有色金屬尾礦綜合利用的研究進展

曾祥龍

（大冶有色金屬集團控股有限公司技術創新部，湖北 黃石 435000）

礦產資源是人類生活和生產必不可缺的重要元素，為我國工業生產提供了大量的原材料和能源，在開采的過程中不可避免的生成了許多尾礦。中國有色金屬的年產量居于世界前列，然而由于生產工藝和經營方式的束縛，不能夠充分的對有色金屬回收，尾礦堆存數量逐遞增，極大了浪費了資源以及破壞了生態壞境。所以，充分的結合國內有色金屬尾礦的現實情況加大對其的綜合利用，具備深遠而重大的意義。

1 有色金屬尾礦的特性

我們通常將提取有用成分后的研磨成細末的礦石經過脫水后形成的固體叫做有色金屬尾礦，主要包括脈石等物質，普遍具備硅酸鹽等化學成分，主要有如下特性：一是其包含的金屬元素比較豐富并且呈現細末狀，數量較多，流動性強；二是其種類以硫化物尾礦為主，容易發生氧化反應生成PH值小于7的酸性水；三是其中的一部分物質呈現有毒有害性，比如銅等重金屬以及氰化物等物質。

2 是尾礦的綜合利用情況

尾礦的綜合利用為礦山的少尾甚至于無尾化處理創造了有利條件，能夠有效的降低其對其環境的破壞，實現回收再利用，具備可靠的發展前景，如今主要運用于如下幾個方面。

2.1 回收有價金屬或有用組分

過去由于工藝技術局限性，通常排放的尾礦中大都含有較多的有色金屬、黑色金屬、稀有金屬和非金屬組分，隨著科技進步和社會發展需求，過去不能利用的而被丟棄的尾礦現在能夠得到回收利用。例如針對銅礦尾礦、鉛鋅尾礦、鎢錫礦、氰化尾渣等，回收有價金屬或有用組分這方面研究較多，取得了一些進展和經濟效益。值得說明，目前綠色環保產業方興未艾，全尾綜合利用是重要的發展方向，比如針對銅礦尾礦，研究回收有價金屬元素銅，進一步回收非金屬組分石榴子石、硅灰石等，并將剩余部分作為植物培養基等原料進行利用，實現銅尾礦的減量化和資源化。經濟效益和社會效益明顯。

2.2 用于制備建筑材料

有色金屬尾礦的主要成分為SiO2，并且包含眾多鈣、鎂等元素的氧化物，和市場上普遍運用的建筑材料的化學組成非常相似，并且尾礦用作建筑材料時加工方式比較簡潔，能夠有效的解決成本和能耗。早在1980S國內相關結構就尾礦制作建筑材料方面開展了探索并取得了突出的成效。主要表現在以下幾個方面：一是運用尾礦制作免燒磚，趙風清等人利用堿性復合激發劑針對銅尾礦經過濕熱養護處理制作成承重磚。該研究建立了良好的養護機制，制作出來的免燒磚具備優良的性能，在降低金屬尾礦占用土地資源的同時，避免了對生態環境的破壞。二是運用尾礦制作水泥[1]。張國強等人針對黃金尾礦開展了一系列的研究，將其進行研磨成粉末狀并進行烘干處理，然后以3：20的比例添加到硅酸鹽水泥中形成32.5R型號的普通水泥；經過1000℃～1200℃的煅燒處理后能夠有效提升黃金尾礦的活性，通過添加比例的調節可以制備不同種類的水泥，將經過上述煅燒的尾礦以1:3的比例添加到硅酸鹽水泥中將形成32.5R型號的火山灰水泥；研究表明，將黃金尾礦粉和礦渣粉充分的結合起來能夠有效提升硅酸鹽水泥的摻雜數量，當比例為2:5時依然可以符合32.5R型號水泥的性能指標[2]。同時，凡口鉛鋅礦由于包含了大量的含方解石等成分，因此其尾礦可以被用來制造水平，并且年產量已經高達15萬噸，水泥的強度也比較發，標號高達600。除此之外，還可以運用尾礦作為混凝土的主要原材料，進一步提升混凝土的強度和耐久性，除此之外，尾礦在制作混凝土時，可以直接利用無需進行在加工，比較簡潔方便。三是制作玻璃制品，玻璃制品主要原材料為石英和鉀長石，與之相適應，有色金屬尾礦中包含了大量的這兩種物質，以此來生產半透明或者不透明的玻璃制品，比如有色玻璃裝飾板等。我國就運用尾礦制取玻璃制品早在1990S便開展了一系列的研究。匡敬忠等人以鎢尾礦為研究對象，在不加入晶核劑的條件下以此為原材生產出尾礦微晶玻璃制品，具備較好的抗壓、折強度。

李澤林等人以鎳尾礦砂為研究對象，主要采用壓延生產工藝以此為原材生產出鎳尾礦砂微晶玻璃制品，具備良好的性能以及美觀的造型，受到了大眾的普遍認可和使用。四是制造聚合物填料，由于在這方面的應用是近期剛提出的，我國對其實施的研究還不夠充分，楊華明等人鋁土礦尾礦為研究對象主要探索其在PVC塑料中的使用情況，通過分析可知，鋁土礦尾礦具備良好的熱穩定性，和市場上廣泛使用的無機填料在化學成本上有著許多相似之處，在進行加工處理后其顆粒細小均勻，因此其性能十分適合用作聚合物填料。將尾礦粉以3:5的比例作為填充料可以制得軟質PVC板材，以1:5的比例作為填充料可以制得PVC-U管材，并且上述制品均符合國家相關標準并具備良好的性能[3]。該技術在提升尾礦的利用率的同時還創造了良好的社會價值。除此之外，有色金屬尾礦在多種建筑材料中能夠被充分應用，比如混凝土骨料等。

2.3 尾礦用于充填

尾礦能夠直接被用于回填礦山采空區，在開采礦石的過程中需要需要回填大量的廢石，傳統的填充方式主要為碎石水力填充，需要消耗大量的成本。如今充填料采用尾礦能夠降低成本的同時妥善安置了尾礦排放，降低了企業運行成本，為社會創造了良好的效益。一部分礦山受到地形影響無法構建尾礦存儲倉庫，因此將尾礦直接用于回填礦山采空區具備較高的價值[4]。錫礦山南礦早在20世紀60年代中期為解決地壓問題第一次運用了尾礦進行填充礦山采空區并取得了良好的結果。何哲祥等人以銅綠山礦尾礦為原材為研究對象展開充填試驗，獲得了在一定條件下該尾礦能夠給實現大面積的礦山采空區填充的結論，具備良好的經濟效益。

2.4 用于土地復墾

我們通常將在尾礦庫上或者在尾礦填充的地點進行種植活動的行為叫做尾礦復墾，其不但能夠有效規避因尾礦流失而造成對水資源的破壞還能夠大幅增加土地使用面積，然而要密切監測尾礦中存在的重金屬情況。李冬梅等人以蘭坪鉛鋅尾礦覆蓋的土地為基點，對其上生長的先鋒植物的進行了化驗分析，結果顯示：植物的組織內部幾乎不含有金屬成分，并且能夠起到改善土壤的作用，充分表明尾礦填充能夠有效的改善環境。如今，我國在運用尾礦復墾方面取得了一定的建樹，種植了大面積的農產品，產量豐富并且安全性能符合國家標準，可以放心食用。

3 結論

如今，有色金屬尾礦嚴重的破壞了生態環境以及為礦業的發展造成了阻力，因此，尾礦高效綜合利用能夠起到節能減排，提高產能的積極作業。即使我國對于尾礦綜合運用現已取得一定的成果，然而較之于國際領先水平還具備較大的發展空間，因此，各礦山企業要提高創新意識，逐步改進工藝和設施，以期能夠提高有色金屬尾礦的利用率。