗冻性达到了B06级合格品要求,导热系数、干燥收缩值和放射性满足国家标准要求。
北京矿冶研究总院矿物加工科学与技术国家重点实验室王金玲[25]用铅锌尾矿砂代替细砂制备的混凝土砌块砖,3 d抗压强度和28 d抗压强度均有提高,试验混凝土砌块强度达到了国家NY/T671-2003的MU10质量标准要求,说明该尾矿可以100%代替建筑细砂生产承重砌块和非承重砌块、墙砖,且抗压性能较好。由于该尾矿带有较深的颜色,不能生产装饰砌块。
陕西省地质矿产勘查开发局赵新科[26]以铅锌尾矿为原料,与当地粘土以60∶40的质量百分比掺合,经压制成型在1 080℃下焙烧8 h,成型的砖块完全可满足国家建材行业对建筑空心砖的质量要求,按照尾矿制砖建材工业用途,其加工技术工艺简单、效益显著。
3 采空区回填
矿床开采产生的地下大量采空区,易诱发矿区塌陷、矿震、崩塌、滑坡、矿井突水等地质灾害,采空区失稳问题受到广泛关注,将开采尾矿砂用作矿山充填的主体骨料,对采空区进行回填,是解决此问题的有效途径。
尾矿砂充填是在井下采矿过程中,随着矿石不断地采出至地表,利用废石、尾砂、河砂等惰性骨料或者在惰性骨料中加入胶凝材料充填采空区,以保证下一循环的采矿作业能有效地进行,充填作业是采矿过程中的一个工艺环节。
3.1 分级尾砂充填[27]
在20世纪60~70年代,国内外开展了大量的充填材料特性和以两相流理论为基础的输送机理试验研究,促进了分级尾砂胶结充填技术在金属矿床地下开采中日益广泛的应用。
1965年在冷水江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,有效地减缓了地表下沉。20世纪70年代在铜录山铜铁矿、招远金矿和凡口铅锌矿等矿山应用了尾砂水力充填工艺。目前,以分级尾砂、天然砂和棒磨砂等材料作为集料的细砂胶结充填工艺与技术已日臻成熟,并已在20多座矿山应用。
3.2 高浓度全尾砂胶结充填[28]
随着对提高企业经济效益和降低生态环境污染等问题的重视,20世纪70年代末,采矿工业又进行了利用不分级尾砂作充填材料的研究。
经过数10年的试验研究,至今为止应用较为成熟的技术可分为两类:一类是以德国格隆德铅锌矿率先采用的泵送技术为代表,先后引进该技术的矿山有奥地利的布莱堡矿,德国的莫洛波煤矿和瓦尔苏蒙煤矿等。国内金川公司于“七五”期间也引进并试验了该项技术和装备。
另一类即活化搅拌技术。通过活化搅拌机对含有极细颗粒量大的高浓度不分级尾砂胶结充填料进行强力搅拌,经过活化搅拌后的高浓度胶结充填料浆依靠重力输送至采空区。应用了此项技术的包括前苏联阿基塞公司的矿山、国内的凡口铅锌矿和张马屯铁矿等。
3.3 似膏体胶结充填[29]
中国矿业大学孙恒虎教授于20世纪末提出了似膏体充填新模式,发明了似膏体充填专用胶凝材料,初步建立了似膏体充填理论体系并提出了似膏体充填工艺过程。似膏体充填模式的实质可以概述为:利用似膏体充填胶凝材料(全铝土胶凝料)做胶结剂,矿山尾砂、碎煤矸石或河砂等作骨料,骨料中配以15%~30%的细粒级物料,制成重量浓度72%~78%,外观近似膏体一样的浆体,故称之为“似膏体”。采用重力自流或泵送的方式经管路输送至井下充填空区,充填料浆在井下不需脱水或微量脱水即可固结成充填体。
目前,我国的尾矿充填技术已经比较成熟,利用尾矿充填既可以解决矿山充填骨料来源,又能够解决或部分解决尾矿的排放问题,一举两得,是解决尾矿排放问题的可行途径。
4 结论与展望
我国尾矿利用工作起步较晚,随着矿产资源综合回收利用理念及环境保护意识的日渐增强,该项工作已引起政府有关部门及矿山企业的高度重视并取得了可喜的进展。经过各方面的努力,在尾矿中回收有价金属与非金属元素、尾矿制作建筑材料、尾矿整体利用等方面己经取得了实用性成果。
尾矿综合利用 篇5
锶尾矿和废渣的污染现状及资源化利用进展
对锶矿开采和加工过程中产生的锶尾矿和废渣的.特性及其环境影响和利用进行分析和评述.锶尾矿和废渣的堆存将占用土地,污染水体、大气,破坏生态环境;锶尾矿中还有大量的锶和其他伴生矿物,适合作铺路及生产水泥的原料,其中锶可通过制取碳酸锶、硝酸锶和氯化锶等进行回收利用;改良锶产品生产加工工艺可从源头减少废渣排放量.
作 者：徐龙君 曲歌 赵庆 李礼 XU Longjun QU Ge ZHAO Qing LI Li 作者单位：徐龙君,曲歌,李礼,XU Longjun,QU Ge,LI Li(重庆大学,西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室,重庆,400044)赵庆,ZHAO Qing(重庆市九龙坡区环境监测站,重庆,400050)
刊 名：资源环境与工程 英文刊名：RESOURCES ENVIRONMENT & ENGINEERING 年，卷(期)：2008 22(2) 分类号：X753 关键词：锶尾矿 锶废渣 环境污染 资源化利用铁矿尾矿废渣的深度开发与利用 篇6
我国是一个矿业大国，矿业固体废料的积存量和年排放量十分巨大，目前，这类废料多以自然堆积法储存于尾矿库中，这些尾矿不仅要侵占大量的土地，污染着矿区与周边地区的环境，而且每年还需要投入大量并且是无法收回的废料处理资金，尾矿已成为矿山企业沉重的包袱。很明显，充分利用尾矿资源来发展节地、节能、节材、环保利废的新型工业产品是尾矿处理最直接有效的途径。也必将对我国的可持续发展产生重大而深远的影响。
我国矿产资源的现状：矿产种类齐全，但富矿少，贫矿多；单一矿少，共伴生矿多；矿石组成复杂，难选冶矿多。在目前的技术经济条件下，在利用矿产资源的同时必然会产生大量的尾矿。尾矿处理不当，给自然生态和人类社会带来巨大的危害，其主要危害包括下面几个方面：
1.巨大的堆放量占用大量耕地，覆盖了大量植被，加剧了人多地少的矛盾；
2.由于受到技术水平、装备性能和经济条件等因素的限制，导致了资源的严重浪费；
3.长期堆放尾矿，成为潜在的地质灾害源；
4.干旱季节易形成沙尘暴，对周边地区生态环境造成严重影响；
5.对自然景观和旅游资源的破坏，抑制了地方经济的发展。
目前尾矿特别是铁矿尾矿废渣应用都存在一定的局限性。如：质量不稳定、成本过高、附加值及使用率低、工艺繁琐、易产生二次污染等各式各样的缺陷，致使尾矿治理与利用没有得到根本性的突破，无法得到规模化的推广应用。
二、铁矿尾矿利用技术研究
课题组针对唐山地区铁矿尾矿渣的化学组份进行分析，唐山地区大部分的铁矿属前震旦纪鞍山式沉积变质铁矿床，上部是赤铁矿，下部是磁铁矿，铁矿尾矿成分中SiO2达65~75%，含Fe达8%~10%，铁矿尾矿主要化学成份如下：
课题研究过程中对铁矿尾矿的利用进行了大量实验研究，对铁矿尾矿渣活性激发的关键技术进行了开发，开发出铁矿尾矿渣的化学活性激活剂和尾矿渣物理激活磨机设备，通过磨机设备技术提升进行研磨物理激活，并对尾矿组份进行针对性补偿添加。经实验证明铁矿尾矿渣比表面积达到420m2/kg，细度＜0.4，加入活性激发剂，活性完全可以达到S75级以上。水泥的活性基材在掺入尾矿粉以后，水泥液相的PH可降至12以下，尾矿粉的加入改变了矿渣水泥的水化反应和产物，使矿渣水泥强度下降的产物a-CS2H难以形成。本课题研究的利用铁矿尾矿免烧活化生产水泥技术使尾矿的综合利用得到重大突破，同时也增加了水泥原材料的应用品种，在大幅降低水泥生产成本同时，使水泥各项技术性能也得到显著的改善。
三、铁矿尾渣水泥技术优势
铁矿尾渣水泥应用的核心技术，是在充分了解尾矿物理和化学性质前提下，将尾矿进行改性激发后调整成合理的成份配比，有效保证尾矿实际应用和使用量，同时也使铁矿尾渣水泥的优势得到最大体现。经长期不同实验和工业化生产所得的技术数据和实际应用证明，水泥生产中加入具有高活性的铁矿尾渣在技术上是完全可行的、质量稳定可靠、经济效益也非常明显，并具有以下技术优势：
提高水泥早期强度、保持后期强度正常发挥：传统活性材在水泥中使用量不超过15%，水泥就存在早期强度较低，不易满足施工要求现象，使得水泥中活性材使用量受到限制。而本课题研究的尾矿使用量超过15%~20%，生产的水泥其各项物理性能完全达到并超过32.5兆帕型硅酸盐水泥(ISO)标准要求，能明显提高水泥中活性材使用量，增加水泥产量，降低水泥成本。
改善水泥安定性、缩短安定期：长期以来，立窑水泥安定性不良，库存周期长，流动资金周转困难，是立窑水泥厂的主要难以解决的问题，使用尾矿后，f-cao水化产物可迅速与之主要成分反应形成新生矿物，产生强度，而不产生体积膨胀，可保证安定性。
易磨性好、节约能源：与较传统活性材相比，磨机产量可提高15%~20%，在有效提高磨机产量的同时最大强度降低电耗。
调节水泥凝结时间：当水泥中活性材用量到一定值时，其水泥的凝结时间都延长，这也是水泥中活性材使用量受到限制的又一重要因素，尾矿的参与可明显改善水泥的凝结时间，在活性成份增加的同时保证了水泥的凝结效果。
保持传统生产工艺流程：在不改变水泥企业传统生产工艺的同时，使水泥生产更趋合理。
成本明显低于传统活性材：尾矿作为工业大宗废弃物，应用企业在享受税费的减免的同时完全可以免费使用。
四、活性铁矿渣对预制件强度的影响
课题组相继进行了铁矿尾渣免烧活化生产预制件的实验研究，经对活性铁矿尾渣用于高强度混凝土的相关强度和耐久性试验发现，活性铁矿尾渣的加入可以显著提高PHC管桩混凝土早强性能、早期强度及后期强度。由于活性铁矿尾渣中不含氯离子和硫，与水泥的适应性好，使得PHC管桩混凝土各项物理性能显著提高。实验证明活性尾矿粉能够填充水泥颗粒间的孔隙，同时与水化产物生成凝胶体，与碱性材料氧化镁反应生成凝胶体，其对混凝土砼体可起到如下作用：显著提高抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能；具有保水、防止离析、泌水、大幅降低砼泵送阻力的作用；显著延长砼的使用寿命，特别是在氯盐污染侵蚀、硫酸盐侵蚀、高湿度等恶劣环境下，可使砼的耐久性提高一倍甚至数倍。同时，活性尾矿粉在混凝土中有很强的胶凝作用，可以等量替代水泥，增强混凝土后期强度，在同等养护条件下，各项指标均高于普通水泥，且在常温养护和免蒸养条件下均具有很高的强度。
五、铁矿尾渣水泥应用前景
目前，城市基础设施大量的实施，对于尾矿的利用具有良好的开端和机遇，尾矿作为质优、价廉的优质活性材和建筑材料，是尾矿利用的全新研究成果，必将有着很好的市场竞争力和广阔的市场前景，同时又使堆弃多年大量的废物转变为可广泛应用的新资源，为矿山开辟出新的产业道路，必将带来明显的经济、社会、环境效益。
（作者单位：天津银山水泥有限公司）
谈尾矿在建材中的综合利用 篇7
尾矿是指矿山的矿石经破碎、筛分、研磨、分级、再经重选、浮选或氰化等选别工艺流程, 选出有用金属后的剩余部分, 是选矿中分选作业的产物之一, 其中有用目标组分含量最低的部分。
我国是个矿业大国, 每年因开发矿产资源所带来的“副作用”、“后遗症”———尾矿 (主要是矿业固体废料) 的积存量和排放量十分巨大。据2012年9月中国尾矿综合利用产业发展高层论坛上报告显示, 2011我国产生尾矿15.8亿吨, 每年排放增速可达亿吨。这些尾矿不仅要侵占大量的土地, 污染矿区与周边地区的环境, 而且每年还需要投入大量并且无法收回的废料处理资金。每万吨尾矿占地一亩, 按此计算我国每年要花数亿元堆放尾矿, 占地万亩。矿山尾矿砂满为患、征地困难、污染严重, 治理费用惊人。尾矿, 不仅是矿山企业的沉重包袱, 而且对于一些深受尾矿污染环境之苦的地区来说, 某种程度上, 尾矿=危害。
尾矿并不是完全无用的废料, 往往含有可作多种用途的组分, 是潜在的非金属矿资源, 可以综合利用。实现无废料排放, 是矿产资源得到整体开发、充分利用和保护生态环境的需要, 是变废为宝, 取得社会效益与经济效益双丰收的重要举措。目前, 由于地球资源的短缺, 世界各国都把尾矿当做二次资源, 95%以上的能源和80%以上的工业原料都取自矿产资源, 综合利用领域广阔。除从尾矿中提取有用组分外, 还将尾矿用于矿井填充料, 在农业中用作磁化肥料改良土壤或直接用于交通道路, 更重要的是大量应用于建材领域, 作为生产各种建筑材料的原材料。
矿产资源既是人们生活资料的重要来源, 又是极其重要的社会生产资料。尾矿的大量堆存是对资源的一种浪费, 也会对环境造成很大的影响。从我国尾矿资源的实际出发, 大力开展尾矿在建筑材料中的综合利用, 对保护和改善生态环境, 提高资源利用效率具有十分重要的意义。
2 国内外尾矿使用现状
大量的对铁尾矿的分析测试数据表明, 尾矿是一种复合矿物原料, 尾矿除含有少量金属元素外, 其主要矿物成分是脉石矿物, 如石英、长石、石榴石、角闪石及其蚀变矿物, 粘土、云母类铝硅酸盐矿物, 以及方解石、白云石等钙镁碳酸盐矿物, 其化学成分主要以铁、硅、镁、钙、铝的氧化物为主, 并伴有少量的磷、硫等;其粒度大小与建材领域所用原料十分接近。大量的铁尾矿试验研究表明, 不同金属矿山的尾矿虽然矿物组成含量常有变化, 但基本上有两类硅酸盐原料, 一是二氧化硅含量40%左右, 二是二氧化硅含量60%左右, 并普遍含有一定量的氧化钾和氧化钠, 少量二氧化钛、硫、铁等。根据铁尾矿的组成及特点, 以其作为主要原料用于建材领域, 可以制成个更多种类的建筑材料。
随着人类矿物资源的不断减少和人们环保意识的增强, 世界各工业发达国家已经把矿山无废料化作为矿山开发的目标, 把尾矿综合利用程度作为衡量科学技术水平和经济发达程度的重要指标。各国都投入了大量人力物力, 广泛开展对尾矿的综合利用研究, 尤其在利用尾矿制备建筑材料方面取得大量成果, 美国、前苏联、日本等国最为突出。
在美国, 除从尾矿石中回收萤石、长石、石英等外, 绝大部分用作混凝土骨料、地基及沥青路面的材料。同时也有人利用铁燧岩的尾矿制成密度可予以控制的轻质砖, 从而为尾矿在轻质建材中的综合利用找到了途径。
前苏联利用尾矿研制生产建筑材料, 选尾矿用作建筑材料约占60%。现在已用铁尾矿制造建筑微晶玻璃、耐化学腐蚀玻璃制品等, 同时研制生产各种胶凝材料和墙体材料。前苏联最大的铁矿基地之一库尔斯克磁力异常区, 对尾矿进行了综合利用, 其利用率高达15%, 矿区建起了水泥厂和硅酸盐玻璃厂, 取得了较好的经济效益。前苏联科夫多尔和卡其卡纳尔采选公司对低品位铁矿石选矿进行研究表明, 尾矿中含有大量的硅酸镁 (镁橄榄石和辉石) , 而且尾矿中含有不同粒度的超基性成分。利用这些尾矿采用不同的生产工艺, 除生产矿物性胶凝物质外, 还可以生产蒸压材料、饰面陶瓷和精致陶瓷、混凝土和掺合料等。
日本将铁尾矿与10%硅藻土混和成型, 并在1150℃煅烧研制出轻质骨料, 其密度为1.77g/cm3, 抗压强度为8.33MPa。
同其他国家相比, 我国铁矿资源的特点是贫矿多富矿少, 且难选难冶矿较多, 尾矿再选回收有用金属组分后, 排放大量的尾矿砂。我国也十分重视尾矿的开发和利用, 并制定了尾矿的利用政策。在建材领域的综合利用方面, 已研制出多种建筑材料, 如生产各种墙体材料、胶凝材料、建筑装饰材料等, 其中较多的已用于实际工程中。中国地质科学院尾矿利用技术中心从20世纪80年代起一直致力于尾矿的综合利用研究, 已拥有多项研究成果, 如免烧尾矿砖、砌块、瓦、轻质材料、微晶玻璃等。地科院在北京通州开发区建了一个生产实验基地, 可年产微晶玻璃8000~10000m2, 年创效益上百万元, 尾矿加入量达50%。地科院还协助凌源建一条陶粒生产线, 年产18000m3, 其中尾砂用量50%~80%。利用高钙镁型铁尾矿生产出来的高级饰面玻璃, 其主要性能优于大理石, 而尾矿加入量也达到70%~80%。为提高尾矿产品的附加值, 近年来, 国内有关高校、科研院所与矿山企业相结合, 开发出了玻化砖、微晶玻璃、建筑陶瓷、工艺美术陶瓷和日用陶瓷、铸石和水泥等高附加值产品。另外普通墙体砖是建筑业用量最大的建材之一, 其技术简单、投资少, 是尾矿综合利用有效的途径之一。国家已明令禁止生产粘土砖, 所以生产尾矿砖是很有发展前景的。
混凝土是当今世界用量最大、用途最广的工程材料, 为人类文明建设作出了巨大的贡献。随着我国经济社会建设事业的蓬勃发展, 混凝土用量也在不断增长, 混凝土已基本实现商品化。河道及耕地的限制开采, 使原有的砂石料资源更加紧张, 混凝土生产成本加大, 商品混凝土搅拌站资金运转困难。尾矿具有一定的坚固性、很好的颗粒级配、合理的粒径等满足作为混凝土骨料所需的性能要求, 因此尾矿在混凝土中的应用完全可行, 而且从节约资源、减少成本方面考虑也有一定的必要性。用尾矿配制的混凝土拌合物与普通混凝土拌合物相比, 其和易性没有明显的差别, 粘聚性、保水性良好, 混凝土的初、终凝时间、塌落度损失相差不大, 但在相同水灰比 (考虑到尾矿中含有一定量的石粉, 砂率、粉煤灰用量方面的细微调整) 、相同外加剂掺量的情况下, 用尾矿拌制的混凝土塌落度较小。这是由于尾矿的形状多成片状, 对混凝土流动性有一定的影响。尾矿中也有一定量的石粉, 使拌制混凝土的需水量有所增加。尾矿中的石粉, 可以填充混凝土中的结构孔隙, 优化孔结构, 起到微集料效应, 并且与水泥基材料相容性良好, 对水泥的强度及密实性有利。经研究发现, 尾矿经简单加工后可以作为混凝土的骨料, 从而缓解混凝土原料问题。2003年首钢开始了迁安钢铁基地的建设, 为首钢矿业公司尾矿砂石的应用提供了机遇, 在此情况下, 首钢建设集团混凝土搅拌站对尾矿砂石在混凝土中的应用进行了研究与开发, 获得了可观的社会和经济效益。
3 尾矿利用存在的问题与建议
我国利用铁尾矿研制生产建筑材料已取得大量成果, 但仍存在不少问题, 总的来说, 尾矿在建材领域的利用水平还比较低, 尾矿的一些研究成果还没有得到及时推广应用。其表现如下:
⑴由于尾矿的复杂性, 其物理化学性质差异较大, 对某些尾矿资源的特点不清楚, 对其用于建材开发和综合利用方面方向不明确;
⑵大多数矿山仅重视修建尾矿库, 不重视对其在建材领域的综合利用;
⑶尾矿的实用性强, 但受地域的限制, 交通运输条件有限, 综合利用成本较高, 同时受经济和市场条件限制, 风险性较大;
⑷缺乏成套的、完整的指导各地利用尾矿的质量控制标准, 产品生产、工程设计缺乏规范性;
⑸尾矿用于建材领域, 利用技术和工艺设备落后, 有些产品质量不稳定或质量上没有完全过关, 影响产品的推广应用, 且各地区、部门、企业之间发展不平衡、不协调;
⑹尾矿利用受我国行业分割管理体制的限制, 多学科、跨行业共同协作不够。
矿山企业对我国经济发展非常重要, 矿业的开发为人类提供了宝贵的矿产资源和丰富的能源, 但同时也占用和破坏了大量的人类赖以生存的土地资源, 污染了自然环境, 破坏了植被, 造成了大量的水土流失和土质的恶化。尾矿的综合利用对环境治理尤为重要。尾矿是一种复合矿物原料, 可生产多种建筑材料。根据目前情况, 我国一些企业将面临无米之炊的危险, 一些资源将日益枯竭, 加强尾矿在建材领域的利用是缓解我国矿产资源不足的有效途径。建议如下:
⑴应当基于长远的战略考虑, 立足循环经济发展模式, 对尾矿进行综合评价, 把尾矿资源在建材领域中的综合利用作为实现矿业可持续发展的重要措施来认识。同时注重科学规划, 树立尾矿资源整体利用的新观念。
⑵各级政府把尾矿资源在建材领域中的综合利用工作纳入政府工作考核责任目标, 通过督办、考核和奖励, 加快尾矿综合利用进程。
⑶政府职能部门在方针、政策、法律、资金和税收等方面, 鼓励高校和科研部门以多功能建筑材料为公关重点, 充分利用尾矿自身的特点开展研发活动。
⑷改变某些中小矿山企业由于资金、技术上的劣势, 推动尾矿资源市场机制的运作, 从根本上解决矿山企业尾矿资源利用问题。如成立具有独立法人地位的尾矿综合利用公司, 在矿山企业与尾矿综合利用公司间建立起市场供需关系。
⑸建立尾矿资源数据库及信息动态管理系统, 制定矿山尾矿综合利用奖惩制度, 按尾矿利用存量的增减和综合利用的成效进行力度较大的奖励与惩罚;对现有及以后的生产、新建矿山实行无尾矿矿山设计与管理;制定和实施尾矿排污收费标准、矿山尾矿小量化标准、尾矿利用分类标准和技术标准。
摘要：尾矿的大量堆存是对资源的一种浪费, 也会对环境造成很大的影响。从我国尾矿资源的实际出发, 大力开展尾矿在建筑材料中的综合利用, 对保护和改善生态环境, 提高资源利用效率具有十分重要的意义。实现无废料排放, 是矿产资源得到整体开发、综合利用和保护生态环境的需要, 是变废为宝, 取得社会效益与经济效益双丰收的重要举措。
关键词：尾矿,综合利用,变废为宝
参考文献
[1]肖力光, 伊晋宏, 崔正旭.国内外铁尾矿的综合利用现状[J].吉林建筑工程学院学报, 2010年04期.
[2]王洪波, 单晓刚, 张柏进.辽宁省鞍本地区铁尾矿资源现状及其开发利用.地质找矿论丛, 2005.第20卷.
尾矿综合利用 篇8
尾矿是矿山开采或分选作业中, 有价目标组分含量过低而不宜利用的部分, 大多数以固体形式存在[1]。由于我国有用矿物复杂的嵌布特性, 国内矿产资源的开采加工受到技术经济条件的限制, 导致矿物回收率总体偏低, 产生了数量巨大的尾矿。目前, 我国工业固体废弃物的总体综合利用率在60%左右, 而金属尾矿的综合利用程度不到10%[2]。尤其是黄金、钼、钽、铌等稀有金属矿, 尾矿量要占到选矿厂入选尾矿量的99%以上[3]。相比于粉煤灰、煤矸石和矿渣等工业固废, 尾矿的综合利用大大滞后。随着我国经济持续的高速发展, 尾矿的堆积和排放造成了严重的环境危害和社会危害, 主要集中在以下3 个方面:
(1) 尾矿长期堆放在尾矿库 (坝) 中, 占用了大量耕地、林地资源, 严重阻碍了当地农业的正常生产运作。尾矿库是选矿厂为了维护正常生产、保护环境和资源储备而筑坝拦截谷口或围地构成的, 用以堆存矿厂进行矿石选别后排出的尾矿或其他工业废渣。目前我国现有尾矿库约12 600座, 堆存各类尾矿约70 亿t[4]。如此数量巨大的尾矿库, 造成了矿山周边土地资源的浪费。
(2) 尾矿的长期堆放会污染周边土壤和水资源。金属矿山尾矿中通常含有很低比例的重金属元素, 如Cd、Cr、Cu、As、Hg、Ni和Pb, 但由于尾矿的数量巨大, 其总量对水土资源而言是一个巨大的威胁。尾矿库的防渗措施不足, 将会造成重金属元素的迁移, 严重污染尾矿库附近的土壤、河流、地下水等[5~6]。据统计, 2006~2012 年间, 我国尾矿库突发环境事件频发, 仅环保部直接调度处理的事件达52 起[7]。
(3) 尾矿库的运作、长期维护耗费了大量的资金, 给企业造成了严重的负担, 并且存在溃坝的风险[8]。由于尾矿库是筑坝拦截谷口或围地而建的, 因而其是一个具有高势能的人造泥石流危险源, 存在溃坝危险, 一旦失事, 容易造成重大安全事故。
由此看来, 急需加强尾矿的资源综合利用, 以减少其多种危害。而我国现阶段对尾矿的利用率较低, 同时我国尾矿种类繁多, 不同矿区尾矿成分、含量差距很大, 必须因地制宜地研究不同尾矿的特性, 如矿物组成、化学成分、粒度分布、活性指数等, 根据其具体特征寻找再利用方式。目前, 在一些领域, 已经形成了一些较成熟的尾矿利用方法。本文将从尾矿的矿物组成、化学成分、易磨性、细度、活性、石粉含量方面介绍其物理化学特性, 并阐述其在道路工程、建筑行业、农业多个领域的应用途径[9,10,11,12]。
1尾矿的物理化学特征
尾矿的主要组成元素主要有O、Si、Al、Fe、Mn、Mg、Ca、Na、K、P、S、Ti等几种。但对于不同种类的尾矿, 这些元素的比例差别很大, 且具有不同的结晶化学行为, 使不同尾矿的化学成分和矿物组成产生较大的差异[13]。
1.1 尾矿的种类
根据尾矿的产生途径, 分为矿山尾矿和选矿厂尾矿。矿山尾矿包括己开采出的伴生尾岩和中途废弃的低品位矿石, 选矿厂尾矿指经过一定选矿工艺之后排放的矿物废料[14]。
根据行业划分, 尾矿主要分为黑色金属尾矿、有色金属尾矿、稀贵金属尾矿和非金属矿尾矿。黑色金属尾矿包括铁尾矿、锰尾矿和铬尾矿;稀贵金属尾矿主要包括黄金尾矿、银尾矿、钨尾矿、钼尾矿、铌钽尾矿等;有色金属尾矿主要包括铜尾矿、铅锌尾矿、镍尾矿、锡尾矿等;非金属矿尾矿主要包括石灰石尾矿、大理石尾矿、高岭土尾矿、石墨尾矿、滑石尾矿、石棉尾矿、硅藻土尾矿、膨润土尾矿云母尾矿、铝矾土尾矿等[15]。
根据排放尾矿的主要矿种, 尾矿可分为铁尾矿、铜尾矿、金尾矿、铅锌尾矿、磷尾矿等等[16]。
1.2 化学组成
由于通常不同产地尾矿的化学成分、矿物组成区别很大, 所以需要对其进行具体研究。马雪英研究了迁安铁尾矿的组成[17], 马真真等研究了湖北大冶铜绿山铜铁矿的组成[18], 冯启明等研究了青海铅锌选矿厂排出的尾矿的组成[19], 陈伟等研究了山东招远黄金尾矿的组成[20], 王其林研究了云南云天化集团提供的磷尾矿试样的组成[21], 其尾矿的化学组成如表1 和表2 所示。
由表1、表2 可以看出, 不同矿种的尾矿所含的氧化物种类基本相同, 主要以Si O2, Al2O3, Fe2O3, Mg O和Ca O为组成, 但不同种尾矿之间各种氧化物的含量差距较大。同时, 多种尾矿中均含有石英、方解石、白云石等矿物相。由于我国的铁矿数量占据绝对优势, 产生的铁尾矿规模巨大, 下面以铁尾矿为例来对其物理化学特征进行详细的介绍。
1.3 铁尾矿的特征
对于铁尾矿而言, 不同地区产生的铁尾矿的物理化学特征也存在明显差异, 一般而言, 我国铁尾矿资源可根据其硅、镁、铝、钙的含量分为:高硅型, 高铝型, 高钙镁型, 低钙镁铝硅型。马雪英选取迁安铁尾矿, 从细度及颗粒分布、化学成分、矿物组成、颗粒形貌、化学活性和水化特性等方面对其物理化学特征进行了研究[17]。结果表明, 迁安铁尾矿Si O2含量大于68.1%, 属于高硅型铁尾矿。 除了主要成分Si O2, Al2O3, Fe2O3, Mg O和Ca O外, 还含有少量K2O, Na2O和SO3。其矿物组成复杂, 由石英、辉石、长石、黑云母、角闪石、绿泥石、石榴石、磁铁矿、褐铁矿、黄铁矿等组成。其硅质铁尾矿比水泥熟料难磨, 粉磨难易程度与矿渣和钢渣相当。同时, 迁安铁尾矿的石粉含量在10%左右, 其活性指数随比表面积增加、龄期增长而略微增大, 但主要均在60%~80%之间。
2尾矿的综合利用途径
尾矿的充分利用是矿产资源得到充分利用和保护生态环境的需要。目前, 国内外对尾矿的利用途径大致有6 个方面。
2.1二次回收有价元素
铁矿尾矿的有价组分有含铁化合物、Si O2、Ca O、Al2O3以及各种有色金属元素等。河北邯郸矿山局从铁矿尾矿中再选回收铁及硫、钴;河北黑山铁矿从尾矿中回收钛、硫;四川攀枝花铁矿中含有铜、镍、钛、钒等十几种有价组分, 仅仅是获取目标元素铁的话, 此矿采出品位仅为30%左右, 属于贫矿, 开采意义不大, 但是对多种伴生元素的充分回收利用, 提高了攀枝花铁矿矿场的综合价值, 尤其是对尾矿中钛的回收使矿场取得了明显的经济效益[22]。该矿的尾矿中含有8.63%的Ti O2, 浮选后的尾矿经强磁—电选流程处理, 获得Ti O2含量高达47%的钛精矿, 回收率为25%[23]。
黄金尾矿中一般伴生有铜、铅、锌、钼、铋、硫等元素。山东三山岛金矿从尾矿中回收硫精矿、铅;西南丹的锡多金属矿有61 个尾矿库, 在总量2 522 万t的尾矿中, 含有大量的有色金属锡、锑、铅、锌、银、金、铟、镉以及非金属矿砷、硫等, 品位都在国家工业品位指标之上[24]。
钛矿中一般含有铁、钙、钾、锌、锰、矾、磷等元素。四川攀枝花一西昌钒钛磁铁矿是铁、钛、钴、钒、钪等元素的多金属共生矿[22]。
石棉尾矿中含有大量Si O2和Mg O组分, 以及少量Ca O、Fe2O3、Al2O3等。石棉尾矿的主要矿物成分为蛇纹石, 还含有少量非蛇纹石族的共生矿物, 如水镁石, 磁铁矿, 石英, 滑石以及绿泥石[25]。我国作为石棉制造大国, 开采品位仅2%~3%左右, 每吨石棉就意味着数十吨石棉尾矿, 堆积如山的固废资源亟待利用。在澳大利亚新南威尔士州北部的伍德斯勒富镁厂, 戈登特利安格尔资源公司利用蛇纹石提取出高纯度镁[26]。
2.2 用于制备玻璃和陶瓷以及饰面砖
2.2.1 制备陶瓷
首钢某铁矿场的尾砂经中国地质科学院尾矿利用中试基地技术开发, 研发出了烧制外观优美、经久耐用的黑棕色工业陶瓷和日用陶瓷的技术, 现已投入大规模生产[27];从宜春钽铌矿中锂云母中提取的Li2CO3广泛用于陶瓷低温釉料的生产[28];江西德兴铜矿利用尾矿烧制紫砂美术陶瓷和酒具、砂锅等日用陶瓷[29]。
2.2.2 制备玻璃
主要成分为硅质、铝硅质、碱铝硅质的尾矿可用于制造多种瓶罐玻璃、彩色玻璃、平板玻璃以及光敏玻璃等[24];宜春钽铌矿尾矿中的长石矿物相被用于生产瓶罐玻璃、玻璃马赛克[28]。
2.2.3 制备微晶玻璃
2007 年1~6 月, 新疆年产量达20 万m2的尾矿微晶玻璃生产线建成投产, 标志着尾矿制备微晶玻璃技术成果的产业化[29];2013 年, 吉林延边州汪清县华鑫矿业有限公司的180 万m2尾矿微晶玻璃材料项目开始建设, 采用先进的熔制、晶化热处理、机械加工与检测线, 生产工艺设备均达到国内外先进水平。丁文金等[30]利用陕南温石棉尾矿以及辅料石英砂、石灰石, 采用熔融烧结法制出了主晶相为透辉石, 次晶相为镁橄榄石的柱状结构的微晶玻璃, 为温石棉尾矿微晶玻璃的工业化生产提供了理论指导。
2.2.4 制备装饰面砖
江苏梅山铁矿利用尾矿砂作原料, 烧制无釉装饰面砖, 每年处理尾矿4 000t, 生产规模超过10 万m2[29]。马鞍山矿山研究院利用齐大山和歪头山铁矿的细粒尾矿, 加入少量的胶凝材料, 采用二层 (基层、面层) 做法, 加工成装饰面砖。
2.3 用于矿井充填材料
尾矿做矿井充填材料是其最直接最有效的途径之一, 而且尾矿做填料成本远远低于其他充填方式。广东凡口铅锌矿回填采用的高浓度全尾矿胶结充填工艺, 对尾矿的利用率达95%以上;山东焦家金矿回填采用的高水材料固结充填工艺, 对尾矿的利用率为50%[31]。
2.4 用于农业
2.4.1 将尾矿直接排放到地表进行造田和复垦以及植被
迁安铁矿和遵化县的铁矿利用尾矿直接在滦河荒滩上排放, 然后在其表面覆盖上25~30cm的亚粒土, 截止1998 年造田85.11x104m2[23]。 从1990 年起, 美国矿业总署联合一些矿业公司对明尼苏达州东北部矿区尾矿的营养结构进行科学系统的调整, 加入了含水率高、富含有机质的农家堆肥物、纸浆等, 将其作为复垦土来种植紫花苜蓿、草木樨和各种牧草[24]。
2.4.2 作肥料及土壤改良剂
尾矿中通常含有多种农作物生产所需的有益元素, 如铁、锌、钾、钙、锰、磷等。将尾矿加工, 生产农业用肥料。此外, 钙元素含量较高的尾矿可用作土壤改良剂[32]。
2.5 用于道路工程
美国明尼苏达州的梅萨比铁矿区对铁尾矿的再利用是一个绝佳的案例。20 世纪60 年代起, 该矿区就将铁尾矿用于城市路面的底基层铺筑;20世纪80~90 年代, 铁尾矿就被广泛应用于梅萨比地区和德鲁斯市的公路基层、底基层的铺筑和沥青混合料;21 世纪以来, 该州各大城市的绝大多数新建和改扩建工程都采用了铁尾矿作为沥青混合料[33]。
2.6 建材化资源利用
2.6.1 用作水泥原料
马钢桃冲铁矿利用尾矿部分替代粘土和铁粉烧制水泥, 已建成1 座年产20 万t的水泥厂;由于内蒙包头矿场和湖南铅锌矿的尾矿中含有Ca F2, 作为烧制水泥的矿化剂使用能够将水泥熟料的烧成温度降低到150℃左右, 有助于节能增产[31]。山东省昌乐县特种水泥厂在产品中加入5.32%的铜尾矿作为配料, 提高了熟料质量, 满足高标号水泥标准, 吨熟料耗煤比原指标降低15.7%, 代替复合矿化剂可使生成成本降低12%[22]。
2.6.2 用于制建筑用砖
2006 年, 鞍钢集团建成了年产量达8 000 万块标砖的实心砖、多孔砖和砌块生产线, 填补了鞍山市在全面禁止生产和使用实心粘土砖之后出现的建筑墙体材料市场供应缺口[29]。
2.6.3 用作混凝土掺合料
我国一些高硅型铁尾矿可作为混凝土掺合料, 用于生产加气混凝土制品[34]。此类产品可以用做保温、防震等方面的功能性建筑材料。
2.6.4 用作混凝土骨料
2002 年11 月, 首钢迁安矿在一挡墙工程中全部使用尾矿人工砂作骨料, 科学配置泵送混凝土。每方混凝土不仅节省了近2t外购天然砂石, 而且节约了150kg水泥, 创造经济效益40 元/m3[35]。姑山铁矿选矿厂制作的混凝土空心楼板, 使用了块状及粗粒尾矿作为粗骨料[23]。
2.6.5 用于制干混砂浆
河北宽城金河建材构建有限公司利用尾矿生产干混砂浆, 年耗尾矿80 万t, 创造了巨大的环境效益和经济效益[36]。
3结语
尾矿作为一种规模巨大的可回收资源, 目前在我国主要以二次回收有价元素、建材利用、就地堆存为主。总体上其综合利用率较低、产品附加值普遍不高。
马钢桃冲矿尾矿综合利用生产实践 篇9
马钢桃冲矿业公司自投产以来,其选矿厂尾矿都被作为废料输往尾矿库。近年来,尾矿库的服务年限已不能满足矿山后续生产的需要,急需建造一座投资超过5千万元的新尾矿库,另外,尾矿输送能耗大,生产成本高。因此对尾矿进行综合利用迫在眉睫,这不但符合国家有关“循环经济”的国策,还可以不用建造新的尾矿库,节约巨额的尾矿库建设和尾矿输送费用。
随着尾矿综合利用的深入研究,铁尾矿用作水泥添加成分的技术条件逐渐成熟[1],马钢桃冲矿不但拥有自己的水泥厂,而且周边有众多的水泥厂,尤其是海螺集团在荻港的生产线每年就需要20万t铁尾矿。因此,桃冲矿尾矿综合利用市场前景光明。
1 问题的提出
1.1 马钢桃冲矿业公司简介
马钢桃冲矿位于安徽省繁昌县境内,东距芜湖市45km,西北至长江自备专用码头8km,西南距铜陵市50km,沪铜铁路经繁昌县与矿区公路相连,东西走向的省级公路贯穿矿区,水陆交通和运输极为便利。该矿选矿处理的矿石以方解石型铁矿石、矽卡岩型铁矿石及混合型铁矿石为主。矿石中的铁矿物主要以镜铁矿、穆磁铁矿为主,其次为磁铁矿、假象赤铁矿和褐铁矿;非金属矿物主要有方解石、石榴子石和石英等,其矿物组成见表1。
选矿厂选别工艺流程为一段闭路磨矿,弱磁粗选,弱磁尾矿进行两段中磁扫选工艺。尾矿直接输送至尾矿库。生产流程见图1。选矿生产得到的尾矿主要以方解石、石榴子石和赤铁矿为主,其次是石英、蛋白石、铁白云石、绿泥石和少量磁铁矿等。
1.2 尾矿利用中存在的问题
由于马钢公司要求桃冲选厂的铁精矿品位达到54%,在较粗的磨矿粒度下就能满足此品位要求,因此,选矿磨矿粒度较粗,-0.074mm粒级含量为36%左右。这样就导致尾矿粒级较宽(尾矿粒度筛析结果见表2),影响脱水效果。无法使用同一种脱水设备对宽粒级尾矿进行脱水,尾矿水分含量高,无法达到客户要求。
2 解决措施
为了解决这一问题,2005～2009年桃冲矿对尾矿系统进行技术改造,采用尾矿分级脱水的工艺流程,取得了很好的效果。
2.1 粗粒尾矿脱水
粗粒尾矿脱水主要利用重力分级[2]的方法进行脱水。首先新建一个沉淀池,用两台串联的螺旋分级机将尾矿中的粗粒分离出来。对分离出的粗粒尾矿用行车抓斗抓入沉淀池中,利用重力分级方法,脱去粗粒级中的水分。经过重力脱水后,粗砂基本达到了客户对水分的要求。
经过螺旋分级机分离后,有效的避免其粗粒尾矿直接进入尾矿过滤系统,使过滤尾矿中-0.074mm粒级含量由48%提高到了80%左右,彻底解决了粗粒尾矿对细粒级脱水效果的影响,满足了脱水设备的给料粒度要求。
2.2 细粒尾矿脱水
采用一台BST-42m2陶瓷过滤机作为细粒尾矿脱水设备。陶瓷过滤机是高效节能的真空抽滤设备,在国内,它正日益广泛地应用于选矿精矿脱水过程中,但用于尾矿脱水国内鲜有报道。陶瓷过滤机与传统的真空圆盘式过滤机相比,具有真空度高、过滤效率高、生产能力大、节能效果显著等特点[3]。但是在技改初期,由于尾矿经过螺旋分级机分级后,尾矿固体浓度大幅度降低为5%～10%。过滤效果不理想,且设备的处理能力较低。经过多次试验表明,BST-42m2陶瓷过滤机达到较佳过滤效果时的给料固体浓度应超过50%。为此我们通过对尾矿输送砂泵和管道重新计算选型,在浓缩池底应用高浓度输送泵和分步浓缩技术提高矿浆固体浓度。经改造后,浓缩池底流的固体浓度达到了60%左右,满足了细粒脱水设备的给料浓度要求。
细粒尾矿处理工艺正式投入生产运行后,生产考查分析结果表明(见表3),其矿浆浓度和尾矿粒度均满足了过滤机的生产需要,过滤效果理想。
2.3 尾矿泥脱水
由于陶瓷过滤机对黏性物料吸附性能差,自2005年细粒脱水系统投产以来,每年产生20000t的细泥需输送到尾矿坝中。大量细泥输送到尾矿坝中,会对尾矿坝的稳定性产生负面影响。于是,考虑对全部尾矿细泥单独进行过滤脱水,作为水泥生产原料,实现无尾矿选矿。2009年4月,矿业公司与景津压滤机公司合作,采用新型快开式隔膜压滤机对尾矿泥脱水进行半工业试验,取得了良好效果。
2009年8月,在半工业试验的基础上,选用一台KM300/1600-U快开式全自动隔膜压滤机作为尾矿泥脱水设备。经过生产实践,滤饼水分基本满足客户要求。生产结果见表4。
2.4 技改后工艺流程图
技改后工艺流程见图2。
3 经济效益
选厂每年产生尾矿22万t,每吨销售利润12元,每年尾矿销售利润为264万元。节省尾矿库子坝堆筑及尾矿输送设备维护费用66万元/年;尾矿水的循环利用,节省水费26万元;每年合计降低生产成本92万元。
4 结 论
桃冲矿业公司经技术改造,对尾矿先进行分级,粗粒尾矿采用螺旋分级机进行重力脱水,浓密斗沉砂用陶瓷过滤机过滤脱水,矿泥采用快开式全自动隔膜压滤机进行过滤脱水,脱水产品可用作生产水泥的原材料。该工艺不仅有利于矿业公司的生产经营和可持续发展,同时使选矿厂的无尾选矿工艺得以实现。
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]侬燕灵.脱水流程及设备对精矿质量的影响[J].有色金属设计2,003,30(1):26-29.
尾矿综合利用 篇10
近日, 由尾矿综合利用产业技术创新战略联盟主办的“中国尾矿综合利用产业发展, 2011高层论坛暨尾矿联盟第一届二次理事会”在北京举行。
与会代表对尾矿综合利用技术路线进行交流, 还对科研机构和企业在开展技术创新方面的情况进行交流与研讨, 共同探讨了在“十二五”期间我国尾矿综合利用产业发展的新方法、新思路。
据了解, 尾矿是我国目前产出量、堆存量最大的工业固体废物, 具有二次资源与环境污染双重特性, 到2010年底, 产生量超过100亿吨, 综合利用率仅有13%, 远远低于全国工业固废的综合利用率, 大量堆存占用土地, 且污染环境、存在安全隐患。为促进尾矿综合利用, 构建尾矿综合利用产业的技术创新, 尾矿综合利用产业技术创新战略联盟于2010年3月成立。目前, 该联盟已经初步建立了较完善的产学研合作机制, 形成了承担国家重大技术创新任务的组织模式、人才梯级和基础平台。2011年尾矿联盟将进一步完善运行机制, 提升行业凝聚力;继续加强技术攻关, 推进技术创新;进一步构建尾矿联盟创新平台;紧抓收集产业信息, 服务产业发展。