浙江螢石尾礦庫的取樣調查和再利用建議

陳燕芳　程之江　龔祖星　劉清輝

(浙江省地質礦產研究所，杭州 310007)

本文引用格式：陳燕芳,程之江,龔祖星,等. 浙江螢石尾礦庫的取樣調查和再利用建議[J].中國無機分析化學,2018,8(1):14-16.

CHEN Yanfang,CHENG Zhijiang,GONG Zuxing,et al. Sampling Survey and Reuse Suggestion for Fluorite Tailing Reservoirs in Zhejiang[J].Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry, 2018,8(1):14-16.

前言

普通螢石為浙江省傳統優勢礦產資源，查明資源儲量位居全國第二(單一型螢石居全國首位)。近年來，螢石礦產勘查取得新成果，累計新增螢石礦物(CaF2)資源量6 321 kt，為浙江省氟化工可持續發展提供了可靠的資源保障[1]。隨著螢石礦的開采和選礦，螢石尾礦也在逐年持續增加，資料顯示，到2014年底，全省螢石尾礦庫21座，累計存放量2 124萬t；廢礦堆34個，累計存量338萬t[1]。大量尾礦砂的堆存侵占大量土地、破壞生態環境。尾礦的綜合開發利用迫在眉睫，建設環保無尾礦礦山是提高礦山經濟效益和保護生態環境的有效途徑。

1　取樣調查

選取浙江省遂昌市的6個尾礦庫作為調查對象，分別編號1號尾礦庫、2號尾礦庫、3號尾礦庫、4號尾礦庫、5號尾礦庫、6號尾礦庫。6個尾礦庫的尾礦庫存量和庫面積分別如表1所示。

表1　各螢石尾礦庫的尾砂庫存量和面積

共采集尾礦砂樣品8件。原則上每個尾礦庫取一個混合樣，如1號、2號、3號、5號、6號尾礦庫各取一個混合樣。但4號尾礦庫因為面積較大，故在3個不同位置布點，共取3個混合樣。

2　尾礦砂成分分析

用X射線衍射光譜(XRD)法測定尾砂的物相組成，用X射線熒光光譜(XRF)法分析尾砂的化學成分，分析測試工作均在浙江地質礦產研究所(國土資源部杭州礦產資源監督檢測中心)完成。

2.1　物相組成分析

各尾礦砂樣品中所含礦物名稱及含量如表2所示。

表2　各尾礦砂樣品中所含礦物名稱及含量分析結果

結果顯示，6個尾礦庫的尾礦砂中主要成分為石英，含量均較高，最低的(如5號尾礦庫)在60%以上，高的(如1號尾礦庫)在85%以上。各尾礦砂中的次要成分為螢石，除了6號尾礦庫的樣品中螢石含量小于5%以外，其它幾個尾礦庫的樣品中螢石含量均在10%左右及以上，4號和5號尾礦庫更在20%～25%水平，具有螢石再提取的潛力。

2.2　化學成分分析

化學成分分析結果分別如表3所示。

表3　各尾礦砂樣品的化學成分及含量分析結果

注：帶“*”的單位為mg/kg。

結果顯示，6個尾礦庫的尾礦砂樣品中的主要化學成分為SiO2，這與物相分析結果吻合。元素F的含量除了6號尾礦庫的樣品低以外，其余幾個均較高，最高4號尾礦庫的樣品在16.1%～18.6%；CaO的情況與F相似，除了6號尾礦庫的樣品低以外，其余幾個均較高，最高4號尾礦庫的樣品在22.5%～28.7%；這意味著尾礦砂中螢石CaF2的含量較高，這也與物相分析的結果相吻合。Fe2O3的含量1.19%～2.28%；Al2O3含量2.44%～10.4%；Ba的含量在229～434 mg/kg，SO3的含量在290～3 420 mg/kg，這意味著尾礦砂中硫酸鋇的含量不高，不具有提取重晶石的利用價值。

3　結論及再利用建議

6個尾礦庫尾礦砂樣品的分析檢測結果顯示，該6個尾礦庫中的尾礦砂還具有較多有用組分，可進行再選礦、再提取工作，以達到“吃干榨凈”的目標。對該6個尾礦庫的尾礦砂進行再利用作出如下建議：

1)重選螢石

從XRD和XRF的分析中看，1-5號尾礦庫的尾礦砂中的螢石含量均較高，最高含量達20%及以上，具有螢石再提取的巨大潛力。而且，現在在螢石尾礦中再提取螢石的技術也已經得到應用。文獻顯示[2]，采用高效螢石捕收劑KY-2以及粗精礦再磨、6次精選、中礦返回再磨工藝流程提取浙江龍泉螢石尾礦，取得較好的選礦指標：CaF2品位為98.40%，回收率為93.24%。

2)回收石英

物相分析顯示6個尾礦庫的尾礦砂物相組成均較簡單，以石英和螢石為主，石英含量在60%～85%及以上不等；化學分析顯示SiO2含量44.5%～71.2%。從該水平的螢石尾礦砂中回收石英不僅可行，且能達到較好的硅質原料標準。楊和平等[3]通過浮選—脫泥—磁選—酸浸工藝流程，從石英相對含量80%左右，螢石含量13 %的螢石尾礦中回收了螢石、石英，分選指標好、綜合利用程度高，其螢石產品達到外貿和冶金級七級品螢石質量標準，石英達到建材和玻璃行業用硅質原料標準。

3)微晶玻璃

6個尾礦庫中均含有CaO、MgO、A12O3、SiO2等基本成分，是制備微晶玻璃所需的。因此，利用尾礦制備各種性能的微晶玻璃成為可能。國內對于各種類別的尾礦微晶玻璃還處于研發階段，雖然不同程度上存在著合格率低、性能不穩定等問題[4]，但是隨著產業化工程技術的發展，如尾礦成分波動的影響、熱工設備的設計、制造等關鍵技術若得以解決，就能提高尾礦微晶玻璃制品的合格率和穩定性能，降低綜合制備成本，具有較大的市場前景。

4)加氣混凝土

資料顯示，SiO2含量大于或等于40%的非金屬尾礦適用于生產加氣混凝土。將尾礦、石灰、水泥、石膏、發氣劑、外加劑在溫度190 ℃下蒸壓，生產較高強度加氣混凝土產品[5]。6個尾礦庫中的尾礦砂SiO2含量均大于40%，可用于該途徑，而且用于生產加氣混凝土吃渣量大，尾礦的引入量可達55%或以上，是尾礦再利用的好方式。

5)螢石尾礦替代螢石作礦化劑提高水泥熟料質量[6]，及用于生產尾礦免燒磚、尾礦多孔磚、新型墻體材料等。

6)尾礦快速膠結充填回采

最后可將已回收提取完有用組分后的尾礦與水泥按不同配比強力攪拌，達到需要濃度或加工成棒磨砂膠結體，經溜井槽充填到采空區或地表塌陷區。

[1] 毛偉利,王世紀,蔣春明,等. 浙江省礦產資源節約與綜合利用研究[R].杭州：浙江省地質調查院,2015.

[2] 曹占芳,金火榮.從龍泉浮選尾礦中回收螢石[J].非金屬礦(Non-metallicMines),2011,34(6):23-25.

[3] 楊和平,蔡有興.湖南衡南螢石尾礦選礦試驗研究[J].礦產保護與利用(ConservationandUtilizationofMineralResources),2001(5):30-32.

[4] 付鵬,侯艷敏.非金屬尾礦在材料工業中的再利用[J].硅酸鹽通報(BulletinoftheChineseCeramicSociety),2008,27(2):318-322.

[5] 岑對對,高惠民.重慶某螢石礦尾礦回收重晶石試驗研究[J].非金屬礦(Non-metallicMines),2014,37(3):46-49.

[6] 姚嶸,梅衛東.螢石尾礦代替螢石作礦化劑提高水泥熟料質量[J].水泥(Cement),2001(8):11.