冶金矿山铁尾矿资源现状及回收利用方法分析

李文海

（中冶沈勘工程技术有限公司，辽宁 沈阳110169）

金属矿产资源对国民经济发展起着重要的基础作用，我国金属矿产资源具有品种齐全、储量丰富、分布广泛等特点，其中铁矿总储量位居世界第五，铜矿和铝矿总储量均位居世界第七。但我国还没有完成工业化进程，各金属需求量巨大，近来粗放型经济已经被政策限制，“多快好省”建设经济成为主流观念。因此针对众多冶金矿山尾矿资源的二次利用问题成为众多学者的研究对象。

1 回收利用铁尾矿资源的必要性及现状分析

地球上超过80%的冶金矿山为共生矿，其中我国以铜、铁共生最为普遍且储量最大。由于20世纪初我国选矿技术较为落后，因此大量有价值的铁尾矿被遗弃，随着国内选矿技术水平的提高，将尾矿资源回收利用成为历史必然。

1.1 回收利用铁尾矿资源的必要性分析

1.1.1 缓解铁矿石供需矛盾，保证资源安全

目前我国铁矿石年消费量在12.5亿t左右，占全球总量的55.3%左右，其中超过85%的铁矿石需要进口，而且进口量也在连续增长（见图1），主要进口国为澳大利亚和巴西。为了节约成本，因此加强对铁尾矿的回收利用，一定程度缓解我国铁矿石供需矛盾，同时对保证我国资源安全深远[1]。

1.1.2 节约用地，改善生态

经不完全统计，目前我国境内存有尾矿库1.3万余座，堆存各类尾矿超过70亿t，直接和间接污染土地面积已超过7 000 km2。由于各类尾矿中含有众多铜、铝、砷等金属离子，会随着雨水、风等作用扩散至更远范围。因此积极改造尾矿库对节约土地、改善周边的生态环境具有积极作用[2]。

图1 2012年—2019年我国铁矿石进口量变化

1.1.3 减少尾矿库相关费用

尾矿库的初期建设需要投入大笔资金，并且还需要进行占地赔偿、日常管理开销等支出，这些费用都会给工矿企业带来很大负担，尤其是在当前经济下行压力较大的背景下。而且每当雨季来临，很多尾矿库都存在很大安全隐患，众多的溃坝事故给周边居民省民财产安全带来极大损坏。

1.2 我国回收利用铁尾矿资源的现状分析

1.2.1 将尾矿二次再选利用

我国铁矿中贫矿数量较多，因此尾矿的选矿难度较大，再加上过去选矿工艺落后，所以将尾矿二次再选利用也是近几年的事情，而且实施项目很少。经过调查：部分选矿厂实施尾矿二次再选工程后，金属理论回收率一般超过20%，年经济效益平均在300万元以上。因此我国冶金矿山的尾矿资源具有很好的开发潜力[3]。

1.2.2 回收铁矿砂用作建材

铁尾矿砂与传统建筑材料、陶瓷、玻璃原料基本一直，若进行筛选和调配就可用作建材，缓解河砂供应紧张局面，从目前调查结果来看，具体应用操作如下页表1所示。

表1 铁尾矿砂用作建材的具体操作

1.2.3 回收铁尾矿制作肥料

经调查，全国很多铁尾矿中含有Mn、Zn、Cu、B、P等微量元素，而这些元素同时也是植物生长必不可少的。早在2010年，河南省某矿山就尝试利用磁化铁尾矿来进行土壤改良工作，明显提升了土壤中铁磁性物质活化，并且结构性、透气性也明显提升，作物生长状况良好。之后又将铁尾矿用作化肥原料，制作出的复合肥也满足市场需求[4]。

1.2.4 利用铁尾矿进行土地复垦

土地复垦需要大量填土，这也是在我国利用铁尾矿范围最广、时间最长、层次最低的项目。早在2000年，某矿业集团就投资1 500万元复垦土地超过666.7 km2（1 000亩）并植树造林，到目前为止已经绿树葱葱。但是这类应用情况大大降低了尾矿资源本身的价值，在技术发展到一定程度后不建议这种浪费珍贵资源的做法。

2 制约尾矿资源回收利用因素及铁矿物高效回收技术分析

2.1 制约我国尾矿资源回收利用因素分析

2.1.1 早期经济观念制约了尾矿资源利用

改革开放之初，“一切以经济利益优先”思潮占据主流，因此各级矿山企业在有限产能、技术的条件下优先开采品质好、蕴藏量高的资源，根本无暇顾及尾矿资源的回收利用。这些早期的经济观念虽然使我国迅速发展，但是“粗放型、高投入、高产出”模式目前已经被逐步淘汰，这也是产业结构升级的必然趋势[5]。

2.1.2 “无用价值观”束缚了尾矿资源利用

通过实地走访调查，目前很多矿山企业因全球经济大形势不好面临较大的财政压力，对于回收利用尾矿资源没有积极性，而且在很多矿领导理解中尾矿资源价值低，回收成本大，如果将这些资金用于其他生产活动，创造的价值会高出很多，因此这些观念都将尾矿资源的回收利用定位为“得不偿失”。

1.2.3 尾矿回收技术不足

在我国金属开采矿山企业中，中小型企业占据到总数的80%以上，这些企业普遍存在资金紧张、技术薄弱等问题。尾矿资源回收利用工作对相关技术和人才要求较高，而且根据尾矿资源类别、品味等因素不同其回收方法也会存在很大差别，这就使技术借鉴这条道路不好走[6]。

2.2 某矿山尾矿资源中铁矿物高效回收技术分析

尾矿资源的高层次回收利用是一项集化学、物理等知识为一体的高技术工作，下面就以某铜尾矿硫化铁矿物高效回收工程试验为实例来分析一下相关技术。

2.2.1 尾矿样品性质测试分析

该处铜尾矿铁物相分析结果见表2所示，由表2可知：铁的总质量分数约为18.52%，其中主要以硫化铁的形式存在，分布率达到79.46%，质量分数为13.96%，因此针对该铜尾矿回收利用主要的对象为硫化铁物质。

表2 该处铜尾矿铁物相分析结果 %

2.2.2 尾矿样品浮选试验分析

2.2.2.1 试验方法分析

现场所采取的样品尾矿细度较差，首先经过磨细处理，保证粒度在0.5 mm以下，试验样品每份设计为500 g，粗扫选和细扫选均在XFD单槽浮选机中进行，其中前者容积为1.5 L，后者容积0.5 L。样品经过调浆处理后再添加浮选捕收剂进行试验，捕收剂的种类、用量等因素直接影响了回收率，因此需要试验对比来最终确定[7]。

2.2.2.2 捕收剂种类的确定

经过大量学者研究表明：黄药类捕收剂是目前最为理想的硫化物铁尾矿回收捕收剂，但是由于该类捕收剂具体也分多种成本，并且针对不同的尾矿性质所取得的效果也不尽相同，因此首先来分析对比几类捕收剂的初步效果，最终确定最佳捕收剂。

笔者结合其他工程经验，在此选取了三种最常用的黄药类捕收剂，具体试验结果见下表3所示。由表3可知：从总回收率效果分析，乙基黄药＞丁基黄药＞MA改性黄药；从硫回收率效果分析，丁基黄药＞MA改性黄药＞乙基黄药，而这也是最重要的参数。由于本次回收的物质主要是硫化铁，因此最佳捕收剂选定为丁基黄药。

2.2.2.3 捕收剂最佳用量的确定

捕收剂的用量不仅直接影响了尾矿回收率，而且也影响了整个项目的经济性。为分析本项目丁基黄药的最佳用量，本次共对比分析用量分别为：60 g/t、80 g/t、100 g/t、120 g/t，其他参数保持一致，样品为尾矿粗选后的精矿，得到的结果见图2所示。

表3 各类捕收剂试验结果 %

图2 捕收剂用量影响回收曲线分析

由图2可知：随着捕收剂用量增加，精矿回收率呈现先快速增长，之后逐渐变缓的趋势，最大值约为86%；当丁基黄药捕收剂用量为100 g/t时，精矿的回收率达到最大值86%，品味处于较低值43%，效果指标较好，若再增加捕收剂用量，则会使经济效益下降。

3 结语

尾矿资源的回收利用对于缓解目前“工业三废”问题意义重大，以目前技术手段和经济效益来看，2005年以前的一些尾矿具备较好的回收利用价值，本次试验也证明了部分尾矿的回收率能超过80%甚至90%。这种项目的具体实施除了激发矿山企业自身积极性之外，还需要给予必要的政策照顾，甚至由政府组织、企业牵头来做技术论证，只要综合效益（社会效益、经济效益、环境效益）满足，就应抓住机会大胆付诸行动。