金属矿山尾矿综合利用现状

1、用作充填材料

    随着人们对环保的日益重视，建设绿色矿山已成为目前主流趋势。利用高浓度尾矿与胶凝材料配比制成的高水速凝材料充填矿山地下采空区，既能就地取材让矿山固体废料资源化，又可以大大减少地面堆存的尾矿量，节省征地费用和建设尾矿设施的投资，降低因建设尾矿库而产生的一系列安全隐患，缓解对周边环境的污染和原有生态的破坏，避免土地资源的浪费，对建设节约环保型社会具有促进作用。

    利用尾砂充填采空区，主要有4个步骤。

    （1）采场准备。该工作主要是做好采场的密闭工作，除了预留泄水孔和充填通道外，要确保整个采场与周围其他井巷隔开，避免尾矿充填材料的流失和污染。

    （2）敷设和检查充填管路。选厂排出的经浓缩处理的尾矿浆与胶凝材料充分搅拌混合后，通过充填孔输送到井下，充填孔内可设由陶瓷材料制成的复合管，管道接至充填区域，不同充填区域的连接支管可以采用聚乙烯塑料管接至采场。充填前，自主充填管路向采场顶部敷设管道。一般情况下，充填料浆管道中的压力较高，为保证充填工作顺利进行，作业前需严格复核充填管道的可靠性，发现隐患及时处理，确保管道畅通无阻。

    （3）脱水和材料准备。在采场底部及顶部均需铺设渗水管，确保充填材料中的渗水能通过滤水管及时排至场外。为保证充填作业的连续性，充填前先将尾砂利用浓密机或真空过滤机进行脱水、浓缩，以便改善充填材料的充填特性，提高充填体强度，同时还要保证胶凝材料供应充足，确保充填工作持续进行。

    （4）充填作业。为降低充填料浆对两侧隔墙的水平推力，避免隔墙垮塌而造成浆体渗漏现象的发生，通常采用分期充填。一般先充填5～7m的高配比充填料，初凝后再逐步向采场内输送充填料浆，直到充填完成。在浆液充填水平与顶板高程相差不多时，力求一次充填至顶，随后根据实际充填效果进行回填灌浆。

2、回采再选

     尾矿回采再选也是提高尾矿综合利用率、建设生态矿山的重要途径之一。尾矿回采过程中，要根据现场实际情况因地制宜地采取合适的回采方法，在确保尾矿坝体安全的前提下，尽量选用高效、经济的回采方法。

    尾矿再选回收有价矿物需要根据不同元素的特性有针对性地进行分选。首先要确定再选尾矿中各元素组成、查明有用元素的物相及尾矿粒级组成，然后通过选别试验确定分选工艺流程和设备。尾矿回收技术主要有低能耗单体解离控制技术、磁性物高效回收技术、深度还原和控制技术、高效浮选药剂合成及应用技术、多种伴生组分综合回收分质利用技术、闪速焙烧再选工艺技术等。

    银铜坡金矿采用浮选工艺综合回收氰渣中的铅、金、银和硫，金和银富集在铅精矿中，铅精矿铅品位40%，含金15～25g/t，含银250～300 g/t，铅、金和银回收率分别为72%、82%、69%。到1999年底，该矿共从老尾矿中回收金260.26kg、银1562kg，实现利润639.43万元。

3、应用于工业生产领域

尾矿是一种特殊的工业废料，主要矿物成分包括硅酸盐、铝硅酸盐、碳酸盐矿物和微量金属矿物，化学成分主要有ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、MｇＯ、ＣａＯ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｋ2Ｏ和Ｎａ2Ｏ。尾矿在工业生产领域中的应用范围相对较广，主要用于制作成砖、烧制水泥、制作陶瓷制品和玻璃、隔热材料等工业用品。

3.1 制作成砖

    一些科研机构及高等院校与大型矿山企业合作，将尾矿中的细颗粒从全尾砂中分离出来，掺合一定比例的胶固粉、普通水泥和特性水泥等材料，加水充分混匀后，制成可以用作装饰的小型面砖。经测试，制成品的各项强度指标和技术性能都符合国家相关规定。

3.2烧制水泥

    尾矿在一定温度下煅烧后，可制作成硅酸盐水泥的混合材料。试验研究表明，将细粒尾矿按一定比例混入到普通硅酸盐水泥中，可以生产出合格的水泥产品，且性能良好，凝结、安定性正常。

3.3制作陶瓷制品

    迁安某铁矿以尾矿砂为主要原材料，烧制出棕黑釉工艺陶瓷产品，还配制出了黑色釉料浆，制作成正宗的黑釉陶瓷产品。

3.4制作玻璃

    黄金尾矿中ＳｉＯ2含量与钠钙硅酸盐玻璃中ＳｉＯ2的含量非常接近。黄金尾矿经除铁处理后可制成玻璃等产品，如采用特定工艺处理尾矿后可制成基本呈无色透明状且质量较好的玻璃熔块。

4、应用于农业生产领域

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随着长期耕种和工业化所带来的环境污染，有些土地土壤有效成分减少、结构退化，甚至出现板结并受到一定的污染，影响了农作物的品质，严重制约了农业的发展。尾矿因所含的矿物质有着特殊的性能和独特的作用，在农业生产领域中也有着重要的应用价值。

4.1用作土壤改良剂

    铁矿山磁选尾矿一般无毒无害，通常都含有Ｆｅ、Mｎ、Ｚｎ、Ｃｕ等多种植物生长发育所必需的微量矿物元素，另外还具有良好的透气性能和透水性能，为作为土壤改良剂提供了先决条件。改良土壤最重要的是提高土壤肥力、优化原有土壤结构。马鞍山矿山研究院对铁尾矿进行磁化处理，将磁化后的尾矿产品作为改良剂施入土壤。实践证明，该法在一定程度上改善了原有土壤的性能，疏松土体结构，增大了保肥能力，效益良好。

4.2转化为耕地

    首先需要利用大量堆存的尾矿进行造地，然后根据背景条件进行不同的转化，大体上可分成低成本转化、中成本转化和高成本转化，并都可以长期重复进行，造地完成即可达到基本农耕要求。

    （1）低成本转化。在造地的基础上，在地表30cm深度范围内回填5～10cm厚的粉碎秸秆或果菜废料（可从农贸市场回收），并辅以添加微生物菌进行土壤改造。

    （2）中成本转化。在造地的基础上，在地表30cm深度范围内回填3～5cm厚的草炭土、5～8cm厚的粉碎秸秆或果菜废料，并辅以添加微生物菌进行土壤改造。

    （3）高成本转化。在造地的基础上，在地表30cm深度范围内回填5～10cm厚的草炭土、每亩施用3～5t的有机肥，并辅以添加微生物菌进行土壤改造，最好再覆盖3～5cm厚的粉碎秸秆。

4.3直接制成肥料

   对尾矿进行机械和化学加工处理后，加入添加剂磨细混匀，成品即可直接用作化学肥料使用，制作步骤有4步。

    （1）机械加工处理。除去料渣中大铁块、砖块、杂物→进入破碎机→皮带输送，同时用除铁器除铁→输送至对辊磨碎机后再除铁→进入球磨机磨至0.038～0.074mm→气力输送机输送至料仓→螺旋搅拌机。

    （2）化学加工处理。配置化学活化处理剂→螺旋搅拌机→化学处理容器，化学处理2～5ｄ，充分反应（分解、水解、复相）→干燥机。化学反应温度一般控制在30～60℃。

    （3）配料造粒。干燥变性处置的钢渣／电厂灰混匀→碾磨机研磨至0.08～0.2mm→造粒机造粒，干燥后检验合格→计量包装。干燥温度一般控制在80～100℃。

    （4）产品分析。尾矿进行成分分析后称重装袋，编写使用事项。

    针对特定成分，在现有产品的基础上进行重新配比，可衍生出很多产品。尾矿肥料生产工艺流程见图1。

5、结语

尾矿的综合利用在我国起步较晚，尽管目前已取得较大成效，但仍有不少技术难题亟待解决。总结了尾矿在充填材料、工业及农业生产领域和回采再选中的应用，但有些在部分矿山上运用较为成功的技术在整个矿山行业推广应用还存在一定的困难。因此，从矿业经济可持续发展和建设绿色、无尾矿山的长远目标来看，如何解决尾矿综合利用中的各种技术难题，进行尾矿综合利用的工艺技术和设备创新，研发新型适用于尾矿量大、应用面广、兼顾经济效益和环保效益的综合利用途径，减轻矿山企业因建设尾矿库而承受的经济负担和安全风险，全面提高我国矿山企业的尾矿综合利用水平仍然是一项艰巨的任务。

（详见 现代矿业   2017年2月第2期侯攀陈宇清樊宇姣）