陳　超　白海娟

(1.華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院；2.河北省礦業(yè)開(kāi)發(fā)與安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

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河北省鐵尾礦分布特點(diǎn)與綜合利用模式

陳超1,2白海娟1,2

(1.華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院；2.河北省礦業(yè)開(kāi)發(fā)與安全技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)

摘要通過(guò)對(duì)河北地區(qū)鐵尾礦的分布特點(diǎn)進(jìn)行分析，并對(duì)河北各地區(qū)鐵尾礦的成分進(jìn)行了討論，在此基礎(chǔ)上，對(duì)河北鐵尾礦的二次利用現(xiàn)狀以及冀東、邢邯、承德等地區(qū)鐵尾礦的綜合利用模式進(jìn)行了詳細(xì)探討。結(jié)果表明：河北各地區(qū)對(duì)鐵尾礦的回收再利用實(shí)踐，既減少了有用資源的流失，又可盡可能避免鐵尾礦帶來(lái)的二次污染，提升了鐵尾礦的資源效益。

關(guān)鍵詞鐵尾礦分布特點(diǎn)二次利用綜合利用模式

據(jù)調(diào)查，河南省的鐵尾礦堆存量9.4億m3左右，其中，冀東、承德、邯邢、張家口等地區(qū)的鐵尾礦堆存量分別占全省鐵尾礦堆存量的53%、24%、17%、6%[1-2]。本研究對(duì)河北省鐵尾礦的分布特征及各地區(qū)的鐵尾礦成分進(jìn)行分析，并對(duì)河北各地區(qū)鐵尾礦的綜合利用模式進(jìn)行探討。

1鐵尾礦分布特征

1.1冀東地區(qū)

冀東鐵礦區(qū)主要指唐山鐵礦區(qū)和秦皇島鐵礦區(qū)經(jīng)成分分析，唐山鐵尾礦屬于硅鐵含量較高的尾礦。唐山及秦皇島鐵礦區(qū)的鐵尾礦堆存量分別為4.58，0.39億m3，兩市各地區(qū)鐵尾礦分布比例如圖1、圖2所示，該地區(qū)鐵尾礦的主要化學(xué)成分見(jiàn)表1。鐵尾礦堆存量較大的鐵礦主要有唐山水廠、大石河、馬蘭莊、棒磨山，石人溝、司家營(yíng)及秦皇島的幾個(gè)大型尾礦庫(kù)[3]。

圖1　唐山市內(nèi)各地區(qū)鐵尾礦分布

1.2承德地區(qū)

承德地區(qū)的鐵尾礦成分主要為礬鈦磁鐵礦，該地區(qū)的主要鐵尾礦堆存量大部分分布于河北鋼集團(tuán)下屬的礦石尾礦庫(kù)，還有一部分分布于承德地區(qū)礦山企業(yè)下屬的尾礦庫(kù)，如大廟鐵礦尾礦庫(kù)，黑礦鐵礦尾礦庫(kù)等[3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，承德地區(qū)積累的尾礦量約2.24億m3，承德市各地區(qū)尾礦分布比例見(jiàn)圖3，該地區(qū)鐵尾礦的主要化學(xué)成分見(jiàn)表2。

圖2　秦皇島市各地區(qū)尾礦分布

表1　冀東地區(qū)鐵尾礦主要化學(xué)成分　%

圖3　承德市各地區(qū)鐵尾礦分布

表2　承德地區(qū)鐵尾礦主要化學(xué)成分　%

1.3邯邢地區(qū)

邯邢地區(qū)鐵尾礦中鈣鎂含量較高，磁鐵礦和赤鐵礦是該地區(qū)鐵尾礦的主要金屬礦物，另外還摻雜少量的黃鐵礦及鋅銅礦物，該地區(qū)尾礦存量大多集中于一些邯邢礦山企業(yè)下屬的尾礦庫(kù)，如西石門(mén)鐵礦尾礦庫(kù)、符山鐵礦尾礦庫(kù)、玉石洼鐵礦尾礦庫(kù)等[4]。邯鄲、邢臺(tái)的鐵尾礦堆存量分別為0.6，0.1億m3，該2個(gè)地區(qū)的鐵尾礦堆存量較唐山地區(qū)少，但在河北省鐵尾礦綜合利用模式的研究中發(fā)揮的作用較大。邯邢地區(qū)鐵尾礦的分布比例分別見(jiàn)圖4、圖5，該地區(qū)尾礦的主要化學(xué)成分見(jiàn)表3。

圖4　邯鄲市各地區(qū)鐵尾礦分布

1.4張家口地區(qū)

赤鐵礦是張家口地區(qū)鐵尾礦中含量較高的金屬

圖5　邢臺(tái)市各地區(qū)鐵尾礦分布

表3　邯邢地區(qū)鐵尾礦主要化學(xué)成分　%

礦物，該地區(qū)尾礦堆存量約0.6億m3，張家口各地區(qū)鐵尾礦分布見(jiàn)圖6。

圖6　張家口各地區(qū)鐵尾礦分布

2河北鐵尾礦二次利用現(xiàn)狀

(1)對(duì)鐵尾礦中的有價(jià)金屬進(jìn)行回收利用。近年來(lái)，鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，隨著采選工藝技術(shù)水平的提高，以往無(wú)法回收而廢棄的資源價(jià)值被再次評(píng)估。據(jù)調(diào)查，河北大部分選礦企業(yè)大多對(duì)其選礦工藝及技術(shù)進(jìn)行了改善，降低了開(kāi)采鐵礦的品位以及鐵金屬的損失率，由于受到諸多因素的影響，對(duì)企業(yè)以往生產(chǎn)所產(chǎn)生的鐵尾礦未進(jìn)行再選回收[5]。

(2)鐵尾礦井下充填。面對(duì)井下開(kāi)采形成的采空區(qū)需用惰性骨料(廢石、尾砂及河砂)進(jìn)行充填，以使下一階段采礦作業(yè)得以順利開(kāi)展，充填采空區(qū)是不可或缺的環(huán)節(jié)，也是對(duì)鐵尾礦進(jìn)行利用的最直接有效的方式。河北省地下礦山數(shù)量較多，將尾礦用于充填采空區(qū)，既可使尾礦得到有效利用，又可解決尾礦堆放問(wèn)題，減少環(huán)境污染。

(3)利用鐵尾礦制磚。建筑用磚仍是建筑業(yè)用量最大的建材產(chǎn)品之一。隨著國(guó)家制定的一系列保護(hù)耕地措施的開(kāi)展，利用鐵尾礦制造建筑用磚既有利于保護(hù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)又可使鐵尾礦得到有效利用[6]。鐵尾礦除了可制造建筑用磚外，還可制成彩色地板磚、路面磚等種類(lèi)各異的尾礦磚。

(4)將鐵尾礦制作成微晶玻璃。有別于玻璃和陶瓷，微晶玻璃具有耐腐蝕、抗氧化、低膨脹系數(shù)等獨(dú)特的理化性質(zhì)，是一種可起到裝飾作用的建筑材料[7]。將冀東高硅型鐵尾礦、邯邢高鈣鎂型鐵尾礦作為原料，制作微晶玻璃的試驗(yàn)并獲得成功。若鐵尾礦的含硅量高，利用率可達(dá)到70%。雖然利用鐵尾礦制作微晶玻璃尚且處于研究階段，但可將其作為未來(lái)鐵尾礦綜合利用的一個(gè)方向進(jìn)行進(jìn)一步探索。利用鐵尾礦制造微晶玻璃的前期投資較大，短期內(nèi)所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益并不明顯，因此，目前將其作為鐵尾礦回收再利用方式的礦山企業(yè)較少。

(5)利用鐵尾礦制作水泥。適合用作生產(chǎn)水泥的尾礦SiO2含量大多低于50%，邯邢地區(qū)、承德地區(qū)的鐵尾礦可達(dá)到該要求，SiO2含量均在50%以下，利用該2個(gè)地區(qū)的鐵尾礦生產(chǎn)水泥有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。冀東地區(qū)鐵尾礦雖然脈石含量較高，但是已有企業(yè)具備了利用該地區(qū)鐵尾礦生產(chǎn)水泥熟料的技術(shù)，投入生產(chǎn)后，降低了水泥的生產(chǎn)成本，節(jié)約了礦山資源，實(shí)踐證明冀東地區(qū)的鐵尾礦也可用于生產(chǎn)水泥[8]。

(6)將鐵尾礦作為路基集料。河北地區(qū)每年有大量的公路建設(shè)工程，公路建設(shè)需要大量的建筑材料，鐵尾礦和干選廢料是道路建筑材料的理想選擇。唐山地區(qū)曾將鐵尾礦用于繞道工程施工中，實(shí)踐證明，鐵尾礦石瀝青路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高于普通路面，承載能力也隨之提高[9]。

(7)鐵尾礦用作建筑用人工砂。制造人工砂是對(duì)鐵尾礦加工利用的又一個(gè)重要方向，近年來(lái)尾礦人工砂逐漸被用于建筑施工，使尾礦價(jià)值得到了有效提升。

3鐵尾礦綜合利用模式

3.1冀東地區(qū)

冀東地區(qū)鞍山式鐵礦尾礦含有大量的SiO2，該地區(qū)尾礦可作為已經(jīng)加工為細(xì)料的尚不完備的混合原料，與制作建材、玻璃及陶瓷的傳統(tǒng)原料在資源特征方面有諸多相似之處，對(duì)其進(jìn)行調(diào)配便可投入生產(chǎn)，大大提高了鐵尾礦的整體利用率。該地區(qū)的鐵尾礦資源宜采取磁選回收鐵→尾礦生產(chǎn)建筑材料、建筑裝飾材料的模式(圖7)。

3.2邯邢地區(qū)

邯邢地區(qū)鐵尾礦中的SiO2含量基本不超過(guò)50%，CaO含量約30%，MgO含量約20%，與硅酸鹽水泥成分類(lèi)似，針對(duì)邯邢地區(qū)高鈣鎂型鐵尾礦的成分特點(diǎn)，宜采取鐵尾礦再磁選回收鐵，進(jìn)行水泥生產(chǎn)的模式(圖8)。

圖7　冀東地區(qū)鐵尾礦綜合利用模式

圖8　邯邢地區(qū)鐵尾礦綜合利用模式

3.3承德地區(qū)

承德該地區(qū)尾礦鐵品位高達(dá)9%～12%，二氧化鈦含量約8%，此外，還含有一些釩的氧化物。為此，首先應(yīng)通過(guò)弱磁選將尾礦中的鐵進(jìn)行回收，然后通過(guò)重選、浮選等方法對(duì)鈦元素進(jìn)行回收。由于該類(lèi)鐵尾礦中SiO2含量一般為50%～60%，故無(wú)法直接將尾礦作為耐火材料使用，需進(jìn)行再選后方可制作用于裝飾的建筑材料(圖9)。

圖9　承德地區(qū)鐵尾礦綜合利用模式

4結(jié)語(yǔ)

對(duì)河北省各地區(qū)鐵尾礦的分布特征以及綜合利用模式進(jìn)行了詳細(xì)探討，認(rèn)為對(duì)該地區(qū)鐵尾礦進(jìn)行綜合利用，應(yīng)首先分析不同地區(qū)的尾礦結(jié)構(gòu)成分特點(diǎn)以及尾礦在該地區(qū)的分布規(guī)律；其次應(yīng)結(jié)合各地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及開(kāi)發(fā)利用尾礦的技術(shù)成熟程度，對(duì)鐵尾礦進(jìn)行綜合利用；最后本著充分利用資源，使鐵尾礦的資源效益達(dá)到最大化，減少土地占用及有用資源流失，不產(chǎn)生新的二次污染等原則，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、社會(huì)效益等方面加強(qiáng)綜合分析研究，以確定在不同地區(qū)鐵尾礦的最優(yōu)利用模式。

參考文獻(xiàn)

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(收稿日期2016-01-05)

Distribution Characteristics and Comprehensive Utilization Mode of the Iron Tailings in Hebei Province

Chen Chao1,2Bai Haijuan1,2

(1.College of Mining Engineering,North China University of Science and Technology;2. Hebei Province Key Laboratory of Mining Development and Safety Technique)

AbstractThe distribution characteristics of the iron tailings in Hebei province is analyzed,the compositons of iron tailings of the different regions in Hebei province are discussed in detail.Based on the above analysis results,the secondary utilization status of the iron tailings and the comprehensive utilization mode of Jidong region,Hanxing region and Chengde region are studied in depth.The results show that the recycling and secondary utilization of the iron tailings is practiced in the different regions of Hebei province,it not only can reduce the loss of useful resources,but also avoid the second pollution caused by iron tailings and improve the resource efficiency.

KeywordsIron tailing， Distribution characteristics， Secondary utilization， Comprehensive utilization mode

陳超(1975—)，男，教授，博士，碩士研究生導(dǎo)師，063009 河北省唐山市路南區(qū)新華西道46號(hào)。