金属矿尾矿资源化利用技术研究

彭光菊

(桂林矿产地质研究院，广西 桂林 541004)

0 引 言

我国矿山资源综合利用率平均不足30%[1],金属尾矿的资源综合利用率更是平均不足10%[2].针对金属尾矿大量堆存带来的资源、环境、土地等方面的影响和问题，工业和信息化部、科技部、国土资源部、国家安全监管总局等有关部门组织编制了《金属尾矿综合利用专项规划(2010～2015)》.金属矿山尾矿主要以非金属矿物为主，在回收有价金属的基础上，应充分考虑非金属矿物的资源化，才能从根本上使尾矿减量化、无害化.本文探讨某金属矿山尾矿中主要矿物的资源化利用技术.

1 尾矿性质

该尾矿为铜矿石经浮选铜后的尾矿.尾矿的粒度较细，-0.074 mm 65%.采用“线测法”和目估统计相结合的方式，对尾矿的砂薄片的矿物鉴定及含量统计表明，尾矿中主要矿物为石英，含量占80%，基本为较纯净的解离体；其次是粘土矿物，在15%左右；还含微量的绢云母、绿泥石、金属矿物.尾矿的主要化学成分分析结果见表1.

表1 选铜尾矿多元素化学成分分析结果

备注：Au、Ag单位为g/t.

2 尾矿资源化利用的方向与问题

由尾矿矿物组成鉴定与成分分析结果可知：①尾矿中Cu、Pb、Zn、Mo 、Au等金属元素含量较低，在目前的技术条件下，再选金属矿物的经济效益不大；②尾矿中SiO2含量高，达95.69%，其中约80%是以解离的石英形式存在；③尾矿中Al2O3、Fe2O3含量较低，分别为1.13%、0.60%.与我国平板玻璃用硅质原料国家专业标准(见表2)对化学成分的要求相比，SiO2、Al2O3含量在标准允许的范围内，仅Fe2O3含量偏高，因此考虑进行该尾矿作平板玻璃用硅质材料的技术可行性研究.

我国平板玻璃用硅质原料标准除对原料的SiO2、Al2O3、Fe2O3含量有严格要求外，还对原料的粒度有严格要求(见表2)[2].按我国平板玻璃用硅质原料标准的要求，本研究涉及的尾矿中Fe2O3偏高，粒度也偏细，要将该尾矿用作为平板玻璃用硅质原料，必须在降低该尾矿中Fe2O3含量的基础上，合理提高尾矿的粒度.

3 尾矿资源化利用试验

3.1 旋流器-磁选试验

由于尾矿中泥含量较高，Fe2O3含量也较高，难以达到平板玻璃用硅质原料标准的成分限量要求，因此必须降低尾矿中的含泥量和铁含量.试验先采用旋流器预选脱除-0.038 mm的泥，脱泥后粗粒产品进行磁选除铁.试验流程如图1所示，磁选后产品的检测结果如表3所示.

表2 我国平板玻璃用硅质原料质量要求

图1 旋流器-磁选试验流程图

表3磁选后产品的检测结果

Table 3 Test results of products after magnetic concentration

磁选强度/(kA/m)产品名称磁选作业产率/%w(SiO2)/%w(Fe2O3)/%w(Al2O3)/%1 050精矿12.0294.722.87 0.33尾矿87.9895.720.38 0.58给矿10095.600.68 0.551 150精矿16.0291.802.00 0.36尾矿83.9895.470.27 0.48给矿10094.880.55 0.461 180精矿18.1891.212.10 0.34尾矿81.8295.690.20 0.49给矿10094.880.55 0.46

结果表明，采用旋流器-强磁选流程可以有效降低磁选尾矿中Fe2O3含量，随着磁选强度增加，磁选尾矿中Fe2O3含量明显降低，当磁选强度达到1 180 kA/m时，磁选尾矿的Fe2O3含量和SiO2含量符合我国平板玻璃用硅质原料国家专业标准中三级硅质原料的成分要求.

磁选尾矿粒度分布如表4所示，该磁选尾矿中-0.1 mm占75.9%，粒度分布不能满足平板玻璃用硅质原料质量的要求，因此必须进行造粒.

表4磁选尾矿粒度分布检测结果

Table 4 Test results of granularity distrbution of tailings

粒级/mm+0.80-0.8+0.1-0.1+0.074-0.074分布结果/%0.124.040.435.5

3.2 造粒试验

以磁选尾矿为原料，进行造粒试验.考虑无机黏合剂中，水玻璃的成分中铁、铝含量极微，且其中的钠有助于玻璃原料的熔融，故造粒选用水玻璃(Na2O·nSiO2·H2O15%)为黏合剂.试验采用的流程如图2所示，水玻璃用量试验结果如表5所示.为防止水玻璃和玻璃起反应，试验采用塑料烧杯为均化容器；均化样品自然风干后，全部通过0.80 mm方孔筛；采用电烘箱为干燥设施，干燥温度为60 ℃.

图2 造粒试验流程图

表5水玻璃用量试验结果

Table 5 Test results of dosage of sodium silicate

Na2O·nSiO2·H2Ow/%粒级/mm+0.8-0.8+0.5-0.5+0.1-0.10.90.0%0.0%32.8%67.2%1.50.0%10.9%72.7%16.4%3.00.1%37.0%56.7%6.2%4.50.2%54.6%42.3%2.7%

实验表明，造粒用黏合剂水玻璃(Na2O·nSiO2·H2O)用量以3%～4.5%为宜.造粒产品质量检测结果如表6所示.

表6造粒产品质量检测结果

Table 6 Test results of product quality of granulation

化学成分w/%SiO2Al2O3Fe2O3粒级/mm+0.8-0.8+0.5-0.5+0.1-0.195.660.340.180.20%54.6%42.3%2.7%备注相对原尾矿,造粒产品的产率为74.74%

试验中发现，采用过筛造粒工艺可以有效解决造粒过程中发生的大颗粒团聚问题，因此过筛工艺是必须的.

从试验结果可知，造粒产品的粒度和化学成分达到了我国平板玻璃用硅质原料国家专业标准中三级品的质量要求.

4 结 语

以石英矿物为主的铜尾矿采用旋流器脱泥-磁选除铁-水玻璃造粒工艺，其中除铁磁场强度1 180 kA/m、造粒黏合剂水玻璃Na2O·nSiO2·H2O用量以3%～4.5%为宜，最终产品的产率为74.74%，产品中SiO2、Fe2O3、Al2O3含量分别为95.66%、0.18%、0.34%，粒度均匀，-0.1 mm部分可以降至2.7%，产品符合我国平板玻璃用硅质原料国家专业标准中三级品的质量要求.

参考文献：

[1] 范继涛，贾文龙，陈甲斌.关于尾矿利用现状的思考[J].中国矿业，2009(5)：13.

[2] 工业和信息化部办公厅.金属尾矿综合利用专项规划(2010-2015年)[EB/OL].http://www.cnmn.con.cn/showNews.aspx?id=172463.2010-04-14.

[3] 《矿产资源综合利用手册》编辑委员会.矿产资源综合利用手册[M].北京：科学出版社，2000：639.