石墨尾矿资源化综合利用现状

石墨尾矿资源化综合利用现状
作者：陈宝海
来源：《中国科技博览》2018年第03期
[摘要]文章简要介绍了石墨的主要用途、矿产分布，以及石墨尾矿的严重危害性，综述了目前石墨尾矿资源化综合利用的研究现状。

[关键词]石墨尾矿；危害性；综合利用；现状
中图分类号：TD926.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）03-0308-02
1 引言
石墨是一种高能晶体碳素材料，因其特有的物理化学性能，广泛应用于冶金、机械、电子、军工、国防、航天等领域[1]。

我国石墨资源分布广泛[2]，晶质石墨主要分布在黑龙江、山东、内蒙、山西、河北五省，石墨保有储量占全国的90%。

目前我国的石墨生产企业高达300家，鳞片石墨的生产能力达到每年35万吨，远远超过了每年25万吨的市场需求[3]。

石墨选矿后，大量的石墨尾矿就地堆积，带来了诸多问题[4]。

2 石墨尾矿的危害
2.1 占用大量土地。

尾矿的堆积会占据大量农林用地，随着其数量的增加，占地面积也在持续扩大，导致当地土地资源失去平衡。

2.2 对生态环境的影响严重。

裸露于地表的泥沙状尾矿粉末，每逢刮风，极易形成扬沙天气，甚至形成尾矿沙尘暴。

另外，残留于尾矿中的选矿药剂会产生有害气体和酸性水，将直接对大气和水土造成严重污染，导致土壤污染、土地退化、植被破坏。

2.3 易产生安全隐患。

尾矿堆存时容易流动，在多雨季节极易导致塌陷和滑坡。

而且随着其数量的不断增加，尾矿库坝体的高度也随之增加，安全隐患日益增大。

因此，如何利用或治理这些尾矿已成为企业亟待解决的大事。

3 石墨尾矿的利用现状
3.1 石墨尾矿中有用矿物的再回收
我国石墨矿产资源分布广泛，矿石种类繁多，但基本上为共伴生矿，在选取其中的大部分石墨以后，仍有大量价值较高矿物资源进入到尾矿之中，如云母、金红石、钛铁矿、黄铁矿、磁黄铁矿和残余石墨等，都可以通过各种选矿手段加以回收利用。

余志伟等[5]对金溪石墨尾矿进行了提钒研究，试验结果表明：尾矿中钒的浸出率达
95.5%、萃取率达87.6%、反萃取率达99.9%、沉淀率达99.0%，得到钾明矾和铵明矾的产率分别为9.2%和23.2%。

此外，浸出渣主要由硅酸盐组成，且具有较高活性，可以作为水泥掺合料和生产建筑材料的原料。

曲鸿鲁等[6]对山东省某石墨尾矿进行了回收黄铁矿、磁黄铁矿和金红石的研究。

对黄铁矿、磁黄铁矿的回收，采用不经磨矿直接浮硫的工艺，获得了含黄铁矿、磁黄铁矿的硫精矿产品，产率9.18%～11.54%，硫精矿品位含硫29.10%～37.26%，回收率80.51%～90.63%。

对金红石的回收，先浮选除杂，然后经重选、磁选、电选，最终获得金红石精矿产品，金红石精矿品位含TiO2 87.86～89.91%，回收率43.48%～51.07%。

3.2 利用石墨尾矿制备免烧砖
杨中喜等[7]对石墨尾矿固化砖的制备进行了研究，结果表明，在石墨尾矿为82%、普通硅酸盐水泥为10%、固化剂为8%时，制备出的固化砖性能良好。

15次冻融循环后抗压强度损失10%、质量损失0.5%；25次冻融循环后抗压强度损失13%，重量损失1.2%，且无裂纹产生。

制品吸水率、体积密度、耐水性均完全符合JC422-91规定的一等免烧砖标准。

3.3 利用石墨尾矿制备烧结砖
张灿英等[8]以石墨尾矿、煤矸石等工业废渣为主要原料研制环保陶瓷生态砖，研究发现，石墨尾矿和煤矸石的最佳用量分别为40%和25%，加入10%的垃圾焚烧灰作为烧结助剂，采用挤出成形的方法，烧成温度为1000～1200℃，烧成制品性能指标能够达到国外标准。

陈宝海等[9]以石墨尾矿为主要原料进行陶瓷烧结砖的制备研究。

以石英和高岭土为辅料，采用压制成型法，烧成制品具有较高的表面硬度和强度，符合国家标准GB/T 4100-2006。

杨敏等[10]以石墨尾矿为主要原料，研究了烧结温度对烧结砖性能的影响，结果表明：随烧结温度升高，烧结砖的体积收缩率增加，吸水率降低，抗压强度提高。

张卫卫等[11]以石墨尾矿为主要原料，对烧结砖泛霜现象进行了研究。

结果表明，通过控制原料粒度、添加BaCO3、添加无定型二氧化硅可有效解决烧结砖的泛霜问题，烧结砖制品符合国家标准要求。

黄世峰等[12]对石墨尾矿承重烧结砖的制备进行了研究。

结果表明，坯体烧成温度随尾矿含量的增加而升高。

若尾矿含量大于70%，烧成温度在1150℃以上，耗能较高；若尾矿含量为50%、60%，烧成温度在1000～1080℃，与普通粘土砖烧成温度范围基本一致，且制得的承重烧结砖符合国家标准。

3.4 利用石墨尾矿作填筑材料
目前，利用石墨尾矿作填筑材料已有部分相关研究和报道，主要集中在道路工程的应用中。

利用石墨尾矿作填筑材料以其耗渣量大、工艺简单等优点，且能有效地解决尾矿堆存问题，避免环境污染，是石墨尾矿综合利用的一种有效途径。

任成法[13]以石墨矿渣为研究对象，通过对其成分和性质的系统分析，进行填筑公路路基的研究。

结果表明，填筑前要先在路基底层铺10 cm以上的粘土，路基边坡要满足1∶1.5的坡度，以塑性指数至少为15的粘土作边坡和顶面的保护层，且顶面为人字横坡，坡度2～3%。

毛洪录等[14]研究了石墨矿渣在高速公路路基中的应用。

结果表明，用剂量为6%的水泥稳定后的石墨矿渣水温稳定性好，且强度较高，可以满足高速公路路基对材料的要求。

4 石墨尾矿废弃地的植被复垦
国外许多国家对土地复垦十分重视，如德国、加拿大、美国、俄罗斯、澳大利亚等国家矿山的土地复垦率达80%以上。

我国矿山土地的复垦工作起步于上世纪60年代，在80年代后期至90年代才较快地发展起来。

孙景波等[15]对黑龙江省鸡西市柳毛石墨尾矿废弃地进行了分析研究，结果表明，该地土壤为强碱性，各类养分严重缺乏，且重金属含量严重超标。

经过植被修复后，土壤pH值略有下降，各类养分也得到不同程度的增加，超标重金属也减少到3种，植被修复对废弃地土壤的改善起到了一定作用。

李献智等[16]对黑龙江省鸡西市石墨尾矿废弃地进行了研究。

分析了废弃地植被快速恢复与重建中应用植物的种类，通过对其成活率、生长量和盖度变化等的考察，指出各种植物适用性。

5 结语
长久以来，通过产业政策引导和产业技术升级，一定程度上提高了资源利用率。

同时，对石墨尾矿利用的不断深入研究，也推动了石墨尾矿资源化的技术进步。

但是仍不能满足亟待处理的迫切需求，石墨尾矿资源化综合利用依然任重道远。

参考文献
[1]段惠彬.对我国石墨资源开发与利用的探讨[J].中国矿业，2001，10（6）： 22-24.
[2]王广驹.世界石墨生产、消费及国际贸易[J].中国非金属矿工业导刊， 2006（1）： 61-65.
[3]殷树海.加强“三废”防治，促进石墨矿山可持续发展[J].中国非金属矿工业导刊， 2007（5）： 46-48， 64.
[4]张大伟.石墨行业可持续发展的环境问题与对策初探[J].非金属矿， 2008， 31（5）：
64-65.
[5]余志伟，邢丽华.含钒石墨尾矿提钒技术研究[J].金属矿山.2008（8）： 142-144， 147.
[6]曲鸿鲁，巩宝珍.山东省矿产资源综合利用研究成果及生产实践[J].矿冶，2002，11（增）：252-256.
[7]杨中喜，岳云龙，陶文宏，等.利用固化技术研制石墨尾矿墙体材料.河南建材，2001（2）：13-14.
[8]张灿英，王峰，朱海涛.用工业尾矿等研制新型生态建材——环保陶瓷生态砖[J].山东陶瓷，2005，28（6）：11-13.
[9]陈宝海，杜高翔，廖立兵，等.利用石墨尾矿制备建筑陶瓷[J].非金属矿，2011，34（6）：45-47
[10]杨敏，陈宝海，廖立兵，等.烧结温度对石墨尾矿烧结砖性能的影响[C].全国矿物科学与工程学术研讨会，2012：191-193.
[11]张卫卫，左然芳，郭伟娟，等.利用石墨尾矿制备烧结砖中泛霜性能的调控技术研究[J].非金属矿，2013，36（6）：28-30.
[12]黄世峰，王晓轩，侯文萍，等.石墨矿尾砂作承重烧结砖的研究[J].新型建筑材料，2001（12）：35-36.
[13]任成法.潍莱高速公路石墨矿渣路基的施工[J].铁道建筑技术，1999（6）：1-3.
[14]毛洪录，赵东江，赵军，等.石墨矿渣在高速公路底基层中应用[J].辽宁工程技术大学
学报，2005，24（2）： 202-204.
[15]孙景波，王笑峰，刘春河，等.石墨尾矿废弃地植被恢复过程中重金属和养分变化特征及相关性[J].水土保持学报，2009，23（3）：102-106.。