鉬尾礦綜合利用與鉬選礦回收率的提高

董 盈

(黑龍江省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查所，黑龍江哈爾濱 150080)

在考察鉬礦選礦回收率的時(shí)候，往往注意到或者選擇性地忽略掉一個(gè)共性的問(wèn)題，即選礦生產(chǎn)中實(shí)際回收率與之前的選礦試驗(yàn)的回收率之間存在較大的差距。例如河北淶源大灣鉬礦分別是78%與85%，河南欒川南泥湖鉬礦分別為85%和92%，廣東五華白石嶂鉬礦74%與85%，差5～10個(gè)百分點(diǎn)甚至更多。對(duì)于鉬這樣的重要且稀缺的金屬，無(wú)論從資源還是效益的角度審視，這個(gè)差距都不容小覷，必須找到差距產(chǎn)生的原因并進(jìn)一步探索解決的方法。

1 鉬選礦回收率損失的分析

進(jìn)一步的探究就會(huì)發(fā)現(xiàn)，造成差距的不在于初選、再磨、掃選等工藝安排，也不在于選礦藥劑的抑、改、浮比例，因?yàn)檫@些都可以十分接近于試驗(yàn)條件，只有磨礦粒度指標(biāo)與試驗(yàn)條件相去甚遠(yuǎn)，從而成為回收率達(dá)不到試驗(yàn)指標(biāo)的瓶頸。

1.1 回收率最大損失是粗、中粒尾砂殘留鉬

南泥湖鉬礦的設(shè)備、工藝和回收率，在同行業(yè)中都屬先進(jìn)，從其幾個(gè)尾礦樣品殘留鉬的分析可以直觀地解釋回收率損失的關(guān)鍵。南泥湖鉬尾礦的粒度和鉬殘留分布見(jiàn)表1。

表1直觀地反映出:

(1)+80目粗粒中殘留了7%以上的鉬，+140目中、粗粒中殘留了原礦總鉬的9%以上，約占回收率總損失的2/3;

(2)-140目尾礦含鉬量小于0.009%，且含鉬量與粒徑無(wú)顯著的相關(guān)，已不能用輝鉬礦解離的徹底與否解釋，其中殘留的鉬應(yīng)該不能用再磨再選強(qiáng)化解離的辦法選出;

表1 南泥湖鉬尾礦全粒度分析表 %

(3)如果磨礦細(xì)度全部達(dá)到-140目，理應(yīng)能將殘留鉬全部降低到0.000 9%以下(另有測(cè)試表明，殘留鉬0.001%的臨界粒度在100目，但各處礦性不同恐難成為普遍依據(jù))，從而挽回5個(gè)百分點(diǎn)甚至更多回收率。

1.2 尾礦復(fù)選和無(wú)尾選礦的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐

尾礦復(fù)選和無(wú)尾選礦的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐，驗(yàn)證了關(guān)于回收率損失的分析，也驗(yàn)證了通過(guò)無(wú)尾選礦提高選礦回收率的可行性。

2008年，河北淶源大灣鉬礦某選礦廠在礦山停產(chǎn)期間，對(duì)庫(kù)內(nèi)干灘尾砂復(fù)選，15天復(fù)選尾礦20 000余 t，平均入選品位 0.052%，拋尾品位0.025%，回收率略大于50%?；厥章实偷闹饕蛉允菬o(wú)法磨至-200目≥80%，不能徹底解離，否則尾礦到庫(kù)中沉降受制，選礦水循環(huán)受阻，雖然對(duì)于200萬(wàn)m3的庫(kù)容，尚未表現(xiàn)出對(duì)筑壩的影響，但從庫(kù)中取渣-再磨再選-重新入庫(kù)的模式顯然難以取得高的復(fù)選回收率，也很難長(zhǎng)期持續(xù)進(jìn)行。

突破傳統(tǒng)的尾礦處置模式，實(shí)現(xiàn)鉬尾礦的資源化綜合利用，實(shí)行無(wú)尾清潔選礦，除了環(huán)境和社會(huì)，對(duì)鉬選礦自身的進(jìn)步也是必由之路。

2 尾礦資源化綜合利用

在無(wú)害化、減量化的前提下實(shí)現(xiàn)尾礦的資源化利用，是實(shí)現(xiàn)無(wú)尾選礦、提高鉬選礦回收率的主攻方向。資源化的徹底性和資源價(jià)值的最大化則應(yīng)是選擇綜合利用技術(shù)的兩大原則。

2.1 伴生礦物的回收

伴生礦物不僅僅指同類礦物如銅礦中的鉬、鉬礦中的銅、鉛、鋅等金屬礦物，也應(yīng)包括金屬礦中的非金屬礦物或非金屬礦中的金屬礦物。鉬礦品位一般都很低，含鉬0.1%已屬富礦，伴生礦物數(shù)量之大、種類之多、涉及之廣、技術(shù)之雜甚于其他礦種。

(1)河北淶源大灣鉬礦含鐵(FeO計(jì))10%～15%，從2000年開(kāi)始采用磁選回收鐵精礦，回收率60% ～70%，到2008年累計(jì)回收鐵精礦20余萬(wàn)t。從尾礦中回收鐵，只是在輸尾線路中加一道磁選機(jī)，動(dòng)力僅僅7.5 kW，成本不超過(guò)10元/t鐵礦，每選出1 t鉬精礦可同時(shí)收得5 t鐵精礦。當(dāng)時(shí)售價(jià)僅100多元(后來(lái)漲至1 000元以上)，然而量大，也可抵消鉬選礦成本的1/10以上。

(2)白石嶂鉬尾礦含云母約20%，石英40%以上，專家給出的方案是:選鉬后將含鉬量較高的粗粒(+100目)返回細(xì)磨段再磨再選，利用云母可浮性較好在-100目的細(xì)尾礦中浮選云母;然后采用反浮選提純石英，可得到合格的工業(yè)硅石礦產(chǎn)品;所余50%左右的尾礦制造礦質(zhì)肥或土壤調(diào)理劑，這樣便可以將尾礦完全資源化。

(3)河南三門峽某鉬礦，其尾礦二氧化硅含量高達(dá)93%，幾乎已經(jīng)符合工業(yè)硅石礦產(chǎn)品的要求，充分解離、反浮選除雜質(zhì)后可以得到較高質(zhì)量的硅石礦物，浮選出來(lái)的泡沫產(chǎn)品返回鉬浮選段回收鉬。

2.2 作為粘(沙)土類材料利用

2.2.1 作路基、造地

尾礦配混粘土、沙石、石灰(三合土)作路基材料，技術(shù)上無(wú)問(wèn)題，但如果運(yùn)輸較遠(yuǎn)，成本比所代替的沙石資源高出太多，除非工程恰在附近，一般難為工程接受，所以實(shí)用的例子尚未見(jiàn)到。造地相當(dāng)于異地建尾礦庫(kù)，由于不能直接耕作，須另覆耕作層，資源和環(huán)境意義不及尾礦庫(kù)覆被復(fù)耕。

2.2.2 作水泥原料

以尾礦代替水泥原料中的粘土作硅質(zhì)來(lái)源優(yōu)于一般粘土，有利于提高質(zhì)量。近年耕地保護(hù)力度越來(lái)越強(qiáng)，無(wú)償取土早已不再，買土難且價(jià)格遠(yuǎn)超過(guò)利用尾礦，所以在錦西、河北太行山區(qū)都有所見(jiàn)。遺憾的是尾礦中殘留的鉬白白浪費(fèi)，委實(shí)令人痛惜。

2.2.3 制造建材類產(chǎn)品

有些尾礦材質(zhì)直接或精選后可以用來(lái)制造磚瓦以及附加值更高的瓷磚等建筑陶瓷產(chǎn)品，有些礦山已做過(guò)相應(yīng)的考察和試驗(yàn)，據(jù)了解多因?yàn)榻煌▎?wèn)題而否決。過(guò)高的運(yùn)輸成本使得產(chǎn)品很難在建材業(yè)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)。如果尾礦中能夠選出質(zhì)量較高的陶土、瓷土倒不如選出來(lái)向陶瓷廠供應(yīng)原料土。

2.3 鉬尾礦農(nóng)用實(shí)例

鉬尾礦農(nóng)用，已經(jīng)有了一些成功的探索，包括一定規(guī)模的工業(yè)試生產(chǎn)和田間肥效試驗(yàn)、示范和應(yīng)用。

2.3.1 以鉬尾礦為主要原料制造礦質(zhì)肥料

2007年沈宏集團(tuán)淶源礦業(yè)公司以大灣鉬尾礦為主要原料，完成1 000 t級(jí)礦質(zhì)肥料(多元硅肥)的工業(yè)試驗(yàn)，產(chǎn)品以鈣、鎂、硅為主，同時(shí)含鉀及鐵、銅、鋅、鉬等微量元素，在黑龍江省獲得“多元硅肥”肥料登記。在黑、吉、遼、冀、豫的水稻、玉米、冬小麥、果樹(shù)、大棚蔬菜、大豆、花生多種作物表現(xiàn)增產(chǎn)、抗逆、抗病蟲(chóng)、提高品質(zhì)的功效。2008年通過(guò)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)技術(shù)鑒定，并由中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)發(fā)布為2009年全國(guó)推廣的新技術(shù)。

2.3.2 鉬尾礦制造土壤調(diào)理劑

2010年廣東萬(wàn)方集團(tuán)以白石嶂鉬尾礦為主要原料完成500 t級(jí)工業(yè)試驗(yàn)，制造成功用于酸性紅壤的土壤調(diào)理劑，在水稻、蔬菜、熱帶水果、煙草等作物表現(xiàn)增加產(chǎn)量、提高品質(zhì)、改良土壤等效果。以此為基礎(chǔ)，正在與華南農(nóng)業(yè)大學(xué)、廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土肥所等院校合作，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)適合南方酸性紅壤區(qū)各種作物的專用肥料。

2.3.3 全價(jià)可控緩釋復(fù)混肥

2011年北京海達(dá)華公司與河南煤業(yè)化工集團(tuán)進(jìn)行了鉬尾礦無(wú)害化農(nóng)業(yè)再利用產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，利用南泥湖鉬尾礦研發(fā)鉬尾礦全價(jià)可控緩釋肥和鉬尾礦沙化土壤調(diào)理劑，經(jīng)山東農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥田間肥效試驗(yàn)與河南省農(nóng)科院植物營(yíng)養(yǎng)與資源環(huán)境所中、低產(chǎn)類沙化土壤改良定位試驗(yàn)中，分別增產(chǎn)27%和41%，增產(chǎn)效果顯著。

2.4 鉬尾礦農(nóng)用的基本原則

2.4.1 無(wú)害化

無(wú)害化是鉬尾礦農(nóng)用的前提，必須保證尾礦中有害重金屬含量不超過(guò)肥料、土壤調(diào)理劑、農(nóng)用泥質(zhì)等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，或者通過(guò)選礦及其他理化措施達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，另外對(duì)選礦藥劑中的有毒有害成分采取可靠措施分解解毒。

2.4.2 與回收伴生礦物相結(jié)合

回收伴生礦物可以實(shí)現(xiàn)較大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)使尾礦總量減少，降低處置難度，實(shí)現(xiàn)尾礦完全資源化。

2.4.3 與農(nóng)業(yè)科技相結(jié)合

農(nóng)用肥料與土壤、氣候、作物密切相關(guān)，尾礦農(nóng)用必須應(yīng)用現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)科技成果，特別是各地測(cè)土配方施肥、沃土工程緊密結(jié)合，最好與農(nóng)業(yè)院校協(xié)作，取得事半功倍的效果。

3 實(shí)行無(wú)尾清潔選礦，爭(zhēng)取礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境共贏

3.1 再磨再選試驗(yàn)的啟示

(1)河南欒川某鉬礦對(duì)鉬尾礦中+80目和+200目分別作再磨再選試驗(yàn)，對(duì)于年處理鉬礦石330萬(wàn)t的選礦廠，對(duì)+80目和+200目復(fù)選進(jìn)行的技術(shù)分析見(jiàn)表2。

表2 對(duì)+80目和+200目尾礦再選技術(shù)分析

(2)占總量 20.77的 +80目尾礦含鉬0.024%，再磨至-200目≥80%，再選后尾礦含鉬0.001%，回收率 59.12%。影響總回收率指標(biāo)(%):

粗粒的再磨再選對(duì)挽回回收率損失的意義很大。

(3)由于過(guò)磨產(chǎn)生的超細(xì)顆粒的吸附等作用妨礙了已經(jīng)解離的輝鉬礦的起浮，只有在磨、選中不斷地將過(guò)磨超細(xì)尾礦分離出去才能實(shí)現(xiàn)高回收率。顯然，不突破傳統(tǒng)的尾礦處置模式，即使僅僅對(duì)+80目尾礦復(fù)選，在傳統(tǒng)的尾礦處置模式下也是難以實(shí)現(xiàn)的。

3.2 廣東五華白石嶂鉬礦無(wú)尾清潔選礦原則流程設(shè)計(jì)

3.2.1 無(wú)尾清潔選礦原則流程示意圖

圖1 無(wú)尾清潔選礦原則流程示意圖

3.2.2 關(guān)鍵環(huán)節(jié)

流程中:(1)精細(xì)分級(jí)應(yīng)該是不斷進(jìn)行的過(guò)程，分級(jí)的臨界粒徑控制應(yīng)以根據(jù)不同礦體輝鉬礦的鑲嵌情況即單體解離情況通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定;(2)回收伴生礦物當(dāng)以礦物的回收價(jià)值且和一定含量為依據(jù);(3)各礦有害物的有無(wú)及種類具體而異，宜在回收伴生礦物時(shí)解決，白石嶂礦無(wú)超標(biāo)有害重金屬故未提及，浮選藥劑在煅燒時(shí)能夠分解。

無(wú)尾清潔選礦是實(shí)現(xiàn)尾礦資源價(jià)值最大化，生態(tài)環(huán)境保護(hù)最徹底，杜絕尾礦災(zāi)害最根本，也是實(shí)現(xiàn)鉬選礦高回收率最有效的途徑，只有尾礦終歸為零時(shí)各種選礦工藝技術(shù)措施的作用才能發(fā)揮到極致，而運(yùn)用多種尾礦綜合利用技術(shù)成果使尾礦資源化則是實(shí)現(xiàn)無(wú)尾選礦的必要前提。

［1］遼寧沈宏集團(tuán)股份有限公司.鉬選礦尾砂制多元素礦質(zhì)肥料工藝技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究總結(jié)報(bào)告［R］.2008.

［2］董堅(jiān).綜合治理鉬選礦尾砂生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)硅肥［J］.中國(guó)鉬業(yè)，2007，31(4):38-42.

［3］段玉賢，石德俊.欒川地區(qū)尾礦庫(kù)的管理與安全運(yùn)行［J］.中國(guó)鉬業(yè)，2000，24(1):41-43.