陜西省尾礦資源綜合利用研究1、序言陜西省礦產資源非常豐富，是我國資源大省之一，查明有礦產資源儲量的礦物93種，其保有潛在價值居全國前列。隨著我國社會主義現代化的迅猛發展，對各種礦產資源量需求的與日俱增，礦產資源的供需矛盾也將日益加劇。因此，加強尾礦利用已成為目前礦業工程發展的一項重大課題。我國對尾礦的處理在很大程度上是米用荒地筑壩堆存，并米取一系列可靠的措施來進行維護管理。每年要花費10多億元用于堆放尾礦，現有的尾礦已占地3000km2,這對于我國這樣一個人多地少的國家來說是非常不利的。因此，積極開展尾礦的綜合利用具有重大的意義。選礦排出的大量尾礦如不及時處理，不僅占用大量農田和林業土地，而且經風吹雨淋會對空氣、水體造成嚴重污染，破壞了周圍的自然環境，對人類產生很大危害。因此，通過對尾礦開展研究利用，可起到以下作用。通過金屬和有用組份的回收，強化了資源的合理利用；通過尾礦大量的利用或充填，可以減少尾礦庫用地，節約了土地資源。尾礦綜合利用可減少沙塵對大氣的污染，以及水土流失和垮壩對環境的危害。另外，尾礦壩庫的復墾還有利于綠化環境和減少CO2的排放，改善生態環境。尾礦綜合利用帶來較好的經濟效益。2、發展現狀隨著科學技術的進步，尤其是選礦、冶金及非金屬材料技術的迅速發展，為尾礦資源的綜合利用奠定了堅實的技術基礎。尾礦的綜合利用主要包括兩方面：一是尾礦作為二次資源再選，再回收有用礦物,如從煎茶嶺金尾礦中回收金。二是尾礦的直接利用，即將按成分歸類為某一類或幾類非金屬礦來進行利用。如微晶玻璃、高標號水泥、陶瓷等，不僅可以解決礦山勞動就業，而且可以提高效益，為發展綠色礦山、走循環經濟的道路，做出重大的科技貢獻。本文主要以金堆城車目業集團有限責任公司的鑰尾礦以及陜西省煎茶嶺金尾礦為研究對象，介紹了我省目前尾礦綜合利用的簡要情況。2.1技術現狀在礦業領域，世界上工業發達國家已經把無廢料礦山作為礦山的發展目標，把尾礦的綜合利用程度作為一個國家科技水平和經濟發達程度的標志。其目的不僅僅是追求最大經濟效益，而且還從資源綜合利用率、保護生態壞境等綜合因素加以考慮。前蘇聯、美國、加拿大等礦業發達國家尾礦的綜合回收工作做得較好，隨著科學技術的發展和學科間的相互滲透，尾礦利用的途徑也越來越廣闊。國外現在尾礦的利用率達60%以上，歐洲一些小國的利用率更高。我國的尾礦綜合利用研究起步較晚，近幾年，一些研究院所和高等院校等單位與礦山企業緊密合作，從尾礦中回收有價金屬與非金屬元素、尾礦制作建筑材料等方面已經取得了實用性成果。2.1.1金堆城木子溝尾礦庫尾礦現狀(1)尾礦的成分分析木子溝尾礦庫約庫存尾礦5000萬噸。尾礦的主要礦物組成見表1;主要化學成分見表2o表1木子溝尾礦庫尾礦的礦物組成礦物石英微斜長石鈣長石角閃石黑云母高嶺石方解石螢石黃鐵礦含量(%)571261181212表2木子溝尾礦庫尾礦的化學組成成分SiO2A12O3TiO2TFe2C)3TFe磁性鐵CuMo含量(%)63.339.910.888.205.740.870.0210.027成分CaOMgOK2ONa2。MnOso3P2O5H2O灼減含量(%)3.332.104.460.710.233.250.320.383.11(2)尾礦中主要有益元素的賦存特征把尾礦砂制成砂光片，在顯微鏡下對其進行了礦物鑒定。主要金屬礦物為：輝車目礦、黃銅礦、磁鐵礦。(3)尾礦中有價元素再回收從表2中可以看出，尾礦中銅、磁性鐵含量分別是0.021%、0.87%。該品位接近金鉗集團現銅、磁性鐵的綜合回收品位。金鑰集團經過五十年的發展，特別是是近二十年的發展，已經掌握了低品位銅鐵綜合回收技術。現在每年從含銅0.027%、磁性鐵0.97%的尾礦中回收銅1000噸，精礦品位18%；磁鐵3.6萬噸，精礦品位60%o木子溝尾礦庫總庫容3230萬n?,(比重或溶重1.53,尾礦重量4941萬噸)，其中有銅金屬大約1.04萬噸；有磁性鐵40多萬噸。尾礦整體利用通過對尾礦的化學成分分析，尾礦所含元素及礦物具有陶瓷、水泥、微晶玻璃工業材料的成分相似。并對尾礦的混合樣進行燒結試驗，確定尾礦具有燒結性，能夠燒制成品或者添加入石灰石可鍛燒高標號水泥。同時發現尾礦中石英、長石含量豐富，能夠滿足建筑材料及玻璃制作要求。2.1.2煎茶嶺尾礦現狀(1)尾礦的成分分析2010年設計研究院對煎茶嶺金礦已經到服務年限尾礦庫的金尾礦進行了尾礦再選試驗。尾礦的主要礦物組成見下表3；主要化學成分見表4。金的物相分析結果見表5。表3煎茶嶺金尾礦主要礦物組成礦物名稱含量％礦物名稱含量％石英22滑石4白云石23綠泥石7菱鎂礦9針鐵礦2蛇紋石14表4主要化學成分見成份Au*Ag*CuPbZnSbMgOFe含量（%）0.941.290.0030.0040.0050.000118.463.55成份STCMnPAsCaOSiO2燒失量含量（%）0.137.390.0460.0610.0717.8925.0528.78表5原礦金物相分析結果相另U裸露金及半裸露金硫化物包裹金赤褐鐵礦包裹金碳酸鹽包裹金硅酸鹽包裹金相合含量（g/t）0.230.190.200.240.0840.944分布率（%）24.3620.1321.1925.428.90100.00（2）尾礦中有價元素再回收從上表4中可以看出，尾礦中金的品位為0.94g/t,尾礦庫底部金品位可能更高，設計研究院于2010年開始研究，經過氤化小試試驗,金回收率將近70%o目前本項目正在研究中，氤化尾渣也在準備進一步處理，為建材或水泥行業提供原料。硅酸鹽水泥熟料的化學成分，主要由氧化鈣（CaO）、二氧化硅（SiO2）>氧化鋁（AI2O3）和氧化鐵（FezCh）四種氧化物所組成。水泥熟料中各氧化物的含量對水泥的性質有極大的影響。根據試驗，用全粒級尾礦或細粒級尾礦為原料，燒制井下膠結充填用的低標號水泥，其尾礦的礦物組分應以石英、方解石為主，化學組分應為：CaO/SiO2>0.5?0.7,CaO>18?25%,A12O3>5%,MgO<3%,S<1.5?3%。由表4結果可知，如果能降低煎茶嶺尾礦中MgO的含量，再加入少量的石灰石或石灰，就能為水泥行業提供原料。如果該項目研究成功，不僅為發展綠色礦山、可持續發展做出貢獻,也能為礦山提供巨大的經濟效益。2.2產業現狀金堆城鑰業集團有限公司是亞洲地區最大的鑰采選冶加工貿一體化的大型聯合企業。年開采礦石1000萬噸，年產在線尾礦996萬噸，自從建礦以來，木子溝尾礦庫排放尾礦已經達到設計標高，尾礦庫已經閉庫，有近5000噸的尾礦可以利用，栗西溝尾礦庫已累計堆積了尾礦1.25億噸，尾礦原料充足。項目組在尾礦選礦和微晶玻璃研制、工藝改進、產品的開發等方面已經取得了重要研究成果和發明專利，并在長期的選礦試驗和尾礦微晶玻璃工業化生產實踐中積累了豐富科研工作經驗。本項目的實施，成本相對較低。因為尾礦是通過采礦、運輸、破碎、再磨、選礦后的廢棄物，粒級較細。尾礦中回收有價元素，采選成本要遠比礦山的現有采選成本要低。尾礦的整體利用可以說是一個“負成本效應”，因為尾礦制作微晶玻璃等相關制品所花費成本只有尾礦輸送、尾礦庫中長期投入、尾礦安全投入的幾百萬分之一。本項目的潛在經濟效益非常巨大，主要表現在三個方面：其一尾礦中有價元素再回收產生的效益是撿來的效益。其二尾礦的整體利用可以大幅度公司現有尾礦的輸送、尾礦的安全投入的成本，如果尾礦整體利用年10萬噸，每噸尾礦的輸送及安全投入每噸20元，那么每年節省的成本為200萬元。其三是每年10萬噸尾礦做微晶玻璃或建筑材料，能創造巨大的經濟效益。綜合分析，尾礦綜合回收利用不僅能夠保障礦山可持續發展，而且有力推動本地區區域經濟發展。本項目的實施，將直接促進金堆城鑰業集團有限公司的非鑰產業多元化戰略，有利推動主鑰產業的持續節能減排，是國有大中型企業履行社會責任重要體現。項目企業與科研院所合作，產學研相結合，工藝及設備集成創新的研究企業節能減排，創建變廢為寶、循環利用的經濟聯合體，勢必對全省的礦山資源綜合利用起到重大示范作用。陜西省煎茶嶺金礦山主要采用浮選一氤化生產工藝。在20世紀70—80年代，由于受產業政策、技術水平、選冶工藝方法等因素的制約，資源綜合利用程度普遍偏低，浪費現象嚴重，尾礦金品位大多在lg/t左右，有時可達能達到2-3g/t,有些甚至更高。因此，具有較高的回收價值。由于尾礦資源二次利用的生產成本低，不再需要采礦、破碎和磨礦作業，同時隨著黃金資源的貧乏和選冶技術水平的提高,使得這些老尾礦資源有了較高的回收價值。設計研究院對煎茶嶺金尾礦進行了研究，不僅可以從尾礦中回收金，再選尾礦也可以為水泥和建材行業提供原料。2.3市場現狀尾礦中有價兀素回收產品既是產品也是中間原料，更是當前正在生產和銷售的產品。項目的目標是提高現有產品的性價比，基本不涉及產品市場擴展問題，也不存在市場應用方面的風險。尾礦也可以為微晶玻璃、水泥等行業提供原料。隨著我國經濟的發展，國內市場前景明朗。3、總體思路3.1立足自主創新設計研究院選冶中心，是原中國有色金屬工業總公司地質總局的重點實驗室，是西北乃至整個西部地區最具實力的有色、黑色和稀貴金屬選礦技術研究試驗機構之一。05年已取得了“國土資源部地質勘查選冶試驗和巖礦鑒定兩個甲級資質”。選冶中心現有實驗大樓面積2660平方米，裝備有完整獨立的重、磁、浮、化學選礦的小型實驗室和擴大連選試驗設備，并有配套的破碎加工車間，選冶中心現有專業技術人員22名，研究生以上學歷者10名，高級專業技術職稱者50%以上，均為多年從事選冶技術工作的,有扎實的專業基礎知識和豐富實踐經驗的選礦專家。經過多年的專業積累和市場磨練，選冶中心具有堅實的技術能力和明顯的專業特點：對于常規選礦試驗，能嚴謹規范、快速準確地完成；對于現場技術指導，具備將系統的理論知識與現場可操作性良好結合的能力，對于疑、難、細、雜等難選礦石的選礦試驗，總結出一套思路寬闊新穎、操作嚴密可行的試驗研究方法，能為攻破難題提供保證。選冶中心近50年來，先后承擔了國內外500余項選礦工藝科研課題，并多次派專家出國實施合作項目，取得了大量的科研項目，承擔過的選冶試驗主要有貴金屬：金銀等礦物；有色金屬：銅、鉛、鋅、銳、車目等礦物；稀有金屬：鋸、狙、鋰、皺等礦物；非金屬：高嶺土、螢石、重晶石、透閃石、蘭晶石、磷灰石、鈉長石、電氣石以及稀土礦物等。3.2加強戰略聯盟設計研究院在自主創新的基礎上，加強與各大專院校、研究院所合作，產學研相結合，建立強強戰略聯盟。先后與西安建筑科技大學、西北大學等高等院校及西北有色地質勘查局等單位合作，為礦業工作做出了巨大的貢獻。設計研究院選冶中心擁有國土資源部頒發的“選冶試驗”和“巖礦鑒定”二項甲級資質證書。質量、環境、職業健康“三項體系”認證證書。是目前西北地區技術實力最強、裝備水平最高的專業性研究機構。3.3著力開發應用設計研究院與金堆城鑰業股份有限公司技術中心和煎茶嶺金礦礦業公司發揮各自優勢，針對礦山廢棄物，著力開發應用研究，從尾礦再選和整體利用出發，利用選礦新藥劑、新技術完成尾礦再選試驗O3.4保持國際水平由設計研究院牽頭，聯合金堆城鑰業集團和西安建筑科技大學等單位和高等院校，以抓好生產經營工作為依托，以全面建立現代企業制度為改革方向，加快改革與發展步伐，以主業做精，實力做強，產業做大為遠景目標，積極開發利用兩個市場兩種資源”發展戰略。加快尾礦高附加值綜合利用技術研發，實現尾礦資源綜合利用產業化，提升產業核心競爭力，使公司始終保持國內鉗行業的領頭地位。3.5發展目標項目推廣后，為有色金屬尾礦和金尾礦的再利用提供良好的技術支持，將使陜西有色金屬礦山工業尾礦綜合利用的技術創新顯著增強，尾礦整體利用產品品種不斷擴大，性能顯著提高，為鞏固國內龍頭企業地位奠定堅實的技術和設備基礎，必將對提高陜西有色金屬礦山資源價值、提高資源綜合利用研究和開發利用水平和高技術附加值，實現可持續發展創造新的歷史條件。從全國來講，顯著的積極效果，必將產生輻射和帶動作用，從而引導和拉動中國礦山企業實現新技術改造和產業升級，實現中國尾礦綜合利用的新發展。更為重要地是，通過技術研發和設備制造，進一步增強國有企業的自主創新意識,讓越來越多的企業關注循環經濟的技術發展、支持變廢為寶的技術進步、參與技術提升，進而實現技術應用型企業向技術創新性企業的歷史跨越。4.重點任務4.1研發的項目及產業鏈4.1.1金堆城尾礦通過分析鑒定，金堆城木子溝尾礦中可回收的元素為鐵、硫、銅。利用不同的選礦方法、采用新藥劑等從選鉗尾礦中綜合回收銅、鐵、硫，最終尾礦生產微晶玻璃，實現無尾礦或少尾礦生產礦山。4.1.2煎茶嶺金尾礦尾礦中金的品位為0.94g/t,尾礦庫底部金品位可能更高，設計研究院于2010年開始研究，經過氤化小試試驗，金回收率將近70%-目前本項目正在研究中，氤化尾渣也在準備進一步處理，為建材或水泥行業提供原料。4.2關鍵技術1） 金堆城尾礦中有益組分含量偏低，利用金屬礦物的特性，通過簡單的重力選礦，可將黃鐵礦、磁性鐵、黃銅礦初步富集，然后再采用浮選的方法，利用