桃林鉛鋅礦尾砂庫資源化綜合利用評價

劉慧林，余姝辰，周 蕾，賀秋華

（1.湖南省地質環境監測總站，湖南 長沙 410007；2.湖南省國土資源規劃院，湖南 長沙 410007）

鉛鋅礦產資源是我國的優勢礦種，已查明資源儲量26345.66×104t[1]，其中鉛和鋅的金屬儲量分列世界第2、3位[2]。

湖南素稱“有色金屬之鄉”，鉛鋅礦產資源相對豐富，資源儲量為1845.89×104t[3]，約占全國的7%。目前，我國鉛鋅選礦廠尾礦產率超過70%。據遙感調查，目前湖南共有尾礦庫1570處，其中鉛鋅礦尾礦庫536處，僅花垣縣便有70處[4]。

尾礦庫具有二次資源特征，閻贊等[5]從鉛鋅尾礦的再選技術、生產建筑材料、尾礦充填以及尾礦區復墾方面等對我國鉛鋅尾礦的資源化綜合利用進行了探討。但是，我國的鉛鋅尾礦綜合利用仍然停留在理論或方法研究上，實際應用僅為18.9%左右，與國外60%的綜合利用率相差甚遠[5]，且主要用于充填、開采和建材。

尾礦庫不僅占用土地，破壞植被造成水土流失和揚塵，且鉛鋅尾礦中硫含量較高，導致礦山尾礦酸化，其廢水一旦排泄，將造成嚴重的環境污染事件和安全隱患。因此，采取適宜方法進行桃林鉛鋅礦尾砂庫資源化綜合利用評價，為提高其綜合利用能力，加強生態建設，實踐循環經濟具有重要意義。

1 尾砂庫概況

桃林鉛鋅礦（簡稱桃礦）位于湘東北。鼎盛時期的八十年代，桃礦采選能力達每年120×104t。

2002年底，由于原有礦區資源瀕臨枯竭，后備礦區礦石品位低，開采了超過100年的桃礦宣布破產，尾砂壩隨即閉庫。

2 尾礦特征

2.1 尾砂顆粒組成

桃礦尾砂庫不同級別的尾砂粒徑測定結果見表1。

桃礦尾沙以細砂為主，粒徑大于200目（0.074mm）的顆粒占93.14%，其中大于60目（0.25mm）者占56.10%。

表1 桃礦尾礦顆粒組成表

表2 桃林鉛鋅礦尾砂的礦物構成

2.2 尾砂的礦物組成

尾砂很多礦物組成，所占重量百分比如表2所示。

可以看出，尾砂中有用礦物包括螢石、閃鋅礦、方鉛礦等。

其中，螢石含量2%～11%，平均約5.46%，具有利用價值；而閃鋅礦、方鉛礦的總和僅占總重量的0.38%，在當前經濟技術條件下，不具備綜合利用的價值。

3 尾砂庫的綜合利用評價

礦尾砂庫可從資源化利用、尾礦再選和礦山公園開發等方面進行資源化綜合利用，其中尾礦再選主要針對金屬鎵和非金屬礦物螢石。

3.1 尾礦再選利用

3.1.1 金屬鎵的回收

隨著科學技術的不斷發展，Ga的用途正在逐漸拓寬。進入21世紀,電子工業,特別是移動通訊、微型電腦等相關工業的高速發展，Ga的供求關系發生了很大變化。據長江有色金屬網提供的鎵價格市場行情，目前99.99%的Ga錠市場價格為1000-1070元/Kg。

鎵的回收可采用高溫煅燒浸出或低溫酸性浸出[6]，工藝比較成熟，回收率為70%左右。

前已述及，桃礦尾砂庫的堆存量為5082.08×104t，金屬鎵的12.34g/t，據此計算鎵的儲量：

鎵的儲量＝5082.08×104t×12.34g/t＝627.13t

按目前金屬鎵的市場均價1035元/Kg，以回收率70%，估算回收鎵的潛在經濟價值：

鎵的潛在經濟價值＝627.13t×1000×1035元/Kg×70%≈4.54億元

3.1.2 非金屬礦物螢石的回收

螢石是最重要的含氟工業礦物，被列入《全國礦產資源規劃（2016-2020年）》的“戰略性礦產目錄”。螢石應用廣泛，據提供的市場行情，目前螢石的市場價格為2650-2800元/t。

螢石礦是一種自然可浮性良好的礦物，據前人研究，螢石礦精礦浮選指標隨浮選粒度的粗細呈現規律性的變化[7]。當粒度較粗時，螢石的回收率較高，反之亦然。

桃礦尾砂庫中的螢石粒度主要介于20目（0.84mm）-60目（0.25mm）之間，相對較粗，有利于螢石的浮選，回收率可達90%。

3.2 礦山公園開發利用

桃礦北西部的龍潭湖，面積3500畝，湖長4000m，遠處山巒重疊，云遮霧障，湖光山色，風景宜人。桃礦東部的6501洞穴全長17多km，面積大于8×104m2，分三層，上下相通，洞洞相連，深險莫測，如入迷宮，規模之大讓人嘆為觀止。

可見，桃礦充分體現了我國礦業發展的歷史內涵，礦業遺跡齊全，具備研究價值和科普功能，其自然和人文的雙重屬性，是游覽觀賞、科學考察的良好場所。

4 結論

本文對桃林鉛鋅尾砂庫的資源化綜合利用進行評價，得出如下結論：

（1）桃礦尾砂庫的地表占地面積為2 214 726m2，庫容為3 321.62×104m3，尾砂堆存量為5082.08×104t，年均尾砂堆存量為118.19×104t/年。桃礦尾沙以細砂為主，揚塵相對較少，可圍繞尾砂庫的“砂”進行旅游項目的設計和開發。

（2）尾砂中有用礦物包括螢石、閃鋅礦、方鉛礦以及含金屬元素鎵的高嶺土等。其中，螢石平均含量約5.46%，鎵的含量為12.34g/t，鉛、鋅、金的含量均很低，分別為0.098%、0.18%和0.13g/t，在當前經濟技術條件下，難以通過再選進行綜合利用。

（3）桃礦開發歷史悠久，礦業開發史籍齊全，是我國著名的、獨具特色的礦山。

其典型的成礦模式具有重要研究價值，豐富而完整的礦業遺跡具有較大的保護價值。鑒此，認為桃礦具備申報國家礦山公園的基本條件與相關要求。