有色金属矿山尾矿资源化利用研究进展

有色金属矿山尾矿资源化利用研究进展

陈正顺

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摘要：近年来，我国对矿产资源的需求不断增加，有色金属矿山建设越来越多。金属矿山大量堆存不仅占用了宝贵的土地资源，而且存在极大的安全隐患。这些尾矿中部分金属元素和非金属矿物含量较高，具有较大回收价值与资源化利用前景。本文首先分析有色金属尾矿概况，其次探讨有色金属尾矿的综合利用，最后就应用前景进行研究，可为有色金属尾矿的综合利用提供参考。

关键词：金属加工；智能化；物联网；信息化

引言

通常，有色金属高品位矿堆经采矿、选矿、冶炼、加工等工序，通过上下游产业深度加工成金属制品后，才可用于各行业，如制冷空调、航空航天材料、电动汽车等。尾矿是选矿过程中对有用金属进行富集后的废弃矿物，一般经管道排至尾矿库堆存。随着国家环保政策执行力度的加大，尾矿库面临巨大压力。大多数尾矿虽已不再富含对人类具有重要意义的有色金属，但仍有相当价值可供挖掘。

1有色金属尾矿概况

有色金属尾矿是指矿石经过破碎、筛分、磨矿以及各种选别工艺选取有用金属后排放的脉石矿物与选矿工艺用水的混合物。是矿山开采和加工过程中的主要固体废弃物之一，各种尾矿的物理化学性质因岩石类型的不同而不同，在很大程度上取决于原矿性质、选矿工艺和尾矿库储存期间的风化程度。我国的有色金属矿产丰富，但是有色金属采选回收率只有50％～60％，与发达国家相差甚远。据统计，目前我国有色金属矿山尾矿的堆存已达21亿ｔ，这些尾矿中大都含有多种有价金属和非金属矿物，是宝贵的二次矿产资源。对有色金属尾矿的有效处理和综合利用是十分必要的。我国对于金属矿山尾矿资源化利用的研究始于20世纪80年代末期，起步较晚。近年来，随着资源日益枯竭及环保压力增大，尾矿资源化利用已经成为当前的研究热点。本文从金属矿山尾矿资源化利用出发，重点阐述了从金属矿山尾矿中回收有价成分、利用金属矿山尾矿充填采空区、利用金属矿山尾矿制作建筑材料（如混凝土、砖、陶粒和陶瓷）等研究，以期为金属矿山尾矿资源化利用提供有益借鉴。

2有色金属尾矿的综合利用

2.1煤矸石提碳/发电

当保供煤、商品煤热值要求较低的情况下,可考虑回收有一定热值的螺旋分选尾矿和黑矸,掺入混煤中销售。或将热值较大的煤矸石直接掺烧发电,同样是利用有效途径。掺烧部分发热量较高的中煤、尾煤或者煤泥,通过循环流化床燃烧发电可满足工业需求。

2.2尾矿制砖

合适的尾矿可用来代替黏土制砖，节省烧制黏土砖所需成本及堆积尾矿所需的土地资源，同时消除或减少尾矿对环境污染，在未来研究中具有广阔的应用前景。针对某铅锌矿尾矿的化学成分、矿物组成及相对含量、粒度及其分布特性，以水泥为胶结料、石灰为激发剂、混凝土为发泡剂以及废弃聚苯泡沫粒为预孔剂，在尾矿含量达到70％～80％的条件下，制备出的轻质免烧砖抗压强度可达到9.3ＭＰａ，稳定性良好。利用低活性铜尾矿为主要铝硅酸盐前驱体、矿渣为辅助胶凝材料制备建筑砖的可行性。耐久性试验和浸出试验结果表明，与传统胶凝材料相比，制备出的建筑砖具有较强的抗压强度。与此同时，铜尾矿中的重金属被成功地固定并封装在制备的建筑砖中。

2.3免烧砖

与烧结砖不同，免烧砖是以粉煤灰、煤渣、煤矸石等为原料，不经高温焙烧，而按照成品的要求和标准添加一定的助凝剂或化学药剂使其湿度和粒度达标。以金属矿山和围岩为主要原料[m（金属矿山）∶m（围岩）=45%∶30%]通过干法养护制备出28d抗压强度为25.63MPa的免烧砖。该配比大量使用了金属矿山和围岩，减少了水泥用量，具有显著的经济效益。以金属矿山为主要原料来制备免烧砖，发现当K1胶结材料与金属矿山质量比例为1∶6，拌合料用水质量占10%，在10MPa下液压成型免烧砖28d抗压强度最高。烧结砖需要高能耗、热耗的烧结窑，成本较高且环境不友好。与之相比，免烧砖原料经过搅拌后只需自然养护，工艺简单易行，流水作业，一次压制成型，免烧免蒸，节约大量能源。因此，免烧砖的规模化生产是建材产品绿色可持续发展的重要方向之一。

2.4加气混凝土

加气混凝土是以水泥、石灰、砂、粉煤灰、矿渣、发气剂、气泡稳定剂和调节剂等为主要原料制造的多孔混凝土制品。相比于普通混凝土，具有轻质、保温、隔热等特点，且能耗低。作为一种节能建筑材料，加气混凝土可以加工成板材、砌块和保温制品等墙体材料，发展前景广阔。利用金属矿山尾矿制备加气混凝土技术逐渐成熟，它的发展将为解决金属矿山尾矿堆积提供了一种新途径。

2.5生产水泥

由于铅锌尾矿及铜尾矿在代替部分水泥原料时具有矿化作用，在提高熟料产量和质量的同时还降低了煤炭的消耗。因此，国内外主要利用这两种尾矿煅烧水泥。铜尾矿是尾矿中排放量大、污染严重的主要尾矿废弃物之一，已尝试作为水泥生产的原料。在不使用任何改进技术的情况下，用20％的铅锌矿尾矿替代水泥是可行的。铜尾矿是尾矿中排放量大、污染严重的主要尾矿废弃物之一，已尝试作为水泥生产的原料。以20.31％铜尾矿为生料，以15％铜尾矿为添加料制备铜尾矿普通硅酸盐水泥，这不仅可以有效解决铜尾矿堆存带来的环境污染问题，还可以帮助水泥行业增加收入，进一步实现碳减排。

结语

综上所述，有色金属尾矿由于成分复杂、有毒有害物质多、排放量大等特点，给矿业工程带来了严重的环境问题。虽然有色金属尾矿在有价组分二次回收、充填矿山采空区、生产建筑材料、用作土壤改良剂及农作物肥料、尾矿复垦植被等资源化利用方面取得了一定成效，但实现有色金属尾矿的可持续性处理仍面临极大挑战。将有色金属尾矿高效利用和安全处置相结合，经济效益和环境保护同时兼顾。建立有色金属尾矿处理和综合利用的示范工程，以点带面推动矿山尾矿综合利用进程。

参考文献

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