□文｜徐航 劉詩竹

目前我國礦產(chǎn)資源形勢嚴(yán)峻，地表及淺部的礦產(chǎn)資源經(jīng)過了長期的探尋和開發(fā)，大部分已被利用，礦產(chǎn)儲量日益減少，又因其具有較大的牽涉面積及發(fā)展?jié)摿?，尾礦資源的綜合利用問題備受各方專家及企業(yè)關(guān)注。有相關(guān)專家表示，尾礦資源的綜合利用將是未來礦產(chǎn)綜合利用大范圍使用最具發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域，尾礦將成為人們爭先利用的新資源。目前尾礦的綜合利用主要是尾礦再選、生產(chǎn)建筑材料、用于制作肥料、充填礦山采空區(qū)和尾礦復(fù)墾等途徑。利用電鏡掃描研究尾礦的化學(xué)元素成分為尾礦的綜合利用提供了便利條件。

電鏡掃描的基本原理及應(yīng)用

電鏡掃描的原理是通過高真空的鏡筒，由電子槍產(chǎn)生的電子束在樣品表面逐點進(jìn)行掃描轟擊，產(chǎn)生一系列電子信息，并由探測器將各種電子信號接收后經(jīng)電子放大器放大，再輸入由顯像管柵極控制的顯像管。

聚焦電子束對所采集的樣品表面進(jìn)行掃描時，因為樣品不同部位表面的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、表面電位、其中所含元素的成分和表面凹凸的不同，會導(dǎo)致聚焦電子束激發(fā)出的電子信息有所差異，使得顯像管的電子束強度也隨之發(fā)生變化，最終會在顯像管熒光屏上獲得圖像，掃描后得到的圖像與樣品表面結(jié)構(gòu)是相一致的。電鏡掃描具有樣品制備過程簡單，景深大、圖象富有立體感，圖象放大范圍廣、分辨率高及電子束對樣品的損傷與污染程度較小等優(yōu)點，因此其在材料學(xué)、生物學(xué)、微電子工業(yè)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用并發(fā)揮著重要的作用。

化學(xué)元素成分檢測及結(jié)果

化學(xué)元素成分檢測

所采集尾礦樣品委托河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院利用美國公司Edax生產(chǎn)的eds（能譜儀）對采集來的尾礦進(jìn)行成分分析。實驗過程中，首先對尾礦樣本局部放大，放大后的結(jié)果見圖1。

試驗數(shù)據(jù)顯示，該尾礦中硅、氧、鋁等元素占大多數(shù)，少量含有鈉、鎂、鈣等元素。部分檢測結(jié)果見表1。

圖1 尾礦局部放大圖

表1 EDS Spot 1

檢測結(jié)果分析

該尾礦庫中部分尾礦并不能完全反映整個尾礦庫內(nèi)所有尾礦的情況，但通過分析該尾礦樣本說明該尾礦庫開采比較良好，該礦石中不含鐵、銅、鎳等重金屬成分，對環(huán)境不會產(chǎn)生重大危害。其中部分成分含量如圖2。

圖2 尾礦化學(xué)元素含量及分布圖

若尾礦中含有大量金屬并長期堆存于地表，在降水等外界因素作用下，尾礦中的有害物質(zhì)更易深入周圍環(huán)境，尤其是重金屬離子，造成重金屬土壤環(huán)境污染，這就需要對金屬尾礦中的金屬元素進(jìn)一步回收再利用。

結(jié)論與問題

(1)在尾礦資源的處理上，如果處置不周，會一定程度上污染到周邊的環(huán)境，例如在某些尾礦庫中會存在一些硫、銅、鎳等有害物質(zhì)，會嚴(yán)重污染土壤土質(zhì)、附近水體及動植物的元素；若可以有效地對尾礦進(jìn)行處置，那么經(jīng)合理處理和有效提取后，那些尾礦中含有的農(nóng)業(yè)及工業(yè)生產(chǎn)所需的多種元素，便能派上用場，如氮磷鉀等均為農(nóng)作物生長所需的營養(yǎng)元素。

(2)在本次的試驗分析中，由于經(jīng)濟(jì)條件等原因只做了部分檢測，但某一尾礦庫中不同尾礦具有不同的化學(xué)成分。綜合上述出現(xiàn)的一些原因， 為提高尾礦的回收效率，降低回收的成本，在實施尾礦資源回收再利用的過程中，我們可以根據(jù)目標(biāo)礦物化學(xué)成分的不同而采取相應(yīng)的技術(shù)手段。