尾矿综合利用现状和方向

尾矿是选矿厂在特定经济技术条件下,将矿石磨细、选取“有用组分”后所排放的固体废弃物,也就是矿石经选别出精矿后剩余的固体废料。一般是由选矿厂排放的尾矿矿浆经自然脱水后所形成的固体矿业废料,是工业固体废料的主要组成部分,其中含有一定数量的有用金属和矿物,可视为一种“复合”的硅酸盐、碳酸盐等矿物材料,并具有粒度细、数量大、成本低、可利用性大的特点。桂林鸿程作为尾矿磨粉机生产厂家,我们的尾矿再磨设备在尾矿综合利用中得到了广泛的应用,今天为大家介绍一下尾矿综合利用现状和方向

一、尾矿分类

尾矿类型分类。按行业划分主要包括黑色金属尾矿、有色金属尾矿、稀贵金属尾矿和非金属尾矿。

1)黑色金属尾矿。包括铁尾矿、锰尾矿。大部分铁尾矿、锰尾矿都含有可进一步提取的残余铁、锰,其余组分主要是硅酸盐类矿物。部分铁尾矿和锰尾矿还含有可提取的有色、稀有或稀土金属(如四川攀枝花的钒钛磁铁矿型尾矿和内蒙古白云鄂博的多稀土金属伴生型铁尾矿及“锰三角”地区的部分锰尾矿)。

2)有色金属尾矿。主要包括铜尾矿、铅锌尾矿、镍尾矿、锡尾矿等。有色金属尾矿一般都含有多种残余的有色金属、硫化矿物、石英、长石、云母等氧化矿物和硅酸盐类矿物。有色金属尾矿中残余的有色金属大部分对于周边环境来说都是潜在的重金属污染源,尤其是砷、铅污染最为严重。大部分有色金属尾矿由于含有较多的硫化物,也是酸性废水的潜在发生源,是对环境构成酸污染的潜在危害。

3)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。稀贵金属尾矿除了含有可以再提取的有价稀贵金属外,具有与有色金属尾矿相近的矿物组成,即尾矿的主要成分也是石英、长石、云母等矿物。部分稀贵金属矿物中含有较多的方解石、萤石等矿物,是氟的潜在污染源。

4)非金属矿尾矿。种类繁多,主要包括石灰石尾矿、大理石尾矿、高岭土尾矿、石英岩尾矿(又称玻璃尾矿)、花岗岩尾矿、石墨尾矿、滑石尾矿、石棉尾矿、硅藻土尾矿、膨润土尾矿、珍珠岩尾矿、蛭石尾矿、云母尾矿、铝矾矿(铝土矿)尾矿等。非金属矿尾矿按所含主要成分分为碳酸盐类(如石灰石尾矿、大理石尾矿)和硅酸盐(氧化硅)类(其他尾矿类型)。大部分非金属尾矿所含的原目标矿物都不具有再选价值,多采用整体利用或自然堆存,但总量少,堆存分散。由于大部分非金属矿尾矿不含高浓度的有毒有害物质,又属硅酸盐或碳酸盐类,在堆存过程中易于土壤化,再加上单库容一般较小,所以非金属矿尾矿堆存带来的环境危害和安全风险相对较小。

二、尾矿化学成分分类。据中国地质科学院尾矿利用技术中心提出的按尾矿中其化学成分不同,可把尾矿分为7种类型。在第7种复成分类型中,又根据尾矿中矿物成分不同划分为5个子类型。该分类在实际开发利用尾矿过程中时更为有效、实用些。

1)高硅型尾矿:SiO含量达80%以上,其它任何一种组分的含量均不足10%,这类尾矿主要见于产状较单纯的脉状钨矿、金矿尾矿、部分见于铁回收率很高的含铁石英岩型尾矿。

2)钙镁质尾矿:CaO和MgO总含量达30%以上,SiO含量不足30%,其它任何常量组分含量均不足10%。这类尾矿主要见于部分以碳酸盐岩为主的尾矿。

3)铝硅质尾矿:Al2O3含量达15%以上,SiO含量达60%以上,其它任何常量组分含量均不足10%,这类尾矿主要见于以铝过饱和的花岗质岩石为主的尾矿,粘土岩及其它富铝沉积岩或长英质岩石为主的尾矿。

4)铁硅质尾矿:Fe2O3和FeO总含量达20%以上,SiO含量达60%以上,其它任何常见组分含量均不足10%,这类尾矿主要见于部分以中基性、中酸性岩浆岩及其变质岩为主岩的铁尾矿,含铁矿石英岩型尾矿。

5)碱铝硅质尾矿:K2O和Na2O总含量达10%以上,Al2O3含量达10%以上,SiO含量达60%以上,其它任何常量组分含量均不足10%,这类尾矿可见于以长英质岩石为主的尾矿。

6)钙铝硅质尾矿:CaO含最10%以上,Al2O3含量10%以上,SiO含量达40%以上,其它常量组分含量均不足10%,这类尾矿可见于部分矽卡岩型矿床、斑岩型矿床。

7)复成分尾矿:SiO含量通常在40%到60%之间,多种其它常量组分含量超过10%,系最为常见的尾矿类型,多数岩浆型、矽卡岩型、变质岩型、斑岩型、火山岩型、碎屑岩型内外生矿床的尾矿都可为该类尾矿。

三、工业用途分类。这种分类主要根据尾矿可否利用和利用方向进行,一般将尾矿分为三大类。

1)有价组分再选回收型尾矿:尾矿含有可再选回收的有价组分,其开发利用应首先考虑有价组分的再选回收,这类尾矿又可根据可再选回收组分进行亚类划分,如含全尾矿,含铁尾矿,含铜尾矿,含萤石尾矿等等。

2)整体利用型尾矿:尾矿无可再选回收的有价组分,但环境有害组分含量不超过环保法定标准,可以将其依层次进行整体利用。这类尾矿又可根据其整体利用的最佳途径进行亚类划分。如微量元素肥料型尾矿,铸石原料型尾矿,微晶玻璃原料型尾矿,玻璃原料型尾矿、陶瓷原料型尾矿等等。

3)无直接利用价值型尾矿:或因尾矿整体性能差,或因环境有害组分含量超标,使得尾矿无工业利用价值,这类尾矿即称无直接利用价值尾矿。其分布不甚广泛。

四、环境危害途径分类。依据尾矿对环境造成危害的途径来划分尾矿类型,较常见的类型包括:

1)无环境危害型尾矿:尾矿对环境无任何危害,这类尾矿可见于部分以重选为基础的中粗粒尾矿。例如:华南部分脉状钨矿尾矿,华北部分含铁的石英岩尾矿。

2)放射性污染型尾矿:尾矿放射性元素含量超标,而构成对环境的危害,可见于部分放射性元素和含放射性组分超标的尾矿。

3)重金属污染型尾矿:尾矿含超标的重金属组分,特别是在堆放环境中经风化、氧化和水解等作用,重金属活性增强,而其含量又超标的尾矿,系常见尾矿类型,铜矿、铅锌矿等多数有色金属矿尾矿都属于这种类型。

4)其它有害元素污染型尾矿:含有除放射性元素,重金属元素之外的环境有害元素的尾矿,如含砷、硫,镉等元素,当其含量超标时,即属于这种类型。

5)选矿药剂污染型尾矿:由于含某些影响环境质量的选矿药剂而造成环境污染的尾矿。

6)粉尘污染型尾矿:一些尾矿虽然不含超标的环境污染组分,但由于堆存环境长期或周期性干燥,使得尾矿细颗粒经风力携带,污染大气。

7)复合污染型尾矿:多途径污染环境的尾矿属此类、系常见尾矿类型。

五、环境危害程度分类。依尾矿对环境的危害程度进行划分,通常将尾矿划分以下几类:

1)环境的任何危害。

2)潜在环境危害型尾矿:尾矿无直接影响环境质量的超标有害组分。但通过在堆存环境中较长时间的尾矿、选矿药剂、空气、水等相互作用,使得某些组分发生性状变化,而构成对环境的危害。

3)轻度环境危害型尾矿:有一定途径对环境造成危害,但这种危害的程度较轻,短期内不引起明显的环境变异,有生命体内不留下明显的危害痕迹。

4)重度环境危害型尾矿:存在一种或多种严重环境危害途径,短期内即可引起明显的环境变异、在生命体内留下明显危害痕迹的尾矿属于这种类型。例如引起大气质量明显降低,动植物畸变,生长缓慢,局部多发性疾病和早衰等的尾矿,都是重度环境危害型尾矿。

六、尾矿综合利用现状

1、尾矿中金属和有用组分的回收

尾矿中还残留有价成分,因限于科技水平而未能提取干净。回收其中的有用物质和伴生元素是尾矿综合利用首先必须做的最直接的方法。我国尾矿有价组分再选回收技术研究真正大范围研究是在20世纪70年代后期开始,目前,全国矿山已经普遍开展此项工作,取得了一定成绩,创造了良好的资源、环境和经济效益。

一些老尾矿,由于受到当时条件的限制,损失于尾矿中的有用组分会更大一些。例如云锡老尾矿数量已达1亿t以上,基保平均含锡为0.15%,损失的金属锡达20成t以上,吉林夹皮沟金矿,老矿区金矿尾矿存量约30万t,含金品位约0.4~0.6g/t(新尾矿库),1~1.5g/t(老尾矿库),损失的金属量约1.6t、钼t、银2t、铅t;陕西双王金矿,选金尾矿中含有纯度很高的钠长石,储量达数亿t,成为仅次于湖南衡山的第二大钠长石基地,若加工成半成品钠长石粉,其价值就高达亿元。

2、尾矿资源化整体利用——尾矿生产各类建筑材料系列产品

建筑行业里作为建筑原材料的混凝土,其使用范围非常广泛,功能作用尤为重要。显然,在“双碳”经济飞速发展的今天,众多建材企业,已经把尾矿作为一种强有力的替代性传统建材原料,用来生产各类混凝土系列制品,在建筑物的工程使用量将会呈现爆发式增长。同时也成为解决矿山尾矿堆存的最有效途径之一,现在全国的尾矿建材届业内已是广泛共识和产业实践。

尾矿是一种经济实用的复合矿物原料。应用于适用的建材系列产品配方的原料,即作为硅酸盐系列产品生产物料,来积极开发利用消耗掉,实现尾矿“减量化、无害化、资源化”。我国大部分尾矿粒度较细,一般尾矿粒度在-0.mm占50%~75%,仅长江中下游一带尾矿粒度较粗。由于尾矿的化学成分接近建筑用建材、陶瓷、玻璃、砖瓦等所需要的原料成分,为开展尾矿生产建筑材料创造了条件。

1)尾矿生产硅酸盐水泥、建设砂、商品砂浆、固化剂胶凝材料、建筑陶瓷、玻璃、园林景观石等;

2)尾矿生产新型墙体材料制品。包括烧结砖、混凝土自保温复合砌块、多孔砖、混凝土轻质隔墙板、加气块、陶粒等;

3)尾矿生产彩色屋面瓦、保温材料、生态透水砖、草坪砖等;

4)尾矿生产高附加值微晶材料系列产品。微晶石、微晶发泡陶瓷板材复合多功能一体板、防腐耐磨板、管材、耐火材料等;

5)尾矿应用于公路路基材料,白炭黑、净水剂化工产品;

6)尾矿应用于农林土壤改良剂,填海造地等;

7)尾矿生产装配式建筑复合多功能一体板材。

3、尾矿用作矿山地下开采采空区的填充物

可以利用全尾矿、废石来进行高浓度井下充填,替代普通砂、石作粗、细骨料和部分胶凝材料以及部分外加剂。充填成本将在大幅度降低的同时,能更有效减少井下充填胶凝材料的水化热反应所产生的不利耐久性及各项性能不利方面的影响。是矿山采空区的回填是直接利用尾矿最行之有效的途径之一。一般每采1t矿石需要回填0.25~0.4m3废石。而且尾矿做充填料,其充填费仅为碎石水力充填费用的1/4~1/10。不仅解决了尾矿排放问题,减轻了企业的经济负担,还取得了良好的社会效益。

有的矿山由于地形的原因,不可能设置尾矿库。如安徽前常铜铁矿,地处淮北平原,由于地形及环保等特殊要求,必须将选矿厂排出的尾矿全部充填于采空区。近10多年来,随着在充填料制备、输送技术、膏状充填材料开发应用和充填回采工艺技术等方面均取得了长足的发展,加之井下无轨自行设备的广泛应用,我国充填技术达到了世界先进水平,充填采矿法现已成为我国一种高效的开采方法。目前,我国应用充填采矿法的有色金属矿山占30%以上。




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