凡口铅锌矿尾矿的综合利用

造成人员财产的重大损失. 大量尾矿已成为制约矿山可持续发展 、危及矿区及周边生态环境的重要因素. 在
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矿石日趋贫化 、资源日渐枯竭 、环境意识日益增强的今天 ,解决困扰的根本出路必须依赖于二次资源的开发
利用[1] ,尾矿综合利用将成为凡口铅锌矿可持续发展的必然选择.
1 凡口铅锌矿尾矿利用的现状
凡口铅锌矿尾矿利用工作起步于 80 年代中期 ,在尾矿中回收硫精矿 、尾矿制作建筑材料水泥熟料 、粗粒
凡口铅锌矿投产初期使用铅锌混合浮选工艺 ,铅 、锌 、硫的回收率分别只有 74. 37 %、89. 13 %、43. 06 % , 尾矿产出率高达 55 % ,尾矿中的铅锌和稀散元素等有价金属含量较高. 如今用高碱电位调控快速浮选工艺 , 回收率得到了较大提高 ,铅的回收率为 87 %、锌为 94 %、硫为 55 %. 尾砂产出率下降至 43 % ,每年可少产出 尾砂 1. 2 ×108 kg ,缓解了矿山尾矿库的压力 ,每年可节约 227. 8 万元尾矿输送成本[4] .
利用尾矿作采空区填充材料. 多年来 ,为了提高凡口铅锌矿选矿厂尾矿利用率 , 经过几代矿山科技工 作者的艰苦求索 , 终于在 2003 年实现了高效分级尾矿浇面充填工业试验 , 此技术能有效回收 + 0. 019 mm 的尾矿 , 占总尾矿的 55 %. 采用高效分级尾砂替代棒磨砂浇面后 ,其设计灰砂比充填参数基本不变 ,提高了 尾砂胶结充填体的强度 , 从而降低了单位体积浇面充填成本 ,年节省充填费用 600 万元[3] . 1. 3 提高有用矿物的回收率
凡口铅锌矿是目前亚洲最大的特大型铅锌金属生产矿山. 从 1968 年投产时 1 000 tΠd 的原矿生产能力发
展到如今的 4 500 tΠd , 年产铅锌金属量达到了 1. 5 ×108 kg , 每年产生的尾矿由投产初期的 2. 0 ×108 Kg 增加
到目前的 6. 0 ×108 kg. 三十多年来 , 共产生尾矿 1. 0 ×1010 kg , 除部分用于井下充填和前期进行少量的综合
凡口铅锌矿尾矿生产水泥熟料的研究始于 1989 年 ,由于当时没有解决好尾矿中硫含量过高的问题而被 迫停产. 如今 ,只要将尾矿中的硫精矿回收利用 ,降低硫的含量 ,在原来的试验研究基础上 ,结合当今的尾矿 生产水泥熟料新技术 ,再进行一些科学研究 ,完全可以转化为工业生产. 由于凡口铅锌矿尾矿富含铁质及其 它微量元素 ,构成具有较低的共熔系统 ,煅烧时表现为物料上火速度快 ,底火层薄而脆 ,易导致粘边等不正 常情况的发生. 因此 ,配料时有必要配入较大量的粘土 ,以增大熟料的烧结范围 ,增加底火强度 ,利于底火层 的稳定. 另外 , 对入厂原材料的质量 ,要严格执行内控指标 ,实行专门验收 ,分别堆放 ,专人管理 , 对铅锌尾 矿的掺入份量要严格按化验室指令搭配 , 这样产出的水泥熟料标号可以提高 5 %～10 % , 还可以降低煤耗 , 具有较高的经济效益和环境效益[8] . 在配水泥熟料过程中 ,必需考虑有毒的重金属镉 、汞 、铅等的污染问题 , 要严格按照国家有关标准配制. 3. 5 堆土复垦
利用外 , 其它均堆存在离矿区 13 km 的尾矿库. 由于尾矿数量的不断增加 , 从 1990 年到 1995 年 , 每年投入
40 多万元加高加固尾矿坝 ,五年增加尾矿池有效容积 20 多万立方米 , 1996 年又花巨资新建一个占地 6 万多
平方米的尾矿库. 如此巨大的尾矿已对周边环境造成严重污染 ,每年雨季都可能引发尾矿坝泄露溃决事故 ,
收稿日期 :2004 - 09 - 05 作者简介 :曾懋华 (1965 - ) ,男 ,湖南益阳人 ,韶关学院化学系副教授 ,硕士 ,主要从事应用化学的研究.
第 12 期
曾懋华 ,等 :凡口铅锌矿尾矿的综合利用 ·5 7 ·
表 2 尾矿粒级组成
粒径Πmm + 0. 074
0. 074～0. 038
(1. 韶关学院 化学系 ,广东 韶关 512005 ;2. 凡口铅锌矿 ,广东 韶关 512325)
摘要 :通过对凡口铅锌矿尾矿的综合利用现状调查与分析 ,结合我国当今尾矿回收利用的新技术 ,提出了一种适 合凡口铅锌矿尾矿综合利用的新方法 ,通过对尾矿中有价金属的再选 、对 + 0. 019 mm 的尾矿进行采空区的充填 、 将 - 0. 019 mm 的尾矿用于制地面砖和水泥熟料 , 最后采用堆土复垦方法处理 , 最终可达到无尾矿矿山的目标. 关键词 :凡口铅锌矿 ;尾矿 ;综合利用 ;尾矿再选 ;充填 中图分类号 :X758 文献标识码 :A 文章编号 :1007 - 5348 (2004) 12 - 0056 - 04
目前 ,利用尾矿开发新型彩色地面砖固化剂及相关的成型工艺技术已经成熟. 该工艺技术是利用新型 固化剂所形成的细腻 、高强度刚玉胶质层 ,使砖体表面有较好的玉质感 、光滑耐磨. 试制的彩色尾矿地面砖 具有色彩鲜艳 、表面光亮 、棱角分明 、花样繁多等特点 ,其各项技术指标均达到或超过国家对道路 、人行道用 砖的标准要求 ,符合当前市政建设的需求. 试验表明 :尾矿可以大部分或全部代替河砂 ,具有投资少 、见效 快 、风险小 、尾矿利用率高的特点 ,是一种新型的环保产品. 该产品既可以用于街道两侧及广场铺设 ,又可以 进入市场销售 ,在创造较好经济效益的同时 ,也产生了非常好的社会效益和环境效益[7] . 利用尾矿生产新型 彩色地面砖技术的关键在于新型固化剂的应用 ,凡口铅锌矿产生的尾矿因含有重金属元素 ,不能直接制造 地面砖 ,必须经过再选以去除大部分的重金属元素 ,再选后的尾矿与新型固化剂的不同配比还须进行大量 基础研究. 3. 4 用铅锌尾矿生产水泥熟料
目前 ,凡口铅锌矿的尾矿未经再选就直接分离出 + 0. 019 mm 粒级进行采空区填充 ,对减少尾矿产出 ,减 轻尾矿坝的库存取到了重要作用 ,经济效益十分明显. 然而 ,在矿产资源日益短缺的今天 ,从充分回收有价 值的元素 , 特别是回收稀散金属元素方面去考虑 , 是一种巨大的浪费. 对尾矿的再选研究方面要加大资金 投入 ,力争早日实现尾矿中的有价金属充分回收利用 ,再选后的尾矿作采空区填充材料将会使矿产资源利 用最大化. 3. 3 制作地面砖
2004 年 12 月 第 25 卷 第 12 期
韶关学院学报 (自然科学版)
Dec. 2004
Journal of Shaoguan University (Natural Science) Vol . 25 No. 12
凡口铅锌矿尾矿的综合利用
曾懋华1 , 龙来寿1 ,奚长生1 ,彭翠红1 ,方振鹏2
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韶关学院学报 (自然科学版)
2004 年
铅锌矿尾矿综合利用的调查情况 ,对它的综合利用和研究主要体现在以下几个方面. 3. 1 综合回收尾矿中有价值的组分
先综合回收尾矿中有价值的组分 ,再将余下的尾矿直接利用 ,这是我国目前处理尾矿最常用的方法. 由 于技术水平 、装备性能和选矿工艺的限制 ,造成有用组分流入尾矿中 ,特别是 60 、70 年代生产的尾矿. 90 年 代以来 ,凡具备条件的矿山大都开始了尾矿的再选工作 ,由于各种原因 ,凡口铅锌矿的尾矿至今没有进行再 选. 尾矿中可供利用的有较高价值的元素有 :铁 、铅 、锌 、镓 、金 、银 、硫 、锗 、铜 、镉等 10 余种 ,特别是稀散金属 镓 、锗的再选将大有可为 , 这方面的研究目前笔者正在进行中. 3. 2 利用再选后的尾矿作采空区填充材料
10. 8
成分
Hg
Cu
SiO2
含量
0. 000 4
0. 0 2
21. 2
12. 1 CaO 10. 4
18. 2 (gΠt) Al2 O3 4. 2
0. 05 (gΠt) MgO 0. 8
0. 000 2 K2 O 1. 2
0. 004 CO2 8. 7
0. 002 4
由表 1 可知 , 凡口铅锌矿的尾矿中主要成分为脉石 (石英 、碳酸盐矿物 、绢云母等) , 其次为硫和铁 , 其 中硫和铁主要以黄铁矿的形式存在 , 黄铁矿在整个尾矿中的含量高达 20 %左右. 90 年代中期 ,由于硫精矿 价格较高 , 一些私营企业开始在尾矿库二次回收硫精矿 ,当时已取得了较好的经济效益 , 后来由于硫精矿 的价格下降 , 加上乱开采等原因导致停产.
0. 038～0. 020
0. 020～0. 010
- 0. 010 合计
比率Π%
14. 32
25. 73
23. 62
14. 71
21. 62 100. 00
1. 2 尾矿直接利用 尾矿直接利用是指未经再选的尾矿直接利用 ,如可利用尾矿作为建筑材料 、土壤改良剂及磁化复合肥 、
采空区填充材料等[2] . 我国利用尾矿作建筑材料的研究起步于 80 年代初期 ,凡口铅锌矿选矿厂的尾矿作矿 化剂煅烧水泥 , 在 1989 年进行试验 , 并于 1990 年少量应用于工业生产. 这项工程只在原有水泥生产过程中 掺入 5 %的尾矿砂 , 无需另行设计 , 因为加入了尾矿作矿化剂 , 提高了生料易烧性 , 降低了煤耗 , 并且提高 了水泥熟料的标号 , 产生了较好的经济效益. 由于尾矿含硫较高 , 且波动性较大 , 加入量不易控制 , 增加了 对电极板和其他设备的腐蚀 , 还容易形成低浓度的酸 , 加上少量的重金属元素可能产生的污染等原因 , 工 业生产在 90 年代中后期已停止.
3 凡口铅锌矿尾矿综合利用的建议
我国资源利用率和选矿回收率都远低于发达国家 ,矿山生产的尾矿数量多 ,剩余在尾矿中的有用组分 也多 ,造成巨大损失. 凡口铅锌矿目前的选矿水平已达到了世界一流 ,但在 60 年代 、70 年代生产的尾矿中金 属元素有较高的品位 (铅 、锌总含量有时达到了 2 %) ,稀散金属镓 、锗等到现在还一直没有充分的回收. 要综 合利用这些尾矿 , 首先 , 必须弄清尾矿资源贮量和分布 ,需要对尾矿库重新进行钻探取样 ,进行财政预算评 价 ,这种前期地质工作比开发一个新的露天矿山容易得多 ,结果也精确得多. 其次 ,凡口铅锌矿的尾矿库具 有良好的交通和生产设施 ,可节省一大笔基建费用. 第三 ,尾矿结构疏松 ,容易开采 ,无需破碎和磨矿 ,生产 成本低 ,综合利用尾矿在经济上合理 ,在技术上可行. 近年来 ,国内许多院校对尾矿综合利用开展了大量研 究工作 ,并取得了一定的成果. 比如 ,马鞍山研究院对国土资源部的专家预测 ,尾矿利用将是 21 世纪矿产综 合利用范围最广 、潜力最大的领域 ,将是人们争先利用的新资源 ,矿山企业振兴的坚实物质基础[6] . 结合凡口
2 凡口铅锌矿尾矿利用存在的问题
尽管凡口铅锌矿的尾矿利用已经取得了一些成绩 ,特别是利用尾矿作采空区填充材料方面已取得了突 破 , 但还存在一些问题. 首先是缺乏强有力的约束和激励机制 , 没有充分利用好国家对尾矿综合利用的优 惠政策 ;其次是矿山开发利用尾矿资源的意识还不够强 , 尾矿中有价值的金属元素 , 特别是稀散金属镓 、锗 等没有充分的回收 (主要原因是精矿中的镓 、锗等稀散金属不计价) , 尾矿资源开发利用科技投入偏少 ,科研 力量薄弱 ;引进和开发利用尾矿的先进技术 、设备 、工艺不够 ,真正使尾矿成为 21 世纪企业生产新资源方面 的研究还比较少 ;研究与应用脱节现象比较突出 ,有应用前景的研究成果难以转化为现实生产力 ;企业过多 地从经济效益出发考虑尾矿的综合利用 , 较少地从社会效益和环境效益考虑如何更好的回收利用尾矿[5] ; 凡口铅锌矿的矿藏比较丰富 , 还有一段较长时间的开采期 ,企业领导对尾矿的综合回收利用不够重视.
级尾矿作井下胶结充填骨料等方面己经取得了一些实用性成果. 主要表现在以下几个方面.
1. 1 尾矿作二次资源
凡口铅锌矿选矿厂尾矿 ,其主要元素化学成分和粒径分布见表 1 和表 2.
表 1 尾矿主要元素组成
%
成分
Pb
Zn
S
Fe
Ag
Au
Ge
Ga
Cd
含量 0. 6～0. 8 0. 5～0. 9