河北省鐵尾礦分布特點與綜合利用模式

陳　超　白海娟

(1.華北理工大學礦業工程學院；2.河北省礦業開發與安全技術重點實驗室)

?

河北省鐵尾礦分布特點與綜合利用模式

陳超1,2白海娟1,2

(1.華北理工大學礦業工程學院；2.河北省礦業開發與安全技術重點實驗室)

摘要通過對河北地區鐵尾礦的分布特點進行分析，并對河北各地區鐵尾礦的成分進行了討論，在此基礎上，對河北鐵尾礦的二次利用現狀以及冀東、邢邯、承德等地區鐵尾礦的綜合利用模式進行了詳細探討。結果表明：河北各地區對鐵尾礦的回收再利用實踐，既減少了有用資源的流失，又可盡可能避免鐵尾礦帶來的二次污染，提升了鐵尾礦的資源效益。

關鍵詞鐵尾礦分布特點二次利用綜合利用模式

據調查，河南省的鐵尾礦堆存量9.4億m3左右，其中，冀東、承德、邯邢、張家口等地區的鐵尾礦堆存量分別占全省鐵尾礦堆存量的53%、24%、17%、6%[1-2]。本研究對河北省鐵尾礦的分布特征及各地區的鐵尾礦成分進行分析，并對河北各地區鐵尾礦的綜合利用模式進行探討。

1鐵尾礦分布特征

1.1冀東地區

冀東鐵礦區主要指唐山鐵礦區和秦皇島鐵礦區經成分分析，唐山鐵尾礦屬于硅鐵含量較高的尾礦。唐山及秦皇島鐵礦區的鐵尾礦堆存量分別為4.58，0.39億m3，兩市各地區鐵尾礦分布比例如圖1、圖2所示，該地區鐵尾礦的主要化學成分見表1。鐵尾礦堆存量較大的鐵礦主要有唐山水廠、大石河、馬蘭莊、棒磨山，石人溝、司家營及秦皇島的幾個大型尾礦庫[3]。

圖1　唐山市內各地區鐵尾礦分布

1.2承德地區

承德地區的鐵尾礦成分主要為礬鈦磁鐵礦，該地區的主要鐵尾礦堆存量大部分分布于河北鋼集團下屬的礦石尾礦庫，還有一部分分布于承德地區礦山企業下屬的尾礦庫，如大廟鐵礦尾礦庫，黑礦鐵礦尾礦庫等[3]。據統計，承德地區積累的尾礦量約2.24億m3，承德市各地區尾礦分布比例見圖3，該地區鐵尾礦的主要化學成分見表2。

圖2　秦皇島市各地區尾礦分布

表1　冀東地區鐵尾礦主要化學成分　%

圖3　承德市各地區鐵尾礦分布

表2　承德地區鐵尾礦主要化學成分　%

1.3邯邢地區

邯邢地區鐵尾礦中鈣鎂含量較高，磁鐵礦和赤鐵礦是該地區鐵尾礦的主要金屬礦物，另外還摻雜少量的黃鐵礦及鋅銅礦物，該地區尾礦存量大多集中于一些邯邢礦山企業下屬的尾礦庫，如西石門鐵礦尾礦庫、符山鐵礦尾礦庫、玉石洼鐵礦尾礦庫等[4]。邯鄲、邢臺的鐵尾礦堆存量分別為0.6，0.1億m3，該2個地區的鐵尾礦堆存量較唐山地區少，但在河北省鐵尾礦綜合利用模式的研究中發揮的作用較大。邯邢地區鐵尾礦的分布比例分別見圖4、圖5，該地區尾礦的主要化學成分見表3。

圖4　邯鄲市各地區鐵尾礦分布

1.4張家口地區

赤鐵礦是張家口地區鐵尾礦中含量較高的金屬

圖5　邢臺市各地區鐵尾礦分布

表3　邯邢地區鐵尾礦主要化學成分　%

礦物，該地區尾礦堆存量約0.6億m3，張家口各地區鐵尾礦分布見圖6。

圖6　張家口各地區鐵尾礦分布

2河北鐵尾礦二次利用現狀

(1)對鐵尾礦中的有價金屬進行回收利用。近年來，鋼鐵產業發展迅速，隨著采選工藝技術水平的提高，以往無法回收而廢棄的資源價值被再次評估。據調查，河北大部分選礦企業大多對其選礦工藝及技術進行了改善，降低了開采鐵礦的品位以及鐵金屬的損失率，由于受到諸多因素的影響，對企業以往生產所產生的鐵尾礦未進行再選回收[5]。

(2)鐵尾礦井下充填。面對井下開采形成的采空區需用惰性骨料(廢石、尾砂及河砂)進行充填，以使下一階段采礦作業得以順利開展，充填采空區是不可或缺的環節，也是對鐵尾礦進行利用的最直接有效的方式。河北省地下礦山數量較多，將尾礦用于充填采空區，既可使尾礦得到有效利用，又可解決尾礦堆放問題，減少環境污染。

(3)利用鐵尾礦制磚。建筑用磚仍是建筑業用量最大的建材產品之一。隨著國家制定的一系列保護耕地措施的開展，利用鐵尾礦制造建筑用磚既有利于保護農業生產又可使鐵尾礦得到有效利用[6]。鐵尾礦除了可制造建筑用磚外，還可制成彩色地板磚、路面磚等種類各異的尾礦磚。

(4)將鐵尾礦制作成微晶玻璃。有別于玻璃和陶瓷，微晶玻璃具有耐腐蝕、抗氧化、低膨脹系數等獨特的理化性質，是一種可起到裝飾作用的建筑材料[7]。將冀東高硅型鐵尾礦、邯邢高鈣鎂型鐵尾礦作為原料，制作微晶玻璃的試驗并獲得成功。若鐵尾礦的含硅量高，利用率可達到70%。雖然利用鐵尾礦制作微晶玻璃尚且處于研究階段，但可將其作為未來鐵尾礦綜合利用的一個方向進行進一步探索。利用鐵尾礦制造微晶玻璃的前期投資較大，短期內所產生的經濟效益并不明顯，因此，目前將其作為鐵尾礦回收再利用方式的礦山企業較少。

(5)利用鐵尾礦制作水泥。適合用作生產水泥的尾礦SiO2含量大多低于50%，邯邢地區、承德地區的鐵尾礦可達到該要求，SiO2含量均在50%以下，利用該2個地區的鐵尾礦生產水泥有利于實現工業化生產。冀東地區鐵尾礦雖然脈石含量較高，但是已有企業具備了利用該地區鐵尾礦生產水泥熟料的技術，投入生產后，降低了水泥的生產成本，節約了礦山資源，實踐證明冀東地區的鐵尾礦也可用于生產水泥[8]。

(6)將鐵尾礦作為路基集料。河北地區每年有大量的公路建設工程，公路建設需要大量的建筑材料，鐵尾礦和干選廢料是道路建筑材料的理想選擇。唐山地區曾將鐵尾礦用于繞道工程施工中，實踐證明，鐵尾礦石瀝青路面的結構強度高于普通路面，承載能力也隨之提高[9]。

(7)鐵尾礦用作建筑用人工砂。制造人工砂是對鐵尾礦加工利用的又一個重要方向，近年來尾礦人工砂逐漸被用于建筑施工，使尾礦價值得到了有效提升。

3鐵尾礦綜合利用模式

3.1冀東地區

冀東地區鞍山式鐵礦尾礦含有大量的SiO2，該地區尾礦可作為已經加工為細料的尚不完備的混合原料，與制作建材、玻璃及陶瓷的傳統原料在資源特征方面有諸多相似之處，對其進行調配便可投入生產，大大提高了鐵尾礦的整體利用率。該地區的鐵尾礦資源宜采取磁選回收鐵→尾礦生產建筑材料、建筑裝飾材料的模式(圖7)。

3.2邯邢地區

邯邢地區鐵尾礦中的SiO2含量基本不超過50%，CaO含量約30%，MgO含量約20%，與硅酸鹽水泥成分類似，針對邯邢地區高鈣鎂型鐵尾礦的成分特點，宜采取鐵尾礦再磁選回收鐵，進行水泥生產的模式(圖8)。

圖7　冀東地區鐵尾礦綜合利用模式

圖8　邯邢地區鐵尾礦綜合利用模式

3.3承德地區

承德該地區尾礦鐵品位高達9%～12%，二氧化鈦含量約8%，此外，還含有一些釩的氧化物。為此，首先應通過弱磁選將尾礦中的鐵進行回收，然后通過重選、浮選等方法對鈦元素進行回收。由于該類鐵尾礦中SiO2含量一般為50%～60%，故無法直接將尾礦作為耐火材料使用，需進行再選后方可制作用于裝飾的建筑材料(圖9)。

圖9　承德地區鐵尾礦綜合利用模式

4結語

對河北省各地區鐵尾礦的分布特征以及綜合利用模式進行了詳細探討，認為對該地區鐵尾礦進行綜合利用，應首先分析不同地區的尾礦結構成分特點以及尾礦在該地區的分布規律；其次應結合各地區的經濟發展水平及開發利用尾礦的技術成熟程度，對鐵尾礦進行綜合利用；最后本著充分利用資源，使鐵尾礦的資源效益達到最大化，減少土地占用及有用資源流失，不產生新的二次污染等原則，從技術經濟、生態環境保護、社會效益等方面加強綜合分析研究，以確定在不同地區鐵尾礦的最優利用模式。

參考文獻

[1]王曉雷，陳超，甘德清，等.唐山地區鐵尾礦綜合利用及產業化研究[J].礦業研究與開發，2011(2)：44-47．

[2]王海軍，劉秋曉，徐鵬.尾礦規模化利用經濟分析與實例[J].金屬礦山，2014(9)：147-151．

[3]高春學，曲志清.承德市尾礦庫安全生產現狀分析及對策[J].礦冶，2008(3)：30-32．

[4]徐國志，鄧金火，徐錦鵬.河北邯邢式鐵礦尾礦地球化學特征[J].地質通報，2014(9)：1439-1444．

[5]甘德清，李洪寶，陳超.河北省鐵礦二次資源的分布特點分析[J].現代礦業， 2015(1)：198-200．

[6]何哲祥，田守祥，隋利軍，等.礦山尾礦排放現狀與處置的有效途徑[J].采礦技術，2008(3)：78-80．

[7]袁懷雨，李慶華，劉保順.尾礦微晶玻璃建筑裝飾材料[J].新材料產業，2002(11)：36-38．

[8]閆滿志，白麗梅，張云鵬，等.我國鐵尾礦綜合利用現狀問題及對策[J].礦業快報，2008(7)：9-13．

[9]韋奔.唐山市農村公路路面典型結構研究[D].西安：長安大學，2008．

(收稿日期2016-01-05)

Distribution Characteristics and Comprehensive Utilization Mode of the Iron Tailings in Hebei Province

Chen Chao1,2Bai Haijuan1,2

(1.College of Mining Engineering,North China University of Science and Technology;2. Hebei Province Key Laboratory of Mining Development and Safety Technique)

AbstractThe distribution characteristics of the iron tailings in Hebei province is analyzed,the compositons of iron tailings of the different regions in Hebei province are discussed in detail.Based on the above analysis results,the secondary utilization status of the iron tailings and the comprehensive utilization mode of Jidong region,Hanxing region and Chengde region are studied in depth.The results show that the recycling and secondary utilization of the iron tailings is practiced in the different regions of Hebei province,it not only can reduce the loss of useful resources,but also avoid the second pollution caused by iron tailings and improve the resource efficiency.

KeywordsIron tailing， Distribution characteristics， Secondary utilization， Comprehensive utilization mode

陳超(1975—)，男，教授，博士，碩士研究生導師，063009 河北省唐山市路南區新華西道46號。