趙福財(cái) 王蘋

摘要：為實(shí)現(xiàn)礦山經(jīng)濟(jì)綠色、可持續(xù)發(fā)展，以環(huán)境效益為前提，本著資源化效益優(yōu)先、經(jīng)濟(jì)效益最大化原則，對(duì)某金礦浮選尾礦進(jìn)行資源綜合利用研究。通過(guò)分粒級(jí)資源利用—充填工藝路線，+0.15 mm粒級(jí)制備建筑砂原料，-0.15～+0.038 mm粒級(jí)通過(guò)磁選除雜制備陶瓷原料（輔料），-0.038 mm細(xì)泥及磁性尾礦作為骨料進(jìn)行井下充填，尾礦綜合利用率達(dá)100 %，創(chuàng)造了良好經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了無(wú)尾礦山和礦山綠色可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：金礦尾礦；無(wú)尾礦山；梯度利用；尾礦綜合利用；細(xì)尾充填

中圖分類號(hào)：TD926.4文章編號(hào)：1001-1277（2024）04-0048-04

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Adoi：10.11792/hj20240411

引 言

隨著礦產(chǎn)資源的不斷開(kāi)發(fā)利用，巨量尾礦隨之產(chǎn)生。尾礦堆存不僅污染環(huán)境、浪費(fèi)大量土地資源，且存在著嚴(yán)重的安全隱患，直接制約了礦山的經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)發(fā)展［1-3］。尾礦主要由各種脈石礦物，如石英、長(zhǎng)石、輝石和角閃石等組成，主要化學(xué)成分為鐵、硅和鋁等元素的氧化物和硅酸鹽［4-6］。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)尾礦綜合利用的技術(shù)方案進(jìn)行了諸多研究，主要研究方向有尾礦有價(jià)元素回收、制備建筑材料、作充填骨料、復(fù)墾造田等［7-9］，但均未得到廣泛應(yīng)用。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，砂石骨料等資源的開(kāi)采利用受到了制約，尾礦大宗利用成為現(xiàn)實(shí)，利用尾礦制備建筑材料、陶瓷原料等方案成為切實(shí)可行的尾礦綜合利用方案［10-11］。

以山東某金礦浮選尾礦為原料，結(jié)合市場(chǎng)需求，進(jìn)行尾礦梯度利用，研究粗粒級(jí)尾礦作建筑砂、中粒級(jí)尾礦作陶瓷原料、余尾作充填骨料的技術(shù)路線，并進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，尾礦利用率達(dá)100 %，實(shí)現(xiàn)無(wú)尾礦山。

1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)原料為山東某金礦浮選尾礦，選礦廠尾礦產(chǎn)量約950 t/d，原工藝尾礦經(jīng)旋流器組分級(jí)，沉砂作為井下充填骨料，旋流器溢流輸送至尾礦庫(kù)儲(chǔ)存，尾礦未充分進(jìn)行資源化利用，綜合利用率僅40 %。對(duì)尾礦性質(zhì)進(jìn)行分析，化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1，礦物相對(duì)含量分析結(jié)果見(jiàn)表2。

由表1可知，尾礦主要成分為硅、鋁，含Na2O 1.68 %、含K2O 7.21 %。經(jīng)前期對(duì)陶瓷原料市場(chǎng)的調(diào)研及分析，尾礦獲得的長(zhǎng)石產(chǎn)品含F(xiàn)e2O3小于0.5 %，含K2O+Na2O 5 %左右，且其他物化指標(biāo)滿足市場(chǎng)需求，即可作為陶瓷原料（輔料）。因此，可通過(guò)分選建筑砂原料和陶瓷原料的方式資源化利用。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

經(jīng)過(guò)前期探索試驗(yàn)及市場(chǎng)調(diào)研，確定脫泥—粗粒級(jí)制備建筑砂原料—中粒級(jí)制備陶瓷原料（輔料）—余尾井下充填的工藝路線。利用旋流器脫除-0.038 mm粒級(jí)細(xì)泥，旋流器沉砂經(jīng)高頻振動(dòng)篩篩分，篩上+0.15 mm粒級(jí)作為建筑砂原料，篩下物料經(jīng)磁選或浮選工藝分選陶瓷原料（輔料），細(xì)泥及選別陶瓷原料尾礦進(jìn)行井下充填。

2.1 +0.15 mm粒級(jí)分析

將尾礦進(jìn)行篩分，+0.15 mm粒級(jí)烘干混勻后作為試驗(yàn)樣品，開(kāi)展化學(xué)成分分析，分析結(jié)果見(jiàn)表3、表4。

由表3、表4可知：+0.15 mm粒級(jí)中硫化物、硫酸鹽、氯化物含量，以及含泥量均低于建筑用砂Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，完全符合周邊地區(qū)建筑砂原料市場(chǎng)對(duì)尾礦制備建筑用砂的質(zhì)量等級(jí)要求。

2.2 -0.15～+0.038 mm粒級(jí)分析

經(jīng)過(guò)前期市場(chǎng)調(diào)研，含F(xiàn)e2O30.5 %以下，含K2O+Na2O 5 %左右的長(zhǎng)石產(chǎn)品即可作為陶瓷原料（輔料）。根據(jù)尾礦化學(xué)成分分析結(jié)果可知，F(xiàn)e2O3含量超標(biāo)。為降低產(chǎn)品中鐵含量，提高白度，分別開(kāi)展磁選、浮選除鐵試驗(yàn)研究，以確定最佳的選別工藝。

2.2.1 磁選除鐵

對(duì)-0.15～+0.038 mm粒級(jí)尾礦進(jìn)行磁選試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5可知：隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，非磁性產(chǎn)品中

Fe2O3含量明顯降低，白度明顯提高。經(jīng)0.6 T→1.0 T磁選工藝和0.6 T→1.0 T→1.4 T磁選工藝，均可獲得含F(xiàn)e2O3 0.33 %以下、白度45.7 %以上的非磁性產(chǎn)品，滿足目前市場(chǎng)對(duì)陶瓷原料（輔料）的產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)要求（含F(xiàn)e2O30.5 %以下、白度40 %以上）。

2.2.2 浮選除鐵

尾礦中影響選礦產(chǎn)品白度的礦物主要為鐵白云石、輝石、黑云母，以及磁鐵礦、黃鐵礦、鈦鐵礦等鐵氧化物。以碳酸鈉為分散劑，進(jìn)行浮選除鐵試驗(yàn)，試驗(yàn)流程為一次粗選一次掃選，尾礦作為陶瓷原料（輔料）產(chǎn)品。通過(guò)碳酸鈉用量、捕收劑種類、捕收劑用量等條件探索試驗(yàn)，確定碳酸鈉用量為200 g/t，捕收劑ZJ02用量為800 g/t，起泡劑2號(hào)油用量為50 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

由表6可知，浮選方案可獲得作業(yè)產(chǎn)率40.51 %，含F(xiàn)e2O3 0.26 %、K2O+Na2O 10.10 %的陶瓷原料（輔料）產(chǎn)品，滿足市場(chǎng)對(duì)陶瓷原料（輔料）產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)要求（含F(xiàn)e2O30.5 %以下，含K2O+Na2 O 5 %左右）。

2.2.3 方案對(duì)比

對(duì)可獲得合格陶瓷原料產(chǎn)品的3種不同方案進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表7。

針對(duì)-0.15～+0.038 mm粒級(jí)尾礦，浮選產(chǎn)品K2O+Na2O含量略優(yōu)于兩段磁選產(chǎn)品指標(biāo)；磁選工藝相對(duì)浮選工藝更具優(yōu)勢(shì)，工藝流程簡(jiǎn)單，操作管理方便，生產(chǎn)運(yùn)行成本低，且基建工程量小，建設(shè)周期短，工程投資少，能夠獲得更高的尾礦利用率。綜合市場(chǎng)需求及尾礦利用率，最終確定該粒級(jí)尾礦采用二級(jí)磁選工藝方案進(jìn)行陶瓷原料（輔料）選別，陶瓷原料（輔料）產(chǎn)品作業(yè)產(chǎn)率60.48 %，尾礦總產(chǎn)率為30.80 %。

2.3 余 尾

余尾指在經(jīng)過(guò)分選粗粒級(jí)建筑砂和陶瓷原料（輔料）后的剩余尾礦，包含磁性尾礦和-0.038 mm粒級(jí)細(xì)泥，該部分尾礦目前無(wú)法再回收有價(jià)產(chǎn)品，一般作為井下充填骨料。

2.3.1 灰砂比

灰砂比是影響充填體抗壓強(qiáng)度和充填成本的主要因素之一，砂漿在砂漿濃度70 %以下可以較好地自流輸送，大于此濃度時(shí)自流輸送較難實(shí)現(xiàn)。分別在砂漿濃度55 %、60 %、65 %條件下，開(kāi)展不同灰砂比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

由圖1可知：在砂漿濃度相同條件下，提高灰砂比能夠有效提高充填體3 d抗壓強(qiáng)度；在灰砂比相同條件下，充填體3 d抗壓強(qiáng)度隨砂漿濃度的提高而增加。在灰砂比1∶8時(shí)，砂漿濃度為60 %及65 %條件下均可滿足充填體3 d抗壓強(qiáng)度≥1.0 MPa，且砂漿流動(dòng)性滿足充填要求。綜合考慮強(qiáng)度、流動(dòng)性及充填成本，選擇灰砂比1∶8。

2.3.2 砂漿濃度

在灰砂比1∶8條件下，開(kāi)展不同砂漿濃度試驗(yàn)，考察不同齡期充填體抗壓強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

由圖2可知：充填體抗壓強(qiáng)度隨砂漿濃度的提高而增加，流動(dòng)性隨之減弱。在砂漿濃度為60 %時(shí)，充填體3 d抗壓強(qiáng)度達(dá)到1.2 MPa，可滿足充填要求。

2.4 推薦流程

結(jié)合企業(yè)實(shí)際情況和市場(chǎng)需求，研究確定尾礦綜合利用推薦流程，見(jiàn)圖3。推薦流程產(chǎn)品產(chǎn)率見(jiàn)表6。

該工藝可產(chǎn)出建筑砂原料25.89 %，陶瓷原料（輔料）30.80 %，充填余尾43.31 %。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)選礦生產(chǎn)規(guī)模、礦石密度、充填體容重等計(jì)算，現(xiàn)場(chǎng)井下采空區(qū)可受納50 %左右的尾礦，該工藝可實(shí)現(xiàn)尾礦綜合利率100 %。

3 結(jié) 論

1）該浮選尾礦主要成分為硅、鋁，含Na2O 1.68 %、K2O 7.21 %，可通過(guò)分選建筑砂原料和陶瓷原料（輔料）方式進(jìn)行資源化利用。

2）經(jīng)試驗(yàn)研究及市場(chǎng)調(diào)研，確定分粒級(jí)資源利用—充填工藝路線，+0.15 mm粒級(jí)制備建筑砂原料，-0.15～+0.038 mm粒級(jí)通過(guò)磁選除雜制備陶瓷原料（輔料），-0.038 mm細(xì)泥及磁性尾礦作為骨料進(jìn)行井下充填。

3）該工藝合理利用尾礦資源，可獲得建筑砂原料25.89 %，陶瓷原料（輔料）30.80 %，充填余尾43.31 %，尾礦綜合利用率達(dá)100 %，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。

［參 考 文 獻(xiàn)］

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Experimental study on comprehensive utilization technology of flotation tailings in a gold mine

Abstract：In order to achieve sustainable and green development of the mining economy，based on the principle of environmental benefits，prioritizing resource utilization benefits，and maximizing economic benefits，a comprehensive utilization study of tailings resources was conducted on the flotation tailings in a gold mine in Shandong.By using a particle size resource utilization-filling process route，+0.15 mm particle size was used to prepare building sand raw materials，-0.15-+0.038 mm particle size was used to prepare ceramic raw materials （auxiliary materials） through magnetic separation for impurity removal，and -0.038 mm fine particle size and magnetic tailings were used as aggregates for underground filling.The comprehensive utilization rate of tailings reached 100 %，creating economic benefits and achieving green and sustainable development of mines and tailings-free mines.

Keywords：gold tailings;tailings-free mine;gradient utilization;comprehensive utilization of tailings;tailings filling;sustainable development