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姑山铁尾矿资源的综合利用
2011-07-13
介绍了马钢姑山矿业公司近几年来围绕姑山细粒尾矿资源开发利用所进行的研究项目,提出以循环经济理念为指导原则,通过研究和分析,形成尾矿利用与无尾排放思路,提高矿产资源的综合利用率,改善矿山环境。
SerialNo.507 July.2011 现ꢀ代ꢀ矿ꢀ业 总 第 507期 MODERNMINING 2011年 7月第 7期 姑 山铁 尾矿 资源 的综 合利 用 钱士湖 (马钢(集团)控股有限公司姑山矿业公司) ꢀ ꢀ摘ꢀ要ꢀ介绍了马钢姑山矿业公司近几年来围绕姑山细粒尾矿资源开发利用所进行的研究项 目,提出以循环经济理念为指导原则,通过研究和分析,形成尾矿利用与无尾排放思路,提高矿产资 源的综合利用率,改善矿山环境。 关键词ꢀ尾矿资源ꢀ无尾排放ꢀ利用ꢀ项目研究 ꢀ ꢀ尾矿是矿山资源开发在选矿过程排出的工业废 -0.5mm磁铁矿粉精矿和 50~15mm大块尾矿、 磨选后 -0.5mm粉尾矿,螺旋溜槽重选精矿并入姑 山赤铁精矿中。 弃物,随着矿山的发展,我国每年新增尾矿约 10亿 t。冶金矿山的尾矿主要是利用荒地、山林地筑坝成 库储存堆放。合适的尾矿库址距选矿厂较远,尾矿 处理费用大约为选矿加工费的 10% ~20%,少数尾 矿库容易发生垮塌事故,尾矿库成为安全生产一类 重点管理区域。研究大宗量尾矿的综合利用,达到 减少尾矿总量直至无尾,可以减少尾矿的堆存,减少 占地,既消除事故隐患,又开发出二次资源,意义重 大。马钢姑山铁矿长期坚持尾矿综合利用,每年利 用量超过 15万 t,近年来为扩大尾矿资源二次利用, 进行了有益的研究和探索。 2ꢀ尾矿资源综合利用与尾矿生产问题 2.1ꢀ尾矿资源利用 (1)-12+6mm粒级块尾矿的利用。姑山红 矿系统的粗粒磁选尾矿,年产量 5万 t左右,以 SiO2 和 Fe2O3为主要成分,颗粒坚硬致密,表面粗糙,颗 粒均匀,经过洗矿,含泥量低,各项物理性能指标符 合砼骨料的技术要求。自生产以来,该部分尾矿不 仅自用及售到周边市县,而且远销江苏扬州、南通等 地,供不应求,因此,该矿没有块尾矿堆存库。 1 ꢀ姑山矿选矿概况 (2)-50+15mm大 块尾矿的 利用。2007年 来,和睦山选厂投入生产,在碎矿过程中对混合矿 姑山矿业公司现有两个采选生产系统,一是姑 山红矿露天矿采选系统,一是和睦山井下混合矿采 选系统。水电等其他为共用,同在龙山选厂。 姑山露天采场原有 120万 t/a生产能力,姑山 铁矿经过多年的开采,现在已经进入生产的中后期, 目前开采作业已下降至 -148m水平,采选按 70万 t/a能力组织生产。主要金属矿物为赤铁矿,选矿工 艺为破碎—洗 矿—粗粒干式 强磁选—阶 段磨 矿— SLon强磁机 磁选,产 品有 -25+10mm、-12+6 mm块精矿(或加工成为 -6mm粗粉),-0.5mm 赤铁矿粉精矿,以及 -12+6mm块尾矿 和 -0.5 mm粉尾矿。 -50+15mm粒级进行大块永磁磁选-强磁选组合 预选抛废,年抛废大约 7万 t,主要是灰白或土黄色 围岩,以闪长岩为主,结构松散风化型物料,矿自用 于铺垫临时路基,周边乡镇、农村用以铺垫洼地等, 也不用设置块尾矿堆存场。 (3)少量姑山赤铁矿磨选尾砂作为黄砂代用销 售,利用分级设备提出占尾矿量 10% ~15%的较粗 粒级,为矿自用或周边乡镇、农村使用。 姑山矿业公司每年综合利用选厂尾矿量 15万 ~ 20万 t,但主要还是块尾的利用,细粒尾矿综合利 用率低。 .2ꢀ尾矿生产问题 和睦山铁矿地 下开 采设 计规 模为 原矿 70万 t/a,2007年 试 生 产以 来,生 产 混合 矿 占 50% ~ 2 磨选后姑山 铁矿尾 矿平均 22%左 右,相对 来 说,姑山尾矿铁品位是较高的,直接回收铁矿物,效 益是最大,资源利用最好,姑山矿石需要细磨提高解 离度,龙山选厂尾矿品位高就是因为微细粒铁矿物 没有很好的回收,目前尚未找有很好的回收工艺。 对磨选尾矿采取浓缩后,四级泵站串联输送至尾矿 库。尾矿库位于选矿厂东北方向约 5.5km,尾矿库 60%,并混入部分氧化矿。选矿工艺为三段一闭路 碎矿—大块磁选—强磁选组合预选—主厂房阶段磨 矿—弱磁选—强磁选—螺旋溜槽选矿流程,产品有 ꢀ ꢀ钱 士湖(1962—),男 ,高 级工 程师,243181安 徽省马 鞍山 市当 涂 县龙山 桥镇。 13 总第 507期ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ ꢀꢀꢀ现代矿业ꢀꢀꢀ ꢀꢀꢀ ꢀꢀ ꢀꢀꢀ2011年 7月第 7期 3 总有效库容为 1463万 m 。2006年前,姑山矿尾矿 库年入库量 25万 t左右,2006年以来,姑山红矿减 产,入库量也有 15万 ~20万 t,和睦山矿生产,尾矿 入库量增加到 65万 t左右。存在问题:①尾矿输送 系统需要改造;②按尾矿库管理有关规程尾矿库需 要设计校核;③入库尾矿细泥量大,需要沉清时间 长,沉清面积大,干滩长度与沉清距离要求矛盾;④ 原每年坝高增加 0.8m左右现在提高到 1.6~2m, 原可以再使用 45a以上的尾矿库按现在入库量只 能使用 15a左右。因此研究其综合利用也是当前 生产需要。 表 1ꢀ 铁矿物回收技术试验结果 % 方 案 选 矿工 艺流程 产品 名称 产率 铁品 位 铁回 收率 铁 精矿 30.18 55.03 69.14 30.86 尾 矿— 焙 烧—磨 尾 矿 烧 失 68.33 10.85 1.49 磁 化 焙 烧 矿 ( - 200 目 95%)—两 次 弱 磁 选 给 矿 100.00 24.02 8.90 56.46 91.10 20.68 100.00 23.86 5.61 56.56 94.39 21.92 100.00 23.86 100.00 21.06 78.94 100.00 13.30 86.70 100.00 铁 精矿 尾 矿 尾 矿 —强 磁 选— 磨 矿 (-200目 90%)—强 磁 给 矿 非烧选 铁 精矿 尾 矿 尾 矿— 强 磁—磨 ( - 200 目 0%)—重 选 矿 7 给 矿 泥尾矿也有限制,否则影响充填体强度,既使是修 路、平整场地也以粗粒为主,限制矿泥尾矿的使用。 选矿生产为提高技术指标,常常需要提高磨矿细度, 尾矿细度提高,进入尾矿库,降低了干滩坡度和坝体 稳定性指标,不利于库区安全管理。由于细泥级尾 矿不易处理,在尾矿坝生产中需要一定的粗粒级尾 矿堆积成坝,大宗量的尾矿利用,甚至实现无尾矿排 放的关键是细粒级尾矿泥的处理。因此研制尾矿细 泥回收技术,解决细泥出路,既提高了资源利用率, 又保障了尾矿排放安全问题。 3ꢀ综合利用与无尾矿研究思路 为了充分回收矿产资源,首先对尾矿含有的铁 等有用组分进行回收,然后进行分类处理。按“3R” 循环经济理念为指导原则,用系统的观念来指导,应 用采、选矿技术与工艺改造,提高金属回收率,开发 尾矿应用新途径,延长和拓宽矿山生产链,成熟应 用,逐步推进,减少排放,提高矿产资源的综合利用 率。 通过研究和分析,形成以下尾矿利用与无尾排 放思路:①对赤铁矿的尾矿再选研究,最大化回收铁 矿物,对赤铁矿的尾矿进行重磁联合选别试验,试验 研究表明可以选出铁品位 50%左右铁精矿,再进一 步提高到 56%以上作业回收率则大幅度降低,研究 还原焙烧回收的可行性;②研究龙山选矿高铁尾矿 细泥(-20μm占 25%左右)二次利用途径;③对已 确定无选矿回收有价矿物的尾矿,研究作为建材利 用,粗砂已可做黄砂替代使用,细泥级铁尾矿球团辅 料利用研究,其余部分可以做水泥辅料或其他用途; 2007—2009年马钢技术中心、安徽工业大学及 姑山矿合作进行了利用姑山微细粒级矿泥研制出含 铁尾矿改性添加剂研究。姑山含铁尾矿改性添加剂 配方筛选,采用改性含铁尾矿替代部分膨润土进行 筛选造球试验,比较其造球效果,试验说明了以含铁 尾矿细泥、膨润土等为基的铁球团改性黏结剂在铁 球团生产实践中应用,不会降低球团生产的生产率, 其质量接近纯膨润土成品球团。工业试验表明使用 改性含铁细泥尾矿添加剂替代部分膨润土,含铁细 泥尾矿配用比例达 1.2%。将姑山含铁尾矿细泥尾 矿进行改性处理制作成为一种新型球团添加剂用于 铁精矿造球是可以在工业生产上实现的。 ④ 对目前无法利用的最终尾矿,用作井下充填,少占 土地,减少环境污染。通过这些研究和措施,最终达 到铁尾矿无尾排放。 4ꢀ尾矿综合利用项目研究 4.3ꢀ尾矿建筑用 4 .1ꢀ弱磁性铁尾矿矿物回收工艺 姑山铁矿尾 矿平均 22% 左右,做为水 泥添 加 剂,在江南水泥生产厂的使用有一定的市场,据了解 做为水泥添加剂配料 FeO含量要求在 35%以上,如 果对姑山铁矿(包括和睦山选矿)尾矿应用螺旋溜 槽或其他提高品位选矿办法处理,可以提出 50%左 右利用,余下部分可以作为井下充填使用,使资源得 到较大利用。 姑山尾矿铁品位较高,2000年来,多次研究寻 找最有效的回收技术,试验结果见表 1。 由表 1烧选与非烧选矿研究可见,经过烧选从 技术指标上较非烧选回收率可提高 3倍以上,同时 研究了利用姑山矿具有年产 6000万(标)块空心砖 生产线闲置,进行尾矿隧道窑焙烧磁选改造可行性。 4.2ꢀ尾矿细泥回收,二次资源利用 4.4ꢀ全尾砂充填采矿技术 尾矿利用常有一个限制,就是大多是对较粗粒 级的尾矿利用较易实现,而对微细粒级矿泥不能很 好的利用。如做为建材黄沙、玻璃材料、耐火材料代 用品细粒级尤其是含泥细粒限制,井下充填料对细 后观音山矿段原设计采矿方法为空场法,而根 据矿体的开采技术条件,采用空场法将存在以下问 题:①矿石损失率大。为了保证采矿作业的正常进 行 ,必须留大量矿柱以支撑采场顶(下转第126页) 14
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