劉庭忠，吳師金，盧一，周渝

（江西省地質調查研究院，江西 南昌 330030）

通過調查江西省114 家銅鉛鋅鉬金螢石鎢礦山企業(yè)的尾礦，其尾礦庫內累計庫存尾礦量約78368.84 萬t，近三年年均排放量累計為5751.58萬t，年均綜合利用尾礦量493.2 萬t，年均綜合利用率約為9%，利用方式多為建筑用砂和采空區(qū)充填等粗放式利用，尾礦存放壓力越來越大。對于尾礦綜合利用，自上個世紀80 年代起，我國就有一定的研究，當時多集中在有價元素二次回收方面[1-3]和利用尾礦生產微晶玻璃和微晶陶瓷方面[4-8]。1998 年8 月中國科學院趙鵬大、常印佛、劉寶珺、殷鴻福、涂光熾、王淀佐六位院士提出“盡快啟動非傳統(tǒng)礦產資源發(fā)現(xiàn)與開發(fā)基礎研究” 的建議，以及國家對環(huán)境保護的重視程度越來越高，礦山尾礦減量化逐漸擺在礦山企業(yè)面前。進入21世紀，我國尾礦綜合利用研究在二次回收有價元素的基礎上逐漸轉向減量化，如賴才書，閻贊等對尾礦的二次回收，用作建筑材料、土壤改良劑及微量元素肥料以及充填礦山采空區(qū)等方面進行了研究[9-10]，同時，尾礦中非金屬礦利用也開展了研究[11-13]。劉玉林，劉長淼等從尾礦的主要成分對尾礦進行分類, 梳理了我國在尾礦資源化、減量化和無害化技術及應用現(xiàn)狀, 并對我國尾礦綜合利用存在問題及需解決的問題提出了建議[14]，隨著近幾年創(chuàng)導綠色生態(tài)發(fā)展，尾礦的全尾資源化利用研究迫在眉睫。

江西省花崗巖分布廣泛，以花崗巖為母巖或圍巖的有色金屬礦、稀有金屬礦和非金屬礦( 以下統(tǒng)稱為 “花崗巖型” 礦) 分布較多，其在開采開發(fā)過程中形成大量的尾礦。下面通過分析江西4 個不同礦種的 “花崗巖型” 礦( 即：青石鎢錫礦、白果鋰銣礦、風里背高嶺土礦和槽溪山鉀長石礦) 尾礦資源化綜合利用研究現(xiàn)狀，來探討 “花崗巖型” 礦全尾資源化利用的可行性。

1 四個不同礦種的 “花崗巖型” 礦尾礦綜合利用研究

1.1 青石鎢錫礦

青石鎢錫礦為花崗巖內接觸帶石英脈型鎢錫礦床，并含一定的銅和鉬。其圍巖為花崗巖。礦石成分中鎢錫達到工業(yè)品位，銅鉬達到綜合利用品位。

試驗采用重浮聯(lián)合選礦法，回收了主回收元素鎢、錫、鉬和銅載體礦物后，并形成大量尾礦，占全礦的99.02%。尾礦的主要化學成分為：SiO278.42%，Al2O311.08%，TiO20.08%，F(xiàn)e2O32.12%，K2O 4.20% 和Na2O 1.55%。其主要礦物成分為石英 39.0%，長石 30.2% 和云母28.5%。

綜合利用試驗：云母浮選經一粗一掃二精流程獲得云母精礦；長石浮選經一粗一掃二精流程獲得長石精礦；長石浮選尾礦經強磁選后得到石英精礦。原則流程見圖1。

圖 1 青石鎢錫礦尾礦綜合利用原則流程圖Fig .1 flow chart of comprehensive utilization Qingshi tungsten and tin tailings

產品指標如下：

①絹云母粉精礦，產率( 以尾礦為基數(shù)，下同) 為31.17%，Al2O3、SiO2、K20 含量達到相應產品要求。

②平板玻璃用長石精礦，產率為12.44%，精礦中K20+Na2O 含量為13.02%，K20、Na2O 含量達到相應產品要求。

③日用陶瓷用石英精礦，產率為37.60%，SiO2含量為99.31%，精礦中Fe2O3含量為0.074%，TiO2含量為0.011%，F(xiàn)e2O3+TiO2含量為0.085%，滿足相應產品要求。

1.2 白果鋰銣礦

白果鋰銣礦礦體為蝕變中細粒白云母花崗巖，礦石中Rb2O 和Li2O 含量分別為0.16% 和0.37%。未見鋰和銣的獨立礦物，鋰和銣主要以類質同象的形式分散在白云母中。

試驗研究表明：原礦經浮選云母后，尾礦主要化學成分為：SiO276.47%，Al2O312.17%，K2O 2.46%，Na2O 4.6%，F(xiàn)e2O31.25%，TiO20.04%，主要礦物成分為：石英40.2%，斜長石56.5%， 白云母1.2% 和其他2.1%。

云母尾礦通過一粗二掃三精浮選分離，得到長石精礦和石英，石英經強磁選除鐵鈦后到石英精礦。原則流程見圖2。

圖 2 白果鋰銣礦尾礦縮合利用原則流程圖Fig .2 flow chart of comprehensive utilization Baiguolithium rubidium ore tailings

產品指標如下：

①長石精礦：產率( 以尾礦為基數(shù)，下同) 為54.08%，達到日用陶瓷用長石合格品的要求；

②石英精礦：產率為38.41 %，達到日用陶瓷用石英一等品要求。

1.3 風里背高嶺土礦

風里背高嶺土礦為花崗巖風化殘積型高嶺土礦，其母巖為中細粒（斑狀）二云母花崗巖和細粒白云母花崗巖。

原礦經碎散- 篩分- 旋流器分離- 磁選- 漂白可獲得產率為16.83% 的高嶺土產品，尾礦主要化學成分為：SiO279.39%，Al2O311.93%， K2O 3.75%，Na2O 0.26%，TiO20.11%，F(xiàn)e2O31.47%。 主 要 礦物成分為：石英48.08%，長石26.44%，白云母25.18% 和高嶺石0.3%。

綜合利用試驗：云母浮選經一粗一掃二精流程獲得云母精礦；長石浮選經一粗一掃經強磁選除鐵鈦后獲得長石精礦；長石浮選尾礦經強磁選后得到石英精礦，原則流程見圖3。

圖 3 風里背高嶺土礦尾礦綜合利用原則流程圖Fig .3 flow chart of comprehensive utilization Fenglibei kaolin mine tailings

產品指標如下：

①MCA-1絹云母粉精礦：產率(以尾礦為基數(shù)，下 同) 為38.3%，Al2O323.42%，SiO261.49%，K2O 6.02%；

②一級平板玻璃用長石精礦： 產率為12.14%，K2O 10.49%，F(xiàn)e2O30.14%；

③優(yōu)等品日用陶瓷用石英精礦： 產率為42.3%，SiO299.42%，F(xiàn)e2O30.016%。

1.4 槽溪山鉀長石礦

槽溪山鉀長石礦為花崗偉晶巖，主回收礦物為長石（包含鉀長石和斜長石）。尾礦主要化學成分為：SiO279.73%，Al2O39.63%，TiO20.06%，F(xiàn)e2O31.33%，K2O 3.87%，Na2O 1.83%和CaO 0.24%，主要礦物成分為：石英47.87%，白云母41.96%，長石8.5%，其他1.67%。

槽溪山鉀長石礦尾礦綜合利用與前面三個礦略有不同：①槽溪山鉀長石礦在浮選長石之前先要通過二次浮選將云母富集，綜合利用云母時，對云母進行兩次精選，獲得云母精礦。②主回收礦物長石是從云母浮選后的尾礦回收。③浮選長石后的尾礦經強磁選除鐵鈦后到石英精礦，見圖4 中 “石英利用部分原則流程”。可見，槽溪山鉀長石礦的尾礦綜合利用貫穿在整個選礦過程中。原則流程見圖4。

圖 4 槽溪山鉀長石礦尾礦綜合利用原則流程圖Fig .4 flow chart of comprehensive utilization Chouxishan potassium feldspar mine tailings

產品指標如下：

①長石精礦：產率58.01%，品質達到了目前日用陶瓷用長石鉀長石類產品標準一等品。

②云母精礦：產率為18.42%，相對尾礦而言產率為43.87%，產品滿足絹云母精礦質量標準MCA-2 牌號要求。

③石英精礦：產率為17.95%，相對尾礦而言產率為42.75%，SiO2含量為99.11%，達到了目前日用陶瓷用石英砂優(yōu)等品質量要求。

2 “花崗巖型” 礦尾礦特征

前面已經限定 “花崗巖型” 礦是指圍巖或母巖為花崗巖( 或花崗偉晶巖) 的礦床，此類尾礦主要表現(xiàn)出花崗巖的特點，具體如下：

（1） 化學成分主要為SiO2、Al2O3、K2O 和Na2O 等，尤其是SiO2，其含量高于75%，其次是Al2O3，其含量也高于10%，見表1。

表1 尾礦主要化學成分/%Table 1 Chemical composition of tailings /%

（2）尾礦中礦物成分主要為石英、長石( 鉀長石和斜長石) 和云母( 白云母和黑云母)，見表2。

表2 尾礦主要礦物成分/%Table 2 main mineral composition of tailings /%

（3）“花崗巖型” 礦中石英、長石和云母的嵌布粒度較粗，一般在2 mm 以上，多在2 mm ～ 5 mm，甚至更粗。遠遠粗于主回收礦物，如青石鎢錫礦中黑鎢礦、錫石等。因此，當磨礦至主回收礦物解離時，形成尾礦的石英、長石和云母早于解離。

（4）在花崗巖風化過程中，石英一般不風化，云母難風化，只有長石是容易風化成高嶺土或其他粘土礦物。因此，對于以花崗巖為母巖的風化殘積型礦床，其風化過程也是石英、云母和長石之間的一個解離過程。

綜上所述，“花崗巖型” 礦尾礦其實就是一個石英、云母和長石完全解離的一個人工非金屬礦。

3 “花崗巖型” 礦尾礦綜合利用產品特征

根據(jù)花崗巖的特性，基本決定了其尾礦的特征，也決定了 “花崗巖型” 礦尾礦資源化綜合利用產品種類，從前面四類不同 “花崗巖型” 礦尾礦綜合利用研究結果來看，其綜合利用產品具有如下特征：

（1）產品種類為絹云母粉、日用陶瓷用石英和日用陶瓷用長石；

（2）各類產品的質量指標均達到目前國內相應的產品的合格品以上，見表3。

表3 綜合利用產品質量一覽表/%Table 3 list of comprehensive utilization of product quality /%

（3）以花崗巖原巖為圍巖的 “花崗巖型” 礦綜合利用長石和石英產品的質量更高，有的可達到優(yōu)等品或一級品。

（4）以花崗巖為母巖的風化型 “花崗巖型” 礦綜合利用的長石和石英產品的質量相對較差，主要是鐵含量偏高，可能是花崗巖含鐵礦物在風化過程中以離子相吸附在長石和石英表面，單一物理方法難于將其分離，但借助酸洗或酸浸，除鐵效果較好。

4 “花崗巖型” 礦全尾資源化可行性

通過剖析青石鎢錫礦、白果鋰銣礦、風里背高嶺土礦和槽溪山鉀長石礦的尾礦綜合利用研究結果，“花崗巖型” 礦全尾資源化綜合利用是完全可行的，理由如下：

（1）“花崗巖型” 礦尾礦特征表明，其礦物成分基本為石英、長石和云母，其他礦物極少量，為 “花崗巖型” 礦全尾資源化綜合利用提供物質基礎。

（2）“花崗巖型” 礦尾礦綜合利用產品特征可知，無論花崗巖作為母巖，還是作為圍巖，“花崗巖型” 礦尾礦綜合利用的產品絹云母粉、日用陶瓷用石英和日用陶瓷用長石均可達到合格品以上。這為 “花崗巖型” 礦全尾資源化綜合利用指明了綜合利用方向。

（3）從四個不同礦種的 “花崗巖型” 礦的尾礦綜合利用研究發(fā)現(xiàn)，其原則流程是相似的，即，首先通過浮選分離云母，云母再精選，得到云母粉精礦，其次通過浮選分離長石和石英，長石再精選，精選后的長石再除鐵鈦后得到長石精礦，石英經除鐵鈦后到石英精礦。因此，從選礦技術角度而言，“花崗巖型” 礦尾礦綜合利用的技術問題就是如何分離云母、長石和石英的問題。云母浮選是目前應用最廣泛的云母選礦方法，尤其是細粒云母。隨著浮選理論研究和裝備研制的逐步發(fā)展，一些新型的浮選技術( 如疏水聚團浮選法) 和裝備( 如充填式靜態(tài)浮選柱等) 已廣泛應用到云母浮選中，并取得了很好效果[15]。另外，早在2005 年于福順等在總結無氟浮選分離石英長石工藝技術時就指出酸性浮長石法是最常用方法, 中性和堿性條件下的浮選流程最有前景[16]?，F(xiàn)階段無氟無酸浮選分離長石和石英的技術研究也取得較大的進展[17]。從選礦技術而言，將尾礦中云母、長石和石英分離是可行的，即 “花崗巖型” 礦全尾資源化綜合利用技術上是可行的。

（4）“花崗巖型” 礦全尾資源化綜合利用經濟也是可行的，這是因為：①不需要另外增加開采方面的投資和開采成本；②選礦方面的主要投資和成本是破碎和磨礦，“花崗巖型” 礦全尾資源化綜合利用過程中不需要另外增加破碎和磨礦，因此其主要選礦投資和選礦成本也進入了主回收元素的投資和選礦成本中。

5 結 論

（1）在現(xiàn)有的選礦技術條件下，可以分離 “花崗巖型” 礦尾礦中的云母、長石和石英，得到相應的精礦產品，均滿足相應的產品質量要求，實現(xiàn)了尾礦資源化，為礦山企業(yè)增加經濟收益。

（2）通過研究，四個不同礦種的 “花崗巖型” 礦的尾礦綜合利用率在82.19%-95.71%，真正實現(xiàn)尾礦大幅度地減量化。減輕了尾礦對生態(tài)環(huán)境影響的壓力以及尾礦堆積而引起安全壓力，為礦山企業(yè)取得較好的社會效益。

（3）、“花崗巖型” 礦全尾資源化，為類似礦山在綠色礦山建設中的資源綜合利用和固廢減排提供方向和借鑒。