劉忠明，劉 翔，韓培光

(湖北省地質(zhì)科學(xué)研究所，湖北武漢 430034)

鄂東南金屬礦山尾礦綜合利用初步研究

劉忠明，劉 翔，韓培光

(湖北省地質(zhì)科學(xué)研究所，湖北武漢 430034)

鄂東南尾礦資源分布廣泛，有尾礦庫500多座，庫容量在1億m3之上，多數(shù)尾礦庫含可以利用的有用組份。2006—2008年，隨著金屬價(jià)格的上漲，鄂東南出現(xiàn)了尾礦的開發(fā)熱，個(gè)人和集體對(duì)數(shù)十座尾礦庫進(jìn)行了開采利用，單一提取鎢、銅、鐵、金等。20世紀(jì)90年代以來，大型國有礦山企業(yè)建立了尾礦選冶生產(chǎn)線，對(duì)尾礦進(jìn)行了試驗(yàn)性綜合利用?？傮w說來，鄂東南尾礦的利用是粗放型和低水平的，綜合利用程度不高。從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的角度出發(fā)，尾礦綜合利用應(yīng)建章立制，逐步制定尾礦勘查規(guī)范和綜合利用技術(shù)指標(biāo)，以達(dá)到物盡其用的目的。

鄂東南;尾礦;綜合利用

0 引言

2011年11月，國土資源部正式印發(fā)了《礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用“十二五”規(guī)劃》。規(guī)劃中明確要求在“十二五”期間開展礦山尾礦和固體廢棄物綜合利用工作。

作者在“十一五”期間主持了湖北省科技攻關(guān)項(xiàng)目《鄂東南尾礦(砂)資源調(diào)查及開發(fā)利用研究》(編號(hào)2006AA301B42－4，周期2006—2007)和湖北省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局科研項(xiàng)目《鄂東南尾礦有用組分綜合利用研究》(編號(hào)ky2008－5，周期2008—2009)。湖北省地質(zhì)科學(xué)研究所開展了《鄂東南尾礦資源調(diào)查評(píng)價(jià)》工作(周期2007—2008)。近兩年，筆者一直在關(guān)注著尾礦開發(fā)和綜合利用的進(jìn)展，現(xiàn)就鄂東南金屬礦山尾礦綜合利用談一下想法。

尾礦，據(jù)《地質(zhì)辭典》(五)［1］，是“選礦中分選作業(yè)的產(chǎn)品之一，在此作業(yè)的產(chǎn)品中，其有用成分的含量最低?！蔽覀兺ㄋ椎睦斫鉃?，尾礦是指選礦廠提取精礦后殘留的細(xì)粒含水砂狀物，又稱尾砂。

鄂東南是中國重要的鐵銅生產(chǎn)基地。正在使用的尾礦庫，包括微小尾礦庫在內(nèi)，總數(shù)已達(dá)五百多座，其中規(guī)模以上的尾礦庫70座，累計(jì)堆積尾礦現(xiàn)庫容總量過億立方米。尾礦的開發(fā)利用和礦山生態(tài)環(huán)境的綜合治理已成為燃眉之急。

1 鄂東南尾礦分布基本情況

總體來說，鄂東南金屬礦山可分為五類：鐵礦山、銅礦山、鎢銅鉬礦山、金礦山和鉛鋅礦山。

就五類金屬礦山尾礦庫看，鐵礦山尾礦庫基本分布在鄂州市東部、黃石市城區(qū)和大冶市西部;而大冶市東部、陽新縣北部和東部，主要是銅、金礦山尾礦庫，少數(shù)幾座鎢銅鉬礦山尾礦庫及個(gè)別鉛鋅礦山尾礦庫［2］(圖1)。

從圖1可見，鄂東南尾礦庫分布最密集的是3個(gè)片區(qū)：鄂州汀祖片、大冶銅綠山—大箕鋪片和陽新封山洞片。除汀祖片為鐵礦山尾礦庫外，其余兩片基本上為銅、金礦山尾礦庫。

據(jù)有關(guān)環(huán)保部門的登記材料顯示，僅大冶市境內(nèi)就有尾礦庫300多座。據(jù)此估計(jì)，鄂東南金屬礦山尾礦庫總數(shù)在500座以上。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，有2006年尾礦年排放量數(shù)據(jù)的18座尾礦庫，合計(jì)年排放量近320萬m3。據(jù)此估計(jì)，鄂東南金屬礦山尾礦現(xiàn)以每年約350～400萬m3的速率排放。

2 尾礦物質(zhì)組成及其基本特征

2.1 尾礦化學(xué)成分

各類礦山尾礦化學(xué)成分特征如下(含量高低以一般值為參考系)［3］：

鐵礦山尾礦 TFe、Co含量高。其中，鐵礦亞類S高Cu低，Pt+Pd較高;鐵銅礦亞類S較低Cu高，Pt+Pd高，As較高。

銅礦山尾礦 含Cu高—較高。其中，銅鐵礦亞類TFe較高，S低，Pt+Pd較高;銅鉬礦亞類TFe低，S較低，Mo高，Se高;銅礦亞類TFe較低，S低，As較高。 鎢銅鉬礦山尾礦 含WO3高，TFe較低，S低。

圖1 鄂東南金屬礦山尾礦庫分布圖Fig.1 Distribution of tailings reservoir of metal mine in southeastern Hubei

金礦山尾礦及浸渣 主要為金銅礦亞類礦山尾礦，Au、As含量高，TFe、S、Cu、Ag、Se 較高。其中，個(gè)別礦山尾礦含Mo(如雞籠山金礦)、Pt+Pd(如雞冠咀金礦)較高。浸渣為金礦亞類礦山(微細(xì)粒金礦石)池浸浸渣，其Au、Zn 含量高，As特高。

鉛鋅礦山尾礦 Pb、Zn、Au、Ag、Cd含量均高，其中Pb、Zn含量大大高于礦產(chǎn)一般工業(yè)要求邊界品位，而TFe高和S特高表明黃鐵礦含量高。

2.2 尾礦礦物成分

經(jīng)反射偏光顯微鏡、偏光顯微鏡、雙目顯微鏡及部分X衍射鑒定，尾礦由金屬礦物、非金屬礦物和巖屑三部分組成。

2.2.1 金屬礦物

經(jīng)重砂淘洗，尾礦中的金屬礦物已基本上富集于灰砂—淘精樣品(砂光片)中，殘留在輕砂中的不多。綜合兩者(以前者為主)中的金屬礦物，尾礦中的金屬礦物含量一般0.1% ～4%。個(gè)別鉛鋅礦山和以赤鐵礦為主的鐵礦山，尾礦中金屬礦物含量可達(dá)8%和40%。

五類金屬礦山尾礦中常見金屬礦物分別是(均以出現(xiàn)頻率和含量大致綜合排序)：

(1)鐵礦山尾礦 赤鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦。其中鐵銅礦山尾礦含微量黃銅礦和斑銅礦;

(2)銅礦山尾礦 黃鐵礦、赤鐵礦、黃銅礦、褐鐵礦。其中銅鐵礦山尾礦含較多赤鐵礦，微量斑銅礦、輝銅礦和孔雀石;銅鉬礦山尾礦見微量輝鉬礦;

(3)鎢銅鉬礦山尾礦 黃鐵礦、磁鐵礦、黃銅礦、白鎢礦;

(4)金礦山尾礦 黃鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦、黃銅礦，偶見自然金顆粒;

(5)鉛鋅礦山尾礦 黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、白鉛礦、菱鋅礦。

2.2.2 非金屬礦物及巖屑

就單件樣品看，尾礦中的非金屬礦物有5～20種，一般十幾種。以碳酸鹽類和硅酸鹽類礦物為主，部分礦山尾礦微量非金屬礦物中見磷酸鹽類(磷灰石)和硫酸鹽類(硬石膏、石膏和重晶石)礦物，偶見鹵化物類(螢石)礦物。其中硬石膏僅見于程潮鐵礦尾礦庫，樣品輕砂中含量≤4%。

2.3 尾礦沉積物特征

(1)尾礦礦體呈水平層狀—似層狀產(chǎn)于尾礦庫尾礦沉積物中，多見于其中的下部—底部。礦體為無形(隱形)礦體，須以樣品分析結(jié)果圈定礦體。

(2)尾礦礦體的走向和傾向主要表現(xiàn)為尾礦碎屑粒度和有用組分品位的變化，以變化較小方向?yàn)樽呦?。不論尾礦庫的形狀，一面筑壩的，平行堆積壩方向?yàn)榈V體走向;依山三面筑壩的，以平行堆積壩或尾礦庫長軸為礦體走向;濱湖三面筑壩的，以平行湖岸線或尾礦庫長軸為礦體走向。

一是基礎(chǔ)性實(shí)踐，主要是幫助學(xué)生對(duì)旅游學(xué)原理及相關(guān)管理學(xué)景區(qū)規(guī)劃基本概念、基礎(chǔ)理論有能深刻的掌握理論知識(shí)，滿足職場(chǎng)所必備的基本素質(zhì)，如職業(yè)行為習(xí)慣、職場(chǎng)禮節(jié)、表達(dá)溝通能力等。這項(xiàng)實(shí)踐內(nèi)容通過組織學(xué)生參與社會(huì)公益、專業(yè)形勢(shì)與政策學(xué)習(xí)、旅游認(rèn)知實(shí)習(xí)、觀賞植物學(xué)實(shí)習(xí)、林業(yè)資源保護(hù)實(shí)習(xí)、野生動(dòng)物學(xué)實(shí)習(xí)等方式培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)踐能力。

(3)尾礦礦體厚度變化較穩(wěn)定—不穩(wěn)定。礦體頂板大體處于同一水平。產(chǎn)于尾礦沉積物下部—底部的礦體，其底板隨尾礦庫底地形起伏。

(4)尾礦礦體有用組分品位變化較均勻。品位變化以垂向(時(shí)間或深度)變化較顯著，其一般趨勢(shì)是自上而下品位逐漸增高。

3 鄂東南尾礦綜合利用現(xiàn)狀

據(jù)檢索到的近20年的有關(guān)期刊文獻(xiàn)和個(gè)別礦山提供的內(nèi)部資料，鄂東南金屬礦山與有關(guān)礦冶研究院所合作，對(duì)鄂東南金屬礦山尾礦庫的尾礦做了尾礦有用組分再選試驗(yàn)的，僅有3座尾礦庫：洪山溪尾礦庫、銅綠山銅鐵礦尾礦庫和雞籠山金礦老尾礦庫。

為提高原礦選礦效果，或盡可能多的回收礦石中的共、伴生組分，有些礦山對(duì)“選礦廠尾礦”做了再選試驗(yàn)，如程潮鐵礦針對(duì)尾礦銅硫分離工程做的選礦試驗(yàn)，還有大冶鐵礦為降低尾礦鐵品位—改造選鐵工藝流程而進(jìn)行的選礦試驗(yàn)，等等。其中，特別值得注意、可供尾礦庫尾礦選礦直接借鑒的，當(dāng)數(shù)龍角山銅礦。從1958年至1987年延續(xù)30年的與有關(guān)礦冶研究院所合作進(jìn)行的銅礦尾礦回收白鎢礦選礦試驗(yàn)。

在尾礦庫尾礦有用組分再選試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，銅綠山銅鐵礦和雞籠山金礦分別于1995年和2001年建成了27萬t/年的尾礦回收系統(tǒng)和30萬t/年的華中聯(lián)營選礦廠。前者投產(chǎn)后實(shí)際處理的是“選礦廠尾礦”。

此外，赤馬山銅礦尾礦庫2005年前后一度開采尾礦達(dá)110萬m3。

表1 尾礦選礦工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)Table 1 Test index of industrial beneficiation of tailingsof tailings

圖2 尾礦綜合利用工藝流程Fig.2 Process flow of comprehensive utilization for the tailings

嚴(yán)格說來，武漢鋼鐵集團(tuán)大冶礦山、大冶有色金屬公司等大型國有企業(yè)技術(shù)力量雄厚，具有尾礦綜合利用生產(chǎn)線，在尾礦綜合利用方面取得了較好的效果。

大冶有色金屬公司開采的銅綠山銅鐵礦尾礦庫，選礦可回收組分為 Cu、TFe、Au、Ag。Se 和 Pt、Pd 可在冶煉中回收。選礦試驗(yàn)是廣州有色金屬研究院做的。1990年撰有《銅綠山強(qiáng)磁尾礦綜合回收銅、金、銀和鐵試驗(yàn)報(bào)告》。試驗(yàn)規(guī)模從可選性試驗(yàn)—工業(yè)試驗(yàn)。據(jù)孔勝武(2002年)報(bào)道，廣州有色金屬研究院推薦的選礦工藝流程為：再磨—硫化浮選—磁選。其工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)見表1。

1995年建成的27萬t/年尾礦回收系統(tǒng)，其工藝流程見圖2。

其工藝條件為(據(jù)張錦瑞等［5］)：磨礦細(xì)度為0.074 mm ＞60%;浮選藥劑用量Na2S 200 g/t，丁基黃藥 175 g/t，羥肟酸 36 g/t，2 號(hào)浮選油 20 g/t。

投產(chǎn)后幾年尾礦選銅生產(chǎn)指標(biāo)見表2(孔勝武)。

表2 投產(chǎn)后幾年尾礦選銅生產(chǎn)指標(biāo)Table 2 Production index of copper processing in tailings in some years after invest

從表2可見，1996—1999年尾礦選銅生產(chǎn)指標(biāo)提高趨勢(shì)明顯。對(duì)于尾礦選銅生產(chǎn)指標(biāo)低于工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)，孔勝武認(rèn)為可能是選礦工藝存在一定的問題。

利用該工藝平均每年可從尾礦中回收礦山銅200 t，鐵精礦3萬t，黃金10余千克，白銀100余千克。最終尾礦經(jīng)分級(jí)處理用于井下充填。

4 尾礦綜合利用建議

(1)盡快出臺(tái)地方性《尾礦資源有用組分綜合利用法》［6］。建議由黃石市國土資源局和鄂州市國土資源局共同協(xié)商，起草文本，征求意見，再分別報(bào)兩市人民代表大會(huì)審查后，上報(bào)湖北省人民代表大會(huì)批準(zhǔn)發(fā)布實(shí)施。該法規(guī)在維護(hù)礦山企業(yè)及其主管公司(集團(tuán))對(duì)尾礦庫所有權(quán)的前提下，提出以保障尾礦庫物盡其用—綜合利用為核心的有關(guān)條款。主要條款，如：尾礦開發(fā)單位資質(zhì)、勘查—選礦試驗(yàn)資料或可行性研究報(bào)告、技術(shù)質(zhì)量基本要求、環(huán)境保護(hù)措施，以及登記、報(bào)批程序和審批機(jī)構(gòu)。

(2)編制《鄂東南金屬礦山尾礦綜合利用總體規(guī)劃》。建議湖北省國土資源廳與武漢鋼鐵集團(tuán)、大冶有色金屬公司和中金黃金股份有限公司協(xié)商，組成有科研、選冶、地勘和企業(yè)管理人員參加的規(guī)劃編制專業(yè)班子(含領(lǐng)導(dǎo)小組)，編制具有一定指導(dǎo)意義、可操作的專項(xiàng)規(guī)劃。建立以武漢鋼鐵集團(tuán)為核心的鐵礦尾礦開發(fā)研究中心，以大冶有色金屬公司為核心的有色礦山尾礦開發(fā)研究中心和以中金黃金股份有限公司為核心的貴金屬礦山尾礦開發(fā)研究中心。

(3)運(yùn)用全新的設(shè)計(jì)理念、先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，建設(shè)國內(nèi)領(lǐng)先的現(xiàn)代化尾礦選(冶)礦廠，并實(shí)施科學(xué)管理。以未來可能建設(shè)的銅綠山銅礦尾礦浸取—萃取廠為例，該礦尾礦庫堆積尾礦近千萬立方米(約合1 500萬 t)，以井下充填全尾礦用量46.2萬 t/年計(jì)，宜建年處理50萬t尾礦浸取—萃取廠1座(未考慮現(xiàn)有的尾礦回收系統(tǒng))，其服務(wù)年限達(dá)30年。其技術(shù)、設(shè)備必須適當(dāng)超前，實(shí)行科學(xué)化的管理，以尾礦庫立體數(shù)字化模型為核心，將貫穿各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)質(zhì)量監(jiān)控中，其銅的回收率、產(chǎn)率以及生產(chǎn)成本的降低必將達(dá)到一個(gè)新的水平。

(4)以有用組分品位較高、已閉庫(含接近閉庫)的大中型尾礦庫為主體和先導(dǎo)，采用先進(jìn)的技術(shù)方法，循序漸進(jìn)地實(shí)施尾礦勘查、選冶、綜合治理，穩(wěn)步推進(jìn)尾礦有用組分綜合利用及廢棄物零排放。

(5)加大尾礦有用組分綜合利用資金投入，為礦山尾礦選(冶)礦廠建設(shè)和生產(chǎn)提供資金支持和政策優(yōu)惠。建議從中央財(cái)政和省級(jí)財(cái)政給予資源枯竭城市的財(cái)力性轉(zhuǎn)移支付資金中撥出?？?，補(bǔ)貼尾礦選(冶)礦廠建設(shè)，激勵(lì)并引導(dǎo)新技術(shù)、新方法、新工藝的應(yīng)用。對(duì)尾礦選(冶)礦廠在貸款、銷售及稅費(fèi)等方面給予優(yōu)惠。至于尾礦勘查，宜納入公益性地勘項(xiàng)目列支。

(6)尾礦勘查和綜合利用目前尚無規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，建議在國家層面上進(jìn)行立項(xiàng)研究，逐步建立尾礦勘查規(guī)范和尾礦綜合利用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。

［1］地質(zhì)部地質(zhì)辭典辦公室.地質(zhì)辭典(五)［M］.北京：地質(zhì)出版社，1982.

［2］劉忠明，等.鄂東南金屬礦山尾礦堆積現(xiàn)狀及其基本特征［J］.礦冶，2009，18(1)：5 －9.

［3］劉忠明，等.鄂東南金屬礦山尾礦物質(zhì)成分初步研究［J］.礦冶，2010，19(1)：7 －12.

［4］孔勝武.綜合利用銅綠山尾礦力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)廢料零排放［J］.礦冶，2002，11(增刊)：241 －243.

［5］張錦瑞，等.金屬礦山尾礦綜合利用與資源化［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

［6］劉忠明，孔繁河，等.鄂東南金屬礦山尾礦資源調(diào)查及保護(hù)、開發(fā)利用建議［J］.資源環(huán)境與工程，2009，23(4)：473 －476.

Preliminary Study on Comprehensive Utilization of Tailings in Metal Mines，Southeastern Hubei Province

LIU Zhongming，LIU Xiang，HAN Peiguang
(Hubei Institute of Geological Sciences，Wuhan，Hubei430034)

Southeastern Hubei tailings resources are widely distributed，more than 500 tailings with storage capacity above 100 million cubic meters，most of the tailings reservoir containing the useful components that can be used.For decades，the large state－owned mining enterprises established the beneficiation－metallurgy system of tailings，and achieved good economic and social benefits through comprehensive utilization of a trial on the tailings.From the technical，economic and environmental point of view，comprehensive utilization of tailings should establish a new system，progressively formulate exploration criterion and comprehensive utilization of technical indicators in order to achieve the purpose.

southeastern Hubei;tailings;comprehensive utilization

TD926.4

B

1671－1211(2012)02－0185－05

2011－12－31;改回日期：2012－01－16

劉忠明 (1964－)，男，教授級(jí)高級(jí)工程師，博士，構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專業(yè)，從事尾礦綜合利用和信息化等研究工作。E－mail：liu_zhongming1@yahoo.com.cn

致謝：衷心感謝武漢綜合巖礦測(cè)試中心張達(dá)、毛立音高級(jí)工程師為本文作了砂光片及輕砂的鑒定。

張 烈)