姑山礦業尾礦利用現狀及發展前景

王 歡

(安徽馬鋼礦業資源集團姑山礦業有限公司)

礦山行業中，選礦廠在特定的經濟技術條件下，將礦石磨細選取有用組分后所排放的固體廢料為尾礦[1-2]。廢石由磨前干式拋尾產生，可作為建筑用材料外銷；細粒尾礦是由磨選系統產生，用于充填，大部分細粒尾礦輸送至尾礦庫堆存。當前，我國大力推進基礎設施建設、城鎮化建設和重大工程建設，每年砂石骨料的用量超過200億t，但國內天然砂石資源匱乏以及環保政策對砂石礦的開采控制，砂石骨料長期處于供不應求的狀態。利用尾礦生產人工砂是礦山行業發展的新途徑。為推進我國砂石骨料行業的健康發展，解決原料供應不足的問題，2018年尾礦再利用等被列入我國戰略新興產業的重點產品。2020年國家鼓勵金屬礦山企業對廢石尾礦進行加工，制備砂石骨料。在國家有關砂石骨料政策的推動下，我國的金屬礦山企業積極拓展或壯大新的產業，陸續新建或擴建大產能的砂石骨料生產線，并取得了很好的效益。同時細粒尾礦資源是金屬和非金屬礦山廢棄物中數量最大、綜合利用價值最高的一種資源，進行尾礦資源的綜合回收與利用，不僅可以充分利用礦產資源，擴大礦產資源的利用范圍，更是實現資源效益、經濟效益、社會效益和環境效益的有效統一[3-4]。

1 尾礦綜合利用現狀

姑山礦業有限公司是馬鋼集團公司下屬子公司，是馬鋼重要的鐵礦石生產供應基地，是一個集采、選、運一條龍的鐵礦石生產企業，年開采礦石410 萬t，年產成品礦186萬t，現有3個礦山(白象山鐵礦、姑山鐵礦、和睦山鐵礦)以及后備礦山鐘九鐵礦、姑山露轉井項目。

2019年姑山礦業公司原礦入選總量為358萬t，廢石資源46.1萬t。尾礦庫全年排尾統計量為78萬t,現有尾礦資源存量巨大，充填利用尾礦量約為63.1萬t。其中廢石資源作為砂石骨料外銷，包括選礦廠姑山紅礦系統干選12～6 mm尾礦，年產量為0.1萬t，綜合利用外銷至土石方工程公司。選礦廠和睦山磁礦系統干選尾礦50～20 mm，年產量2.69萬 t，磨前重磁拉拋尾20～5 mm，年產量5.4萬t，綜合利用外銷至建材貿易公司。選礦廠白象山磁礦系統中碎篩下干拋尾礦30～0 mm，年產量為16.83萬t，輥磨系統篩上干拋30～6 mm，年產量為7.2萬t，綜合利用外銷至新材料科技有限公司，粗尾分級撈砂3～0.5 mm，年產量為13.2萬t，綜合利用外銷至材料貿易有限公司、礦建工程公司等。細粒尾礦目前僅用于井下充填和露天坑復墾，剩余部分細粒尾礦輸送至尾礦庫堆存。

2 尾礦利用研究進展

姑山礦業公司細粒尾礦年產量大，除用于井下充填外，大部分堆存于尾礦庫。按照現在的尾礦入庫堆存的處置方式，不僅占用大量土地，處置成本高，而且還存在環境和安全隱患，亟需尾礦資源化新技術以綜合利用尾礦，通過綜合利用產生效益來降低尾礦處置的總成本，保護生態環境安全。

2.1 鈷、鎵回收利用研究

開展尾礦再選，從尾礦中回收有價成分，是提高資源利用率的重要措施。白象山鐵礦原礦中含有鈷、鎵等金屬元素，鈷未見獨立礦物，主要分布于黃鐵礦中。鎵同樣未見獨立礦物，且在各礦物中均有分布，在磁鐵礦中分布最多，赤鐵礦中含量較高。經過磁選作業后， 鎵在精礦和尾礦中都有分布，鈷主要分布于尾礦中。于是進行了鈷、鎵回收試驗研究，研究結果表明，鐵礦磁選尾礦中的鎵，采用浮選、磁選、磁—浮聯合等工藝均不能進行有效回收；尾礦中的鈷可通過浮選工藝回收。 鐵礦磁選尾礦采用脫泥—浮選工藝，僅需1粗2精1掃的簡化工藝，即可獲得精礦鈷品位為0.46%，鈷回收率為54.41%的浮選精礦。

2.2 細粒尾礦綜合利用研究

為提高細粒尾礦綜合利用率，公司與高校開展了細粒尾礦綜合利用技術研究。研究分析了細粒尾礦的性質，系統研究了尾礦含量、煅燒工藝制度對不同成分體系尾礦陶粒堆積密度、表觀密度、空隙率、吸水率、筒壓強度及軟化系數的影響，得出了全尾礦陶粒、細粒尾礦/污泥陶粒、細粒尾礦/污泥/粉煤灰陶粒3種成分體系的尾礦陶粒較優的尾礦含量及煅燒工藝制度，并且3種尾礦陶粒均可代替石頭用作粗集料。 同時也開展了尾礦磚的制備研究，以馬鋼姑山礦業公司產生的細粒尾礦作為主要原料，添加鈦石膏、礦渣微粉、電石渣及廢磚粉作為膠凝材料，制備出尾礦免燒實心磚及空心磚，分析了尾礦含量及成型壓力對尾礦磚性能的影響，確定了尾礦磚較優的成分體系及成型壓力。尾礦陶粒及尾礦磚所用原料均為固體廢棄物，符合環保要求的綠色發展方向。

2.3 露天坑細粒尾礦復墾研究

姑山礦業公司姑山露天采坑現深達160 m左右，+6 m高程以下為一完整的凹坑，容積約為3 150萬m3，露天采礦結束后，按規定應進行土地復墾，復墾前需對采坑先進行回填，但如此巨大量的回填土料是周邊環境無法承受的。因此，開展了露天坑生態復墾技術研究，利用尾礦對露天坑復墾，分別進行了露天邊坡巖石物理力學性質及尾礦物理力學性質研究，露天采坑尾礦回填、地下開采耦合下的邊坡滲流研究，露天采坑防滲安全技術措施研究，露天采坑尾礦回填工藝研究，露天采坑尾礦回填排洪、回水系統技術研究，露天采坑復墾及生態修復技術研究。通過該項目的研究實現露天采坑安全、高效地排砂，治理露天采坑環境和安全隱患，為露天復墾創造條件，同時降低青山尾礦庫安全運行的風險。

3 綜合利用存在的問題

3.1 環保制約影響大

受環保政策影響，未來新建水泥、砂石料等項目審批困難。同時，長江經濟帶地區會實施環保停限產減排管控措施，對資源綜合利用生產線建設和生產運營產生較大影響。目前，廢石利用產品銷售以汽運為主，受環保制約較大。當前國家倡導“公轉鐵”以減少汽運帶來的環境污染，公路運輸渠道在逐漸收緊。礦區內部鐵路運力不足，將嚴重影響資源綜合利用產品通過鐵路外發。此外，未來可能要求砂石料密封運輸，也將制約砂石料進入長江中下游地區市場。

3.2 利用附加值低

資源綜合利用產品主要是廢石加工的不同顆粒級配的砂石骨料，屬于初級建材產品，固廢利用產品附加值較低，噸產品固廢利用附加值約10元。尚未有投產的尾礦資源綜合利用生產線，尾礦資源化利用技術水平和利用附加值有較大發展空間。

4 發展前景

堅持綠色發展理念，充分發揮礦山自身優勢，緊抓市場和政策機遇，以資源綜合利用產業規模化、高值化、集聚發展為中心，顯著提升資源綜合利用產業規模、發展質量和效益水平。

(1)廢石利用。根據姑山礦業發展規劃，在建鐵礦采用的選礦工藝流程中考慮對半自磨后的篩上產品進行拋廢，對濕式磁選尾礦進行撈砂，實現廢石和粗砂作為砂石骨料利用。規劃建設尾礦撈砂系統，從入坑前的細尾分離出部分機制砂作為建材對外銷售，可撈出尾砂量30%；在釣魚山建設撈砂系統，工藝流程為旋流器+脫水篩撈取粗砂，脫水后的細砂用于加氣磚、水穩材料等。

(2)細粒尾礦利用。結合當前廢石和尾礦主要資源化利用現狀，按照技術成熟先進、生產成本合理、經濟效益較優原則，合理建設廢石和尾礦資源綜合利用項目。近期應大力發展廢石和尾礦加工建筑砂石料、水泥、混凝土、新型墻體材料等，遠期可進行尾礦生產土壤改良劑、陶粒等高端產品技術儲備和市場調研，適時建設資源綜合利用生產線。力爭礦區最終實現“無尾化”生產。

(3)露天坑復墾。露天坑底加固完成后，尾砂可直接進入坑底回填，從坑底最深處-148 m標高到+8 m標高的露天坑采用尾礦濕式堆排工藝進行回填，回填最終標高確定為尾礦堆排最高+7 m，平均+6 m。綜合考慮采場防滲施工作業。+6 m以上采用采礦廢石和黏土回填，回填后植被復墾。尾礦漿向采礦坑排放充填應遵照安全、經濟和坑容利用最大化的原則，使尾礦在坑內形成尾礦沉積灘堆體和尾礦澄清水區，尾礦沉積灘堆體成為采礦坑邊坡的軟弱巖石和尾礦水之間的隔離體，并起到壓坡穩定作用，尾礦澄清水區應便于回水利用。年入尾礦量約70萬m3。

(4)大力提升資源綜合利用水平。加強廢石和尾礦的規范化處置，以廢石和尾礦的資源化利用為重點發展方向，合理建設固廢資源綜合利用生產線，大幅提高固廢資源利用規模和資源化利用水平。與國內知名高校聯合共建實驗室、培養科技人才，積極依托高等院校資源，提高科技創新能力和行業影響力。同時，與下游戰略用戶建立產業技術聯盟，選擇具有發展潛力的下游戰略用戶建立聯合實驗室，針對特定用戶特定產品開展技術研究與服務，以滿足下游行業的定制化需求，提升企業競爭力。

5 結 論

礦山企業充分利用尾礦充填、復墾、生產建筑骨料和建筑產品，有利于資源綜合利用、節能減排、發展循環經濟，是建設資源節約型、環境友好型企業和實現可持續高質量發展的重要途徑。當前，我國尾礦利用產業處于大發展時期，是機遇，也是挑戰，礦山企業應抓住機遇，加強對尾礦技術的研究和開發，提升尾礦利用的技術水平，實現綠色可持續發展。