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我国金属矿山尾矿综合利用现状及对策

刘淑鹏，张小伟

（河北地质大学宝石与材料工艺学院，石家庄　050031）

摘要：本文介绍了金属尾矿的产生以及典型尾矿的化学成分，结合铁尾矿、有色金属尾矿以及金尾矿三种尾矿的特性，分别阐述了其资源综合利用的途径，包括回收有价成分、回填采空区、用作建筑材料等，最后给出了尾矿综合利用的对策。

关键词：金属尾矿　综合利用　二次资源

中图分类号：TD926.4　文献标识码：A　文章编号：1008-9500(2020)03-0075-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2020.03.023

随着我国经济的快速增长，人们对矿产品的需求量日益增加。我国的金属矿山分布广，利用率高，回收率较低。开采选别金属矿，虽然能够满足社会生产生活所需资源的基本需求，却对周围环境造成严重污染。由于技术水平有限，部分金属矿物没有得到很好的回收，而是作为尾矿直接被抛弃，大量尾矿堆存会占用土地，浪费资源，并且存在滑坡、泥石流等地质灾害隐患，矿山尾矿严重污染大气、水以及土壤等环境，降低了当地的生态环境质量。

1　金属尾矿的产生及典型尾矿的化学成分

金属尾矿是选矿厂分选作业的产物之一，矿山选矿厂将金属矿石通过破碎、筛分、磨矿以及各种选别工艺流程，选出有用金属矿物之后，将其剩余的部分经过滤机、浓缩池等设备或者自然脱水形成固体废弃物。一般情况下，选厂都将其抛至尾矿库或者尾矿坝，但是堆存会占用土地，产生扬尘，存在地质安全隐患。受选矿技术的限制以及当地经济发展水平的制约，这些尾矿未被充分利用。但随着金属矿山资源的日益减少以及国家环保政策的要求越来越高，金属矿山尾矿的资源化再利用成为必然趋势。几种典型金属矿床尾矿的化学成分（％）如表1所示[1-2]。

2　金属矿山尾矿综合利用现状

2.1 铁尾矿综合利用

铁尾矿是铁矿石经破碎磨矿后再进行磁选、浮选等选别流程后剩下的废弃物，其化学成分复杂，但国内外铁尾矿的主要矿物成分基本相似，主要有二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁，三氧化二铁等。国内外针对铁尾矿进行综合利用的途径主要有：回收有价组分，制作混凝土填料、路基材料、建筑材料、充填材料、高分子复合材料以及肥料、土壤改良剂等。

北京科技大学范敦城对齐大山铁尾矿再利用进行了研究，采用预富集-深度还原技术获得预富集粗精矿，之后升高炉温，采用高温入炉还原工艺，得到较高的还原铁精粉，获得了较高的回收率升高；同时，将所得的尾矿和尾渣分别制作凝胶材料和尾矿砂混凝土，达到铁尾矿的资源化综合利用效果[2]。朱志刚等人通过试验对比了尾矿砂、河砂以及石英砂制备混凝土的性能，结果表明，+0.15mm的尾矿砂制备出的UHPC强度远高于河砂UHPC，可以作为骨料应用于混凝土中[3]。张智豪等人为了解决堆存的铁尾矿问题，向巴西铁尾矿中加入各种无机结合料进行改良，利用击试试验、加州承载比试验等对改良后的铁尾矿路用性能进行研究，结果表明，最合适的条件下，其各项力学性能指标均能满足路基材料的要求[4]。

我国铁矿石资源比较丰富，尤其是华北地区铁尾矿数量极多，铁尾矿主要用于矿山露天充填和井下充填，既降低了成本，又解决了一系列安全生态环境问题。对于已经闭坑的露天矿山，可以采用尾矿充填，再在上面覆盖一层耕植土进行耕种，减少尾矿占地面积，绿化了生态环境。很多矿山采用井下充填，即将铁尾矿就近充填采空区，省去了运输以及破碎费用，变废为宝，降低了生产成本。

河北钢铁集团赵淑芳等人对高硅铁尾矿硅肥试验进行了初步研究，通过与NaOH的配比、反应时间和温度等条件试验，得出最佳条件下的高硅肥样品，有效硅含量达到30.42％，并且进行了栽培试验，铁尾矿得到了有效利用[5]。

综合以上几种铁尾矿综合利用途径，各矿山企业可以根据自己的经济条件、市场需求等因素选择与之对应的途径，可选择其一或几种途径混合开发，争取达到经济、社会、环境效益的最大化。

2.2 有色金属尾矿综合利用

我国的有色金属年产量居世界前列，但是由于技术水平和经济发展等因素，人们不能将其有用金属全部回收利用，因此提取有用成分后，剩余的细粉末脱水后而形成的金属尾矿就逐渐堆积，对资源造成极大的浪费。这些有色金属尾矿普遍含有较为丰富的金属元素，颗粒极细，流动性强；尾矿以硫化物为主，因此易发生氧化反应，产生酸水，污染环境；还有一些有色金属尾矿含有重金属元素及其他有害物质，成为矿山环境治理的难点。有色金属尾矿若能够实现资源化综合利用，将有效降低其对环境的破坏，补充日益枯竭的矿山资源，具有很好的发展前景。现阶段，国内外对有色金属尾矿资源再利用的途径主要有：回收有价金属或者有用组分、用于采空区回填和土地复垦、用于制备建筑材料和新型功能材料等。

钼矿是我国的优势矿产资源之一，但钼尾矿中伴生的长石、石英等有用组分得不到很好的综合利用，造成资源的巨大浪费，带来一系列的生态问题。武汉理工大学王长拼针对较细并且具有泥化现象的大兴安岭钼尾矿进行研究，通过分级方法除去细粒级泥质，并且通过磁选和反浮选工艺流程除去铁、钛以及碳酸盐矿物，得到煅烧白度为52.50％的长石和石英混合精矿，该精矿可应用于平板玻璃的生产[6]。

我国最大的铜矿山——德兴铜矿走在了铜尾矿再选的前列，利用微生物堆浸—电萃取—电积提铜技术，将铜、金、银选矿回收率提高了几个百分点，与此同时，该矿山利用重选工艺对铜尾矿进行再选，回收铜精矿1000t/a[7]。

有色金属尾矿可以用来合成ZSM-5分子筛功能材料，从而降低ZSM-5分子筛的生产成本，达到有色金属尾矿的资源化、绿色化综合利用效果。张鹏举等人分别以锡矿、碳酸锰和电解锰三种尾矿为原材料，采用一种混合导向法，合成出结晶度和纯度很高的分子筛产物ZSM-5，并且尾矿中硅元素的利用率极高，均保持在55％以上[8]。这三种尾矿制备的催化材料具有很高的催化活性，并且有的对酸浸矿料中的金属元素具有很好的吸附性能。实现了有色金属尾矿的资源化、减量化综合利用。

与铁尾矿相似，有色金属尾矿的主要成分同为二氧化硅，还有氧化钙、氧化镁等，与市场上的建筑材料成分基本类似，因此人们可以用其来制备建筑材料，以降低生产成本和能耗[8]。有色金属尾矿主要用来制砖和水泥等，马鞍山矿山研究院、首钢矿业公等通过自主研发，在有色金属尾矿制砖方面进行了探索，取得了较好的成绩[9]。赵新科等人以旬阳县南沙沟铅锌矿尾矿为原料，其与当地黏土以一定比例混合后压制成型，高温煅烧后制成的砖块能满足建筑行业空心砖的质量标准，解决了尾矿库库容和占用土地的问题，具有一定的经济效益和社会效益[10]。

2.3 金尾矿综合利用

金尾矿是将金矿石进行破碎磨矿选别后丢弃的矿山固体废弃物，对环境危害较大。通常，金尾矿呈碱性，二氧化硅含量很高，还有部分氧化铝、氧化镁、氧化铁以及其他金属元素（如铜、铅、银等）。据统计，大部分黄金尾矿不能被很好地利用，堆积在尾矿库中占用土地，污染环境，存在巨大的安全隐患。目前，金尾矿综合利用的途径主要有：回收有价金属，回收硅酸盐矿物用作建筑材料，矿山填充等。硅质金尾矿化学成分以二氧化硅为主，并含有少量氧化铁和氧化铝等酸性氧化物，与火山质材料极其相似，因此可以尝试用金尾矿作为水泥混合材料。谭明洋等人取用蚀变岩型金尾矿用作水泥混合材料，采用机械磨粉法对金尾矿进行了活法试验，结果表明，金尾矿的活性指数与比表面积有关，比表面积越大，活化指数越高[11]。金尾矿粉磨至400m2/kg时，活化指数达到临界值，之后变化不大，试验表明该金尾矿不具备较好的火山灰性，因此为了保证水泥的强度，在其作为水泥混合材料时，加入量不能太大。在进行金尾矿掺入量试验后，当加入量为20％～30％时，水泥的抗压强度等满足国家标准要求，达到了金尾矿的综合利用效果。

山东招远界河矿业有限公司通过团队的大量探索和实践，使金尾矿变废为宝，取得了优异的成绩。主要有以下三方面的综合利用：一是充填采空区，每年消耗约55％的尾矿排放量；二是利用尾矿复垦种植农作物，尾矿库种植面积达上万亩，绿化了环境，增加了收益；三是利用金矿尾矿砂代替黏土、石子以及砂子等生产一种轻型钢结构ASA板材系列建筑材料，较好地完成了废弃物的再次开发利用。这几种变废为宝的尾矿综合利用方法，应用前景十分广阔，既绿化了环境，又降低了成本，达到了可持续发展目的[12]。

曾金汉通过对广东新洲金矿尾矿进行回收金的试验研究，得出结论：原矿堆浸、重力选矿、磁电选矿以及浮选等都能回收少部分金，但大量实践表面，回收金最有效的方法是浮选法，回收率高达82％，金尾矿品位从2.69g/t降至0.51g/t，年收入接近6000万元，具有十分显著的经济效益，对同类型矿山的尾矿回收具有较好的借鉴意义[13]。

3　金属尾矿资源化利用建议

在我国矿产日益枯竭、环境保护意识逐渐增强的今天，加强对尾矿资源的综合利用是必经之路。对金属尾矿的二次开发利用不仅解决了尾矿堆存、占用土地的问题，还能够起到资源再利用、提高经济效益的目的。从金属矿山尾矿综合利用现状来看，为了实现我国金属矿山的可持续发展，重点从以下几方面去做。

3.1 完善我国的法律法规体系

金属矿产是不可再生的二次资源，国家应制定相应的强制政策让矿企对尾矿进行综合回收利用，制定一系列完善的法律法规体系以及相应的管理制度，让各种尾矿综合利用措施落实到位。

3.2 加强对金属尾矿综合利用的政策性引导

当前，要提升企业的综合利用意识，加强宣传教育。政府有关部门应当支持鼓励矿山企业加强对金属尾矿的资源再利用，并给予相关的政策引导，可以适当地给予经费支持或者降低矿企的税费等，制定一系列的优惠政策，并大力宣传二次资源的开发利用，引起矿产企业对金属尾矿的足够重视，从而推动矿山企业的可持续发展。

3.3 加大对尾矿综合利用技术研发的资金扶持

政府应加大对尾矿综合利用技术研发的扶持力度，成立专项资金，扶持金属尾矿综合回收利用产业。重点加大科技攻关力度，加大人才、技术等方面的投入，重点开发高附加值材料和实用技术，提高金属尾矿的综合利用水平，缩小差距。对尾矿综合利用有重大研究成果的要予以奖励，以提升金属尾矿回收技术水平。

3.4 建立矿产综合利用档案

首先对每个矿产企业尾矿综合利用情况进行摸底调查、资料整理，建立一套矿产综合利用数据库，使新技术在全国范围内得到广泛推广，起到引领示范作用，并且为各企业尾矿资源化再利用提供借鉴。

参考文献

[1]林秀娟.有色金属尾矿的产生及利用[J].世界有色金属,2014,(3):38-39.

[2]范敦成.齐大山铁尾矿预富集-深度还原提铁及尾渣综合利用研究[D].北京:北京科技大学,2018.

[3]朱志刚,李北星,周明凯,等.铁尾矿砂用于混凝土的可行性研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2016,40(3):429-436.

[4]张智豪,李波,赵文斌.改良铁尾矿用于道路基层材料的研究[J].中外公路,2016,38(3):274-278.

[5]赵淑芳,王浩明,高玉倩,等.开发含高硅铁尾矿硅肥试验研究初探[J].矿产综合利用,2018,(5):126-129.

[6]王长拼.大兴安岭某钼尾矿综合回收长石石英试验研究[D].武汉:武汉理工大学,2016.

[7]王诚华.某铜选厂尾矿再选提升指标的可行性研究[J].铜业工程,2019,157(3):29-31.

[8]张鹏举,杨宏斌,韦夏夏,等.有色金属尾矿资源化利用合成ZSM-5分子筛功能材料[J].矿业研究与开发,2019,39(9):122-126.

[9]李松,戴海旭.我国有色金属尾矿综合利用的主要途径[J].有色冶金节能,2015,(3):45-47.

[10]赵新科,郭雯.南沙沟铅锌尾矿综合利用试验研究[J].矿产保护与利用,2010,(1):52-54.

[11]谭明洋,吕宪俊,姜梅芬,等.某金矿尾矿用作水泥混合材的试验研究[J].黄金,2015,36(4):78-82.

[12]郭勋英,曹芳杰,阙永航.金矿尾矿的开发与利用——以山东招远界河金矿床为例[J].西部探矿工程,2014,(5):133-136.

[13]曾金汉.从广东新洲金矿尾矿中回收金的研究与生产实践[J].广东科技,2012,(3):139-140