铜尾矿资源综合利用研究进展

铜尾矿资源综合利用研究进展
兰志强;蓝卓越
【摘要】The status quo of copper tailings resource in China , as well as the urgency and impor-tance of efficient utilization of these resources were elaborated in this paper .The research status of the useful component recovery from copper tailings was also comprehensively reviewed .At the same time, the technical difficulties and research focus in the process of copper tailings utilization were pointed out .%阐述了我国铜尾矿的资源现状,论述了高效开发利用铜尾矿的紧迫性和重要性,综合评述了铜尾矿中有用成分回收的研究现状,同时指出了铜尾矿开发利用存在的技术难点、研究重点及主要攻关方向.
【期刊名称】《矿产保护与利用》
【年(卷),期】2015(000)005
【总页数】6页(P51-56)
【关键词】铜;尾矿;综合利用
【作者】兰志强;蓝卓越
【作者单位】昆明理工大学国土资源工程学院,昆明650093;昆明理工大学国土资源工程学院,昆明650093
【正文语种】中文
【中图分类】TD926.4
尾矿作为一种潜在资源，其开发利用已受到社会的普遍关注。

随着我国经济的发展，铜资源消耗量不断增长，而我国铜资源储量逐步减少，矿石品位越来越低，已无法满足经济高速发展的需求，每年均需进口大量铜精矿等原料［1］。

再者，我国积存有大量有价的铜尾矿资源，没有得到经济合理利用，铜资源浪费明显，同时可能存在环境及安全隐患。

因此，对铜尾矿资源的高效综合利用开展系统研究显得尤为迫切，具有重要的经济和社会意义。

本文综合评述了我国铜尾矿资源及综合利用的研究现状，旨在为其开发利用提供参考。

铜尾矿是指以开采铜矿资源为主的矿山，经过选矿工艺处理，将矿石中有用成分选别后排出的固体废料［2］。

尾矿亦是个相对概念，在经济技术条件成熟的情况下，尾矿也可变废为宝。

只是依当前的技术经济条件，未能有效开发利用经选厂选别后排出的固体废弃物，故暂时堆存于尾矿库中［3，4］。

据相关资料统计，在1949～2007年间，全国铜尾矿的排放总量约为24亿 t，平均品位0.07% ～0.08%，且年产出量呈逐年增加的态势，截至2014年底，我国
铜尾矿量约为30亿t，而尾矿平均利用率仅为 8.2%［5，6］。

我国铜矿资源综合利用率较低，其中选冶综合回收率为88%，采、选、冶综合回
收率仅为52%，而国际先进水平采、选、冶综合回收率为80%以上，差距明显［7，8］。

我国原生铜矿资源相对较少，而铜尾矿量却相当大。

据相关统计数据，仅2010年，我国铜尾矿产量接近2.5亿t，占全年所有矿山总尾矿量近 20%［9］。

截至2007年底，江西省铜尾矿量最多，有近5亿t，约占全国总量20%;其次是
云南省，排第三、第四和第五位分别是湖北省、甘肃省和安微省，具体数据如表1 所示［2］。

从表1可知，我国铜尾矿量巨大，随着铜矿开发的不断推进，而尾矿二次利用的
滞后，我国铜尾矿量还将不断增多，这将带来诸多不利影响，比如尾矿堆存造成土
地资源浪费、企业运营成本增加、易引发严重灾害以及导致可利用资源严重浪费等问题，对我国经济可持续健康发展、环境治理和资源保护等都带来极大挑战［10
－13］。

因此加强对铜尾矿资源再利用研究，加快推进资源二次利用建设对减轻
铜尾矿危害、平衡我国铜原料对外依赖程度都具有极其重要的意义。

尾矿再选已成为降低尾矿品位、减少资源浪费、提高资源综合利用率及提高企业效益的重要途径。

回收尾矿中有价成分是尾矿再利用的主要方式，也是近几年来研究的热点。

尾矿再选存在的优点主要有:由于尾矿已磨细，可节省采矿及碎磨成本，
大大减少矿山生产投资。

而难点在于:尾矿中存在的各种浮选药剂对尾矿再选工艺
流程选择、药剂用量确定及脱药影响较大，同时，尾矿中常含大量矿泥，其对浮选指标影响较大。

因此，尾矿再选常要预先脱泥，以消除矿泥对浮选的影响。

过去由于选矿技术相对落后，金属矿山选矿尾矿中仍留有较多有价成分，一般而言，矿山历史越悠久，选厂尾矿中有价成分含量越高［14，15］。

相关研究结果显示，铜尾矿中回收单一铜元素时，当铜价不低于35000元/t时，铜尾矿资源二次利用
的经济品位为0.07%［16］。

由此测算，我国铜尾矿资源中约有25%具有二次利用的经济价值［2］。

因此，对铜尾矿中铜元素二次利用研究具有现实意义。

白海静［17］等对新疆某铜镍尾矿的综合利用进行选矿试验研究，试验采用铜镍
混浮—再磨再选的工艺流程，在原矿含铜约0.1%时，经过旋流喷射浮选柱粗选，再磨后 3次精选，最终获得铜品位1.21%、回收率12.30%的铜镍混合精矿，可直接用于冶炼。

谢建宏［18］等采用螺旋溜槽预处理—预选精矿再磨再浮流程对陕西某含铜0.18%的铜尾矿进行再选试验研究，结果表明，可得到品位为15.86%，对预选精矿回收率为83.24%的合格铜精矿。

铜尾矿选铁采用常规磁选工艺铁品位及回收率均不高，采用焙烧磁选能耗大、成本高，且污染大［19－21］。

刘瑜［22］等对某铜尾矿中的铁进行综合回收利用研
究，尾矿中铁以铁橄榄石、硅酸铁的形式存在，品位高，但嵌布粒度极细，回收难度大。

根据矿石性质，试验采用“磁选粗选—再磨—磁选精选—反浮选”新型工
艺流程，结果可获得产率为10.24%、铁品位为51.56%的合格铁精矿。

为减少尾矿排放和资源浪费，提高经济效益，利用新技术、新设备对尾矿进行综合回收再利用，将是一个良好的发展趋势。

张国旺［23］等对大型立磨机在铜尾矿
回收利用中的应用进行研究，采用立式搅拌磨机对北方铜业某选厂铜尾矿中的磁性铁进行再磨回收利用，可获得铁品位60%以上，回收率80%的铁精矿。

硫精矿是化工产品的重要原料，主要用于制造硫酸，45%以上硫精矿经烧渣后铁
品位可达60%以上，可作为钢铁行业的原材料［24，25］。

而含硫尾矿堆存不仅给企业带来巨大经济损失，也对周围环境带来较大影响［26，27］，排入尾矿库后，由于氧化及雨水淋洗，使尾矿酸化的可能性加大，影响回水水质［28］且污
染周边环境。

因此对尾矿中硫的回收极为必要。

杨有洪［29］对银山选矿厂含硫2.13%的铜尾矿进行回收硫精矿试验研究，试验
采用一粗一扫二精中矿顺序返回的工艺流程，在只添加丁黄与起泡剂不需任何调整剂情况下可获得硫品位45.52%、回收率47.88%的理想指标，同时建议采用旋流
器预先分级提高入选浓度再浮选以提高选别指标。

雷贵春［30］对某铜矿老尾矿进行综合利用试验研究，通过对浮选、重选、重浮
联合三种工艺的对比试验，结果表明，在不磨矿的条件下，用浮选法处理该尾矿获得了硫精矿品位40.81%、回收率79.20%的良好指标。

铜尾矿中除了铜、铁、硫等常规成分可回收外，还有部分其他金属可再利用，如镍、钨、金、银等，因金属价格较为可观，且能减少尾矿排放量，减少尾矿库维护成本，因此对企业仍有较可观的经济效益。

朱继生［31］通过对狮于山铜矿原矿及浮选尾矿中金银赋存状态的分析研究，发
现浮选尾矿中存在单体解离的粗颗粒金、银，因此认为可用重选法回收尾矿中的金
银。

试验使用ZXF－500新型高效重力选矿机组配以摇床进行尾矿选金，同时进行工业试生产试验，按工业试生产指标计，企业年获利42.1万元，具有一定经济效益，利润可观。

周源［32］等通过分析江西某铜尾矿性质，发现尾矿中金红石的嵌布粒度微细，连生关系复杂，通过试验研究，指出筛分分级和离心选矿机分选有利于提高金红石精矿的选别指标，在最佳试验条件下，重选粗精矿经一次粗选两次扫选四次精选、中矿顺序返回的闭路浮选流程，结果可获得TiO2品位68.28%，对原尾矿回收率6.88%的精矿。

程瑜［33］等研究了旋流喷射浮选柱在某铜镍尾矿镍回收的运用，针对尾矿中镍以细粒单体为主的性质特点，应用旋流喷射浮选柱对尾矿进行了再选试验研究，经一粗一扫三精的浮选工业试验，可从含镍0.23%的尾矿中获得镍品位2.78%、回收率14.02%的精矿产品。

张义忠［34］等以云南某选铜尾矿为原料进行提钴的试验研究，尾矿中含钴
0.18%，经选矿后得到含钴0.79%的粗精矿，采用稀硫酸浸出—氟化钠除钙、镁—P204、P507联合萃取—置换除镉—精萃除锌—草酸沉钴生产草酸钴的工艺，结果表明，随着硫酸浓度、浸出时间和浸出温度的增加以及固液比的加大，钴的浸出率增大。

在最佳工艺条件下，钴浸出率达到85%以上。

骆任［35］等对东北某大型铜矿山铜尾矿进行白钨选矿工艺研究，根据尾矿中钨矿物的性质特点，在最佳工艺条件下，试验采用加温浮选工艺，经闭路试验获得含WO3 41.92%，对原矿回收率68.88%的钨精矿。

尾矿综合利用与治理的基本原则是资源化、减量化和无害化［36］，这就要求将尾矿中比例最大的非金属矿物资源化，提高资源利用率。

刘三军［37］等对浙江平水铜矿开展从尾矿中回收重晶石的研究，经筛析发现，尾矿中的重晶石主要富集在细粒级，因此试验直接采用－0.074 mm粒级进行先
脱硫后浮选工艺，以硅酸钠为抑制剂，十二烷基硫酸钠和油酸为捕收剂进行浮选，结果可获得硫酸钡品位91.68%、回收率80.41%的重晶石。

詹健［38］等进行了从永平铜矿浮选尾矿中回收石榴子石的试验研究，采用螺旋
溜槽预选抛尾，获石榴子石粗精矿，再用磁选或摇床重选精选，磁选方案最终可获得含石榴子石96.3%、回收率69.3%的精矿，摇床重选方案可获得含石榴子石95.4%、回收率60.59%的精矿。

徐青青［39］等对内蒙古某铜钼尾矿进行了浮选试验，以回收利用尾矿中的钾长石，试验采用磁选—反浮选—正浮选的工艺流程，先通过两次反浮选除杂，再用
改性胺作捕收剂，氟化氢做活化剂进行浮选，最终可将K2 O品位从原矿的4.25%提高到7.15%。

戴玉华［40］等对四川某铜尾矿中磷灰石的回收进行试验研究，由于该磷灰石品
位低且难选，为对其综合回收利用，研制了一种新型捕收剂ZP－02，根据单矿物试验确定的最佳工艺条件，并在此基础上对实际尾矿进行浮选，结果获得P2 O5
品位25.32%、回收率69.87%的磷精矿，有效回收尾矿中的磷灰石。

我国铜尾矿量较大，仅通过二次利用再回收有价成分显然无法明显消耗数量如此庞大的铜尾矿资源，也未达到资源高效利用、无尾排放的目标要求，因此，近几年来，铜尾矿的其他利用方式也越来越受到关注。

尾矿回填的生产过程是在尾矿砂中掺入一定比例的其它成分的配料，绞拌成膏体状的充填料注入废弃的矿井。

尾矿回填主要有两大作用，其一是清除采选后留在井上的废料，其二是将因采矿遭到掏空的井下地理环境得以充填补实，尽量恢复开采前的地下物理状态，保持地质结构的稳定。

尾矿用于采矿区充填是充分利用尾矿最有效的方式之一。

尾矿具有取材方便，来源广，输送简单快捷的特点，因此，只要处理得当，尾矿将是一种良好的充填材料。

尾矿充填不仅充分利用资源、减少资源浪费及降低环境污染，而且可以省去建造尾
矿库的投资，节约大量成本，提高效益。

对部分因地形等原因不利于建造尾矿库的选厂，尾矿充填具有更重要的意义［41］。

赵蕊红［42］等详细叙述了黑龙江省
某铜矿尾矿回填自动控制系统的搭建和实现系统控制精度的方法，具有较好的应用前景。

水泥生产企业在生产中常要加入石膏、萤石等矿化剂，而金属尾矿一般含有丰富的微量元素，微量元素在水泥烧成中起着重要的作用，因此金属尾矿用作水泥矿化剂将具有重要的意义［43，44］。

施正伦［45］等对铜尾矿用作水泥矿化剂进行试验研究，用铜尾矿按质量比为5%的掺量配制水泥生料，在实验室高温炉不同温度条件下进行水泥熟料煅烧，结果显示，添加铜尾矿能降低水泥熟料烧成能耗，减少水泥生产成本，提高熟料产量和质量。

利用尾矿代替江河砂等制砖，既能有效综合利用尾矿资源，降低尾矿堆存带来的环境危害，又能减少因过度开挖、采捞江河砂造成河流污染问题，可能是一条经济有效的途径，已引起业内的重视。

赵风清［46］等对铜尾矿制蒸养标准砖进行研究，利用铜尾矿，结合粉煤灰，在碱性复合激发剂存在的情况下，通过湿热养护工艺制成承重标准砖，产品抗压强度达到18.1 MPa，抗折强度达到3.6 MPa，具有良好的抗冻融性和稳定性。

21世纪，是实现伟大“中国梦”的重要战略期。

这一历史新阶段，我国有限的资
源将承载着超负荷的人口与环境负担，仅靠拼资源的经济增长方式是不可持续的。

虽然当前我国大部分尾矿中有用组分含量偏低，二次回收存在一定难度。

但随着技术的进步、资源的逐步消耗及国家对尾矿再利用重视程度的提升，尾矿再选逐渐变成可能。

鉴于我国铜尾矿资源化利用难度大，远未达到无尾排放的要求，因此结合我国铜尾矿再利用技术难点及现阶段我国铜尾矿研发现状，建议从以下几个方面深入开展研究。

(1)加强对铜尾矿资源的勘查评价，借鉴国外先进技术经验，国家相关部门应加强重点矿山尾矿资源的综合勘查评价工作，及时掌握我国铜尾矿资源存量、空间分布等信息，各部门联合建立尾矿整体利用数据库，并在专用信息管理网站及时向社会公布，满足社会投资的基本信息需求，为投资指引方向。

(2)落实系列鼓励政策。

尾矿作为二次资源，已越来越受重视。

国家应出台一系列鼓励政策，如对尾矿等二次资源回收给予直接奖励、降低二次资源的运费、减免尾矿资源产品所得税和增值税、对尾矿产品实行补贴、对相关项目进行低息甚至无息贷款等，通过综合运用法律和经济手段迫使各矿业公司加强各种矿物废料的处理和回收利用，进而逐步改善我国尾矿资源综合利用率低的现状。

(3)加强对铜尾矿矿物组成、共伴生状态、粒度分布等性质研究，为制定合理工艺流程提供理论依据。

(4)对含泥量大、有用成分嵌布粒度微细的铜尾矿开展专项研究，探索出适合该尾矿性质的工艺流程，开发高效选别药剂，逐步克服这一技术难点。

(5)加强对易泥化、微细粒铜尾矿选择性磨矿研究，尾矿中铜铅锌等有用组分常呈连生体或包裹体存在，磨矿细度不够，自然难以分离，导致精矿产品质量不达标，影响销售;而若过磨，则会造成矿石泥化严重，影响分选效果。

因此，最佳磨矿细度是实现铜尾矿资源化利用的重要保证。

(6)根据不同产地铜尾矿各自性质特点，加快研发高效率、选择性好、无毒环保的浮选药剂，克服传统药剂选择性不强，分选效率低的缺点。

(7)加强科研院校与工矿企业的合作攻关研究，不断提高研究的深度和广度，加快研发成果向工业化生产转化，将成果更快更高效的转化为生产力，提高经济效益和社会效益。

同时，铜尾矿的其他利用方法亦要加强研究，探索更高效、更经济及更合理可行的利用方式，这对充分利用铜尾矿资源，实现“变废为宝”将具有重大意义，为我国
经济社会健康发展注入更强动力。

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