銅尾礦資源綜合利用及研究進(jìn)展

張 彪，姜春志

（1.中條山有色金屬集團(tuán)有限公司，山西 運(yùn)城 044000；2.國(guó)家煤化工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（安徽），安徽 淮南 232000）

銅礦資源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展不可或缺的礦產(chǎn)資源，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場(chǎng)需求日益增大，銅礦資源開采規(guī)模逐年增加，產(chǎn)生大量尾礦。銅尾礦逐年堆積，不僅占用大量空間，存在較大安全隱患，還極易對(duì)空氣土壤造成污染，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境，甚至影響生態(tài)多樣性。尾礦資源的二次利用是當(dāng)前實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用的重要方面。銅尾礦的綜合利用既可以提高銅礦資源的使用效率，緩解資源短缺壓力，還可以促進(jìn)生態(tài)環(huán)境改善，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)良好發(fā)展具有重要意義。

1 銅尾礦資源現(xiàn)狀

銅尾礦是自然銅礦石經(jīng)破碎、磨礦及分選等工藝排出的尾砂廢料。我國(guó)銅尾礦資源分布范圍廣，主要集中河南、安徽、江西、云南等省份。截至2014年底，我國(guó)銅尾礦量近30億噸，銅品位約為0.077%，平均利用率約為8.2%，遠(yuǎn)低于國(guó)外水平[1]。銅尾礦中銅的賦存狀態(tài)多樣，單體解離度較低，嵌布粒度細(xì)，成分復(fù)雜，脈石含量高，這些因素嚴(yán)重制約銅尾礦綜合利用的技術(shù)發(fā)展。

2 綜合利用及研究現(xiàn)狀

我國(guó)銅尾礦資源的綜合利用主要集中在以下幾個(gè)方面。

（1）再選與有價(jià)成分回收。銅尾礦因伴生元素復(fù)雜，單體解離度較差，細(xì)粒級(jí)礦泥含量高，往往耗藥量大，浮選效果不理想。在再選回收時(shí)，通常需要再磨除泥。聶慶民[2]等以銅品位0.14%的銅尾礦為研究對(duì)象，預(yù)先脫泥再磨，在石灰600g/t、水玻璃600g/t及混合捕收劑Lp-01用量40g/t、Y89用量120g/t的浮選條件下，經(jīng)一粗一掃三精流程，最終回收銅品位15.17%，回收率68.37%，再選效果良好。相關(guān)銅尾礦有價(jià)成分回收研究發(fā)現(xiàn)，-200目銅尾砂含量80.71%，銅、鐵分別為0.14%、23.7%，銅氧化率為28%，采用預(yù)先分級(jí)拋尾，分級(jí)磨礦，浮磁分選，得到銅精礦品位9.5%，回收率33.7%，鐵品位為66.22%，回收率為16.85%。

目前，針對(duì)銅尾礦不同的礦物學(xué)特點(diǎn)，通過不同的回選手段、浮選藥劑制度以及選礦工藝可以有效地回收尾礦有用成分。黃建芬[3]等采用兩粗兩掃兩精，以石灰為pH調(diào)整劑和硫鐵礦抑制劑，TG305為鈣鎂脈石抑制劑，TY301為赤鐵礦和褐鐵礦抑制劑，丁基黃藥為捕收劑，Z-200為起泡劑，最終銅精礦品位18.13%，回收率69.88%，銅精礦含金4.87g/t，金回收率52.17%。郭銳等[4]將銅尾礦粗選鉍，鉍粗精礦品位為3.94%，在磨礦細(xì)度-74μm含量85%條件下，調(diào)節(jié)礦漿pH為10，硫化鈉、碳酸鈉、乙硫氮、25#黑藥用量分別為100g/t、800g/t、240g/t，經(jīng)一粗兩掃三精浮選流程，得到鉍精礦品位25.06%，回收率77.31%。

邵爽[5]等以銅尾礦研究對(duì)象選鐵，以氯化鈣為活化劑，采用選擇性還原被燒—磁選工藝，在還原溫度1200℃條件下，還原劑和活化劑分別為銅尾礦質(zhì)量25%、5%，還原2h，磁選鐵精礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)為91.76%，回收率95.98%。張麗軍[10]等將銅尾礦脫硫，采用一粗一掃兩精，以水玻璃為抑制劑，EMLZ-1為捕收劑，重晶石精礦BaSO4品位95.76%，回收率82.21%。

（2）礦山回填與土地復(fù)墾。作為礦山二次資源，銅尾礦不僅可以大量用作填充材料回填礦井，還可以用于土地復(fù)墾。安徽安慶銅礦采用大直徑深孔嗣后充填采礦法開采，礦房采用分級(jí)尾砂膠結(jié)充填，礦柱采用非膠結(jié)分級(jí)尾砂充填，填充成本低，性能良好。王育鵬[6]等研究表明，用巢湖底泥處理銅尾礦后，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)明顯增加，豆科植物生長(zhǎng)狀況良好。礦山回填與復(fù)墾可以實(shí)現(xiàn)銅尾礦的循環(huán)利用，降低污染，提高效益。

（3）水泥行業(yè)。銅尾礦中因含有硅、鋁、鐵等氧化物，通常可以用作水泥礦化劑或水泥配料，用銅尾礦作礦化劑，鐵粉為配料，在1300℃條件下，可有效縮短熟料燒制時(shí)間，提高產(chǎn)量。周婷婷[7]等試驗(yàn)表明，銅尾礦與粘土按一定比例在1400℃條件下燒制，熟料中礦物含量增加，熟料強(qiáng)度良好。用銅尾礦制備水泥材料機(jī)理主要為硅酸鹽水泥熟料水化后產(chǎn)物與銅尾礦中活性氧化硅、氧化鋁等反應(yīng)，晶體結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)更好，有效地增加了水泥強(qiáng)度。

（4）制備建筑材料。銅尾礦中含有石英、長(zhǎng)石及云母等礦物，可以作為摻合料或細(xì)集料用于混凝土等建材的制備，這是減少銅尾礦大量堆積，實(shí)現(xiàn)資源再利用的主要途徑。朱永祥[8]等用銅尾作為混凝土摻合料研究發(fā)現(xiàn)，水灰比為0.4，外摻率40與0外摻率條件下混凝土摻合料在90d的抗壓強(qiáng)度相近，且表現(xiàn)出良好的耐久性。林海威[9]等研究發(fā)現(xiàn)，以銅尾礦為微集料，在摻量小于5%條件下，配合粉煤灰兩者按1：2復(fù)摻，獲得的混凝土強(qiáng)度較好。趙風(fēng)清[10]等用銅尾礦制作蒸養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)磚試驗(yàn)表明，以銅尾礦、礦渣及粉煤灰為原料，在低溫銅尾礦添加60%～70%條件下，磚的抗壓強(qiáng)度為1.81MPa，抗折強(qiáng)度為3.6MPa，穩(wěn)定性和抗凍融性良好。用銅尾礦作摻料制備的建材，不僅具有強(qiáng)度高和耐久度好的優(yōu)點(diǎn)，還可以與其他固廢資源再次利用，極大地解決了占堆積問題，有效地提高經(jīng)濟(jì)效益。雖然銅尾礦用于制備建材材料研究較多，但技術(shù)過于單一，產(chǎn)品附加值較低，銅尾礦中重金屬的浸出和遷移危害研究相對(duì)較少。

（5）高附加值產(chǎn)品。銅尾礦除了上述應(yīng)用外，還可以用于開發(fā)高附加值產(chǎn)品，例如發(fā)泡陶瓷、微晶玻璃以及白炭黑等。楊航[11]等試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在銅尾礦、鈉長(zhǎng)石、廢石、白云石、發(fā)泡劑摻量分別為55%、20%、25%、5%、0.3%，球磨細(xì)度-0.054mm90%，1200℃2h，制備的發(fā)泡陶瓷符合國(guó)家要求。廖力[12]以低硅高鈣高鐵銅尾礦為研究對(duì)象，通過配料熔制、水淬燒結(jié)及晶化磨切等工藝制備的微晶玻璃達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。用銅尾礦制備的高附加產(chǎn)品，性能良好，成本低廉，具有較好的市場(chǎng)前景，是當(dāng)前銅尾礦二次利用的新方向。

3 問題與展望

近幾年，銅尾礦的綜合利用技術(shù)不斷積累，但研究進(jìn)展相對(duì)緩慢。目前銅尾礦利用技術(shù)相對(duì)單一，資源利用率和產(chǎn)品附加值不高。針對(duì)銅尾礦有效成分的再選與回收，要結(jié)合不同地域尾礦的礦物學(xué)特征，制定合理地選礦工藝，提高尾礦資源使用效率。在制備建材方面，應(yīng)進(jìn)一步研究尾礦作用機(jī)理，激發(fā)銅尾礦活性，同時(shí)國(guó)家應(yīng)加大政策支持，促進(jìn)尾礦資源化利用形成產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)尾礦高附加產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。銅尾礦的處理利用必將從簡(jiǎn)單單一到深度高效轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)銅尾礦的零排放、零堆積，促進(jìn)資源可持續(xù)開發(fā)利用。