磁選尾礦鐵資源回收利用現狀與前景

秦煜民

( 河北理工大學資源與環境學院，河北 唐山 063009)

我國鋼鐵產量已經超過5億t，穩居世界第一。隨著我國鋼鐵產能的增加，對鐵礦石的需求持續增長，2008年我國進口鐵礦石達4.4億t。由于國際鐵礦石價格連續暴漲(2003～2008年鐵礦石價格累計增長4.67倍)，國內鋼鐵企業成本不斷增加，經濟效益下降，合理高效開發利用國內鐵礦資源，對維持鐵礦石價格，保證鋼鐵工業可持續發展意義重大。2006年，全國鐵礦資源查明資源儲量超出600多億t，鐵礦資源的突出特點是：富礦少、貧礦多，礦石平均品位低、貧、細、雜現象普遍。針對我國鐵礦的特點，配合鋼鐵工業提出的精料入爐的要求，經過“十五”科技攻關，我國鐵精礦品位有了很大提高，同時鐵尾礦的回收由于可增加精礦產量正日益受到重視。我國鐵精礦產量中磁鐵精礦約占 3/4，磁鐵礦尾礦占鐵尾礦的一大部分。

1 磁鐵礦尾礦再選資源化的重要意義

我國礦山排放的尾礦中，鐵尾礦量達26億t，我國重點磁鐵礦選礦廠的尾礦成分顯示(表1)，尾礦中平均鐵品位約為10%(實際上表中磁鐵礦尾礦的品位已經高于某些已開采的超貧磁鐵礦的品位)。即在堆存的26億t鐵礦尾礦中，至少含有2.6億t鐵。按全國鐵精礦平均品位63.25%折算，相當于4.1億t鐵精礦。依據國土資源部《礦產資源儲量規模劃分標準》，鐵礦尾礦中蘊藏的鐵金屬量相當于8座大型(礦石儲量≥1億t)貧鐵礦(按我國鐵礦石平均品位32%折算為礦石)。

如果對磁鐵礦尾礦進行再選，將尾礦鐵品位由10%降為7%，以年處理鐵尾礦2000萬t計算，將回收90萬t鐵精礦/a(按我國鐵精礦品位66%折算)，按800元/t(11月遷安價)計價值7.2億元，經濟價值明顯。

鐵尾礦庫本身就是環境污染源，除占用大量土地、污染大氣和地下水、破壞生態景觀外，尾礦庫還是危險隱患，嚴重威脅人民群眾的生命財產安全。例如山西省襄汾縣新塔礦業有限公司尾礦庫，2008年9月18日發生特別重大潰壩事故，造成重大人員傷亡。

磁鐵礦尾礦再回收利用，將其中的一部分鐵回收，一方面可以增加企業的經濟效益，一方面減少了尾礦的排放，進而減少了占地面積，延長尾礦庫的服務年限，減少尾礦排放對環境的影響，節約環境治理費用，降低了危險隱患，是一項利國利民的工作。

表1 鐵尾礦的主要化學成分及含量

2 磁鐵礦尾礦再選資源化的現狀

我國鐵礦石短缺和國際鐵礦石價格高漲，是促進磁鐵礦尾礦再選的主要動力。由于過去生產技術水平較低，磁鐵礦品位低、貧、細、雜現象普遍相對難選，我國磁鐵礦選廠金屬回收率低，幾十年來有相當一部分資源流失到尾礦中。隨著科技進步，現有技術條件下可以部分回收鐵資源，技術能否應用的關鍵是生產成本的高低。

我國累計查明的鐵礦石量中，有近一半來自沉積變質型鐵礦床，以鞍山式鐵礦為主，主要在鞍本和冀東地區。鞍鋼和首鋼的部分磁選廠，已進行了磁鐵礦尾礦再選的研究。

鞍山地區鐵礦資源量豐富，開采歷史悠久，現在的尾礦累計堆存量已達到6億t以上，目前每年尾礦排放量仍接近4000萬t。尾礦分為赤鐵礦和磁鐵礦兩大類。對大孤山磁選礦廠采用盤式磁選機粗選，粗精礦再磨后經脫水槽、磁選機、細篩再選，每年可回收品位在60%左右鐵精礦8萬t。

本鋼歪頭山鐵礦選礦廠為充分利用資源，在尾礦流槽中安裝1臺盤式磁選機，直接從選礦廠尾礦中回收粗精礦，尾礦品位降低0.56% ，回收粗精礦產率2.46%，可實現年產值588萬元。

首鋼水廠鐵礦地處河北遷安境內，鐵礦年產礦石1100萬t；大石河鐵礦，年產礦石800萬t。水廠和大石河尾礦庫共堆存了約2.2億t、TFe品位在10%左右的尾砂。如果尾礦庫中尾礦全部再選回收利用，預計可回收鐵金屬量660萬t，相當于生產品位66%的鐵精礦1000萬t。

水廠鐵選廠尾礦回收流程見圖1。尾礦高效回收新工藝共投資765萬元，實際精礦單位生產成本為86.30元/t。選廠每年處理原礦1100萬t、尾礦量787萬t，尾礦經過再選后，將生產出品位66.95%的鐵精礦28.8萬t，回收金屬量19.28萬t，800元/t(11月遷安價)計價值2.3億元。按原礦品位25%計算，年回收鐵折合原礦量77萬t，每年少排尾礦量28.8萬t，每年減少占用尾礦庫庫容9萬m3左右，環境效益明顯，且尾礦再選生產成本低于原礦生產成本，是磁鐵尾礦回收的范例。

圖1 磁選尾礦回收工藝流程圖

上述生產實踐表明，可以從過去堆存的磁選尾礦中回收鐵資源，如果工藝設計合理，既能有效回收資源增加企業經濟效益，又能緩解尾礦排放對環境的影響，是一項保護環境促進經濟發展的雙贏工作。

3 磁選尾礦回收技術應用的條件和前景

我國鐵尾礦主要分為赤鐵礦和磁鐵礦兩大類，由于本身的性質，赤鐵礦比磁鐵礦難選，現有生產中回收率比磁鐵礦低。經過“十五”科技攻關，赤鐵礦精礦品位已經達標，但回收率仍然較低。對赤鐵礦尾礦的再回收，在技術上依然是一個難題，有待深入研究。

磁選尾礦回收鐵，主要是要回收尾礦中的磁性鐵，由于磁性鐵與脈石之間的磁性性質的差異較大，回收磁性鐵技術與設備相對簡單且易于推廣。尾礦庫中堆存的磁性鐵，在現有的技術條件下能被回收利用。在選別技術進步前，磁性鐵主要以連生體和細粒的形式流失在尾礦中，設計回收工藝和選取設備要以回收這部分鐵為重點。現以首鋼磁選尾礦回收技術為例，說明該技術的應用條件。

(1)磁鐵礦尾礦中全鐵品位要高于7%。相關研究認為，鐵精礦價格800元/t以上，我國鐵尾礦回收再選的臨界品位定在7%是經濟上比較合理的。品位在7%以上的，基本不需要采取激勵性的政策措施，經濟效益會促使企業產生回收鐵尾礦的本能意愿。

(2)磁性鐵分布率大于20%。只有磁性鐵有一定量才能保證全磁選回收工藝發揮作用。對比超貧磁鐵礦的選別，磁選尾礦回收鐵在成本方面的優勢，在于沒有采礦、破碎環節；提高最終精礦品位需要細磨，流程采取了類似超貧磁鐵礦的選別的預選，減少了入磨量，降低了磨礦成本，可以將磁選尾礦回收鐵成本控制在原生產廠正常成本之內。

(3)保證磁性鐵的回收率。設備選擇上要中弱磁選設備搭配，主要是適應尾礦的性質，回收連生體和細粒磁鐵礦。由于各地礦石性質均有一定的差異，一般需要試驗研究確定。

(4)磁選尾礦回收鐵可以在現有選廠工業廠地安排，也可以針對現有或已閉庫的尾礦庫。由于尾礦庫存在安全隱患，因此對尾礦庫中鐵的回收，要在確保安全的條件下進行，避免發生潰壩事故，同時要保護環境，避免二次污染。

我國的鐵尾礦庫，特別是早期形成的尾礦庫本身就是一座礦山，2008年鐵精礦價格高漲時，河北北部很多鐵品位在8%～10%的超貧鐵礦都被采選，而且企業經濟效益可觀。

鐵尾礦庫與超貧鐵礦相對比，二者品位相近，超貧鐵礦需要爆破開采、破碎、排尾，對環境破壞嚴重。鐵尾礦庫占用地固定，不必爆破開采破碎，設備投資少，工藝簡單，生產成本低，同樣回收資源。可見在保證安全的前提下，開發利用鐵尾礦有經濟和環境成本上的優勢。

鑒于我國鐵礦石短缺和國際鐵礦石價格高漲的實際情況，磁選尾礦回收技術和回收技術理論研究均有待加強，盡快形成完備的磁鐵礦回收工藝技術。在國內磁選廠推廣實施，對緩解我國鐵礦石供需矛盾十分重要。同時，應加強伴生礦物回收的研究，盡可能回收資源。

4 結論及建議

鐵尾礦庫中的尾礦是值得進行二次開發利用的資源，磁選尾礦回收鐵技術可以回收尾礦中的磁鐵礦。在當前鐵精礦價格水平下，從尾礦中回收磁鐵礦，既能有效回收資源，增加企業經濟效益，又能緩解尾礦排放對環境的影響，是一項促進經濟發展同時保護環境的雙贏工作。

一個地區如果同時存在鐵尾礦庫和超貧鐵礦，在保證安全的情況下，應該優先開發利用鐵尾礦庫。

除了在技術上進一步完善生產工藝，提高技術水平之外；在經濟上，應給予企業一些支持，包括減稅等，積極促進我國磁選尾礦回收鐵技術的發展。

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