二次资源含铁尾矿的综合利用途径.docx

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1、二次资源含铁尾矿的综合利用途径孙志勇林栋2,张芹3（1.陕西天地建设有限公司，陕西西安710199：2 .西部矿业股份有限公司，青海海西816203；3 .武汉科技大学资源与环境工程学院,湖北武汉430081）摘要：我国铁尾矿资源存量大、类型多、性质比较复杂，经过多年的研究利用，已取得了较大的综合利用成果。基于我国铁尾矿资源现状和特点，结合我国相关政策及行业、经济发展趋势，以应用案例详细分析了我国铁尾矿在再回收、建筑材料、填充料方面的常规应用途径，重点指出了铁尾矿在土壤改良、新型材料和全域综合整治等新领域的应用，进一步说明了铁尾矿的多功能性、基础保障性和资源战略性对缓解资源约束、平衡资源开发结

2、构、推进可持续发展具有积极意义。关键词：尾矿；铁尾矿；二次资源；综合利用中图分类号TD981文献标识码A文章编号矿产资源作为人类生存和发展的根本性保障基础，具有重要的战略地位。2018年，我国累积的尾矿库存量约207108t,其中超过一半为铁尾矿IL尾矿堆存不仅占用大量土地、造成社会资源闲置浪费，也给生态经济环境带来严重污染。随着2020年防范化解尾矿库安全风险工作方案要求尾矿库“只减不增”的推进，铁尾矿作为一种二次资源，越来越受到政府和企业的重视。2019年，我国尾矿综合利用率为27%，十年间尾矿综合利用率增长近20个百分点，但细分领域的尾矿利用率差距明显，铁尾矿利用率仍低于行业平均值。立足

3、我国铁尾矿资源实际，大力开展铁尾矿资源“3R”研窕开发，实现铁尾矿资源开发与节约并举，提高铁尾矿资源利用效率，具有重要的经济和社会意义。1 铁尾矿资源现状及其特征1.1 铁尾矿资源概述我国铁矿石资源丰富，但资源禀赋差，铁精矿与相应的铁尾矿产出量比约为1：2.53。据中国钢铁工业协会2021年的统计数据，我国铁精矿产量约2.85x10%,“十四五”末我国铁精矿将年产3.7亿吨。据此估算，我国年产铁尾矿扣除综合利用后堆存量约6l0Y并持续增长。长期堆存累积的铁尾矿数量更加可观，初步估算铁尾矿累积堆存预计在8OIO8t水平。1.2 铁尾矿类型及其轴征我国的铁尾矿是一种复合矿产资源，主要矿物成分为脉石

4、矿物，如石英、辉石、长石、石榴石、角闪石及其蚀变矿物；化学成分主要为硅、镁、钙、铝、铁等（表1）。表1铁尾矿类型及其化学成分单位：%尾矿类型SiO2CaOAl2O3MgONa2OK2OFeq3SO2P2O5MnOLoss鞍山式73.273.044.074.220.410.9511.600.250.190.322.18火山岩式34.868.517.423.682.150.3729.5112.464.580.135.52矽卡岩型35.6623.955.066.790.650.4716.557.186.54根据铁尾矿中金属元素的含量，一般分为单金属尾矿和多金属尾矿。多金属铁尾矿一般矿物组成成分复杂、

5、含有元素种类多，以西南攀西地区、包头地区和长江中下游武钢地区为主要典型。单金属铁尾矿初步形成以下4种类型。（D高硅鞍山铁尾矿。具有数量大、硅含量高、伴生元素少的特点，同类型有国内本钢歪头山、大孤山、弓长岭、齐大山等。（2）高铝马钢铁尾矿。具有产量低、AbCh含量高、伴生硫磷元素少的特点，长江中下游宁芜一带为主要产地，如姑山铁矿、黄梅山铁矿等。（3）高钙、镁邯郸铁尾矿。具有伴生S、Co、Cu.Ni.Pb、Zn.Au、Ag等微量元素的特点，如王家子、玉石洼、玉泉岭等。（4）低钙、镁、铝、硅铁尾矿。特点是以非金属重晶石、碧玉等矿物为主，并含有C。、Ni.CU等元素，如酒钢铁尾矿。2 铁尾矿综合利用途

6、径及案例2.1 铁尾矿再选回收有价元素铁尾矿中有益元素的再富集和回收是开展铁尾矿综合利用的首要考虑因素之一，其优势是通过较少的投资、较少的生产成本和集约节约管理，实现有价成分回收利用。该方法从20世纪90年代以来，陆续在一些选矿厂投产验证，得到较好经济效益。铁尾矿再选回收工艺具有简单、经济等特点，但也需根据矿石性质及原生产工艺进行详细试验研究。如赤铁矿尾矿应考虑浮选和重选工艺，连生体磁铁矿尾矿应考虑再磨分散磁选等。如东鞍山一选生产工艺流程是单一碱性浮选，产出铁尾矿含铁15%左右，通过在尾矿管线上截流，采用脱泥脱药预处理和螺旋溜槽重选工艺，可年产铁品位60%左右的铁精矿9l04t0大弧山选矿厂铁

7、尾矿采用圆盘磁选机粗选，粗精矿再磨磁选加细筛再选，可获得铁精矿铁品位60%左右。辽宁某铁尾矿采用中磁一强磁一磨矿一中磁一强磁工艺得到中矿，然后采用浮选获得铁品位59.05%的铁精矿。针对含有多种有价元素的铁尾矿，使用具有综合经济价值的技术工艺更加科学合理。如某含铜0.83%、含铁24.04%的铁尾矿，采用浮选铜-再磨精选-尾矿选铁-反浮选脱硫的工艺得到铜品位26.15%、伴生金品位2.14gt伴生银品位107.50gt的合格铜精矿和铁品位68.32%的合格铁精矿，实现了废弃多金属元素的再回收利用。如云南某富镁铁尾矿含铜0.22%、含锌0.68%、含镁14.34%,采用铜、锌优先浮选工艺流程分别

8、得到铜品位27.34%的铜精矿和锌品位48.51%、含锢1160gt的锌精矿，较好的实现了有价元素再富集再PI收网。2.2 铁尾矿作为建筑材料应用铁矿在选别有价元素后，所得尾矿化学成分一般与工程材料的成分类似，并具有粒度细、开采便捷等特点。一般建筑材料的化学成分为：SiO265%.AI2O315%Fe2O315%,MgO5%.钠、钾微量。铁尾矿通过适当调整成分，可作为制造墙砖、玻璃、混凝土等的原材料。我国利用尾矿生产建材的研究在“十二五”、“十三五”时期得到政策大力推进，一批示范项目建成并取得良好发展。目前在大力推进绿色矿山、绿色建材和生态文明建设的主基调下，尾矿已广泛应用于建筑材料中。（1）

9、生产墙砖。由于绿色建筑、海绵城市、智慧城市等发展趋势，倒逼传统建筑材料向新型绿色建筑材料转型，其中墙体材料以低耗、高效、多功能的免烧砖、砌块、环保彩砖、复合板材等成为主流。如免烧破生产工艺是：原料加工一配料一搅拌一消化一成型一静置一养护一包装，将铁尾矿作为骨料添加，铁尾矿的用量最高可达70%9U制备彩色地面砖，采用反打振动工艺要求产品抗压强度大，以符合道路高强度严苛条件，采用铁尾矿可减少原材料成本，在矿区近的地区企业已实现成熟应用。（2）生产玻璃。玻璃的主要原料为尾矿、石英砂、碳酸钙、氧化铝、氧化镁、碳酸钠、碳酸钾、碳酸钢、硼砂等，其中尾矿用量可达到60%。国内外对此开展研究较多，如沈阳建筑工

10、程学院:利用歪头山铁尾矿及新城金矿尾矿研制成建筑用微晶玻璃，尾矿掺量达65%以上；王明:以垣曲铁尾矿采用烧结法制备了黑色微晶玻璃，取得了较好成果。（3）生产凝胶材料。铁尾矿生产水泥可从代替配方元素和代替骨料组分两方面考虑，代替水泥配方的铁粉，对铁尾矿的消耗量较少，代替水泥骨料组分，需要调整配方以达到水泥标号要求，铁尾矿消耗量相对较大。如桃冲铁矿的水泥厂“以对铁尾矿资源的消耗量占选铁厂尾矿总量的1/7,减少了选铁厂尾矿的堆存量，也节约了企业直接生产成本。（4）其它建筑材料。将铁尾矿作为二次资源，开发的建筑产品种类较为丰富。在美国，大多数尾矿被用于生产混凝土、铺路材料、轻质砖等。在日本，将铁尾矿、

11、硅藻土配料生产轻集料，可用于建材的原材料。建筑用墙材粉煤灰砌块的原材料为尾矿、粉煤灰、粗骨料和水泥等，其中采用铁尾矿的掺和量高达45%”21近几年，由于环保监管，我国各大城市的混凝土砌块企业原材料从天然砂开始转向机制砂，对尾矿和粉煤灰的需求更加迫切，推动矿企也实现了尾矿资源化销售。2.3 铁尾矿作为矿山填料应用铁矿石开采一般需配套尾矿库，据2018年全国尾矿库数据分析报告，我国尾矿库存量6731个。2020年，八部门出台了防范化解尾矿库安全风险工作方案，要求对尾矿库进行“只减不增”的治理管控。2021年发布的尾矿库安全规程，制定了尾矿库回采防范标准。利用尾矿进行充填的技术应用对矿山开发企业最为

12、实用而高效。尾矿充填技术通常具有多种有益成效，经济上最为显著的是成本费用低，较传统的充填费用可降低70%90%,对于不能设置尾矿库的企业，采用充填的效益更加突出。如安徽前常铜铁矿公司处于淮北平原，由于项目所在地地形及环保政策等要求，必须将选厂排出的尾矿全部用于采空区的充填。我国矿山充填技术及应用的迅速发展，加上环保政策的高质量发展要求，为铁尾矿充填创造了基础性条件。目前，具有代表性的充填方法主要包括全尾矿胶结充填方法和高水固结充填方法两种。全尾矿胶结充填技术基于物理化学、胶体化学理论，采用浓度为15%20%的尾矿浆，经过压滤脱水工艺得到尾砂充填骨料。高水固结充填技术是以“高水速凝固材料”为胶结

13、材料，将矿山尾矿作为充填骨料，按一定比例配制成浓度30%70%的高水固化料浆，直接凝结为固体充填体。2.4 铁尾矿应用新途径利用铁矿资源可推动区域的林木水草田地等生态区域协调，实现资源本位利用和提升综合效益。（1）应用于土壤改良。鞍钢研究院1将铁尾矿与有机肥、离子置换剂等制备成土壤改良剂，将东北某荒置的苏打盐碱地改良为稻田，扩大试验表明土壤PH值和盐度都得到明显改善，具备农作物成长条件。（2）应用于绿色新型材料。将铁尾矿与废聚苯乙烯、水泥等材料进行配料，制备成轻质保温材料，是铁尾矿进入高端保温装配式材料领域的新途径。由于砂石骨料在资源和环保方面监管趋严，铁尾矿作为主要原材料在装配式材料、3D打

14、印材料IW等绿色新型材料中的研究和应用具有可行性。（3）应用于全域综合整治。德国、美国、加拿大、澳大利亚等国对矿山及生态的制度体系较为健全，基本形成法律、规划、技术等有效的治理机制，其矿山复垦率超过80%5。我国的矿山土地复垦从1990年前后进入了快速进展阶段。利用尾矿进行生态恢复的土地可用于农、林、牧、渔、绿化等社会活动，还可以将尾矿与环境、空间等进行全域综合整治，对于新增土地、赋予生态、减少隐患、创造机会、可持续发展等意义重大【网。（4）应用于替代更新材料。发挥尾矿物理化学性质差异作用，采用铁尾矿作为高炉炉渣调质剂可改善高炉渣性能“外2。】，采用铁尾矿作为环境工程处理剂可实现环境天然或人工

15、修复，采用铁尾矿生产路面基料可减少天然砂石料的消耗量RL3 结论与展望铁尾矿具有储量大、有害成分少、自然属性强的特点，采用适宜的技术手段，与发展趋势的绿色、环保、国土、生态等融合，能够创造基础条件，实现多层次综合效益，是一种相对较好的二次资源。在资源战略与和谐发展的背景下，大力推进基于铁尾矿的回收、填充、替代材料等应用的同时，结合我国生态环境改善及新领域绿色、科技等方面的发展需求，探索国土综合整治、贫瘠土壤改良、高端装配式材料、3D打印建筑材料等新应用研究，也是铁尾矿紧跟时代步伐、实现资源价值的重要途径之一。铁尾矿日益体现出的多功能性、基础保障性和资源战略性，将对缓解资源约束、平衡资源开发结构、推进可持续发展具有积极意义。参考文献Ul王琼杰.全国矿产资源节约与综合利用报告(2019)M.北京：地质出版社,2019.12中华人民共和国生态环境部.2020年全国大中城市固体废物污染环境防治年报G1.2020.13唐艳东，马北越，邓承维.铁尾矿的资源化利用研究现状J.耐火与石灰,2021,46(6):23-27.(4张锦瑞，王伟之，李富平，等.金属矿山尾矿综合利用与资源化M.北京：冶金工业出版社,2002.15金明水.鞍山地区铁尾矿综合利用现状及设想J.有色矿冶,2006,22(3