秦煜民

( 河北理工大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，河北 唐山 063009)

我國(guó)鋼鐵產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)5億t，穩(wěn)居世界第一。隨著我國(guó)鋼鐵產(chǎn)能的增加，對(duì)鐵礦石的需求持續(xù)增長(zhǎng)，2008年我國(guó)進(jìn)口鐵礦石達(dá)4.4億t。由于國(guó)際鐵礦石價(jià)格連續(xù)暴漲(2003～2008年鐵礦石價(jià)格累計(jì)增長(zhǎng)4.67倍)，國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)成本不斷增加，經(jīng)濟(jì)效益下降，合理高效開(kāi)發(fā)利用國(guó)內(nèi)鐵礦資源，對(duì)維持鐵礦石價(jià)格，保證鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展意義重大。2006年，全國(guó)鐵礦資源查明資源儲(chǔ)量超出600多億t，鐵礦資源的突出特點(diǎn)是：富礦少、貧礦多，礦石平均品位低、貧、細(xì)、雜現(xiàn)象普遍。針對(duì)我國(guó)鐵礦的特點(diǎn)，配合鋼鐵工業(yè)提出的精料入爐的要求，經(jīng)過(guò)“十五”科技攻關(guān)，我國(guó)鐵精礦品位有了很大提高，同時(shí)鐵尾礦的回收由于可增加精礦產(chǎn)量正日益受到重視。我國(guó)鐵精礦產(chǎn)量中磁鐵精礦約占 3/4，磁鐵礦尾礦占鐵尾礦的一大部分。

1 磁鐵礦尾礦再選資源化的重要意義

我國(guó)礦山排放的尾礦中，鐵尾礦量達(dá)26億t，我國(guó)重點(diǎn)磁鐵礦選礦廠的尾礦成分顯示(表1)，尾礦中平均鐵品位約為10%(實(shí)際上表中磁鐵礦尾礦的品位已經(jīng)高于某些已開(kāi)采的超貧磁鐵礦的品位)。即在堆存的26億t鐵礦尾礦中，至少含有2.6億t鐵。按全國(guó)鐵精礦平均品位63.25%折算，相當(dāng)于4.1億t鐵精礦。依據(jù)國(guó)土資源部《礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量規(guī)模劃分標(biāo)準(zhǔn)》，鐵礦尾礦中蘊(yùn)藏的鐵金屬量相當(dāng)于8座大型(礦石儲(chǔ)量≥1億t)貧鐵礦(按我國(guó)鐵礦石平均品位32%折算為礦石)。

如果對(duì)磁鐵礦尾礦進(jìn)行再選，將尾礦鐵品位由10%降為7%，以年處理鐵尾礦2000萬(wàn)t計(jì)算，將回收90萬(wàn)t鐵精礦/a(按我國(guó)鐵精礦品位66%折算)，按800元/t(11月遷安價(jià))計(jì)價(jià)值7.2億元，經(jīng)濟(jì)價(jià)值明顯。

鐵尾礦庫(kù)本身就是環(huán)境污染源，除占用大量土地、污染大氣和地下水、破壞生態(tài)景觀外，尾礦庫(kù)還是危險(xiǎn)隱患，嚴(yán)重威脅人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。例如山西省襄汾縣新塔礦業(yè)有限公司尾礦庫(kù)，2008年9月18日發(fā)生特別重大潰壩事故，造成重大人員傷亡。

磁鐵礦尾礦再回收利用，將其中的一部分鐵回收，一方面可以增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，一方面減少了尾礦的排放，進(jìn)而減少了占地面積，延長(zhǎng)尾礦庫(kù)的服務(wù)年限，減少尾礦排放對(duì)環(huán)境的影響，節(jié)約環(huán)境治理費(fèi)用，降低了危險(xiǎn)隱患，是一項(xiàng)利國(guó)利民的工作。

表1 鐵尾礦的主要化學(xué)成分及含量

2 磁鐵礦尾礦再選資源化的現(xiàn)狀

我國(guó)鐵礦石短缺和國(guó)際鐵礦石價(jià)格高漲，是促進(jìn)磁鐵礦尾礦再選的主要?jiǎng)恿?。由于過(guò)去生產(chǎn)技術(shù)水平較低，磁鐵礦品位低、貧、細(xì)、雜現(xiàn)象普遍相對(duì)難選，我國(guó)磁鐵礦選廠金屬回收率低，幾十年來(lái)有相當(dāng)一部分資源流失到尾礦中。隨著科技進(jìn)步，現(xiàn)有技術(shù)條件下可以部分回收鐵資源，技術(shù)能否應(yīng)用的關(guān)鍵是生產(chǎn)成本的高低。

我國(guó)累計(jì)查明的鐵礦石量中，有近一半來(lái)自沉積變質(zhì)型鐵礦床，以鞍山式鐵礦為主，主要在鞍本和冀東地區(qū)。鞍鋼和首鋼的部分磁選廠，已進(jìn)行了磁鐵礦尾礦再選的研究。

鞍山地區(qū)鐵礦資源量豐富，開(kāi)采歷史悠久，現(xiàn)在的尾礦累計(jì)堆存量已達(dá)到6億t以上，目前每年尾礦排放量仍接近4000萬(wàn)t。尾礦分為赤鐵礦和磁鐵礦兩大類。對(duì)大孤山磁選礦廠采用盤式磁選機(jī)粗選，粗精礦再磨后經(jīng)脫水槽、磁選機(jī)、細(xì)篩再選，每年可回收品位在60%左右鐵精礦8萬(wàn)t。

本鋼歪頭山鐵礦選礦廠為充分利用資源，在尾礦流槽中安裝1臺(tái)盤式磁選機(jī)，直接從選礦廠尾礦中回收粗精礦，尾礦品位降低0.56% ，回收粗精礦產(chǎn)率2.46%，可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)值588萬(wàn)元。

首鋼水廠鐵礦地處河北遷安境內(nèi)，鐵礦年產(chǎn)礦石1100萬(wàn)t；大石河鐵礦，年產(chǎn)礦石800萬(wàn)t。水廠和大石河尾礦庫(kù)共堆存了約2.2億t、TFe品位在10%左右的尾砂。如果尾礦庫(kù)中尾礦全部再選回收利用，預(yù)計(jì)可回收鐵金屬量660萬(wàn)t，相當(dāng)于生產(chǎn)品位66%的鐵精礦1000萬(wàn)t。

水廠鐵選廠尾礦回收流程見(jiàn)圖1。尾礦高效回收新工藝共投資765萬(wàn)元，實(shí)際精礦單位生產(chǎn)成本為86.30元/t。選廠每年處理原礦1100萬(wàn)t、尾礦量787萬(wàn)t，尾礦經(jīng)過(guò)再選后，將生產(chǎn)出品位66.95%的鐵精礦28.8萬(wàn)t，回收金屬量19.28萬(wàn)t，800元/t(11月遷安價(jià))計(jì)價(jià)值2.3億元。按原礦品位25%計(jì)算，年回收鐵折合原礦量77萬(wàn)t，每年少排尾礦量28.8萬(wàn)t，每年減少占用尾礦庫(kù)庫(kù)容9萬(wàn)m3左右，環(huán)境效益明顯，且尾礦再選生產(chǎn)成本低于原礦生產(chǎn)成本，是磁鐵尾礦回收的范例。

圖1 磁選尾礦回收工藝流程圖

上述生產(chǎn)實(shí)踐表明，可以從過(guò)去堆存的磁選尾礦中回收鐵資源，如果工藝設(shè)計(jì)合理，既能有效回收資源增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，又能緩解尾礦排放對(duì)環(huán)境的影響，是一項(xiàng)保護(hù)環(huán)境促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的雙贏工作。

3 磁選尾礦回收技術(shù)應(yīng)用的條件和前景

我國(guó)鐵尾礦主要分為赤鐵礦和磁鐵礦兩大類，由于本身的性質(zhì)，赤鐵礦比磁鐵礦難選，現(xiàn)有生產(chǎn)中回收率比磁鐵礦低。經(jīng)過(guò)“十五”科技攻關(guān)，赤鐵礦精礦品位已經(jīng)達(dá)標(biāo)，但回收率仍然較低。對(duì)赤鐵礦尾礦的再回收，在技術(shù)上依然是一個(gè)難題，有待深入研究。

磁選尾礦回收鐵，主要是要回收尾礦中的磁性鐵，由于磁性鐵與脈石之間的磁性性質(zhì)的差異較大，回收磁性鐵技術(shù)與設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單且易于推廣。尾礦庫(kù)中堆存的磁性鐵，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下能被回收利用。在選別技術(shù)進(jìn)步前，磁性鐵主要以連生體和細(xì)粒的形式流失在尾礦中，設(shè)計(jì)回收工藝和選取設(shè)備要以回收這部分鐵為重點(diǎn)?，F(xiàn)以首鋼磁選尾礦回收技術(shù)為例，說(shuō)明該技術(shù)的應(yīng)用條件。

(1)磁鐵礦尾礦中全鐵品位要高于7%。相關(guān)研究認(rèn)為，鐵精礦價(jià)格800元/t以上，我國(guó)鐵尾礦回收再選的臨界品位定在7%是經(jīng)濟(jì)上比較合理的。品位在7%以上的，基本不需要采取激勵(lì)性的政策措施，經(jīng)濟(jì)效益會(huì)促使企業(yè)產(chǎn)生回收鐵尾礦的本能意愿。

(2)磁性鐵分布率大于20%。只有磁性鐵有一定量才能保證全磁選回收工藝發(fā)揮作用。對(duì)比超貧磁鐵礦的選別，磁選尾礦回收鐵在成本方面的優(yōu)勢(shì)，在于沒(méi)有采礦、破碎環(huán)節(jié)；提高最終精礦品位需要細(xì)磨，流程采取了類似超貧磁鐵礦的選別的預(yù)選，減少了入磨量，降低了磨礦成本，可以將磁選尾礦回收鐵成本控制在原生產(chǎn)廠正常成本之內(nèi)。

(3)保證磁性鐵的回收率。設(shè)備選擇上要中弱磁選設(shè)備搭配，主要是適應(yīng)尾礦的性質(zhì)，回收連生體和細(xì)粒磁鐵礦。由于各地礦石性質(zhì)均有一定的差異，一般需要試驗(yàn)研究確定。

(4)磁選尾礦回收鐵可以在現(xiàn)有選廠工業(yè)廠地安排，也可以針對(duì)現(xiàn)有或已閉庫(kù)的尾礦庫(kù)。由于尾礦庫(kù)存在安全隱患，因此對(duì)尾礦庫(kù)中鐵的回收，要在確保安全的條件下進(jìn)行，避免發(fā)生潰壩事故，同時(shí)要保護(hù)環(huán)境，避免二次污染。

我國(guó)的鐵尾礦庫(kù)，特別是早期形成的尾礦庫(kù)本身就是一座礦山，2008年鐵精礦價(jià)格高漲時(shí)，河北北部很多鐵品位在8%～10%的超貧鐵礦都被采選，而且企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益可觀。

鐵尾礦庫(kù)與超貧鐵礦相對(duì)比，二者品位相近，超貧鐵礦需要爆破開(kāi)采、破碎、排尾，對(duì)環(huán)境破壞嚴(yán)重。鐵尾礦庫(kù)占用地固定，不必爆破開(kāi)采破碎，設(shè)備投資少，工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，同樣回收資源?？梢?jiàn)在保證安全的前提下，開(kāi)發(fā)利用鐵尾礦有經(jīng)濟(jì)和環(huán)境成本上的優(yōu)勢(shì)。

鑒于我國(guó)鐵礦石短缺和國(guó)際鐵礦石價(jià)格高漲的實(shí)際情況，磁選尾礦回收技術(shù)和回收技術(shù)理論研究均有待加強(qiáng)，盡快形成完備的磁鐵礦回收工藝技術(shù)。在國(guó)內(nèi)磁選廠推廣實(shí)施，對(duì)緩解我國(guó)鐵礦石供需矛盾十分重要。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)伴生礦物回收的研究，盡可能回收資源。

4 結(jié)論及建議

鐵尾礦庫(kù)中的尾礦是值得進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)利用的資源，磁選尾礦回收鐵技術(shù)可以回收尾礦中的磁鐵礦。在當(dāng)前鐵精礦價(jià)格水平下，從尾礦中回收磁鐵礦，既能有效回收資源，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，又能緩解尾礦排放對(duì)環(huán)境的影響，是一項(xiàng)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展同時(shí)保護(hù)環(huán)境的雙贏工作。

一個(gè)地區(qū)如果同時(shí)存在鐵尾礦庫(kù)和超貧鐵礦，在保證安全的情況下，應(yīng)該優(yōu)先開(kāi)發(fā)利用鐵尾礦庫(kù)。

除了在技術(shù)上進(jìn)一步完善生產(chǎn)工藝，提高技術(shù)水平之外；在經(jīng)濟(jì)上，應(yīng)給予企業(yè)一些支持，包括減稅等，積極促進(jìn)我國(guó)磁選尾礦回收鐵技術(shù)的發(fā)展。

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