□王艷輝 盛 龍 王建臣 張建民 荊相平

礦產(chǎn)資源是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一，也是社會發(fā)展的前提和保證。目前我國95%的能源和85%的原材料來自礦產(chǎn)資源，且隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對礦產(chǎn)資源的需求不斷增加。大量礦產(chǎn)資源的開發(fā)不僅帶來了豐富的物質(zhì)原料，同時也產(chǎn)生了大量的尾礦。因此尾礦的利用是礦山企業(yè)可持續(xù)發(fā)展所面臨的重大問題。

一、鐵尾礦的危害

(一)嚴(yán)重污染環(huán)境。破壞森林、地貌、植被和自然景觀，導(dǎo)致水土流失、生態(tài)環(huán)境惡化。堆存于尾礦庫中的細(xì)粒尾礦，在氣候干旱、風(fēng)大的季節(jié)容易吹到尾礦庫周圍，導(dǎo)致土壤沙化、破壞植被，有時甚至形成塵沙風(fēng)暴，對當(dāng)?shù)氐娜诵笊嬖斐赏{。

(二)引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。大量的尾礦壩潛伏著泥石流、山體滑坡、垮壩等突發(fā)性災(zāi)害。幾十米高的尾礦壩一旦垮壩，數(shù)百萬噸尾礦和泥漿像泥石流一樣摧毀村莊、農(nóng)田，造成人員財產(chǎn)巨大損失。

(三)占用大量土地、投資巨大。目前，除少部分尾礦得到應(yīng)用外，相當(dāng)數(shù)量的尾礦仍堆存在尾礦庫中，占用了大量土地，而且隨著排出尾礦數(shù)量的增加，占用土地面積將繼續(xù)擴(kuò)大，相對投資也大。

(四)給國家和企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)重負(fù)。尾礦處理設(shè)施的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、投資巨大，其基建投資占整個采選企業(yè)費用的5%～40%。另外，尾礦庫的維護(hù)和維修更需消耗大量的資金。據(jù)統(tǒng)計，我國冶金礦山每噸尾礦需尾礦庫基建投資1～3元，每年的運營每噸管理費用達(dá)3～5 元。河北省大多數(shù)鐵礦山的原礦品位低，在技術(shù)水平、設(shè)備性能、經(jīng)濟(jì)條件等因素的限制下，尾礦中仍含有大量可回收的有價元素。即便是不可再選的最終尾礦也有很大的用途，因此浪費在尾礦中的有用組分?jǐn)?shù)量是相當(dāng)可觀的。

二、河北省鐵尾礦類型

河北省鐵礦可劃分為五種成因類型:沉積變質(zhì)型鐵礦、接觸交代型鐵礦、巖漿巖型鐵礦、沉積型鐵礦和火山熱液型鐵礦。其中前四種是河北省鐵礦的主要成因類型，火山熱液型鐵礦在全省僅有2 例小型礦床。另外，河北省還是全國最大的超貧磁鐵礦產(chǎn)區(qū)，其中釩鈦磁鐵礦成為我國北方最大的釩鈦磁鐵礦集區(qū)。

三、河北省鐵尾礦綜合利用的措施

因為河北省沉積型鐵礦資源少尾礦數(shù)量少;火山熱液型鐵礦在全省僅有2 例小型礦床。所以河北省鐵尾礦綜合利用主要利用沉積變質(zhì)型鐵礦、接觸交代型鐵礦、巖漿巖型鐵礦三種類型鐵尾礦。

(一)鐵尾礦再選與有價元素的綜合回收。由于礦產(chǎn)資源日益貧乏，現(xiàn)在許多開采中的原礦，其品位比老尾礦還低，且尾礦已經(jīng)磨細(xì)，可節(jié)省開采和破碎、磨礦成本。目前我省在這方面的研究較多，范圍也很廣。比如鐵尾礦選鐵、鈦等元素。

1．尾礦再選回收鐵。從國內(nèi)外類似礦石的生產(chǎn)實踐來看，鐵尾礦中磁性鐵含量達(dá)到1%左右，即可經(jīng)濟(jì)回收。磁性鐵回收工藝簡單，一般采用弱磁選工藝從尾礦中再選，經(jīng)過弱磁選工藝再選后，鐵尾礦中磁性鐵的含量一般可降低至0．5%左右。根據(jù)尾礦中鐵礦物的解離度，再選精礦可單獨處理，也可返回原流程中進(jìn)行再磨再選。另外，如果尾礦中含有部分氧化鐵礦物(赤鐵礦)，也可供綜合回收。目前氧化鐵回收技術(shù)已成熟，例如，采用“強(qiáng)磁—反浮選”工藝回收弱磁性赤鐵礦技術(shù)已在鞍鋼、本鋼得到成功應(yīng)用。

2．尾礦綜合回收鈦。承德地區(qū)鐵尾礦中的含鈦礦物以鈦鐵礦為主，相關(guān)工業(yè)實踐表明，TiO2含量＞3%的尾礦即具有回收價值。尾礦礦中鈦鐵礦的回收工藝主要包括重選、強(qiáng)磁選、浮選三種方法，常用流程包括“重選—浮選”流程、“強(qiáng)磁—浮選”流程、“重選—強(qiáng)磁”流程。經(jīng)過選別后，尾礦中TiO2品位一般可降低至2%以下。承德雙灤建龍礦業(yè)有限公司、隆化縣順達(dá)礦業(yè)有限公司綜合回收尾礦砂中的鈦、磷等有用元素。

3．尾礦綜合回收磷。承德地區(qū)鐵礦尾礦中的磷主要以磷灰石的形式存在，一般采用浮選工藝選別。從目前國內(nèi)相關(guān)生產(chǎn)實踐來看，尾礦中P2O5品位1．5%～1．8%以上即可綜合回收，再選后尾礦中的P2O5品位可降低至0．5%～0．7%。

4．尾礦中鐵、磷、鈦綜合回收。某些釩鈦磁鐵礦尾礦中，鐵、鈦、磷的品位均達(dá)到了綜合回收的水平，可采用鐵、鈦、磷分步綜合回收的工藝進(jìn)行全面提取。一般來說，對于尾礦的綜合回收，通常采用“弱磁選鐵—浮選選磷—強(qiáng)磁+浮選選鈦”的流程結(jié)構(gòu)，如隆化順達(dá)礦業(yè)采用上述流程實現(xiàn)了尾礦中鐵、磷、鈦的綜合回收。對于含有鐵、鈦、磷三種有用組分的原礦而言，流程結(jié)構(gòu)也可采用“原礦浮選選磷—弱磁選鐵—強(qiáng)磁+浮選選鈦”，例如，豐寧三贏礦業(yè)采用磷、鐵、鈦綜合選別流程實現(xiàn)了三種有用成分的充分回收。

5．高硅尾礦中石英的綜合回收。石英是鞍山式磁鐵礦、金礦、螢石、鉬礦、硅砂尾礦等高硅尾礦中常見的非金屬礦物，具有巨大的綜合回收潛力。浮選是回收石英的主要方法。為了消除尾礦中的微細(xì)礦泥對浮選的影響和提前分離鐵礦物等雜質(zhì)，通常采用重磁預(yù)選，預(yù)選粗精礦進(jìn)行浮選精選。

(二)制備建筑材料。鐵尾礦在資源特征上與傳統(tǒng)的建筑材料基本相近，因此可以考慮進(jìn)行整體利用。由于不需對這些原料再作破碎和其它處理，制造出的產(chǎn)品往往節(jié)省能耗，成本較低。值得注意的是，用尾礦制建筑材料需考慮放射性等有害物質(zhì)的影響。要詳細(xì)分析尾礦是否存在對人體有害的物質(zhì)，有害成分的尾礦不應(yīng)作建筑材料。目前鐵尾礦在建筑材料中應(yīng)用有以下幾方面。

1．制磚。目前，我國已經(jīng)立法限制粘土磚的生產(chǎn)，這對利用尾礦生產(chǎn)磚是一個發(fā)展機(jī)遇。用尾礦生產(chǎn)免燒尾礦磚。不但可以大量利用尾礦，減少尾礦占地，而且也防止了生產(chǎn)粘土磚對土地資源的破壞。

截至2012年底，承德市共有德廈建材、宏鳴墻材、環(huán)達(dá)建材、明德建材等尾礦制備建筑材料企業(yè)13 家，主要產(chǎn)品有尾礦制備蒸壓灰砂磚、加氣混凝土砌塊、路面磚、空心砌塊、巖棉保溫材料等。其中德廈公司用尾礦替代粉煤灰、鋼渣成功開發(fā)出透水路面磚，經(jīng)檢測，透水率每分鐘可達(dá)500～800毫升，高于國家標(biāo)準(zhǔn)，該產(chǎn)品已獲國家專利。

2．建筑板材。學(xué)軍礦業(yè)與山東合作，研制成功了抗震、阻燃、隔音新型建筑板材。

3．制備玻璃材料。在微晶保溫材料等系列產(chǎn)品的研發(fā)方面取得了突破性進(jìn)展，耐磨材料、發(fā)泡保溫材料已進(jìn)入中試階段。宏鳴公司委托研發(fā)的外墻保溫材料，達(dá)到國家A 級保溫材料標(biāo)準(zhǔn)，有些參數(shù)優(yōu)于國際標(biāo)準(zhǔn)，且每立方米不超過200 公斤，產(chǎn)品運輸半徑可延長至1，000 公里。

(三)尾礦分離建筑用砂和混凝土骨料。

1．尾礦分離建筑砂。尾礦分離建筑砂工藝簡單，主要有兩類工藝方法，一是采用“滾筒篩或振動篩”直接從尾礦漿中篩選，適合于小規(guī)模生產(chǎn);二是采用“水力旋流器—振動脫水篩”聯(lián)合分級脫水流程，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。目前尾礦分離建筑砂已在承德市部分礦山實施，技術(shù)可靠、產(chǎn)品質(zhì)量能夠滿足相關(guān)應(yīng)用要求。

2．毛石(廢石)加工石子。利用毛石(廢石)加工石子，主要采用“破碎—篩分”工藝。根據(jù)毛石粒度不同，可采用兩段或三段破碎篩分流程。一段破碎通常采用顎式破碎機(jī)，二段破碎多采用沖擊式破碎機(jī)或圓錐破碎機(jī)，振動篩多采用多層振動篩，篩分不同粒級的產(chǎn)品、并與破碎機(jī)形成閉路。

滿足建設(shè)用砂的尾礦砂、以及滿足《建設(shè)用碎石》標(biāo)準(zhǔn)的毛石，已在承德市雙灤區(qū)等縣區(qū)得到了成功應(yīng)用，一般尾礦砂的用量可達(dá)到0．5 噸/m3、毛石石子的用量可達(dá)到1．1 噸/m3，混凝土質(zhì)量完全能夠滿足施工工程應(yīng)用要求?？傮w而言，尾礦砂和廢石加工的石子在混凝土中的應(yīng)用已經(jīng)成熟，河北省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳委托承德市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局編制《鐵尾礦骨料混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(省地方標(biāo)準(zhǔn))。于2014年6月通過省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳組織專家審查，該規(guī)程是國內(nèi)第一部關(guān)于鐵尾礦骨料混凝土應(yīng)用技術(shù)的地方標(biāo)準(zhǔn)，總體上達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，為今后積極推動尾礦在混凝土中的應(yīng)用起到促進(jìn)作用。

(四)作為井下充填料。利用鐵尾礦做井下充填料是直接利用尾礦的最有效的途徑之一。不僅解決了尾礦排放問題，減輕了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，還具備良好的社會效益。灤平縣金鎧礦業(yè)有限公司四采區(qū)尾砂膠結(jié)處理采空區(qū)，進(jìn)行全尾砂自流管進(jìn)膠結(jié)充填、分級尾砂作膠結(jié)充填骨料、全尾砂和細(xì)砂二合一作骨料、全尾砂膠結(jié)充填等試驗。尾砂全水速凝低濃度充填應(yīng)用潛力較大，它可以解決井下充填料不足，免去選礦廠脫泥工序以及細(xì)泥筑壩困難等一系列難題。尾砂膠結(jié)處理采空區(qū)技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理，從實踐來看，來源廣泛的尾砂代替砂石作井下充填料在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都是可行的。

(五)土地復(fù)墾。尾礦復(fù)墾是指在尾礦庫上復(fù)墾或利用尾礦在適宜地點覆土造田和種植農(nóng)作物等，不僅能避免尾礦流失，污染江河，還能增加農(nóng)業(yè)種植面積。

四、河北省鐵尾礦利用的發(fā)展方向

鐵尾礦的處理是一個世界范圍內(nèi)亟待解決的問題，我國在尾礦利用方面起步較晚，近幾年在一些高等院校和礦山企業(yè)的努力下，我國尾礦利用取得了較大的起步，但遠(yuǎn)不能適應(yīng)經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的要求，與國內(nèi)其它領(lǐng)域工業(yè)固體廢棄物的利用水平及國際先進(jìn)水平相比，存在著較大差距。

目前我國鐵尾礦的利用率還很低，大多僅僅是有價元素的回收及開發(fā)附加值比較低的產(chǎn)品。開發(fā)高檔建材產(chǎn)品如微晶玻璃等，由于受生產(chǎn)成本、交通運輸?shù)纫蛩刂萍s，在市場中缺乏競爭力。隨著國家對環(huán)境保護(hù)的重視、資源日趨緊張，尾礦的利用將越來越多地受到重視。今后有鐵尾礦利用的發(fā)展方向有以下方面:進(jìn)行選礦技術(shù)的研究，提高尾礦中有用礦物的回收效果;利用鐵尾礦進(jìn)行高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn);進(jìn)行大用量鐵尾礦產(chǎn)品使用技術(shù)的研究。河北省鐵尾礦量較大，只有大量利用尾礦才能使鐵尾礦的利用變得有重要意義。從而減少尾礦對環(huán)境的危害，起到保護(hù)環(huán)境的作用。同時應(yīng)注意在尾礦利用的過程中避免二次尾礦的產(chǎn)生。

五、結(jié)語

目前，鐵尾礦已經(jīng)成為制約礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展、危害周邊環(huán)境的重要因素。在礦產(chǎn)資源日漸枯竭、環(huán)境保護(hù)意識日益增強(qiáng)的今天，必須依賴于二次資源的開發(fā)利用。尾礦利用已經(jīng)成為礦山可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。國家應(yīng)完善有關(guān)制度的建設(shè)，大力支持尾礦利用工作，進(jìn)行科技成果的推廣。各礦山企業(yè)應(yīng)從礦山資源特點和條件出發(fā)，以開發(fā)高附加值材料、實用技術(shù)作為工作的重心，開展尾礦的利用的研究，逐步提高河北省鐵尾礦利用的整體水平，縮小與世界先進(jìn)水平的差距。

［1］ 工業(yè)和信息化部．金屬尾礦綜合利用專項規(guī)劃(2010～2015)，2010，6

［2］ 河北省礦產(chǎn)資源廳．2012年度河北省礦產(chǎn)資源年報，2013，6

［3］ 承德市地質(zhì)隊，承德市工程勘察院，盛龍，王艷輝．河北省鐵礦、鐵尾礦地質(zhì)調(diào)查報告，2013，12

［4］ 承德市工業(yè)和信息化局．承德市尾礦資源綜合開發(fā)利用千億元產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，2013，12

［5］ 鐵尾礦骨料混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程(省地方標(biāo)準(zhǔn))(DB13(J)/T164 -2014)［Z］，2014