金屬礦尾礦資源化利用技術研究

彭光菊

(桂林礦產地質研究院，廣西 桂林 541004)

0 引 言

我國礦山資源綜合利用率平均不足30%[1],金屬尾礦的資源綜合利用率更是平均不足10%[2].針對金屬尾礦大量堆存帶來的資源、環(huán)境、土地等方面的影響和問題，工業(yè)和信息化部、科技部、國土資源部、國家安全監(jiān)管總局等有關部門組織編制了《金屬尾礦綜合利用專項規(guī)劃(2010～2015)》.金屬礦山尾礦主要以非金屬礦物為主，在回收有價金屬的基礎上，應充分考慮非金屬礦物的資源化，才能從根本上使尾礦減量化、無害化.本文探討某金屬礦山尾礦中主要礦物的資源化利用技術.

1 尾礦性質

該尾礦為銅礦石經浮選銅后的尾礦.尾礦的粒度較細，-0.074 mm 65%.采用“線測法”和目估統(tǒng)計相結合的方式，對尾礦的砂薄片的礦物鑒定及含量統(tǒng)計表明，尾礦中主要礦物為石英，含量占80%，基本為較純凈的解離體；其次是粘土礦物，在15%左右；還含微量的絹云母、綠泥石、金屬礦物.尾礦的主要化學成分分析結果見表1.

表1 選銅尾礦多元素化學成分分析結果

備注：Au、Ag單位為g/t.

2 尾礦資源化利用的方向與問題

由尾礦礦物組成鑒定與成分分析結果可知：①尾礦中Cu、Pb、Zn、Mo 、Au等金屬元素含量較低，在目前的技術條件下，再選金屬礦物的經濟效益不大；②尾礦中SiO2含量高，達95.69%，其中約80%是以解離的石英形式存在；③尾礦中Al2O3、Fe2O3含量較低，分別為1.13%、0.60%.與我國平板玻璃用硅質原料國家專業(yè)標準(見表2)對化學成分的要求相比，SiO2、Al2O3含量在標準允許的范圍內，僅Fe2O3含量偏高，因此考慮進行該尾礦作平板玻璃用硅質材料的技術可行性研究.

我國平板玻璃用硅質原料標準除對原料的SiO2、Al2O3、Fe2O3含量有嚴格要求外，還對原料的粒度有嚴格要求(見表2)[2].按我國平板玻璃用硅質原料標準的要求，本研究涉及的尾礦中Fe2O3偏高，粒度也偏細，要將該尾礦用作為平板玻璃用硅質原料，必須在降低該尾礦中Fe2O3含量的基礎上，合理提高尾礦的粒度.

3 尾礦資源化利用試驗

3.1 旋流器-磁選試驗

由于尾礦中泥含量較高，Fe2O3含量也較高，難以達到平板玻璃用硅質原料標準的成分限量要求，因此必須降低尾礦中的含泥量和鐵含量.試驗先采用旋流器預選脫除-0.038 mm的泥，脫泥后粗粒產品進行磁選除鐵.試驗流程如圖1所示，磁選后產品的檢測結果如表3所示.

表2 我國平板玻璃用硅質原料質量要求

圖1 旋流器-磁選試驗流程圖

表3磁選后產品的檢測結果

Table 3 Test results of products after magnetic concentration

磁選強度/(kA/m)產品名稱磁選作業(yè)產率/%w(SiO2)/%w(Fe2O3)/%w(Al2O3)/%1 050精礦12.0294.722.87 0.33尾礦87.9895.720.38 0.58給礦10095.600.68 0.551 150精礦16.0291.802.00 0.36尾礦83.9895.470.27 0.48給礦10094.880.55 0.461 180精礦18.1891.212.10 0.34尾礦81.8295.690.20 0.49給礦10094.880.55 0.46

結果表明，采用旋流器-強磁選流程可以有效降低磁選尾礦中Fe2O3含量，隨著磁選強度增加，磁選尾礦中Fe2O3含量明顯降低，當磁選強度達到1 180 kA/m時，磁選尾礦的Fe2O3含量和SiO2含量符合我國平板玻璃用硅質原料國家專業(yè)標準中三級硅質原料的成分要求.

磁選尾礦粒度分布如表4所示，該磁選尾礦中-0.1 mm占75.9%，粒度分布不能滿足平板玻璃用硅質原料質量的要求，因此必須進行造粒.

表4磁選尾礦粒度分布檢測結果

Table 4 Test results of granularity distrbution of tailings

粒級/mm+0.80-0.8+0.1-0.1+0.074-0.074分布結果/%0.124.040.435.5

3.2 造粒試驗

以磁選尾礦為原料，進行造粒試驗.考慮無機黏合劑中，水玻璃的成分中鐵、鋁含量極微，且其中的鈉有助于玻璃原料的熔融，故造粒選用水玻璃(Na2O·nSiO2·H2O15%)為黏合劑.試驗采用的流程如圖2所示，水玻璃用量試驗結果如表5所示.為防止水玻璃和玻璃起反應，試驗采用塑料燒杯為均化容器；均化樣品自然風干后，全部通過0.80 mm方孔篩；采用電烘箱為干燥設施，干燥溫度為60 ℃.

圖2 造粒試驗流程圖

表5水玻璃用量試驗結果

Table 5 Test results of dosage of sodium silicate

Na2O·nSiO2·H2Ow/%粒級/mm+0.8-0.8+0.5-0.5+0.1-0.10.90.0%0.0%32.8%67.2%1.50.0%10.9%72.7%16.4%3.00.1%37.0%56.7%6.2%4.50.2%54.6%42.3%2.7%

實驗表明，造粒用黏合劑水玻璃(Na2O·nSiO2·H2O)用量以3%～4.5%為宜.造粒產品質量檢測結果如表6所示.

表6造粒產品質量檢測結果

Table 6 Test results of product quality of granulation

化學成分w/%SiO2Al2O3Fe2O3粒級/mm+0.8-0.8+0.5-0.5+0.1-0.195.660.340.180.20%54.6%42.3%2.7%備注相對原尾礦,造粒產品的產率為74.74%

試驗中發(fā)現，采用過篩造粒工藝可以有效解決造粒過程中發(fā)生的大顆粒團聚問題，因此過篩工藝是必須的.

從試驗結果可知，造粒產品的粒度和化學成分達到了我國平板玻璃用硅質原料國家專業(yè)標準中三級品的質量要求.

4 結 語

以石英礦物為主的銅尾礦采用旋流器脫泥-磁選除鐵-水玻璃造粒工藝，其中除鐵磁場強度1 180 kA/m、造粒黏合劑水玻璃Na2O·nSiO2·H2O用量以3%～4.5%為宜，最終產品的產率為74.74%，產品中SiO2、Fe2O3、Al2O3含量分別為95.66%、0.18%、0.34%，粒度均勻，-0.1 mm部分可以降至2.7%，產品符合我國平板玻璃用硅質原料國家專業(yè)標準中三級品的質量要求.

參考文獻：

[1] 范繼濤，賈文龍，陳甲斌.關于尾礦利用現狀的思考[J].中國礦業(yè)，2009(5)：13.

[2] 工業(yè)和信息化部辦公廳.金屬尾礦綜合利用專項規(guī)劃(2010-2015年)[EB/OL].http://www.cnmn.con.cn/showNews.aspx?id=172463.2010-04-14.

[3] 《礦產資源綜合利用手冊》編輯委員會.礦產資源綜合利用手冊[M].北京：科學出版社，2000：639.