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除了銅尾礦選鐵外,如何實現銅尾礦的綜合利用
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  • 1 # 是向先森

    銅礦資源是國民經濟社會發展不可或缺的礦產資源,隨著社會經濟的發展,市場需求日益增大,銅礦資源開採規模逐年增加,產生大量尾礦。銅尾礦逐年堆積,不僅佔用大量空間,存在較大安全隱患,還極易對空氣土壤造成汙染,嚴重破壞生態環境,甚至影響生態多樣性。尾礦資源的二次利用是當前實現資源迴圈利用的重要方面。銅尾礦的綜合利用既可以提高銅礦資源的使用效率,緩解資源短缺壓力,還可以促進生態環境改善,對經濟社會良好發展具有重要意義。

    1 銅尾礦資源現狀

    銅尾礦是自然銅礦石經破碎、磨礦及分選等工藝排出的尾砂廢料。中國銅尾礦資源分佈範圍廣,主要集中河南、安徽、江西、雲南等省份。截至 2014 年底,中國銅尾礦量近 30億噸,銅品位約為 0.077%,平均利用率約為 8.2%,遠低於國外水平。銅尾礦中銅的賦存狀態多樣,單體解離度較低,嵌布粒度細,成分複雜,脈石含量高,這些因素嚴重製約銅尾礦綜合利用的技術發展。

    2 綜合利用及研究現狀

    中國銅尾礦資源的綜合利用主要集中在以下幾個方面。(1)再選與有價成分回收。銅尾礦因伴生元素複雜,單體解離度較差,細粒級礦泥含量高,往往耗藥量大,浮選效果不理想。在再選回收時,通常需要再磨除泥。聶慶民等以銅品位 0.14% 的銅尾礦為研究物件,預先脫泥再磨,在石灰 600g/t、水玻璃 600g/t 及混合捕收劑 Lp-01 用量 40g/t、Y89 用量 120g/t 的浮選條件下,經一粗一掃三精流程,最終回收銅品位 15.17%,回收率 68.37%,再選效果良好。相關銅尾礦有價成分回收研究發現,-200 目銅尾砂含量80.71%,銅、鐵分別為 0.14%、23.7%,銅氧化率為 28%,採用預先分級拋尾,分級磨礦,浮磁分選,得到銅精礦品位9.5%,回收率 33.7%,鐵品位為 66.22%,回收率為 16.85%。 目前,針對銅尾礦不同的礦物學特點,透過不同的回選手段、浮選藥劑制度以及選礦工藝可以有效地回收尾礦有用成分。黃建芬等採用兩粗兩掃兩精,以石灰為 pH 調整劑和硫鐵礦抑制劑,TG305 為鈣鎂脈石抑制劑,TY301 為赤鐵礦和褐鐵礦抑制劑,丁基黃藥為捕收劑,Z-200 為起泡劑,最終銅精礦品位 18.13%,回收率 69.88%,銅精礦含金4.87g/t,金回收率 52.17%。郭銳等將銅尾礦粗選鉍,鉍粗精礦品位為 3.94%,在磨礦細度 -74µm 含量 85% 條件下,調節礦漿 pH 為 10,硫化鈉、碳酸鈉、乙硫氮、25# 黑藥用量分別為 100g/t、800g/t、240g/t,經一粗兩掃三精浮選流程,得到鉍精礦品位 25.06%,回收率 77.31%。 邵爽等以銅尾礦研究物件選鐵,以氯化鈣為活化劑,採用選擇性還原被燒—磁選工藝,在還原溫度 1200℃條件下,還原劑和活化劑分別為銅尾礦質量 25%、5%,還原 2h,磁選鐵精礦質量分數為 91.76%,回收率 95.98%。張麗軍等將銅尾礦脫硫,採用一粗一掃兩精,以水玻璃為抑制劑,EMLZ-1為捕收劑,重晶石精礦 BaSO4 品位 95.76%,回收率 82.21%。(2)礦山回填與土地復墾。作為礦山二次資源,銅尾礦不僅可以大量用作填充材料回填礦井,還可以用於土地復墾。安徽安慶銅礦採用大直徑深孔嗣後充填採礦法開採,礦房採用分級尾砂膠結充填,礦柱採用非膠結分級尾砂充填,填充成本低,效能良好。王育鵬等研究表明,用巢湖底泥處理銅尾礦後,營養物質明顯增加,豆科植物生長狀況良好。礦山回填與復墾可以實現銅尾礦的迴圈利用,降低汙染,提高效益。(3)水泥行業。銅尾礦中因含有矽、鋁、鐵等氧化物,通常可以用作水泥礦化劑或水泥配料,用銅尾礦作礦化劑,鐵粉為配料,在 1300℃條件下,可有效縮短熟料燒製時間,提高產量。周婷婷等試驗表明,銅尾礦與粘土按一定比例在1400℃條件下燒製,熟料中礦物含量增加,熟料強度良好。用銅尾礦製備水泥材料機理主要為矽酸鹽水泥熟料水化後產物與銅尾礦中活性氧化矽、氧化鋁等反應,晶體結構生長更好,有效地增加了水泥強度。(4)製備建築材料。銅尾礦中含有石英、長石及雲母等礦物,可以作為摻合料或細集料用於混凝土等建材的製備,這是減少銅尾礦大量堆積,實現資源再利用的主要途徑。朱永祥等用銅尾作為混凝土摻合料研究發現,水灰比為 0.4,外摻率 40 與 0 外摻率條件下混凝土摻合料在 90d 的抗壓強度相近,且表現出良好的耐久性。林海威等研究發現,以銅尾礦為微集料,在摻量小於 5% 條件下,配合粉煤灰兩者按 1 :2 復摻,獲得的混凝土強度較好。趙風清等用銅尾礦製作蒸養標準磚試驗表明,以銅尾礦、礦渣及粉煤灰為原料,在低溫銅尾礦新增 60% ~ 70% 條件下,磚的抗壓強度為 1.81MPa,抗折強度為 3.6MPa,穩定性和抗凍融性良好。用銅尾礦作摻料製備的建材,不僅具有強度高和耐久度好的優點,還可以與其他固廢資源再次利用,極大地解決了佔堆積問題,有效地提高經濟效益。雖然銅尾礦用於製備建材材料研究較多,但技術過於單一,產品附加值較低,銅尾礦中重金屬的浸出和遷移危害研究相對較少。(5)高附加值產品。銅尾礦除了上述應用外,還可以用於開發高附加值產品,例如發泡陶瓷、微晶玻璃以及白炭黑等。楊航等試驗發現,在銅尾礦、鈉長石、廢石、白雲石、發 泡 劑 摻 量 分 別 為 55%、20%、25%、5%、0.3%,球 磨 細度 -0.054mm90%,1200℃ 2h,製備的發泡陶瓷符合國家要求。廖力以低矽高鈣高鐵銅尾礦為研究物件,透過配料熔制、水淬燒結及晶化磨切等工藝製備的微晶玻璃達到國家標準。用銅尾礦製備的高附加產品,效能良好,成本低廉,具有較好的市場前景,是當前銅尾礦二次利用的新方向。

    3 問題與展望

    近幾年,銅尾礦的綜合利用技術不斷積累,但研究進展相對緩慢。目前銅尾礦利用技術相對單一,資源利用率和產品附加值不高。針對銅尾礦有效成分的再選與回收,要結合不同地域尾礦的礦物學特徵,制定合理地選礦工藝,提高尾礦資源使用效率。在製備建材方面,應進一步研究尾礦作用機理,激發銅尾礦活性,同時國家應加大政策支援,促進尾礦資源化利用形成產業,推動尾礦高附加產業快速發展。銅尾礦的處理利用必將從簡單單一到深度高效轉變,從而實現銅尾礦的零排放、零堆積,促進資源可持續開發利用。

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