甘德清 李洪寶 陳 超

(1.河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院；2.河北省礦業(yè)開(kāi)發(fā)與安全技術(shù)實(shí)驗(yàn)室)

·實(shí)用技術(shù)·

河北省鐵礦二次資源的分布特點(diǎn)分析

甘德清1,2李洪寶1,2陳 超1,2

(1.河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院；2.河北省礦業(yè)開(kāi)發(fā)與安全技術(shù)實(shí)驗(yàn)室)

為實(shí)現(xiàn)河北省鐵礦尾礦及廢石等二次資源的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)化、產(chǎn)業(yè)化，對(duì)二次資源的礦物成分和分布特點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)查和分析。通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，河北省一些礦山已經(jīng)開(kāi)始對(duì)二次資源進(jìn)行了回收利用，但仍存在對(duì)生態(tài)環(huán)境造成二次破壞、缺乏相應(yīng)的法規(guī)政策的管理和引導(dǎo)、二次資源企業(yè)規(guī)模小等問(wèn)題，亟待制定有效措施加以解決。

二次資源 鐵尾礦 廢石 分布特征 成分分析

鐵礦資源是河北省重要的礦產(chǎn)資源，經(jīng)過(guò)礦山多年的采選生產(chǎn)，河北省鐵礦山堆積了大量的廢石及尾礦，這些“人工礦床”是鐵礦山重要的二次資源，隨著采選工藝進(jìn)步和技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件改善，二次資源必將成為自然資源的重要補(bǔ)充[1]。對(duì)二次資源的開(kāi)發(fā)利用不僅是鐵礦產(chǎn)資源的回收利用問(wèn)題，還關(guān)系到資源保護(hù)、環(huán)境保護(hù)、礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)等重要問(wèn)題。

河北省鐵礦產(chǎn)區(qū)按照礦床生成條件和礦物類型的不同分為四類，其礦石經(jīng)選別后的尾礦和廢石物理結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)各異。經(jīng)對(duì)不同類型尾礦和廢石調(diào)查分析，得到了二次資源分布特征和分布現(xiàn)狀，為實(shí)現(xiàn)鐵礦二次資源的開(kāi)發(fā)利用提供了理論基礎(chǔ)[2]。

1 河北省鐵礦二次資源組成成分分析

1.1 河北省鐵尾礦組成成分分析

河北省鐵礦產(chǎn)區(qū)按照礦床生成條件和礦石類型的不同，可大致分為4部分：冀東地區(qū)鞍山式沉積礦床，主要分布在唐山市、秦皇島市，以及承德市的部分地區(qū)；邯邢鐵礦產(chǎn)區(qū)的矽卡巖型礦床，主要分布在邯鄲市的武安、永年，以及邢臺(tái)市的沙河等地；濱海淺海相沉積赤鐵礦菱鐵礦礦床，亦稱之為宣龍式鐵礦床，主要分布在張家口市的宣化等地；承德巖漿型釩鈦磁鐵礦床，主要分布在承德市的平泉、豐寧、圍場(chǎng)、承德(縣)等地。這4類礦床的礦物和脈石組分不同，礦石物理結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)各異，經(jīng)選別后形成的尾礦的主要礦物組分有非常大的差異。

1.1.1 冀東地區(qū)鞍山式沉積礦床

冀東地區(qū)鐵礦屬前震旦紀(jì)鞍山式沉積變質(zhì)鐵礦，鞍山式鐵礦石的礦床類型屬前震旦紀(jì)沉積變質(zhì)型磁鐵石英巖和赤鐵石英巖。礦石呈條帶狀的貧鐵礦，一般含鐵量在30%左右，其主要金屬礦物為磁鐵礦、赤鐵礦和假象赤鐵礦，主要脈石礦物有石英，其次為綠泥石、方解石和角閃石。冀東地區(qū)鞍山式鐵礦尾礦的化學(xué)成分比較簡(jiǎn)單，化學(xué)成分中SiO2含量達(dá)65%～75%，有的SiO2含量高達(dá)83%，全鐵品位為8%～14%，屬高硅型尾礦。該類鐵尾礦是數(shù)量最大的鐵尾礦類型，尾礦一般不含有價(jià)伴生元素，平均粒度為0.04～0.20 mm，屬于這類尾礦的選礦廠有首鋼大石河、水廠、唐鋼石人溝等礦山選礦廠。冀東地區(qū)鐵尾礦化學(xué)多元素分析及顆粒級(jí)配關(guān)系見(jiàn)表1、表2。

表1 冀東地區(qū)鐵尾礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

元素TFeMnOMgOSiO2CaOAl2O3SPMFe含量10.680.0853.1672.794.8256.080.100.160.93

表2 冀東地區(qū)鐵尾礦顆粒級(jí)配關(guān)系

1.1.2 邯邢矽卡巖型礦床

矽卡巖型鐵礦床系中酸性巖漿侵入到碳酸鹽類沉積巖中經(jīng)接觸交代作用形成。礦床除鐵外，一般還含有銅、鉛、鋅、鋁、鎢等有用元素，但一般只有鋅含量可達(dá)到工業(yè)回收的要求。

邯邢尾礦屬高鈣鎂型尾礦，主要礦物為方解石、透輝石和綠泥石；尾礦中金屬礦物主要為磁鐵礦和赤鐵礦，還有一些黃鐵礦，及一定量的鋅和銅礦物；其中從尾礦中回收閃鋅礦，減少尾礦的排放量是可能的。邯邢鐵尾礦化學(xué)多元素分析及顆粒級(jí)配關(guān)系見(jiàn)表3、表4。

表3 邯邢鐵尾礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

元素SiO2CaOFe2O3Al2O3MgOMnO含量31.9830.7710.236.4913.840.12元素TiO2FNa2OSO3P2O5K2O含量0.370.240.833.890.210.81

表4 邯邢鐵尾礦顆粒級(jí)配關(guān)系

1.1.3 承德巖漿型釩鈦磁鐵礦床

承德巖漿型釩鈦磁鐵礦床屬釩鈦型尾礦，主要脈石礦物為石英，其次為綠泥石、方解石和角閃石，以及釩和鈦的氧化物。承德地區(qū)尾礦屬于多金屬類鐵尾礦，其特點(diǎn)是礦物成分復(fù)雜，伴生元素眾多，除含有豐富的有色金屬，還含有一定量的稀有金屬、貴金屬及稀散元素。從價(jià)值上看，回收這類鐵尾礦中的伴生元素，己遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)主體金屬鐵的回收價(jià)值。主要化學(xué)成分分析及顆粒級(jí)配關(guān)系見(jiàn)表5、表6。

表5 承德鐵尾礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

元素SiO2CaOTFeAl2O3MgOFeO含量45.325.1212.6811.273.189.12元素TiO2V2O5Na2OSO3P2O5K2O含量8.630.110.812.330.580.81

表6 承德鐵尾礦顆粒級(jí)配關(guān)系

1.1.4 張家口宣龍式鐵礦床

宣龍式赤鐵礦礦石以膠狀構(gòu)造為主，少量有侵染狀構(gòu)造，其礦物組成復(fù)雜，分布不均勻，以鮞狀構(gòu)造為主，金屬礦物主要為赤鐵礦，少量油菱鐵礦、黃鐵礦和磁鐵礦；脈石礦物主要有石英，其次為角閃石、輝石、黏土等。宣龍式赤鐵礦尾礦成分及顆粒級(jí)配關(guān)系見(jiàn)表7、表8。

1.2 河北省鐵礦廢石成分分析

鐵礦廢石二次資源主要是指露天鐵礦生產(chǎn)剝離廢石，河北省大規(guī)模露天礦山主要分布在唐山地區(qū)、秦皇島地區(qū)、承德地區(qū)和張家口地區(qū)。對(duì)重點(diǎn)礦山的廢石場(chǎng)進(jìn)行抽樣調(diào)查，根據(jù)各地區(qū)礦床形成條件不同，按廢石場(chǎng)礦物成分分為唐山及秦皇島地區(qū)、承德地區(qū)、張家口地區(qū)三部分。

表7 張家口鐵尾礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

元素SiO2CaOTFeAl2O3MgO含量63.323.2111.2115.024.25元素K2ONa2OSO3P2O5含量0.810.790.660.73

表8 張家口鐵尾礦顆粒級(jí)配關(guān)系

唐山、秦皇島地區(qū)以鞍山式沉積礦床為主，其廢石中以磁鐵礦物、石英礦物為主，其礦物成分分析結(jié)果見(jiàn)表9。承德地區(qū)以礬鈦磁鐵礦為主，其廢石中以磁鐵礦物、石英礦物為主，含有鈦金屬礦物、礬氧化物和磷化物、硫化物含量較高，其礦物成分分析結(jié)果見(jiàn)表10。張家口地區(qū)主要露天鐵礦廢石礦物成分分析結(jié)果見(jiàn)表11。

表9 唐山、秦皇島地區(qū)主要露天礦廢石成分分析結(jié)果 %

元素SiO2CaOTFeAl2O3MgO含量72.324.3114.213.212.34元素K2ONa2OSO3P2O5含量0.360.690.580.98

表10 承德地區(qū)主要露天礦廢石成分分析結(jié)果

%

表11 張家口地區(qū)主要露天礦廢石成分分析結(jié)果

%

2 河北省鐵礦二次資源分布特征分析

2.1 冀東地區(qū)尾礦分布特征

唐山地區(qū)尾礦主要分布在遷安市、遵化市、遷西縣、灤縣等地，其中又以遷安市尾礦量最多。尾礦堆存量大的主要為首鋼、唐鋼的鐵礦山，如遷安市的首鋼水廠鐵礦、首鋼大石河鐵礦、首鋼馬蘭莊鐵礦、唐鋼棒磨山鐵礦，遵化市的唐鋼石人溝鐵礦，灤縣的唐鋼司家營(yíng)鐵礦等。

秦皇島地區(qū)尾礦主要分布在青龍縣和盧龍縣。堆存量比較大的主要是唐鋼的廟溝鐵礦尾礦庫(kù)、青龍縣安勝礦業(yè)有限責(zé)任公司尾礦庫(kù)、青龍縣盛鑫礦業(yè)有限公司尾礦庫(kù)。

通過(guò)調(diào)查首鋼、唐鋼、承鋼下屬的大型礦山尾礦庫(kù)和地方具有代表性的大型礦山尾礦庫(kù)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，唐山地區(qū)尾礦堆存量約為45 800萬(wàn)m3，秦皇島地區(qū)尾礦堆存量約為3 853萬(wàn)m3。

2.2 邯邢地區(qū)尾礦分布特征

邯鄲地區(qū)尾礦主要分布在武安、涉縣地區(qū)，尾礦存量比較大的主要分布在邯邢礦山管理局下屬的一些礦山，例如西石門后井尾礦庫(kù)、符山礦尾礦庫(kù)、玉石洼鐵礦(惠蘭)尾礦庫(kù)、玉泉嶺尾礦庫(kù)、礦山村尾礦庫(kù)等。邢臺(tái)地區(qū)尾礦主要分布在臨城縣、內(nèi)丘縣、沙河市、邢臺(tái)縣，邢臺(tái)地區(qū)基本無(wú)較大的尾礦庫(kù)，多以較小的尾礦庫(kù)為主。通過(guò)調(diào)查邯邢礦山管理局下屬比較大的礦山尾礦庫(kù)和具有代表性的地方尾礦庫(kù)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，邯鄲地區(qū)尾礦存量約為6 177萬(wàn)m3，邢臺(tái)地區(qū)尾礦存量約為1 047萬(wàn)m3[3]。

2.3 承德地區(qū)尾礦分布特征

承德地區(qū)尾礦主要分布在寬城縣、承德縣、豐寧縣、灤平縣、平泉縣、隆化縣等地，尾礦堆存量大的主要為承德鋼鐵集團(tuán)下屬礦山尾礦庫(kù)、建龍鋼鐵集團(tuán)下屬礦山尾礦庫(kù)和一些地方礦業(yè)公司下屬礦山的尾礦庫(kù)。例如：承德鋼鐵集團(tuán)的黑山鐵礦尾礦庫(kù)、大廟鐵礦尾礦庫(kù)、承德天寶集團(tuán)金利有限公司下屬礦山尾礦庫(kù)、灤平縣寶通礦業(yè)有限公司尾礦庫(kù)、灤平縣金牛礦業(yè)有限責(zé)任公司尾礦庫(kù)、灤平縣新瑞礦業(yè)有限公司尾礦庫(kù)、平泉恒源礦業(yè)有限責(zé)任公司尾礦庫(kù)、平泉縣柏泉礦業(yè)有限公司尾礦庫(kù)、平泉縣廣源礦業(yè)有限責(zé)任公司尾礦庫(kù)等。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，承德地區(qū)尾礦堆存量約為22 448萬(wàn)m3。

2.4 張家口地區(qū)尾礦分布特征

張家口地區(qū)尾礦主要分布在宣化縣、赤城縣、涿鹿縣等地，尾礦堆存量比較大的主要為宣化鋼鐵公司龍煙礦山公司尾礦庫(kù)、赤城縣盛宇礦業(yè)有限責(zé)任公司尾礦庫(kù)、赤城縣龍宇公司隆裕選廠尾礦庫(kù)等。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，張家口地區(qū)尾礦堆存量約為5 963萬(wàn)m3。

3 結(jié) 論

從以上分析可以看出，河北省的尾礦庫(kù)、廢石場(chǎng)等，含鐵金屬量至少在1億t以上，是自然鐵礦資源重要的有益補(bǔ)充。隨著采礦技術(shù)、礦石處理技術(shù)和選礦技術(shù)的提高，這些二次資源中的有益資源必將被開(kāi)發(fā)出來(lái)。目前，在河北省的三大鐵礦區(qū)中，有一些鐵礦山已經(jīng)開(kāi)始鐵礦石二次資源回收的初步嘗試，并取得了較好的效果，但從開(kāi)發(fā)的結(jié)果看，河北省的鐵礦石二次資源回收還存在以下弊端：

(1)在二次鐵礦資源開(kāi)發(fā)時(shí)，未考慮礦山的生態(tài)和治理，造成了生態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步破壞，與建設(shè)綠色礦山的政策方向相違背。

(2)缺乏相對(duì)應(yīng)的法規(guī)、政策的管理和引導(dǎo)，二次鐵礦資源開(kāi)發(fā)帶有一定的盲目性，重經(jīng)濟(jì)利益，輕社會(huì)效益，不利于礦山的可持續(xù)發(fā)展。

(3)一般二次資源開(kāi)發(fā)企業(yè)規(guī)模小，開(kāi)發(fā)利用技術(shù)缺乏系統(tǒng)性，形不成規(guī)模效益。

[1] 劉永光，王曉蕾.鐵尾礦資源化綜合利用大發(fā)展[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2010(2)：28-30.

[2] 曹異生.中國(guó)有色金屬二次資源再生利用的現(xiàn)狀[J].中國(guó)金屬通報(bào)，2005(31)：3-7.

[3] 朱曉峰，婁 晶，徐仁鵬，等.邯鋼二次資源綜合利用生產(chǎn)實(shí)踐[J].河北冶金，2012(3)：76-78.

2014-11-13)

甘德清(1962—)，男，院長(zhǎng)，博士，教授，博士生導(dǎo)師，063009 河北省唐山市新華西道46號(hào)。