河北省鐵尾礦的利用現狀與發展方向分析

□王艷輝 盛 龍 王建臣 張建民 荊相平

礦產資源是人類生存和發展的重要物質基礎之一，也是社會發展的前提和保證。目前我國95%的能源和85%的原材料來自礦產資源，且隨著我國經濟的快速發展，對礦產資源的需求不斷增加。大量礦產資源的開發不僅帶來了豐富的物質原料，同時也產生了大量的尾礦。因此尾礦的利用是礦山企業可持續發展所面臨的重大問題。

一、鐵尾礦的危害

(一)嚴重污染環境。破壞森林、地貌、植被和自然景觀，導致水土流失、生態環境惡化。堆存于尾礦庫中的細粒尾礦，在氣候干旱、風大的季節容易吹到尾礦庫周圍，導致土壤沙化、破壞植被，有時甚至形成塵沙風暴，對當地的人畜生存造成威脅。

(二)引發地質災害。大量的尾礦壩潛伏著泥石流、山體滑坡、垮壩等突發性災害。幾十米高的尾礦壩一旦垮壩，數百萬噸尾礦和泥漿像泥石流一樣摧毀村莊、農田，造成人員財產巨大損失。

(三)占用大量土地、投資巨大。目前，除少部分尾礦得到應用外，相當數量的尾礦仍堆存在尾礦庫中，占用了大量土地，而且隨著排出尾礦數量的增加，占用土地面積將繼續擴大，相對投資也大。

(四)給國家和企業造成經濟重負。尾礦處理設施的結構比較復雜、投資巨大，其基建投資占整個采選企業費用的5%～40%。另外，尾礦庫的維護和維修更需消耗大量的資金。據統計，我國冶金礦山每噸尾礦需尾礦庫基建投資1～3元，每年的運營每噸管理費用達3～5 元。河北省大多數鐵礦山的原礦品位低，在技術水平、設備性能、經濟條件等因素的限制下，尾礦中仍含有大量可回收的有價元素。即便是不可再選的最終尾礦也有很大的用途，因此浪費在尾礦中的有用組分數量是相當可觀的。

二、河北省鐵尾礦類型

河北省鐵礦可劃分為五種成因類型:沉積變質型鐵礦、接觸交代型鐵礦、巖漿巖型鐵礦、沉積型鐵礦和火山熱液型鐵礦。其中前四種是河北省鐵礦的主要成因類型，火山熱液型鐵礦在全省僅有2 例小型礦床。另外，河北省還是全國最大的超貧磁鐵礦產區，其中釩鈦磁鐵礦成為我國北方最大的釩鈦磁鐵礦集區。

三、河北省鐵尾礦綜合利用的措施

因為河北省沉積型鐵礦資源少尾礦數量少;火山熱液型鐵礦在全省僅有2 例小型礦床。所以河北省鐵尾礦綜合利用主要利用沉積變質型鐵礦、接觸交代型鐵礦、巖漿巖型鐵礦三種類型鐵尾礦。

(一)鐵尾礦再選與有價元素的綜合回收。由于礦產資源日益貧乏，現在許多開采中的原礦，其品位比老尾礦還低，且尾礦已經磨細，可節省開采和破碎、磨礦成本。目前我省在這方面的研究較多，范圍也很廣。比如鐵尾礦選鐵、鈦等元素。

1．尾礦再選回收鐵。從國內外類似礦石的生產實踐來看，鐵尾礦中磁性鐵含量達到1%左右，即可經濟回收。磁性鐵回收工藝簡單，一般采用弱磁選工藝從尾礦中再選，經過弱磁選工藝再選后，鐵尾礦中磁性鐵的含量一般可降低至0．5%左右。根據尾礦中鐵礦物的解離度，再選精礦可單獨處理，也可返回原流程中進行再磨再選。另外，如果尾礦中含有部分氧化鐵礦物(赤鐵礦)，也可供綜合回收。目前氧化鐵回收技術已成熟，例如，采用“強磁—反浮選”工藝回收弱磁性赤鐵礦技術已在鞍鋼、本鋼得到成功應用。

2．尾礦綜合回收鈦。承德地區鐵尾礦中的含鈦礦物以鈦鐵礦為主，相關工業實踐表明，TiO2含量＞3%的尾礦即具有回收價值。尾礦礦中鈦鐵礦的回收工藝主要包括重選、強磁選、浮選三種方法，常用流程包括“重選—浮選”流程、“強磁—浮選”流程、“重選—強磁”流程。經過選別后，尾礦中TiO2品位一般可降低至2%以下。承德雙灤建龍礦業有限公司、隆化縣順達礦業有限公司綜合回收尾礦砂中的鈦、磷等有用元素。

3．尾礦綜合回收磷。承德地區鐵礦尾礦中的磷主要以磷灰石的形式存在，一般采用浮選工藝選別。從目前國內相關生產實踐來看，尾礦中P2O5品位1．5%～1．8%以上即可綜合回收，再選后尾礦中的P2O5品位可降低至0．5%～0．7%。

4．尾礦中鐵、磷、鈦綜合回收。某些釩鈦磁鐵礦尾礦中，鐵、鈦、磷的品位均達到了綜合回收的水平，可采用鐵、鈦、磷分步綜合回收的工藝進行全面提取。一般來說，對于尾礦的綜合回收，通常采用“弱磁選鐵—浮選選磷—強磁+浮選選鈦”的流程結構，如隆化順達礦業采用上述流程實現了尾礦中鐵、磷、鈦的綜合回收。對于含有鐵、鈦、磷三種有用組分的原礦而言，流程結構也可采用“原礦浮選選磷—弱磁選鐵—強磁+浮選選鈦”，例如，豐寧三贏礦業采用磷、鐵、鈦綜合選別流程實現了三種有用成分的充分回收。

5．高硅尾礦中石英的綜合回收。石英是鞍山式磁鐵礦、金礦、螢石、鉬礦、硅砂尾礦等高硅尾礦中常見的非金屬礦物，具有巨大的綜合回收潛力。浮選是回收石英的主要方法。為了消除尾礦中的微細礦泥對浮選的影響和提前分離鐵礦物等雜質，通常采用重磁預選，預選粗精礦進行浮選精選。

(二)制備建筑材料。鐵尾礦在資源特征上與傳統的建筑材料基本相近，因此可以考慮進行整體利用。由于不需對這些原料再作破碎和其它處理，制造出的產品往往節省能耗，成本較低。值得注意的是，用尾礦制建筑材料需考慮放射性等有害物質的影響。要詳細分析尾礦是否存在對人體有害的物質，有害成分的尾礦不應作建筑材料。目前鐵尾礦在建筑材料中應用有以下幾方面。

1．制磚。目前，我國已經立法限制粘土磚的生產，這對利用尾礦生產磚是一個發展機遇。用尾礦生產免燒尾礦磚。不但可以大量利用尾礦，減少尾礦占地，而且也防止了生產粘土磚對土地資源的破壞。

截至2012年底，承德市共有德廈建材、宏鳴墻材、環達建材、明德建材等尾礦制備建筑材料企業13 家，主要產品有尾礦制備蒸壓灰砂磚、加氣混凝土砌塊、路面磚、空心砌塊、巖棉保溫材料等。其中德廈公司用尾礦替代粉煤灰、鋼渣成功開發出透水路面磚，經檢測，透水率每分鐘可達500～800毫升，高于國家標準，該產品已獲國家專利。

2．建筑板材。學軍礦業與山東合作，研制成功了抗震、阻燃、隔音新型建筑板材。

3．制備玻璃材料。在微晶保溫材料等系列產品的研發方面取得了突破性進展，耐磨材料、發泡保溫材料已進入中試階段。宏鳴公司委托研發的外墻保溫材料，達到國家A 級保溫材料標準，有些參數優于國際標準，且每立方米不超過200 公斤，產品運輸半徑可延長至1，000 公里。

(三)尾礦分離建筑用砂和混凝土骨料。

1．尾礦分離建筑砂。尾礦分離建筑砂工藝簡單，主要有兩類工藝方法，一是采用“滾筒篩或振動篩”直接從尾礦漿中篩選，適合于小規模生產;二是采用“水力旋流器—振動脫水篩”聯合分級脫水流程，適合于大規模生產。目前尾礦分離建筑砂已在承德市部分礦山實施，技術可靠、產品質量能夠滿足相關應用要求。

2．毛石(廢石)加工石子。利用毛石(廢石)加工石子，主要采用“破碎—篩分”工藝。根據毛石粒度不同，可采用兩段或三段破碎篩分流程。一段破碎通常采用顎式破碎機，二段破碎多采用沖擊式破碎機或圓錐破碎機，振動篩多采用多層振動篩，篩分不同粒級的產品、并與破碎機形成閉路。

滿足建設用砂的尾礦砂、以及滿足《建設用碎石》標準的毛石，已在承德市雙灤區等縣區得到了成功應用，一般尾礦砂的用量可達到0．5 噸/m3、毛石石子的用量可達到1．1 噸/m3，混凝土質量完全能夠滿足施工工程應用要求。總體而言，尾礦砂和廢石加工的石子在混凝土中的應用已經成熟，河北省住房和城鄉建設廳委托承德市住房和城鄉建設局編制《鐵尾礦骨料混凝土應用技術規程》(省地方標準)。于2014年6月通過省住房和城鄉建設廳組織專家審查，該規程是國內第一部關于鐵尾礦骨料混凝土應用技術的地方標準，總體上達到國內領先水平，為今后積極推動尾礦在混凝土中的應用起到促進作用。

(四)作為井下充填料。利用鐵尾礦做井下充填料是直接利用尾礦的最有效的途徑之一。不僅解決了尾礦排放問題，減輕了企業的經濟負擔，還具備良好的社會效益。灤平縣金鎧礦業有限公司四采區尾砂膠結處理采空區，進行全尾砂自流管進膠結充填、分級尾砂作膠結充填骨料、全尾砂和細砂二合一作骨料、全尾砂膠結充填等試驗。尾砂全水速凝低濃度充填應用潛力較大，它可以解決井下充填料不足，免去選礦廠脫泥工序以及細泥筑壩困難等一系列難題。尾砂膠結處理采空區技術可行、經濟合理，從實踐來看，來源廣泛的尾砂代替砂石作井下充填料在技術上和經濟上都是可行的。

(五)土地復墾。尾礦復墾是指在尾礦庫上復墾或利用尾礦在適宜地點覆土造田和種植農作物等，不僅能避免尾礦流失，污染江河，還能增加農業種植面積。

四、河北省鐵尾礦利用的發展方向

鐵尾礦的處理是一個世界范圍內亟待解決的問題，我國在尾礦利用方面起步較晚，近幾年在一些高等院校和礦山企業的努力下，我國尾礦利用取得了較大的起步，但遠不能適應經濟和社會可持續發展的要求，與國內其它領域工業固體廢棄物的利用水平及國際先進水平相比，存在著較大差距。

目前我國鐵尾礦的利用率還很低，大多僅僅是有價元素的回收及開發附加值比較低的產品。開發高檔建材產品如微晶玻璃等，由于受生產成本、交通運輸等因素制約，在市場中缺乏競爭力。隨著國家對環境保護的重視、資源日趨緊張，尾礦的利用將越來越多地受到重視。今后有鐵尾礦利用的發展方向有以下方面:進行選礦技術的研究，提高尾礦中有用礦物的回收效果;利用鐵尾礦進行高附加值產品的生產;進行大用量鐵尾礦產品使用技術的研究。河北省鐵尾礦量較大，只有大量利用尾礦才能使鐵尾礦的利用變得有重要意義。從而減少尾礦對環境的危害，起到保護環境的作用。同時應注意在尾礦利用的過程中避免二次尾礦的產生。

五、結語

目前，鐵尾礦已經成為制約礦業可持續發展、危害周邊環境的重要因素。在礦產資源日漸枯竭、環境保護意識日益增強的今天，必須依賴于二次資源的開發利用。尾礦利用已經成為礦山可持續發展的必然選擇。國家應完善有關制度的建設，大力支持尾礦利用工作，進行科技成果的推廣。各礦山企業應從礦山資源特點和條件出發，以開發高附加值材料、實用技術作為工作的重心，開展尾礦的利用的研究，逐步提高河北省鐵尾礦利用的整體水平，縮小與世界先進水平的差距。

［1］ 工業和信息化部．金屬尾礦綜合利用專項規劃(2010～2015)，2010，6

［2］ 河北省礦產資源廳．2012年度河北省礦產資源年報，2013，6

［3］ 承德市地質隊，承德市工程勘察院，盛龍，王艷輝．河北省鐵礦、鐵尾礦地質調查報告，2013，12

［4］ 承德市工業和信息化局．承德市尾礦資源綜合開發利用千億元產業規劃，2013，12

［5］ 鐵尾礦骨料混凝土應用技術規程(省地方標準)(DB13(J)/T164 -2014)［Z］，2014