選取重要的銅、鉛、鋅、鉬、金、螢石礦山尾礦,開展了全面調查,形成了銅、鉛、鋅、鉬、金、螢石礦山尾礦綜合利用特征大數據。在調查的基礎上,選取典型尾礦庫,開展了尾礦中有價組分(金屬、非金屬、整體利用)的研究工作,形成了尾礦中回收石榴子石、白鎢,尾礦制備建筑陶粒等礦業固廢資源化、減量化處置關鍵技術。
礦山尾礦作為排放量最大的礦業固廢類型之一,給周邊帶來安全、環境污染風險,同時這些尾礦往往還具有很好的資源屬性。如何在科學調查評價的基礎上,對礦山尾礦進行合理地資源化或規模化減量,是礦山從業者面臨的重大課題。針對上述問題,試點對銅、鉬、金、鉛、鋅、螢石在產礦山尾礦開展了調查評價,形成了涵蓋1300余個礦山尾礦信息的綜合利用特征大數據,對資源潛力較大的尾礦庫進行了可利用性評價,提出了綜合利用關鍵技術,為我國礦山尾礦的資源化、減量化和無害化處置提供了數據和技術基礎。該成果歸屬于“22種重要礦產資源節約與綜合利用調查”(2016—2018年)和“資源節約與綜合利用調查”(2015年)項目,由自然資源部中國地質調查局鄭州礦產綜合利用研究所承擔。
(1)形成6種重要礦種礦山尾礦綜合利用特征大數據。對銅、鉛、鋅、鉬、金、螢石6種重要礦種的在產礦山尾礦進行調查,通過現場調查、樣品采集、分析測試的工作手段,形成了礦山尾礦綜合利用特征數據庫,數據庫涵蓋了1300余個尾礦庫。主要包括尾礦庫堆存位置、堆存量、年度排放量、礦物組成、化學組成、占地面積等信息(圖1)。該數據庫主要應用于:
①提供給礦政管理者最直觀數據,便于尾礦庫進行分類分級管理。對于含有稀有、稀散元素的尾礦庫應進行保護,避免將其作為低價值的建筑材料使用,造成資源浪費;對于重金屬含量高且容易浸出的尾礦庫需要盡快進行治理,避免對周邊環境造成不良影響。②便于梳理出不同尾礦的共性特征,有針對性地開展尾礦利用和處置共性關鍵技術攻關。③促進礦山尾礦的協同利用。建筑材料產品是礦山尾礦減量化的最大途徑,但各種建筑材料對原料的化學元素組成、礦物組成往往有特殊的要求,單個礦山尾礦的成分往往難以滿足上述要求。可以利用大數據,選取多個類型尾礦進行協同組合,直至達到具體產品的配方要求,實現尾礦的最大程度減量。通過在產礦山尾礦調查,發現具有綜合利用潛力的尾礦庫有210座。企業已經在對尾礦進行有價組分回收的尾礦庫13個。按照現有綜合回收技術指標,能夠實現產值16.6億元。對尾礦進行整體利用的尾礦庫累計183家,累計利用尾礦量3175.36萬t,這些企業年度排放的尾礦庫為8555.47萬t,利用量占總排放量的37.11%。現階段,尾礦整體利用以回填和制備建筑材料為主,少量是對尾礦中非金屬礦物進行回收。調查結果充分說明尾礦具有較好的資源屬性。(2)發現具有綜合利用潛力的尾礦庫210個,并對其中的42個典型尾礦庫進行了可利用性評價。大部分的尾礦可以通過選礦、浸出或者整體利用等技術手段進行綜合利用,且具有較好的技術經濟可行性,以下對其中3個典型尾礦庫的可利用性評價及形成的綜合利用技術進行說明。
欒川大型鉬鎢資源基地鉬尾礦中白鎢、石榴子石的綜合回收利用:
欒川縣某公司生產規模4500t/d,過去選廠只回收鉬,伴生鎢、石榴子石等有價組分未進行回收,排放到黃花洼尾礦庫中(庫容137萬m3)尾礦庫中Mo含量約0.005%,WO3含量為0.12%~0.16%。通過該尾礦的工藝礦物學研究,查清了礦石礦物組成及有用組分的粒度特征、嵌布特征、賦存狀態等。通過技術攻關,形成了相應的綜合回收技術方法和工藝流程。主要技術指標:單一回收鎢,可以得到WO3品位1.89%、回收率92.30%的鎢粗精礦,進一步精選可得到合格的鎢精礦;綜合回收鎢、鉬,可以得到WO3含量1.51%、回收率95.11%,MoO3含量0.61%、回收率75.45%的鎢鉬粗精礦,進一步精選可得到鎢鉬合金的原料;鎢鉬浮選尾礦采用重選工藝可得到產率約40%,TFe含量15.13%、回收率50.13%,純度為83%的鈣鐵榴石精礦,實現了鎢、鉬、石榴子石的高效回收利用。該項技術的最大特點在于綜合考慮了尾礦中的不同類型有價組分,通過藥劑研發和工藝流程創新實現了礦山尾礦的綜合回收。目前,已經和企業對接進行工業化推廣,具有很好的工業化應用前景。
黑龍江多寶山三礦溝銅堆浸尾礦渣的綜合利用:
黑龍江多寶山—三礦溝銅礦屬于矽卡巖型銅鐵礦床,主要金屬礦物黃銅礦、磁鐵礦及少量黃鐵礦、褐鐵礦,脈石礦物主要有石榴子石、石英和方解石。礦區礦山Cu品位1.33%、儲量約5萬t,Fe品位33.24%~44.66%,礦石中還伴生有金、銀、鎵、硒等。因技術等多種原因,礦山僅堆浸回收銅,其余有益組分全部拋棄,資源浪費巨大。在對該銅堆浸尾礦中的礦物組成及主要有用礦物的嵌布特性評價分析的基礎上,開展了浮選、重選、磁選、浸出等大量的試驗,研發出了重磁聯合工藝流程,實現了對堆浸尾礦中的金、鐵、石榴子石等的綜合回收。試驗結果表明,重選可得到含金3.28g/t、回收率35.44%的金精礦,回收金的尾礦采用磁選工藝獲得產率7.82%、含磁性鐵65.16%、回收率89.34%的磁鐵礦精礦,磁選尾礦重選可得到產率53.57%、純度95%以上的鈣鐵榴石精礦,實現了共伴生礦物的綜合回收。該技術工藝的主要特點是流程結構短,成本低,簡單易于實施,研發的技術得到企業認可,并出具了應用證明。
河南康瑞西溝鉛鋅尾礦的綜合利用:
河南某礦業公司西溝鉛鋅尾礦中PbO含量為1.61%,達到鉛鋅礦床工業指標一般要求的邊界品位。通過對該尾礦的分析,查明鉛礦物主要有獨立礦物白鉛礦,方鉛礦和黑鉛礦占少數。白鉛礦粒度主要集中在0.01~0.25mm之間,絕大部分可解離;方鉛礦粒度主要集中在0.005~0.2mm之間,94.38%未解離。經試驗研發出了分選工藝,采用浮選工藝可獲得Pb品位12.57%、回收率37.35%的鉛粗精礦;重選工藝獲得Pb品位7.8%、回收率49.21%的鉛粗精礦。所獲得的該項技術所采用的設備和工藝簡單,易于實施,且對生產流程影響小,但可顯著提高有用礦物的回收率及礦石的綜合利用率。
項目實施過程中,形成的銅、鉛、鋅、鉬、金、螢石礦山尾礦綜合利用特征大數據,可提供礦政管理需要的基礎信息,便于對尾礦庫進行分類分級管理,同時在尾礦開發利用共性技術研發、協同利用等方面可提供數據支撐。研發的一系列綜合利用技術方案,能夠為欒川地區鉬尾礦、黃獅澇金礦尾礦等40余個尾礦庫提供技術經濟可行的有價組分回收方案,為我國礦山尾礦的資源化、減量化和無害化處置提供技術支撐。