馬德勇 曹敏 蘇發(fā)強 黃建洪 熊永春

（1.云南中鐵雙百建材有限公司；2.昆明理工大學環(huán)境科學與工程學院；3.云龍縣鐵廠礦產開發(fā)有限公司）

中國是世界上鎢礦儲量最豐富的國家，2015 年全球鎢儲量330 萬t，我國占57%。我國查明鎢資源儲量在20 萬t 以上的省區(qū)有湖南、江西、甘肅、河南、廣西、福建、廣東、安徽和云南，主要鎢礦礦石類型有白鎢礦、黑鎢礦、混合鎢礦，分別占資源儲量的45.12%、37.75%、17.13%［1-2］。隨著鎢礦資源的快速開發(fā)利用，易選、高品位黑鎢礦資源日益短缺，目前，我國不得不大量開發(fā)利用低品位白鎢礦資源［3］。

我國白鎢礦資源的主要分布特點是貧礦多、富礦少，鎢品位小于0.4%的白鎢礦資源占總資源量的80%以上，并且常與黑鎢礦及其他金屬礦物共伴生，此類白鎢礦資源約占總資源量的70%［4］。

由于鎢原礦品位一般較低（0.1%～0.7%），需經多次精選才能得到最終精礦，采選過程中固體廢棄物排放強度較大，據統(tǒng)計，每生產1 t 鎢精礦，排出廢石約185 t、尾礦約496 t［5］。大量的尾礦堆積在地表不僅壓占大量的土地、釋放出其中殘存的藥劑，而且容易誘發(fā)一系列的次生地質災害，其中包括尾礦長期堆存風化釋放出的重金屬離子對生態(tài)環(huán)境的污染、形成的礦山廢水對河流湖泊等水體的破壞［6］。2018 年，全國一般工業(yè)固體廢棄物產生量約32 億t，綜合利用率45.9%，其中尾礦約8億t，綜合利用率僅27.4%，是綜合利用率極低的一種大宗工業(yè)固體廢棄物。

尾礦是放錯時間和地點的資源，若對其采取適當的管制措施、進行資源化利用，不僅可以充分利用其中的有價組分，緩解資源壓力、減輕環(huán)境污染，同時還可產生可觀的經濟效益［7］。2018年，國家發(fā)改委提出投入3 000 億元支持八大領域發(fā)展，包括礦產資源綜合利用、固體廢物綜合利用、建筑廢棄物資源化利用等方面；2021 年3 月發(fā)布的《關于“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導意見》中明確，到2025年，煤矸石、粉煤灰、尾礦（共伴生礦）、冶煉渣、工業(yè)副產石膏、建筑垃圾、農作物秸稈等大宗固廢的綜合利用能力顯著提升，利用規(guī)模不斷擴大，新增大宗固廢綜合利用率達到60%，存量大宗固廢有序減少。

鎢尾礦作為我國的特色尾礦，結合實際進行綜合利用意義重大。因此，選擇以云南省易門縣某白鎢尾礦為對象，進行資源化利用研究，以期為鎢尾礦的資源化利用提供借鑒。

1 白鎢尾礦（含鎢渣）綜合利用現狀及要求

1.1 綜合利用現狀

鎢尾礦綜合利用主要包括回收有價金屬礦物、非金屬礦物及整體利用3個方面內容。

（1）金屬礦物的回收。鎢礦中通常伴生銻、鈹、鈷、金、錫、鉬、鉍、銅、鉛、鋅、銀等有價金屬，選冶后部分有價金屬進入尾礦，通過選冶綜合回收其中的有用金屬，能有效提高鎢礦資源的綜合利用率［8］。目前，從鎢尾礦中回收較多的有價金屬包括鎢、鉬、鉍。鎢精礦經過提煉，其鎢渣的鎢含量也較高，甚至與低品位鎢礦石相當。根據鎢渣的特性，鎢渣中鎢的回收主要有酸浸法、蘇打燒結法、堿焙燒法、選礦富集法和合金法等。肖超等［9］以硫酸為浸出劑、磷酸為添加劑，全濕法處理低品位鎢渣（WO3品位1.78%，Mo品位0.52%），優(yōu)化條件下的鎢、鉬浸出率分別為69.7%與31.6%。羅仙平等［10］對某鎢冶煉渣采用先浮鉬，然后調低pH 值浮其他硫化礦物，再采用硫化浮選法回收氧化鉍礦物，之后浮選白鎢礦，最后重選回收錫石的工藝，獲得的鉍、鎢、錫精礦主金屬的品位分別為8.34%、17.51%、35.39%，對應主金屬的回收率分別為72.62%、53.23%、65.94%。

（2）非金屬礦物的回收。鎢尾礦中常見的非金屬礦物有石英、長石、云母、石榴子石、螢石、方解石等。螢石是一種被廣泛應用于化工、鋼鐵、玻璃及陶瓷等工業(yè)的重要非金屬礦物。對某白鎢尾礦，張春雷［11］采用1粗2掃、粗精礦再磨后5次精選流程處理，在給礦CaF2品位16.41%的條件下，獲得了CaF2品位87.92%、CaF2回收率53.53%的螢石精礦。對于某含石榴石的鎢尾礦，晶粒粗大的石榴石不僅色澤美麗，可作為寶石原料；硬度高，可做研磨材料；此外，其中的石英及綠柱石也具有回收利用價值，石英作為非金屬工業(yè)的主要原料，被廣泛應用于玻璃、陶瓷以及其他非金屬工業(yè)［12］。張志峰［13］采用反浮選工藝對滇西某鎢尾礦的綠柱石進行回收，結果獲得BeO 品位7.5%、回收率60.65%的綠柱石精礦。

（3）整體利用。由于尾礦的利用價值極復雜，能兼具規(guī)模效應、經濟效應和環(huán)境效應的最好利用途徑是建材領域。除資源化利用為建筑用砂石骨料外，還可進一步開發(fā)高附加值產品，如應用于礦物聚合材、微晶玻璃、釉面磚及免燒磚等［14］。鎢尾礦整體利用既可固定其中的有害成分，又可最終實現無尾礦礦山建設。焦向科等［15］采用搖床重選—機械磨礦—堿熔融工藝逐級預處理某鎢尾礦，然后分別與鋁校正料、偏高嶺土復合后在堿激發(fā)劑作用下制備礦物聚合材料，養(yǎng)護齡期7 d的試塊最高抗壓強度可達48.45 MPa，表明該鎢尾礦經預處理后適宜作為硅鋁原料制備礦物聚合材料。對于某鎢尾礦，蘇達根等［16］的研究表明，水泥生料中WO3的質量分數為1×10-6～6×10-4時，可改善生料的易燒性，有利于水泥熟料礦物的形成，且可減少Pb、Cd 和氟的逸放，可作為環(huán)保型水泥熟料礦化劑。范佳樂［17］以某鎢尾礦為主要原料，摻雜稀土氧化物氧化釔，采用分段式燒結法制備了鎢尾礦泡沫微晶玻璃，滿足保溫材料的性能要求。鎢尾礦作為建筑用砂則不需要再作破碎處理，能耗和成本較低，具有天然優(yōu)勢。

1.2 綜合利用要求

（1）尾礦的理化特性決定了尾礦資源化利用途徑，在綜合利用前開展詳細的工藝礦物學研究，查明尾礦的礦物成分、有價成分賦存狀態(tài)及粒度分布特征等，為鎢尾礦綜合回收利用提供依據，經濟合理地實現尾礦資源的最大化利用。

（2）尾礦資源化綜合利用是典型的政策引導型市場，政策因素十分重要，需不斷完善細化相關政策法規(guī)，并加大政策實施和監(jiān)管力度，總體規(guī)劃、分步實施，實現尾礦資源綜合回收與環(huán)境、社會和經濟的協調可持續(xù)發(fā)展。

（3）結合目前鎢尾礦資源回收的難點，應開展鎢尾礦綜合利用專項研究，開發(fā)適合鎢尾礦綜合利用的新工藝、新藥劑及新設備。

2 易門縣某白鎢尾礦的資源化利用

2.1 生產流程

易門縣某白鎢礦床屬典型的接觸交代（矽卡巖）變質礦床，圍巖以透輝石矽卡巖、方柱石、斜長石、方解石、石英為主，次為石榴子石、綠泥石、螢石、黑云母，金屬礦物有白鎢礦、輝鉬礦、硫鐵礦、褐鐵礦、黃鐵礦。礦石的金屬礦物及非金屬礦物組成復雜，屬難選礦石。鎢尾礦生產流程實為鉬硫鎢依次優(yōu)先浮選流程，見圖1。其中，碎礦作業(yè)采用三段一閉路破碎流程，將450～0 mm礦石碎至P95=-12 mm。

2.2 尾礦的性質

尾礦的礦物成分及有害元素組成是影響尾礦利用的關鍵因素［18］，當尾礦中的有價金屬含量較高時，可提取尾礦中的有價金屬；當有價金屬含量微量時，尾礦的資源化利用可考慮用作建材、采空區(qū)充填等。鎢尾礦主要化學成分分析結果見表1，主要礦物含量見表2，粒度篩析結果見表3。

從表1 可看出，尾礦的有價金屬含量低，WO3含量0.01%、Mo 含量0.005%，WO3含量低于綜合回收要求的不低于0.05%的目標，屬典型的瘠性尾礦資源。

從表2 可以看出，尾礦中非金屬礦物石英、鈣鐵榴石、輝石、長石等含量均較高，占礦物總量的81.9%；金屬礦物含量低。

從表3 可以看出，+0.15 mm 粒級產率70%，滿足《建筑用砂》（GB/T 14684—2011）規(guī)定的建筑砂國標粒度要求。

2.3 尾礦資源化利用工藝

通過對尾礦主要化學成分分析、礦物組成分析及粒度篩析，可知尾礦的主要成分為硅、鋁、鈣及鐵氧化物；主要非金屬礦物為石英、鈣鐵榴石、輝石、長石等，與傳統(tǒng)建筑材料較為相似；尾礦粒度滿足建筑用混凝土砂料粒度要求。尾礦為依次選鉬、硫、鎢尾礦，藥劑殘留較高、泥化嚴重，部分非金屬礦物性狀已被改變，且尾礦含泥、鐵、硫、氟較高，需進行脫泥脫藥—強磁選除鐵—浮選脫硫氟—篩分，最后經清水洗砂獲得最終砂樣。

本尾礦資源化利用選定的設備類型、規(guī)格、臺數應滿足選廠規(guī)模及所處理物料的理化性質要求，同時還應滿足節(jié)能、運行成本低的要求。資源化利用過程的主要設備：

（1）強磁選機。采用直流?800 mm×3 200 mm型中強磁選機（處理能力180 t/h，磁場強度334.39 kA/m）除鐵。

（2）振動篩。面積8 m2高頻振動細篩4用1備（處理能力180 t/h），篩上物料進入脫藥作業(yè)，篩下物料進入尾礦排放系統(tǒng)。

（3）脫硫浮選機。脫硫工藝采用CGF-16 型浮選機，浮選流程為1粗2掃2精流程，浮選泡沫產品送沉淀池堆放，尾礦進入洗砂機脫藥、脫泥，并用皮帶輸送機輸送至料場堆放。

在場地布置上充分考慮自然落差，利用自流原理，減少能耗。

經上述處理的尾砂硫、氟、鐵含量均有效降低，基本滿足《建筑用砂》（GB/T 14684—2011）要求。

2.4 經濟效益

本項目的成本費用主要包括生產費用、管理費用及銷售費用，預估項目年均總成本費用1 047.85 萬元，白鎢尾礦處理量1 600 t/d，建筑砂產率70%，年產建筑砂40.88萬t，按銷售價格40元/t（不含運輸費）計，預估項目銷售額1 635.2萬元/a，利潤587.35萬元/a。

3 結論

（1）易門縣某白鎢尾礦的有價金屬含量低，WO3含量0.01%、Mo 含量0.005%，無回收價值；尾礦中的非金屬礦物石英、鈣鐵榴石、輝石、長石等含量較高，占礦物總量的81.9%，金屬礦物含量低，與建筑砂的成分很接近；尾礦+0.15 mm 粒級產率70%，滿足《建筑用砂》（GB/T 14684—2011）規(guī)定的建筑砂國標粒度要求。

（2）尾礦經脫泥脫藥—強磁選除鐵—浮選脫硫氟—篩分工藝處理，最后經清水洗砂獲得的最終砂樣基本滿足建筑用砂的性能要求。

（3）根據選礦廠的規(guī)模，按70%的產出率，利潤可達587.35萬元/a。

（4）鎢尾礦整體利用為建筑材料有利于實現鎢尾礦減量化及提高尾礦資源附加值。