铁尾砂综合利用现状.docx

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铁尾砂综合利用现状

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铁尾砂综合利用现状

尾砂属于工业固体废物，根据国家有关的规定（工业废物处理处置规范），本着减量化、资源化、无害化的原则对尾矿砂进行回采和利用，需要进行环境影响评价，分析预测在尾矿砂回采利用过程中的环境影响，主要是：

1、大气环境影响（大风干燥天气的扬尘污染）；

2、地表水环境影响（尾矿砂进入地表水体，悬浮物和尾矿中污染物使水质变差）；

3、声环境影响（尾矿砂回采中机械车辆操作噪声对声环境敏感目标的影响）；

4、生态环境影响（尾矿库回采过程出现爆管，尾砂大量下泄，压覆地表植被、农作物）；

以上影响主要反应出尾矿砂回采过程造成尾矿库溃坝引发的环境风险，而且在对尾矿砂回采项目进行中还涉及工程占地、厂区的生产生活废水、废气、生活垃圾产生及排放，均对区域环境造成较大影响。

对尾矿砂治理主要有以下几点：

1、选用优质管材、防止尾矿砂输送管破裂；

2、设立备用输送管道；

3、加强监控、巡查；

4、对尾矿砂综合利用，在对尾矿砂进行污染物含量鉴定后可作为其他行业的原材料，填充料（制砖、路基填充）。

5、对尾矿砂压覆区域进行覆土，种植植被，恢复生态。

一、铁尾砂资源状况特点

我国铁尾矿资源状况的特点主要包括如下几点:

1、铁尾矿的产量大而利用率低。

目前，我国的尾矿综合利用率只有7%。

据不完全统计，我国堆存的铁尾矿量高达十几亿吨，占全部尾矿堆存总量的近30.0%。

2、铁尾矿的类型特点。

铁尾矿按照伴生元素的含量分为两大类。

一是单金属类铁尾矿，其按照矿物组成，一般将其分为四种类型：

高硅型、高铝型、高钙镁型和低钙镁铝硅型（简称低硅型）。

划分依据是其存在的主要元素，并有利于选择不同的利用途径。

另一是多金属类的铁矿尾矿，主要有攀钢铁尾矿和白云鄂博铁尾矿，此类铁尾矿特点是矿物成分复杂，伴生元素多。

3、铁尾矿的分布特点。

我国铁尾矿排放量堆积分布不均，按企业所有制分，国有重点矿山最高，地方国有次之，乡镇民办矿山最低;按地区分，河北、辽宁、山东、山西、四川5省最高。

距离城市近的矿山尾矿堆存量小，偏远地区矿山尾矿堆存量大。

4、铁尾矿化学成分特点。

各矿山的尾矿化学成分略有差异，大致如下:

Fe一般为6%~17%，SiO2一般为30%~80%，Al203一般为1%-11%，Mg0一般为1%~10%，Ca0一般为13%-22%，S，Cu，Ti02，V205等有价元素在尾矿中虽不同程度地存在，Au，Ag，Ga、稀土等元素很少，甚至为微量。

从尾矿化学成分分析来看，尾矿80%-90%没有回收利用S，Cu，Ti02，V20，等有价元素和Au，Ag，个Ca、稀土等元素的价值。

5、尾矿的粒度特点。

我国铁矿资源嵌布粒度细，一般须经二段磨矿、选矿，因此，除预选抛出部分粗粒尾矿外，大部分选矿排出和堆存的尾矿粒度较细。

尾矿粒度一般在-0.074mm的占50%-75%。

仅长江中下游一带尾矿粒度较粗，为-0.074mm占30%。

二、铁尾矿堆存的危害

尾矿堆积引发重大的环境污染问题。

主要表现在:

污染土壤和水体，破坏生态环境。

尾矿长期露天堆放，致使其中的有害成分经风化、雨淋、地表径流的腐蚀后极容易渗入土壤和水体，经过长期过量积累，杀死土壤中的微生物，使土壤盐碱化、中毒，危害农作物的生长，使水质酸化、富营养化，影响水系的生态平衡。

尾矿中的有关成分以及残留的选矿药剂对生态环境的影响也非常严重。

尤其是含重金属的尾矿其中的硫化物产生酸性水进一步淋浸重金属，其流失将对整个生态环境造成危害，其影响将是持久的。

残留于尾矿中的氰化物、氯化物、硫化物、松油、凝剂、表面活性剂等有毒有害药剂，在尾矿长期堆存时会受空气、水分、阳光作用和自身相互作用，产生有害气体或酸性水，加剧尾矿中重金属的流失，流入耕地后，破坏农作物生长或使农作物受污染；流人水系则又会使地面水体和地下水源受到污染，毒害水生生物，而且会造成其它灾害，有时甚至涉及相当长的河流沿线。

因此，合理处理、处置矿山固体废物，减少和控制其造成的灾害和污染，是目前我国矿山固体废物处理与处置领域最迫切的任务，也是我国矿山与环保部门面临的严峻挑战。

三、铁尾砂的综合利用现状

目前，铁尾矿的综合利用主要集中在两个方面:

一是将铁尾矿作为二次资源进行再选，从中回收有用矿物;二是对铁尾矿进行简单的物理加工处理后直接利用，即未经过再选的尾矿直接利用，如利用尾矿筑路、制备建筑材料、作为采空区填料、作为硅铝质、硅钙质、钙镁质等重要非金属矿用于生产高新制品。

1、铁尾矿再选和回收利用铁尾矿中的有价元素

目前，国内外在铁尾矿再选与有价元素的综合回收方面的研究成就比较突出。

美国、前苏联等国家在铁选厂的尾矿中回收有价金属均取得了显著成绩。

自20世纪80年代末特别是90年代以来，我国一些矿山企业从提高经济效益考虑，陆续建成了一些铁尾矿回收选厂，取得了明显的经济效益。

陈禄政等采用连续离心分离技术回收细铁尾矿中铁，铁品位达到62.32%，铁回收率为65.02%。

沈立义采用磁化焙烧工艺，焙烧温度800℃，焙烧时间15min，掺碳量7%，从大红山铁矿400万t/a选矿厂铁尾矿获得品位64.71%的铁精矿，全铁回收率86.85%，刘俊等以自行研制的LC1作捕收剂，水玻璃作脉石矿物抑制剂，采用铜硫混浮-铜硫混合精矿再磨-铜硫分离原则流程对某铁矿磁选尾矿进行了实验室研究，获得了铜精矿品位22.13%，铜回收率81.88%，硫精矿品位31.69%，硫回收率76.34%的指标。

徐利华等通过碳热还原烧结，从铁尾矿中滤取了Ce、Y和Nb等稀有金属，同时烧结合成了Fe3Si-Ti（C，N）复合多相材料。

2、利用铁尾矿作为采空区的充填材料

充填采空区是目前直接利用铁尾砂的最有效的途径之一。

铁尾砂是一种较好的充填料，可就地取材、废物利用，而且还能免除采集、破碎、运输等生产充填料的费用，该方法可以对大量尾矿进行处理。

一般情况下，用铁尾矿做充填料，费用较低，仅为碎石水泥充填费用的1/4~1/10。

尾矿直接填充采空区，充当井下填料，主要用做胶结充填料中的骨料，这在一些贵金属和有色金属矿山已有成功实例。

但是，目前通常采用的膏体胶结充填方法采用尾砂充填采空区的工艺较复杂，成本较高，也限制了铁尾砂的大量使用。

因此，新型的充填模式和充填工艺的研究迫在眉睫。

3、利用尾矿库复垦植被

在国外，许多国家都十分重视对尾矿库的复垦工作，矿山的土地复垦率已达80%。

我国矿山的土地复垦工作起步于20世纪60年代，在80年代后期至90年代进展较快。

1988年11月，国务院颁布了《土地复垦规定》，规定了“谁破坏，谁复垦”的原则。

马鞍山矿山研究院于90年代初，在马钢姑山铁尾矿库和排土场开展了扬尘抑制及植被复垦的技术研究，对尾矿库复垦的技术条件以及扬尘抑制有关资料进行了收集，并在尾矿库坝坡和排土场进行了植被试验。

4、铁尾矿用作建筑材料

铁尾矿在建筑材料方面的应用主要表现在:

（1）用于水泥生产。

利用铁尾矿中硅含量高的特点，铁尾矿可代替部分粘土用作硅质校正料，利用铁尾矿中铁含量高的特点，可代替铁粉用作铁质校正料。

以尾矿为主要原料研制水泥及其制品成为一种发展方向。

国内在这些方面做了许多尝试，施正伦等将尾矿作水泥矿化剂和铁质原料，尾矿按质量比5%的掺量配置水泥生料，熟料可在1300℃烧成，比传统熟料烧成温度降低了100-150℃，从而节约了熟料烧成煤耗，缩短了煅烧时间，提高了熟料产量；施正伦等还用研究了尾矿代粘土在干法回转窑水泥生产中的应用，实验了1%、2%、3%、5%四个掺量，实验结果表明熟料平均日产量提高10.07%，熟料标煤耗降低8.29%；孙贵信等用铁矿尾矿配料生产优质水泥熟料，铁尾矿用量为5.8%，铁矿尾矿熟料比硅石熟料28d抗压强度增加了5.8MPa。

辽宁工源水泥集团在新建2500t/d新型干法水泥熟料线上使用铁尾矿作为硅质原料，可稳定生产普通52.5级高标号水泥，吨熟料成本降低约5元。

尾矿除用于烧制水泥熟料外，还可直接用作水泥混合材。

倪明江等选取6种金属尾矿进行水泥混合材活性试验研究，结果表明，尾矿掺量小于30%时，水泥强度满足32.5等级水泥强度要求。

许小荣等将铜尾矿作为水泥混合材。

铁尾矿用于水泥熟料生产，一般用量在10%以用于水泥混合材，由于铁尾矿胶凝活性较差，一般用量在20%以下，铁尾矿消耗量均不大。

提高其胶凝活性而使其用量增加将成为扩大尾矿消耗量的重要途径。

（2）用作混凝土原料。

近些年来，将铁尾砂作为细骨料应用于混凝土制备中，可以大量消耗铁尾矿，同时缓解河砂紧缺状况。

但是铁尾矿代替河砂应用于混凝土主要问题在于:

铁尾矿粒度细，细度模数偏小，同时铁尾矿表观密度相对河砂较大。

因此将铁尾矿应用于混凝土需分级处理，或者与河砂混用。

下立波等利用尾矿特细沙制备高性能混凝土。

孙书武等将尾矿砂代替部分河砂，成功应用于商品混凝土。

（3）尾矿用于制备墙体材料。

长期以来，墙体材料一直以粘土烧结砖为主，除应用粉煤灰、煤矸石等工业废渣外，在利用铁尾矿研制生产墙体材料方面也做了大量工作，其研究较多的是蒸养砖、烧结砖、免烧免蒸砖、加气混凝土等。

这些产品大多可以消耗大量尾矿，并具有较好的经济效益。

武汉理工大学陈吉春等人以武钢程潮铁矿的低硅铁尾矿为主要硅质原料，经过合理的配方研究，已经成功地试制出低硅铁尾矿加气混凝土。

鞍钢矿渣厂利用大孤山选矿厂尾矿配入水泥、石灰等原料，制成加气混凝土，其产品重量轻、保温性能好，并已应用于工业及民用建筑。

牛福生等人以唐山铁尾矿为主要材料，通过接加适量的水泥、粉煤灰、粗骨料和一定的外加剂，经常温常压养护28d后，抗压强度可达到28.30MPa，抗折强度为5.63MPa。

黄世伟等人以梅山铁尾矿为原料，制出性能良好的铁尾矿免烧免蒸砖，其抗压强度达24.89MPa。

张锦瑞等人利用唐山地区高硅铁尾矿为原料，添加部分校正材料，经配料、坯料制备、振动成型后蒸压养护11h，24h抗压强度达到28MPa

（4）尾矿用于制备装饰建筑制品。

铁尾矿用作装饰材料，扩大了应用范围，并能生产出高附加值的产品，对其进一步开发利用有很强的促进作用。

利用铁尾矿制备微晶玻璃，国内外进行了较多的研究。

中国地质科学院尾矿利用中心，利用马鞍山矿山究院回收铁以后的梅山铁矿选矿厂的细粒铁尾矿，在实验室研制成了黑色、蓝色等四种深色微晶玻璃高级装饰材料。

北京科技大学利用石人沟选矿厂细粒尾矿，研制成轻骨料仿花岗岩系列制品。

本钢的沙德昌等使用本钢歪头山和南芬高硅尾矿也研制出彩色路面砖。

铁尾砂的高硅组分构成了瓷砖的主要成分。

与欧洲标准相比，利用铁尾矿制成的瓷砖具有较好的表面硬度、强度以及其他性能。