浅谈超细尾矿处理方法及开发利用.docx

浅谈超细尾矿处理方法及开发利用摘:;要:超细尾矿是利用率较低的废弃材料，是资源也是危险源,急需进行处理和开发利用。本文首先分析了超细尾矿的概述，然后分析了超细尾矿的处理方法，最后探讨了超细尾矿的开发利用途径，以期能为相关人员提供借鉴。关键词：超细尾矿;处理方法;开发利用中图分类号：TD926.4;文献标识码：A;文章编号：16712064(2019)17-0000-00近年来，随着矿产资源的开发使用，易分选、高品位的资源越来越少，全世界的矿山行业都面临着矿物粒度细、矿石品位低等问题，需要将其磨至超细或超微细的粒度等级，才能实现矿物的富集和分离。由于其反应活性高、粒度小，导致其在堆放中引起粉尘、药剂等污染问题。当前，关于尾矿处理的研究比较多，并取得了一定效果。现笔者根据自身经验，对超细尾矿的处理方法、开发利用途径进行简要论述。1;超细尾矿的概述所谓超细尾矿，是在微细粒嵌布矿石分选中产生的废弃物。和常规尾矿相比，超细尾矿具有比表面积大、颗粒力度小等特点，因此更容易引发尾矿库、环境污染等问题。从当前来看，在建或已投产的选厂中，粒度53m的产品比较常见，随着超细粉磨设备、分选技术的应用和推广，部分选厂的产品粒度已达到30m,超细尾矿产品在堆放、排放过程中，也产生了系列的环境问题、技术难题，必须采用有效手段进行处理，从而提高超细尾矿的利用率。2;超细尾矿的处理方法2.1 地表堆存2.1.1 半干排尾法半干排尾法是将尾矿浓缩成，不离析、可泵送的高浓度状态，浓度通常为65%-8O%,然后送至堆存区域。当前，此方法已得到了广泛的应用。报告显示，当矿浆浓度升高时，屈服应力相应提高，从而减慢固体颗粒的沉淀速度，减少管道问题的发生IL当矿浆屈服应力较高时，需要很高的输送应力，增大矿浆安息角，不利于尾矿的堆放和保管。为了保证膏体性能，尾矿中必须存在细粒级，其含量不能少于15%o因此，超细尾矿的粒度特征比较适合半干排尾法，但是全球的膏体堆存项目少，多建于缺水、干旱地区，特别是澳大利亚、加拿大。分析得知，我国齐大山铁矿、乌奴格吐山铜铝矿在处理尾矿时，使用的就是干法堆存系统。2.1.2 湿法排尾湿法排尾是一种常用的处理方法，尾矿经由设备处理后，矿浆浓度为25%-60%,经由离心泵传至尾矿库堆存，固体颗粒在库内沉降、固结。由于脱水作业难度大，矿浆浓度低，导致设备磨损严重，输送体积大。超细尾矿排至尾矿库后，矿物沉降快速，并从矿浆中分离出来。细粒矿物比较稳定，经过多年的沉降形成胶体悬浮物，其的存在影响着坝体的抗渗性、稳定性，形成危库或病库，增加安全隐患。基于超细尾矿的沉降特征，综合考量尾矿库维护、后期使用等要素，在处理超细尾矿时，不主张使用常规尾矿库堆存。2.1.3 尾矿干堆法尾矿干堆法是将超细尾矿浓缩至不可泵送的状态，要求所含水分低于浆液含水率。一般情况下，矿浆水分含量占矿液的60%-80%,可通过卡车、皮带送至尾矿库堆放。该方法的使用，能够提高选厂的工作效率，适用于水处理困难的地区或气候干燥的地区。实际应用中，无需设置尾矿坝，因而也适用于地震频发的地区。在我国，尾矿干堆法首先用于黄金行业，比如招远金矿、山东铜石金矿等，都使用了尾矿干堆法，旨在减少有毒药剂对周围地下水、环境的污染，提高工业水的使用效率。随着工艺技术的改进和发展,干堆法也逐渐用于黑色矿山、有色矿山的尾矿处理中，比如山东鲁地矿业、西藏唐加铅锌矿等。尾矿干堆法的使用，能够节约尾矿库的维护、建设成本，延长堆场的使用寿命，甚至可以重新使用已闭库。由于超细尾矿干堆实施中，易受运营成本、气候等因素的影响，在降水量大、雨季严重受限，同时干堆工艺复杂，存在设备使用周期短、运行成本高等问题。随着近年来压缩设备、浓缩技术的发展，为尾矿干堆法的应用提供了强有力的技术支持。2.2 采空区回填2.2.1 冷固回填为了解决超细尾矿的回填问题，相关学者于1898年提出了冷固回填技术，也就是浓缩压滤处理超细尾矿，用石膏、硅酸盐水泥制成黏结剂，在圆盘造粒机上造球，冷固3d后方可满足回填、运输的强度需求。对于类型不同的尾矿，通过优化球径配比、黏结剂的添加制度，达到回填效果。2.2.2 胶结回填随着胶结回填技术的应用和推广，超细尾矿中有10%-30%的部分可用于采空区的回填。所谓胶结回填，是指将超细尾矿浓缩至浓度为80%的矿浆，添加足量黏结剂得到所需的强度。在胶结回填中，超细尾矿的应用存在诸多局限性，主要表现为：（1）尾矿粒度。粒度组成对填充体的含水率、强度、结构有着一定影响，研究证实，尾矿粒级含量越多，填充体的抗压强度越低。（2）黏结剂的用量。胶结回填常用的黏结剂是水泥，用量为3%7%。在超细尾矿中，20m粒级的含量和填充材料孔隙率呈正比，含量越高，孔隙率越大，需要在回填时添加大量黏结剂，才能增强颗粒的黏结度，严重限制着超细尾矿的应用。为了减少回填成本，可以用高炉渣、粉煤灰等材料替代水泥。3;超细尾矿的开发利用途径3.1 建筑材料3.1.1 微晶玻璃原料微晶玻璃由玻璃、微晶体组成，兼具了陶瓷、玻璃的优势，比如稳定性好、耐腐蚀等，是一种常用的建筑材料。在制备微晶玻璃时，多采用凝胶法、熔融法。超细尾矿中的MgO、SiO2、AI2O3等，都是微晶玻璃的制作成分，环保效益、经济价值良好。近年来，我国在微晶玻璃的生产上取得了显著进步，掌握了粉煤灰、煤砰石等关键技术，并在河北、天津等地区广泛应用。3.1.2 尾矿掺和料在路基材料、水泥砂浆等建筑材料中，尾矿砂是一种主要成分。由于超细尾矿粒度细，替代集料时会增加用水量，降低黏结强度、抗压强度，只可作为掺和材料使用。研究证实，激活超细尾矿的水化活性后，加工成尾矿微粉，作为混凝土、水泥的掺和料，可以替代部分水泥，改善混凝土的性能，增强混凝土的耐磨性、耐久性。尾矿微粉作为一种掺和材料，已在福建省出台了相关标准，在国内形成了产业规楔久矿物聚合材料是具备陶瓷特性的材料，可以在强碱、低温环境下，用废渣、尾矿生产，在尾矿回填、建筑材料等方面具有良好的发展前景。相关人员利用该技术，将铜尾矿作为原料，在一定条件下研究聚合砖制备的可行性，结果显示，使用聚合技术生产的尾矿砖，符合ASTM的技术标准。随后，将尾矿砖放于PH为4.7的溶液中，进行105d的浸出试验，发现尾矿砖的质量损失率、吸水性低于水泥砖。同时，尾矿中的金属成分也能固化于砖内，减少重金属污染。矿物聚合材料绿色、无污染，无需砖块烧制、养护等工序。超细尾矿颗粒小，矿物聚合反应快速，可提高聚合材料的强度、密实度，因此适用于超细尾矿的开发和使用。唯一的限制性因素为，聚合材料对原料的成分要求高，只有在Na、AI比例接近1,Si、AI比例虞于15之间时，才能充分进行聚合反应，增强材料的稳定性和强度。3.1.4 墙体材料加气混凝土、蒸养砖等材料的生产流程，包括混料、成型、养护等阶段，其强度来自固体颗粒表面生成的固结结构，或依赖添加剂固结。从结构特征和生产工艺上看，原料粒度需要满足多个方面的要求，比如：足够的颗粒含量和一定比例的骨架颗粒，保证材料的可塑性和固结强度。超细尾矿比面积大，成型后材料孔隙率高，干缩过程中增加干缩性，用超细尾矿生产烧结砖时，极易产生较大的收缩，从而影响产品质量。陶瓷制品的主要元素是硅，借助尾矿、粉煤灰、赤泥等生产的陶瓷，已成为废弃物再次使用的研究方向。在陶瓷制品的生产中，为了保证原材料的细度值，需要进行10多个小时的研磨操作。而超细尾矿的应用，无需进行研磨处理，减少能源消耗。陶瓷制品的生产方法为高温烧结、粉体技术，利用水处理污泥、高岭土尾矿，在不使用其他成分的情况下，在各种温度下合成瓷质砖、陶质砖。3.2 其他应用3.2.1 涂料涂料生产过程中，石英填料、铁氧化物可提高涂料的耐磨性、抗腐蚀性。举例，将铜尾矿磨至-53m后，通过添加颜料、黏结剂等进行试验，结果表明涂料在pH、吸油性等方面，都符合生产标准。而且，在黏着力、硬度、耐磨性等方面，也优于由常规填料制成的涂料。3.2.2 土壤改良剂和肥料超细尾矿中含有化学成分，在酸性土壤、贫化土壤中，能够为植物生长提供营养物质，调节土壤酸碱性。研究证实，花岗岩中含有AkFe成分，在pH<4.5的土壤中溶解，不仅能发挥缓冲效能，也能改良土壤的酸度。比如，将活化后的磷尾矿作为填充材料，替代膨润土、凹凸棒土等材料。而且，尾矿中的磷活化处理后，可以替代部分的P25原料，节约材料的生产成本。4；结语综上所述，超细尾矿处理难度大，粒度细，易污染环境，引发安全隐患。同时，其也是陶瓷、水泥等产品生产的材料，可以直接使用，无需研磨，减少生产成本。关于超细尾矿的处理、开发利用，如何趋利避害，实现环境、资源和企业的协调发展，仍需要矿山企业、研究机构共同商讨，进而减少尾矿处理中产生的有害物质，提高尾矿资源的使用效率。参考文献1刘忠宝，关亚慧.浅谈尾矿在建材生产中的应用现状及思考UL科技创新导报，2018,15(2)：25,27.2殷学文.我国尾矿综合利用研究现状及建议J.丝路视野，2017.48(25)：192.3张强强.金属矿山尾矿处理技术利用进展J.商品与质量，2018.33(10)：204.4冯光志，石玉，舒玉凤.等.微生物浸出技术及其在尾矿开发中的应用UL生物学杂志，2016,33(1)：92-97.刘玉林，刘长淼，刘红召.等.我国矿山尾矿利用技术及开发利用建议"矿产保护与利用，2018,19(6)：140-144,150.收稿日期：2019-07-29作者简介：王兆博（1988）,男，吉林长春人，本科，助理主管工程师，研究方向：尾矿渣可再利用。