王海霞 來有邦 張 朔

（河鋼礦業(yè)司家營北區(qū)分公司）

某選礦廠為鞍山式沉積變質(zhì)鐵礦床，設(shè)計規(guī)模年處理原礦150萬t。該選礦廠磁鐵礦嵌布粒度較粗，以0.80～0.15 mm為主，+0.15 mm占約80%［1］，采用階段磨礦、單一磁選工藝，年產(chǎn)鐵精粉68.21萬t。2012年隨著該選礦廠自有資源的枯竭，選廠逐步停產(chǎn)，尾礦庫也已停用，尾礦庫尾礦堆存量約1 400萬t。

隨著礦產(chǎn)資源的日益匱乏和資源環(huán)保意識的不斷增強，鐵尾礦作為二次資源開發(fā)利用顯得越來越重要［2］。目前，我國每年新增排放尾礦約3億t［3］，尾礦砂大量堆積，不僅占據(jù)了大量的土地，還造成了環(huán)境污染。同時，尾礦庫還是企業(yè)的重大危險源，對閉庫尾礦庫進行回采利用，既可減少潛在的安全隱患，又可變廢為寶［4］。

為促進鐵尾礦的資源化利用，提高礦產(chǎn)資源綜合利用水平，同時降低對環(huán)境的不利影響，目前很多礦山進行了尾礦再利用的試驗研究，并付諸了實踐，取得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。目前，鐵尾礦資源開發(fā)利用主要有2種途徑，一是通過再磨再選回收其中的有價組分；二是將尾礦砂直接或篩分分級后作為建筑用砂石骨料進行銷售。為實現(xiàn)尾礦資源的二次利用，主要從以上兩方面對該選礦廠的尾砂產(chǎn)品進行相關(guān)探索性試驗研究。

1 原礦性質(zhì)

1.1 不同水平高度礦樣性質(zhì)

尾礦通過放礦管由沉積灘頂向庫內(nèi)排放，形成由灘頂向庫內(nèi)傾斜的沉積灘面，在尾礦沉積過程中，一般在放礦口附近沉積的顆粒較粗，在距離放礦口較遠的位置沉積的顆粒較細。因此，尾礦在從放礦口流向庫內(nèi)的過程中，由于顆粒自重不同，具有從粗到細逐漸沉積下來的特性。

為保證所取尾礦樣具有代表性，對該選礦廠尾礦庫同一高度、不同位置分別取樣作為1個樣品；在垂直方向每間隔3 m高度取一個代表性樣品，共取8個樣品，分別對所取的尾礦礦樣進行化驗分析及篩析試驗研究。尾礦砂礦樣性質(zhì)測定結(jié)果見表1。

注：1#～8#依次為從高到低所取礦樣，綜合樣為所取樣品混合樣。

由表1可知，不同水平高度的尾礦砂礦樣鐵品位相近，但均較低，均在6%以下；-0.074 mm粒級含量在15.6%～52.0%，-0.074 mm細度含量變化較為明顯。

1.2 尾礦綜合樣性質(zhì)分析

對尾礦砂綜合樣進行化學多元素、鐵物相及粒度分析，結(jié)果見表2～表4。

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由表2～表4可知，該選礦廠尾礦綜合樣鐵品位約5%，品位較低，有害元素P、S含量也較低，SiO2含量高達80.00%，屬高硅型鐵尾礦；磁鐵礦和赤褐鐵礦含量為50.83%，有一定的回收價值；不可回收的硅酸鐵含量也較高，為38.08%；該尾礦各粒級鐵品位分布較均勻。

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2 鐵尾礦中的鐵回收試驗研究

該選礦廠原選礦工藝為階段磨礦、單一磁選流程，即原礦經(jīng)一段磨礦分級后進入二段磨礦，二段磨礦產(chǎn)品經(jīng)磁選選別后給入細篩，細篩篩下經(jīng)磁聚機選別后，磁聚機底流進入精選，溢流和細篩篩上經(jīng)濃縮磁選后返回二段磨礦。由于原礦嵌布粒度較粗，經(jīng)過兩段磨礦，磨至約-0.074 mm70%時，可得到合格精礦產(chǎn)品。根據(jù)現(xiàn)場原工藝流程生產(chǎn)情況，對尾礦砂綜合樣進行再磨再選試驗，看能否利用原工藝流程或現(xiàn)有閑置設(shè)備建立單獨的尾礦回收流程進一步回收鐵精礦產(chǎn)品。

2.1 試驗流程

試驗工藝流程見圖1。

2.2 試驗結(jié)果

2.2.1 預富集選別試驗

將尾礦砂綜合樣采用CTS-0503磁選機進行預富集選別試驗，磁場強度為240 kA/m，試驗結(jié)果見表5。由表5可知，綜合樣經(jīng)磁選預富集，可得到鐵品位9.49%、鐵回收率35.10%的粗精礦。

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2.2.2 預富集精礦磨礦—粗選試驗將預富集的粗精礦產(chǎn)品磨至-0.074 mm43.4%，然后將磨礦產(chǎn)品進行粗選試驗，試驗采用CTS-0503磁選機，試驗磁場強度為240 kA/m，試驗結(jié)果見表6。由表6可知，經(jīng)過一段磨礦—粗選選別后，磁選精礦鐵品位可達25.86%，精礦產(chǎn)率為5.77%。

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2.2.3 二段磨礦—精選試驗

將粗選精礦進一步細磨至-0.074 mm80.6%，利用RK-CRS磁選機進行精選試驗，試驗磁場強度為96 kA/m，試驗結(jié)果見表7。

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由表7可知，經(jīng)過二段磨礦—精選選別后，磁鐵礦精礦鐵品位為47.42%，精礦產(chǎn)率僅為2.58%；如果繼續(xù)細磨，精礦鐵品位會有所提升，但相應(yīng)的鐵回收率也會降低。

由以上試驗結(jié)果可知，該選礦廠尾礦樣鐵品位較低，為5%左右，經(jīng)過再磨再選后，可得到精礦鐵品位47.42%、產(chǎn)率2.58%的鐵精礦，可回收的精礦鐵品位和產(chǎn)率均較低，回收意義不大，而且隨著磨礦細度的增加能耗也會相應(yīng)增加，生產(chǎn)成本較高，相應(yīng)的利潤空間收窄，當鐵精粉價格比較高時有一定的可行性，鐵精粉價格低時不具備可行性。

3 作為機制砂銷售的可行性研究

經(jīng)除土處理，由機械破碎、篩分制成的粒徑小于4.75 mm的巖石、礦山尾礦或工業(yè)廢渣顆粒，但不包括軟質(zhì)、風化的顆粒，俗稱人工砂［5］。近年來，人工砂作為天然河砂的替代品被廣泛應(yīng)用，從尾礦砂中分離提取機制砂投資較低，收入可觀，是合理利用尾礦資源，實現(xiàn)資源可持續(xù)發(fā)展的有效措施。試驗分別取3批次該尾礦礦樣進行粒度分析，分析結(jié)果見表8。

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根據(jù)相關(guān)資料，目前市場上粗砂的平均粒徑為+0.5 mm，中砂平均粒徑為0.5～0.35 mm，細砂平均粒徑為0.35～0.25 mm，特細砂平均粒徑為-0.25 mm。由表8可知，該尾礦砂粒度較粗，-0.50 mm粒級含量為90.82%，+0.25 mm粒級含量為35.33%，+0.25 mm粒級產(chǎn)品可以作為細砂銷售，-0.25 mm粒級可作為特細砂銷售。同時，利用鐵尾礦砂來替代天然砂，不僅可以減少開采天然砂造成的環(huán)境破壞，還可以減少鐵尾礦堆存對環(huán)境造成的影響，符合可持續(xù)發(fā)展的理念，應(yīng)用前景廣闊，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。因此，可以將該尾礦砂產(chǎn)品作為機制砂產(chǎn)品直接進行銷售，經(jīng)濟可行。

4 結(jié) 語

通過對某選礦廠尾礦庫堆存的尾礦進行綜合回收利用試驗研究發(fā)現(xiàn)，尾礦產(chǎn)品經(jīng)再磨再選流程選別，可得到產(chǎn)率2.58%、鐵品位47.42%的精礦產(chǎn)品，鐵精礦品位和鐵回收率均較低，回收成本較高，經(jīng)濟上可行性差。從粒度分析結(jié)果可知，其粒度符合機制砂粒度要求，因此將其作為機制砂直接銷售在經(jīng)濟上較為合理，同時可實現(xiàn)尾砂產(chǎn)品的再利用，社會效益及經(jīng)濟效益顯著。