尹克林
(西鋼集團(tuán)燈塔礦業(yè)有限公司,黑龍江 伊春 153000)
在我國(guó)鐵礦尾礦一方面占用了大量的耕地,并且嚴(yán)重污染環(huán)境,破壞了自然生態(tài)平衡;另一方面若尾礦壩在設(shè)計(jì)上出現(xiàn)偏差,還有可能導(dǎo)致坍塌,嚴(yán)重時(shí)有可能導(dǎo)致人員傷亡。此外,鐵礦尾礦在運(yùn)輸及排放過(guò)程中均需用到大量的設(shè)備,這在一定程度上浪費(fèi)了人力、財(cái)力和物力。鐵礦尾礦的危害相對(duì)較大,這與我國(guó)當(dāng)前倡導(dǎo)的低碳經(jīng)濟(jì)極為不符,因此,必須采取相應(yīng)的綜合處理措施對(duì)鐵礦尾礦進(jìn)行再利用。
鐵礦尾礦本身屬于一種復(fù)合型的礦物原料,其中除含有較少量的金屬組分以外,大部分組分一脈石礦物為主,如長(zhǎng)石、石英等等。鐵礦尾礦中的主要化學(xué)成分為鐵、鋁、鎂、硅、鈣等的氧化物,極少情況下也會(huì)伴有硫和磷等。從伴生元素的含量上可以將我國(guó)的鐵礦尾礦大致分為以下兩類(lèi):
單金屬類(lèi)鐵礦尾礦按照其中化學(xué)成分含量多少的不同又可分為以下幾種類(lèi)型:
高硅尾礦。這類(lèi)鐵礦尾礦是數(shù)量比較大的一種類(lèi)型,其中各別尾礦氧化硅的含量可高達(dá)80%左右,并且很少含有其他有價(jià)的伴生元素。屬于這一類(lèi)型的鐵礦選礦廠(chǎng)主要有首鋼的密云、石河鐵礦廠(chǎng);本鋼的歪山頭和南芬鐵礦廠(chǎng);唐鋼的石人溝鐵礦廠(chǎng);鞍鋼的大孤山、東鞍山鐵礦廠(chǎng)等等。
高鋁尾礦。這類(lèi)鐵礦尾礦的年均排出量并不是很大,一般分布在寧蕪一帶,其特點(diǎn)是礦中三氧化二鋁的含量比較高,并且大部分尾礦中無(wú)其他組分及伴生元素,僅有極少數(shù)的尾礦中會(huì)含有伴生的磷和硫。以這類(lèi)尾礦作為選礦廠(chǎng)的有馬鋼的南山及姑山鐵礦廠(chǎng)、江蘇吉山鐵礦廠(chǎng)等等。
高鈣、鎂尾礦。這一類(lèi)型的鐵礦尾礦較為集中的地區(qū)為邯鄲,尾礦中通常會(huì)含有S和Co等伴生元素,極少數(shù)的尾礦中還會(huì)含有Au、As、Cu、Ag、Ni等元素。以該類(lèi)型尾礦作為選礦廠(chǎng)的主要是邯鄲本地的一些礦廠(chǎng),如西石門(mén)、王家子、玉石洼等礦廠(chǎng)。
這類(lèi)鐵礦尾礦多數(shù)分布在我國(guó)長(zhǎng)江中下游的武鋼、內(nèi)蒙古包頭以及西南攀西等地區(qū),其具有伴生元素多、礦物成分復(fù)雜等特點(diǎn),尾礦本身除含有較為豐富的有色金屬之外,還會(huì)含有少量的貴重金屬、稀有金屬以及各種稀散元素等。從這類(lèi)尾礦的經(jīng)濟(jì)價(jià)值上看,回收其中的伴生元素所帶來(lái)的價(jià)值,已經(jīng)超過(guò)了主體金屬鐵的回收價(jià)值。
鐵礦尾礦類(lèi)型的不同決定了其性質(zhì)及種類(lèi)也各不相同,處理過(guò)程中所選用的工藝及流程也不相同。換言之就是說(shuō)綜合處理鐵礦尾礦的方法和途徑也不相同。為此,筆者從以下幾個(gè)方面介紹鐵礦尾礦的綜合處理再利用。
陶粒是一種質(zhì)量較輕而強(qiáng)度較高的球狀輕集料,其作用與浮石、火山凝灰?guī)r、火山熔巖、冶金爐渣、燃料爐渣等相似,可摻和于水泥中制成輕質(zhì)混凝土。沈陽(yáng)有關(guān)單位利用尾礦參配煤矸石制成容重為640-1000kg/平方米,松散容重為420-700kg/立方米的陶粒。陶粒外殼堅(jiān)硬,內(nèi)部孔洞均勻細(xì)小呈互不連通的蜂窩狀,可用作配制輕集料混凝土。
利用鐵尾礦熔制的飾面玻璃,玻化工藝性能穩(wěn)定,可操作性強(qiáng),其主要材料性能優(yōu)于天然大理石,是一種高級(jí)裝潢材料。中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院尾礦利用技術(shù)中心利用梅山鐵礦尾礦制作微晶玻璃花崗巖的研究,大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)可以利用鐵礦尾礦為原料制作微玻巖。
在采礦工業(yè)的地下開(kāi)采中,當(dāng)開(kāi)采地表需要保護(hù)的礦床;稀有、貴重金屬或有色金屬的高品位礦床;有自然危險(xiǎn)的金屬礦床;地表水體下或強(qiáng)含水層下的富礦;賦存條件復(fù)雜的富礦;以及深部礦體的開(kāi)采等,往往要用充填采礦法。充填采礦法中的一個(gè)重要工序就是將采出礦石后的空?qǐng)鲇贸涮畈牧霞右猿涮?,其目的是減少采礦的損失和貧化、限制圍巖的移動(dòng)、防止坑內(nèi)火災(zāi)或水災(zāi)。由于近些年來(lái)鐵礦的不斷開(kāi)采產(chǎn)生了大量的鐵礦尾礦,這些鐵礦尾礦便可用做填充材料。
制備普通燒結(jié)磚,尾礦利用率可達(dá)到。燒成制品達(dá)到燒結(jié)普通磚最高標(biāo)號(hào)。燒成制品為褐紅色,與粘土磚相近,與一般建筑用磚相比體積密度偏大。采用干硬法成型燒成品外型平整可調(diào)整成型壓力和燒成溫度生產(chǎn)出低標(biāo)號(hào)的普通燒結(jié)磚。尾礦具有較好的可塑性,通過(guò)改變成型方法、坯料加水量和配料制備出承重和非承重空心磚。燒制過(guò)程中實(shí)心磚可豎碼、多孔磚和大孔磚宜平碼,在氧化氣氛下可以燒制出顏色統(tǒng)一的紅色制品,可以生產(chǎn)出的實(shí)心磚和多孔磚,抗凍融性符合建筑燒結(jié)磚標(biāo)準(zhǔn)。燒結(jié)磚砌體力學(xué)性能試驗(yàn)表明,尾礦燒結(jié)磚與砂漿具有較好的親和性,物理性能匹配較好。
在現(xiàn)場(chǎng)尾礦生產(chǎn)系統(tǒng)中增設(shè)尾礦鐵回收再磨再選系統(tǒng),回收主流程流失的鐵,將尾礦鐵品位由27%左右降至15%以下。這種低附加值的尾礦可以有三種典型用途。其一,用于生產(chǎn)低端建材。可以從這種低附加值尾礦中撈取部分粗粒尾砂,用于替代市場(chǎng)上較緊缺的細(xì)黃沙,也可以全粒級(jí)用于制備滲透性較好的人行地面彩磚;其二,尾礦干式堆排。這種低附加值尾礦經(jīng)壓濾機(jī)壓濾脫水后,水分可控制在20%以下,滿(mǎn)足運(yùn)輸、干堆要求。在完成安全與環(huán)境影響評(píng)價(jià)后實(shí)施征地堆排;其三,尾礦充填采空區(qū)。這種低附加值尾礦可以用于對(duì)采空區(qū)的充填,從而消除采空區(qū)存在的安全隱患,還可以減少尾礦在地表堆存造成的環(huán)境污染。
尾礦排出后流動(dòng)距離短便被凍住,凍結(jié)的尾礦表面在短時(shí)間內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生揚(yáng)塵。除冬季外,外界氣溫大于結(jié)冰溫度,尾礦在自重作用下向四周流動(dòng),這樣就基本保證尾礦表面一直處于濕潤(rùn)狀態(tài)。由于日照和風(fēng)力產(chǎn)生的蒸發(fā),高濃度的尾礦膏體將快速干燥,因?yàn)闈舛容^高,尾礦在排放和流動(dòng)的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)粗粒和細(xì)粒分開(kāi)現(xiàn)象,使得尾礦固結(jié)后強(qiáng)度較大,不會(huì)出現(xiàn)揚(yáng)塵現(xiàn)象。萬(wàn)一固結(jié)面遭到破壞,這些區(qū)域的尾礦可能被風(fēng)刮起并揚(yáng)塵,細(xì)粒尾礦被風(fēng)刮走,這是我們不希望看到的,這主要取決于主導(dǎo)風(fēng)向、強(qiáng)度和尾礦特性。對(duì)此類(lèi)問(wèn)題我們應(yīng)有足夠的認(rèn)識(shí),并對(duì)尾礦堆表面采取防護(hù)措施:開(kāi)啟相鄰的排礦管排礦,以覆蓋被破壞的表面;在尾礦堆表面鋪以草屑、樹(shù)葉或旋轉(zhuǎn)地噴灑水,由于灑水成本太高,也可加蓋防塵網(wǎng)或防塵布;對(duì)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高的部分應(yīng)用土或廢石永久覆蓋。
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