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有色金属矿山尾矿综合利用技术及研究进展

发布时间: 2024-03-08 作者: 分享到:
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尾矿并非只是选矿排出的废弃物,尾矿中仍含有大量有价组分,而我国有色金属矿产资源以含有多种共伴生组分的贫矿为主,虽然开发利用较早,但选矿技术和选矿设备的起步发展相对较晚,使得大量有价组分未得到充分选别回收利用而损失到尾矿中。

例如,云南个旧地区遗留有锡尾矿1.9亿t以上,尾矿中含有锡、铁、硫、铅、锌及铜等有价组分,其中仅锡金属约39万t以上,有价组分的价值上千亿元。矿产资源经历多年的开采,矿石品位下降,甚至部分矿石资源正逐步枯竭,使得尾矿作为二次资源进行综合利用愈发重要。

目前,我国有色金属矿山尾矿综合利用技术主要包括有价组分再选回收、用作水处理药剂、新材料、建筑材料、农业生产、井下充填材料等。

1、尾矿有价组的再选回收

(1)尾矿中有价金属选别回收

铅锌:郭杰等使用自吸式充气浮选柱从福建某铅锌选矿厂含锌1.8%的浮选尾矿中回收闪锌矿进行试验研究,半工业试验中,取得了锌精矿品位9%~14%的指标。董宗良等以某铅锌选矿厂硫化铅锌矿选别后的尾矿作为试验对象,开发出新型氧化矿高效捕收剂CA-1,辅以戊基黄药配合使用,并使用硅酸钠和六偏磷酸钠为组合抑制剂,闭路试验获得锌品位32.13%,回收率78.76%的氧化锌精矿。高腾跃等针对某铅锌浮选尾矿,采用“尾矿再磨-铅锌混合浮选-活化选锌”的工艺,在磨矿细度-74μm占82%的条件下,以乙硫氮和丁基黄药为铅锌混合浮选捕收剂,锌浮选采用硫化钠和硫酸铜活化,以丁基黄药和异戊基黄药为捕收剂,开路试验所得铅锌混合精矿中铅、锌的回收率分别为36.4%和18.0%,锌粗精矿中锌的回收率达到57.6%。

铜:陈靖等针对湖北某含铜0.058%、含铁15.85%的铜铁矿尾矿,采用“浮选回收铜矿物-浮选尾矿经再磨-磁选回收铁矿物”的流程获得了铜品位2.636%、回收率75%的铜精矿和铁品位39.80%、回收率50.97%的铁精矿。Xie等采用浸出法从低品位镍铜硫化尾矿中回收镍、铜及钴,试验研究发现,硫酸和硝酸的混合酸在常温常压的条件下适于尾矿浸出,镍、铜及钴的浸出率分别高达91.5%、85.0%及54.6%。

锡:祁忠旭等针对某铜锌硫化矿浮选尾矿中所含锡石,采用重选-浮选联合工艺,通过分级重选得到了锡品位20.64%,锡回收率60.05%的锡精矿,对重选中矿与极细粒级的尾矿通过物理化学联合脱泥浮选得到了锡品位1.39%、锡回收率5.36%的锡富中矿,重浮联合工艺最终回收了尾矿中65.41%的锡。肖日鹏等针对蒙自矿冶白牛厂选矿厂生产抛弃尾矿中的锡石粒度较细,主要集中在-45μm粒级,采用悬振锥面选矿机进行再选,改造后整个选矿厂的锡金属回收率提高了8~10个百分点。Sleinias针对印度哈里亚耶邦托沙姆矿区某脉锡矿的重选尾矿,采用烷基磷酸酯-硅氟化钠-工业级硫酸和柠檬酸的浮选药剂制度,获得了含锡7%、回收率55%的锡精矿。

钼:秦华江等针对陕西某钼选矿厂精选尾矿中难选微细粒辉钼矿不能充分回收和利用的问题,使用旋流-静态微泡浮选柱对细粒难选辉钼矿进行分选,能够生产出钼品位为31.096%、回收率为62.71%的钼精矿产品。邵伟华等针对河南某库存钼尾矿,采用弱磁选除铁-非磁性物脱泥浓缩后,以碳酸钠为调整剂、水玻璃为抑制剂、W-189为捕收剂,采用1次粗选1次精选3次扫选流程浮选获得了钼品位为0.86%、WO3含量为1.21%的钨钼混合粗精矿,钨钼混合粗精矿浓缩加温调浆后经1次粗选3次精选2次扫选流程精选,获得了钼品位为12.78%、回收率为54.94%和WO3品位为21.96%、回收率为72.45%的钨钼混合精矿。

铁:邵爽等进行了从选铜尾矿中选择性还原回收铁的研究,研究得出还原焙烧最佳工艺条件为还原温度1200℃,还原剂褐煤用量为铜尾矿质量25%,还原时间为2h,活化剂氯化钙用量为原料质量5%,还原焙烧磁选精矿中铁品位超过90%,铁回收率大于95%。张国旺等为开发利用某铜尾矿中的磁性铁,采用立式螺旋搅拌磨机进行选矿厂改造,获得的粗精矿经磨矿分级后到-0.045mm粒级占90%,最后经两段磁选机选别后获得品位为60%以上的铁精矿,且总回收率达到80%以上,精矿产量达到120t/d。何建成等针对金堆城某选矿厂钼尾矿选铁再磨作业中球磨机细磨能力不足的缺陷,提出利用KWM卧式搅拌磨机替代传动球磨机的改造方案,改造后设备装机功率降低了14.8个百分点,大量节省了占地面积,功率密度提高约35倍,产品新增-23μm粒级产率5.69个百分点,铁精矿品位提高了0.74个百分点。

金和银:叶岳华等针对云南某铅锌矿浮选尾矿,采用“铅锌混合浮选-尾矿选硫”的原则工艺流程,采用乙硫氮与BK-N组合用药,加强金和银的捕收,试验室闭路试验获得铅锌混合精矿铅品位15.62%,锌品位38.55%,含金15.83g/t,含银2268.57g/t,铅、锌、金和银回收率分别为28.03%、53.69%、7.63%和18.47%;硫浮选采用硫酸作为活化剂,丁黄药作为捕收剂,BK202作为起泡剂,获得硫精矿硫品位48.77%,硫回收率89.70%。李辉等针对刚果(金)某复杂低品位难处理铜尾矿,采用“选-冶联合工艺湿法浸出-浸出渣浮选”的工艺,在硫酸用量80kg/t矿、熟化时间15~24h、液固体积质量比3/1、常温下浸出90min、机械搅拌速度260r/min条件下,尾矿中铜浸出率为68.10%,氧化铜浸出率为98.11%,钴浸出率53.32%;浸出渣经浮选,获得精矿铜品位26.35%,钴品位3.74%,金品位5.87g/t;铜、钴和金回收率分别为74.64%、59.88%和45.05%。

(2)有价非金属选别回收

不同类型的有色金属矿山尾矿的特性存在着较大差异,但绝大部分矿物均为非金属矿物,再选回收利用非金属有用组分相较于回收有价金属更有利于尾矿的减量化,并同样具有经济效益和社会效益,使得有色金属矿山尾矿再选回收有价非金属矿物成为了研究的热点,且研究主要集中在长石、重晶石、金红石及云母等有价非金属矿物。

长石:王国标针对某铜钼矿尾矿中的长石,采用反浮选云母-反浮选石英-长石粗精矿磁选除铁,获得了K2O品位为7.48%、总回收率为39.89%,Na2O品位为3.91%、总回收率为43.78%,铁含量为0.70%的长石精矿。王长拼等针对某钼尾矿中的长石,通过脱泥-磁选去除铁磁性矿物-浮选去除碳酸盐矿物的回收工艺流程,获得了产率为34.46%的长石和石英混合精矿,其中K2O与Na2O的总含量达到8.39%。

重晶石:王玉婷等针对平水铜矿尾矿中的重晶石,分级后将+0.074mm粒级作为尾矿丢弃,-0.074mm采用浮选回收重晶石,并选择十二烷基硫酸钠作为捕收剂,水玻璃作为抑制剂,最终试验获得了BaSO4品位91.68%、回收率80.43%的重晶石精矿。肖骏等针对广西盘龙铅锌矿浮选尾矿中的重晶石,采用螺旋溜槽脱泥-脱硫浮选-再磨-重晶石浮选的选别流程,获得了BaSO4品位96.89%、回收率67.52%的重晶石精矿。

金红石:王允火针对某铜钼尾矿中的金红石,在不磨矿的情况下,采用2次粗选1次扫选4次精选、扫选精矿与精选1尾矿合并精选后返回、其它中矿顺序返回的浮选流程对金红石进行了选矿试验,最终获得了TiO2品位64.59%、回收率77.25%的金红石精矿。周源等对某铜尾矿中金红石,采用筛分分级和离心选矿机分选获得重选粗精矿,再经1次粗选2次扫选4次精选、中矿顺序返回的闭路浮选流程选别,获得TiO2品位68.28%,对原尾矿回收率6.88%的金红石精矿。

云母:田信普等针对德兴铜矿尾矿中的绢云母,采用重选方式分离出二级品绢云母精矿,再采用浮选选别得到Al2O3含量为28.08%的一级品绢云母精矿及Al2O3含量为22.96%的二级品绢云母精矿。肖福渐针对某铅锌矿的绢云母,采用高选择性的3ACH捕收剂、F1抑制剂,经浮选回收得到Al2O3含量为30.07%一级品绢云母精矿及Al2O3含量为20.77%二级品绢云母精矿。

2、尾矿用作水处理药剂与材料

针对有色金属矿山尾矿具有多样性、多用性及来源广泛,且价格低廉,将其直接、改性或加工后应用于环保领域,用作吸附剂、中和剂及滤料等,可实现化废为利、以废治废及资源综合利用,近年来成为了研究与发展的新领域。

(1)尾矿用作吸附剂

刘倩等进行了钼尾矿对Cr(Ⅵ)吸附性能的研究,得出对Cr(Ⅵ)初始浓度40mg/L的废水,在尾矿粒度为-0.125mm、尾矿量为12g、吸附27h的条件下,钼尾矿对Cr(Ⅵ)的吸附容量可高达3.22mg/g,Cr(Ⅵ)离子去除率可达到最高90%以上,吸附热力学和吸附动力学试验得出钼尾矿吸附Cr(Ⅵ)方式以化学吸附为主。邓春华进行了用铝土矿正浮选尾矿处理含Pb(Ⅱ)废水的试验研究,得出对含Pb(Ⅱ)40mg/L的废水,尾矿用量为5g/L,处理时间为1h,在pH>6.2的条件下,Pb(Ⅱ)去除率接近100%,溶液化学计算分析表明,Pb(Ⅱ)与尾矿中铝硅酸盐矿物表面的羟基基团可能发生络合反应。兰叶等进行了用改性铝土矿浮选尾矿处理含Cr(Ⅵ)废水的试验研究,以铝土矿尾矿为原料,氯化铁为改性剂,制得改性尾矿,用其吸附高浓度含Cr(Ⅵ)溶液,试验表明,在环境温度为30℃、改性尾矿投加量为0.2g/mL、pH值为3.52条件下,对Cr(Ⅵ)含量为150mg/L的溶液Cr(Ⅵ)去除率可达到90.9%。孔荔玺等进行了铜尾矿吸附模拟废水中磷的研究,研究得出未经活化,简单磨细的原尾矿对溶液中的磷具有明显的吸附能力,而经过热焙烧的原尾矿得到了有效活化,吸附能力更强,最大吸附率从83.5%提高到96.5%。戴琦等进行了铅锌矿尾矿吸附水溶液中碱性品绿的研究,研究结果表明,pH值对铅锌矿尾矿吸附水溶液中碱性品绿有显著影响,强酸性条件不利于吸附,当溶液pH7.0时去除率达到最大,为97.55%,当pH值大于7.0时去除率趋于平衡。

(2)尾矿用作中和剂

中和法是目前最为常用的酸性废水处理方法,石灰石、白云石、方解石和大理石等是尾矿中最常见的碱性脉石矿物,将含有碱性脉石矿物的有色金属矿山尾矿用作中和剂已得到了成熟应用。

蔡创开等利用碱性尾矿中和某加压氧化厂酸性废液,以含有30%~40%碳酸盐的尾矿替代原有两段中和的石灰石,生产技改应用后,浮选尾矿以1200kg/t金精矿的量加入一段中和,二段仍用石灰乳,不影响原有的除杂效果和工艺流程,但整体中和成本降低了57.5元/t金精矿,年节支700多万元,使尾矿得到了有效利用。张楠等利用富含碳酸盐的铜陵相思谷尾矿进行了处理酸性矿山排水的试验研究,研究得出铜陵相思谷尾矿砂对模拟酸性矿山排水具有长期的持续处理能力,酸主要通过与碳酸盐(尤其是方解石)和硅酸盐(少量长石)反应而被中和,铜和锌离子主要通过铁氢氧化物的吸持和形成碳酸盐沉淀方式被固定。

(3)尾矿用作滤料

汪顺才等公开了一种硫化铅锌矿浮选尾矿生物陶粒滤料及其制备方法,采用硫化铅锌矿浮选尾矿,辅以黏土、造孔剂及黏结剂,经干燥、混料、成型、烘干、预热、焙烧及冷却工艺制得硫化铅锌矿浮选尾矿生物陶粒滤料成品。余黎明等研究了镁橄榄石尾矿滤料在BAF中的挂膜启动,以镁橄榄石尾矿为原料制备一种新型生物滤料,将其用于上向流曝气生物滤池处理生活污水,研究得出镁橄榄石尾矿滤料对COD、BOD5、NH3-N以及TN的去除率分别达到了80%、70%、90%和50%以上。

(4)尾矿用作絮凝剂原料

刘三军等用铝土矿选矿尾矿,在750℃下焙烧1.0h,然后用20%盐酸在85℃下溶解2h,铝溶出率为90.12%,溶出的铝在适宜条件下聚合获得聚合氯化铝(PAC),并用所制备PAC处理钢铁厂污水,在PAC用量为0.5mL/L条件下,污水浊度去除率可达90.46%,净化效果较好。

3、尾矿用作制备新材料

随着矿物深加工技术的发展,针对有色金属矿山尾矿中部分元素、组分或矿物特性等,将有色金属矿山尾矿用作制备地聚物、分子筛、白炭黑及硅微粉等的原料或辅料,可生产高附加值产品。

地聚物:李北星等研究得出,原状铅锌尾矿可用于制备地聚合物,在适量矿粉的激发下,当碱含量为9%、养护温度为50℃、水玻璃模数为1.0时,制备的地聚物试样强度最高。

分子筛:张鹏举等以有色金属锡矿尾矿为原料,经酸浸和高温碱融活化作为硅源和铝源,通过乙醇导向法,可以合成出高结晶度、具有规整八面体外形及良好热稳定性能的ZSM-5分子筛产物。

白炭黑:陈明日等以钼尾矿为硅源,采用除铁碱浸工艺制备水玻璃,并通过化学沉淀法制备了纳米级白炭黑,所制备的白炭黑平均粒径小于200nm,比表面积为203~254m2/g,孔容积为0.23~0.81cm3/g。

硅微粉:李峰等以钼尾矿为原料,采用酸溶-碳酸钾沉淀法制备硅微粉,在钼尾矿粒径小于74μm、反应温度50℃、反应时间60min及K2CO3质量分数50%的工艺条件下,SiO2产率可达98.92%,产品硅微粉的SiO2质量分数达98.44%,粒径为100~200nm,超过《不定型耐火材料用二氧化硅微粉》(YB/T115-2004)中SF96指标(SiO2质量分数≥96.0%)的要求。

光催化剂:孙毅等利用废弃铅锌尾矿制备出了能够去除甲醛的高附加值尾矿/TiO2复合光催化剂,与纯的TiO2相比,复合光催化剂在可见光区出现了新的吸收,可见光下甲醛降解性能得到明显增强,其中尾矿与TiO2质量比为5/1的复合光催化剂活性最高,在白光LED光辐照20min后甲醛降解率达到44.4%。

橡胶填料:李二伟等进行了河南夜长坪钨钼尾矿制备橡胶填料的研究,研究得出通过硅烷偶联剂KH550改性,在改性的尾矿粉体用量为50份时,丁苯橡胶的拉伸强度、扯断伸长率、断裂力达到最大,分别为13.96MPa、541.68%和167.52N,与白炭黑的补强效果相当。

PVC填料:霍成立等研究了铝土矿选矿尾矿作为填料在PVC制品中的应用技术,研究得出铝土矿选矿尾矿热稳定性好,成分与常用的无机填料相似,超细加工后粉体粒径小、粒度分布均匀,作为填料具有技术可行性,并以尾矿粉60%和20%的填充量分别制得了软质PVC板材和化工用PVC-U管材,制品的主要性能指标均达到标准要求。

结构填料:Gourav等针对废轮胎碎屑、铜尾矿及水泥等混合制备成结构填料进行了研究,研究得出掺有30%废轮胎碎屑填料与未添加废轮胎碎屑填料相比承载力增加了9倍以上,TCLP测试表明浸出元素的浓度远低于美国环保署规定的限值,铜尾矿可用于制备结构填料。

4、尾矿制备建筑材料

有色金属矿山尾矿的主要成分为硅氧化物、铝氧化物、硅酸盐、碳酸盐及黏土矿物等,与一些建筑材料的原料较为接近,因此可以根据尾矿的矿物组成特性,用于制砖、水泥、混凝土、陶瓷及玻璃等,以进一步实现尾矿的综合利用。

(1)尾矿制砖

李春等以商洛钼尾矿为试验矿样和水泥为胶凝材料进行制作尾矿砖进行研究,研究得出随着钼尾矿添加量的增大,免烧砖的力学性能下降,当钼尾矿添加量在80%以下时,所制得的免烧砖抗折和抗压强度均在3.86和11.65MPa以上,不同尾矿添加量所制备免烧砖的密度均在2.3g/cm3左右;随着养护时间的延长,免烧砖的力学性能提高,养护7d时,其强度达到了28d强度的80%以上。冯启明等针对某铅锌矿选别尾矿,以其作骨料,适量水泥作胶结料,石灰作激发剂,分别加入混凝土发泡剂和废弃聚苯泡沫粒作预孔剂,通过浇注、捣打成型、养护等工艺制备了轻质免烧砖,尾矿用量达70%~80%时,制品干燥容重仅为页岩实心砖的2/3,抗压强度最高可达到9.3MPa,适用于建筑物承重和非承重填充砌块。李冲等进行了铅锌尾矿免烧吸附砖的制备与研究,研究了硅微粉、水泥等胶结物对尾矿中重金属离子的固化行为,研究得出铅锌尾矿掺量为70%,硅微粉为20%,制备的免烧砖强度符合MU20等级;水化产物与尾矿中的重金属形成沉淀物,有效固化重金属离子;同时,该免烧砖可作为优良的吸附基体,对废水中的铅具有高效的去除能力,在pH值为5、吸附时间为90min、含铅废水初始质量浓度50mg/L时,免烧砖对Pb2+的吸附效率达到96%。

但大部分的有色金属矿山尾矿库所在地理位置偏僻、交通不便,加之尾矿制砖的附加值低,且运输量大和运输成本高,销售半径受运输费用制约,难以和市售建筑砖进行竞争。

(2)尾矿制水泥

将硅质岩型有色金属矿山尾矿用于制备水泥,可降低水泥生产对硅质原料的依赖以及制备成本;有色金属矿山尾矿含有的一些微量成分,对水泥熟料烧成具有矿化作用和助熔作用,可降低生料中矿物的反应温度、能耗及提高熟料强度等。

李凝等进行锡尾矿配料烧成水泥熟料动力学及熟料特性研究,研究表明,以锡尾矿为原料烧制水泥熟料的动力学控制机理与一般硅酸盐水泥熟料一致,锡尾矿配入可降低熟料矿物烧成温度及形成活化能Ea,提升固相反应速度,控制尾矿量在26%~30%时,Ea比一般硅酸盐水泥减小77.220~112.954kJ/mol,且锡尾矿配入基本不改变热反应历程,可降低生料中碳酸盐分解温度、固相反应温度及烧成能耗。赵坚志等进行了利用电石渣和铅锌尾矿等生产高强度水泥熟料的研究与应用,试验结果表明,用铅锌尾矿部分代替黏土作硅质原料,电石渣部分代替石灰石,铜渣作铁质校正原料,矿渣或粉煤灰作铝质校正料进行配料,在1400~1450℃烧制硅酸盐水泥熟料是可行的;工业生产应用表明每年可利用工业废渣达25万t,减少了石灰石和黏土的消耗,每年可节约标煤4500余t、节电121万余kW·h,综合效益显著。

(3)尾矿制混凝土

有色金属矿山尾矿具有粒度均匀和矿物组成相对稳定的特点,其应用于取代混凝土骨料的优势正逐步显现。

曾兴华进行了用铜尾矿制备蒸压加气混凝土砌块综合利用技术研究,针对某二氧化硅含量较低的铜尾矿,复合天然砂作为制备蒸压加气混凝土的硅质材料,在铜尾矿25%、天然砂为42%、生石灰为19%、水泥为10%、铝粉膏为0.09%及水料比为0.6最佳配比的条件下,通过蒸压釜中恒压养护6h,制备的铜尾矿蒸压加气混凝土砌块的抗压强度达4.2MPa,密度为615kg/m3,满足GB11968-2006《蒸压加气混凝土砌块》A3.5B06等级产品对强度和密度指标的要求。吴庆文等进行了用铅锌尾矿制备防辐射混凝土的试验研究,试验结果表明,铅锌尾矿的掺量在质量含量20%以下时,所制得铅锌尾矿水泥混合材的水泥强度等级均可达到42.5级通用硅酸盐水泥等级,且利用其制备出的铅锌尾矿防辐射混凝土防辐射性能良好;当用水量为190kg/m3、水泥用量为365kg/m3、细骨料用量为1130kg/m3、粗骨料用量为1844kg/m3时,所制得的防辐射混凝土黏聚性和保水性较好,坍落度为52mm,表观密度为3510kg/m3,满足设计要求。Thomas等对铜尾矿作为天然河砂的部分替代物在水泥混凝土中的适用性进行研究,研究得出在制备M25等级的混凝土,铜尾矿作为天然河砂替代率达到了60%,制备的铜尾矿混凝土表现出良好的强度和耐久性。Obinna等研究了铜尾矿作为外加剂对水泥混凝土耐久性能的影响,铜尾矿添加量分别为0%、5%和10%,当铜尾矿添加量为5%时,其28d和90d的抗压强度为对照组的107.1%和112.3%,铜尾矿添加量为10%时,28d和90d的抗压强度为对照组的104.1%和109.2%,且随着铜尾矿含量的增加,混凝土的抗酸蚀和氯离子渗透能力也有所提高,铜尾矿有可能提高水泥混凝土的耐久性。

(4)尾矿制其它新型建材

陶瓷:李峰等进行了钼尾矿制备莫来石-石英复相陶瓷的研究,结果表明,当钼尾矿用量为75%、烧成温度为1320℃、保温时间为60min、成型压力为35MPa时,所制陶瓷的抗折强度可达88.4MPa、气孔率为5.3%。王秀兰等进行了钼尾矿制备建筑陶瓷及性能研究,结果表明,以钼尾矿为主要原料,采用压制成型法,在烧成温度1165℃、保温时间120min条件下,可制备出抗折强度为46.85MPa、吸水率为0.43%及体积密度为2.23g/cm3的高性能陶瓷砖。

玻璃:李彬等以葫芦岛杨家丈子选矿厂钼尾矿为主要原料及鞍山钢铁公司高炉渣为辅助料研制玻璃材料,研究得出钼尾矿的利用率可达80%以上,其性能达到或优于同类产品,可用于建筑和其他耐腐蚀的行业,还可作为微晶玻璃的基础玻璃。Yang等在富铁铜尾矿中回收铁元素后,将再选后的尾矿作为主要原料制备浅色微晶玻璃,研究结果表明,在950℃下获得最佳物理化学性能的微晶玻璃,堆积密度为2.69g/cm3,孔隙率0.06%,吸水率0.05%,硬度90.4HBa。

琉璃瓦:邹小玲等以铅锌银矿尾矿为主要原料,辅以红泥和高岭土,在1160~1170℃煅烧琉璃瓦,研究结果表明所用配方组成为铅锌银矿尾矿36%~37%、红泥45%~46%及高岭土18%~19%,制得的琉璃瓦坯体主晶相有石英、钙长石及莫来石等,琉璃瓦坯体颗粒紧密排列,颗粒之间有少量的空隙,釉面较平整,釉坯中间层紧密,琉璃瓦的吸水率、弯曲破坏荷重、热稳定性能和抗冻性等指标均能达到《建筑琉璃制品》JC/T765-2006标准要求。

陶粒:林慧等以赞比亚铜尾矿为主要原料,采用新型烧结法,在预热温度900℃、预热时间15min、焙烧时间8min的条件下,烧制出吸水率为3.8%,堆积密度为647kg/m3,粒型系数为0.98,筒压强度为8.9MPa的800级的高强陶粒,其各项指标均符合国标要求的新型建筑材料陶粒。

无机人造石:吴琛等以铜陵尾矿为主要填充骨料,无机胶黏剂为胶黏材料,配以无机增强剂、增韧剂及无机色粉等添加剂制备无机人造石装饰材料,制成了抗压强度为120.6MPa、抗折强度为19.5MPa、吸水率为0.5%及光泽度为76光泽单位的无机人造石装饰材料,性能超过JC/T507-2012《建筑装饰用水磨石-水泥人造石》的指标,从产品性能和外观上均满足室内室外装饰使用。

5、尾矿应用于农业生产

有色金属矿山尾矿的总量大、种类多,各种尾矿都具有不同的物理化学特性,部分尾矿含有农作物生长所需要的营养元素,因此可以将其用作土壤改良剂和制备化肥。

(1)尾矿用作土壤改良剂

有色金属矿山尾矿中含有的粉砂质组分和黏土组分等,可针对性的用于改善土壤的理化性质,如透气性、固水保湿等。刘帆等公开了一种钼尾矿改良土壤的矿质修复剂,采用钼尾矿、煤泥等矿质原料,经煅烧、混合等工艺,并通过稻糠、锯末等原料的加入和明矾浆的包覆,制成土壤修复剂,可实现高效、持久、无害化的土壤修复作用,增加土壤腐殖质含量,提高土壤物理性能,并稳定的保持其中微量矿质元素营养的释放。刘畅等公开了一种磁铁矿尾矿复合改良剂治理改良苏打盐碱地方法,利用电气石与水对盐碱地进行浸泡及排水洗盐,再铺设由磁铁矿尾矿粉、发酵有机肥及糠醛渣混合制成的改良剂,可以改变土壤物理性质,使雨水容易渗透下去,淋洗表土盐分,同时土壤质地变粗,防返盐碱,毛管上升水不易直接到达地面,减少盐分向地表积聚,疏松土壤,保护盐碱地改良效果,防止次生盐渍化。Mu等利用酸浸产生的铜尾矿为原料,采用石灰、碳酸钠及氢氧化钠作为添加剂在550℃~1150℃的温度下热活化制备了硅铁土壤改良剂,以香根草为试材通过土壤培养和温室盆栽试验,得出制备的硅铁土壤改良剂可以安全地用于土壤修复,对土壤中的镉、铬和铅有良好的植物稳定性。

(2)尾矿用作化肥

有色金属矿山尾矿含有磷、钾、钙、硫及硅等为植物生长所必需的大量元素和锌、钼、铜、锰及铁等植物生长必须的微量元素,可用于替代肥料中的部分添加剂制作化肥。

徐晓萍等针对某钼尾矿中钼和二氧化硅含量高及重金属元素含量低的特点,采用浮选预先回收钼-浮钼尾矿焙烧制备硅肥的工艺进行综合利用研究,对含钼0.0093%的尾矿,经1次粗选5次精选2次扫选闭路选别后,获得钼品位为25.36%、回收率65.04%的低品位钼精矿,钼浮选尾矿经干燥后,与白云石按照1:1质量比例混匀,经焙烧冷淬后可获得活性二氧化硅含量为21.45%的硅肥。吴摇贵进行了无害化钼尾矿可控缓释肥田间效果分析,研究得出施用钼尾矿缓释肥料可以延缓后期小麦的衰老,小麦籽粒产量分别比不施肥和施用NPK复混肥增产139.57%和26.95%。

6、尾矿应用于井下充填材料

尾矿用于充填采空区,使采空区得到了有效的充填治理,同时也降低了尾矿堆存占用土地,有助于实现建设无尾矿矿山。尾矿应用于井下充填材料的技术较多,其中尾矿制备膏体充填是最具有应用前景的技术之一。

金川镍矿从20世纪80年代末期到90年代中期,在我国首次开展了尾砂膏体充填技术的引进、研究、建设和工业化应用,但在系统设计和工程应用中存在诸多问题,通过多年的尾砂膏体充填技术攻关和系统改造才实现正常生产,且直至2011年达到设计生产能力。新疆伽师铜矿井下围岩遇水泥化,需要最大限度地降低充填料中的泌水量,膏体充填成了伽师铜矿充填法的唯一选择,且针对尾砂细颗粒含量高、黏性大造成强度和输送的不利影响,通过添加粗骨料和泵送剂成功的提升了充填强度,并实现了长距离泵压输送,实现了膏体泵送充填采矿工艺的生产应用。南京栖霞山铅锌矿对尾矿进行水力旋流器分级处理,粗砂尾矿高浓度输送到采场代替水砂和矸石用于采场充填打坝,较细粒级尾矿高浓度再加水泥搅拌用泵打到采场胶结充填,部分全尾矿浓缩脱水后用作水泥辅料,从而实现了尾矿固体废物的零排放。会泽铅锌矿将选矿流程生产尾矿、老尾矿库尾矿和冶炼炉渣等添加水泥制备为膏体充填井下,全面解决了尾矿、废石和冶炼炉渣的存放问题。

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