鞍山铁尾矿特性及综合利用

 

    鞍山地区铁矿资源量丰富，开采历史悠久，作为鞍钢集团最主要的原料供应基地，在生产成品铁精矿的同时，产生了大量的铁尾矿，现在的尾矿累计堆存量已达到6亿t以上，目前每年尾矿排放量仍接近4000万t。尾矿在处理堆放过程中有百害而无一利，而尾矿作为一种硅酸盐类无机材料，其中蕴藏着许多有用成分。随着国家对节能减排工作的大力支持和现代工业生产技术水平的提高，目前尾矿已成为新的二次资源，被广泛的予以综合开发和整体利用。

 

 

    （一）铁尾矿的构成

 

    各选厂原矿性质和工艺流程不同，其尾矿构成也不同。根据鞍山地区各大型选矿厂处理的原矿性质和采用的工艺流程，将鞍山地区的尾矿分为两大类：1）处理以贫赤铁矿为主，采用“粗细分选、重一磁一浮联合流程”选别后得到的尾矿（简称赤铁矿尾矿）；2）处理以贫磁铁矿为主，采用“单一磁选一细筛再磨流程”选别后得到的尾矿（简称磁铁矿尾矿）。

 

    （二）铁尾矿的特性分析

 

    根据对鞍山地区铁尾矿的分类，分别采取齐大山选矿厂（简称“齐选厂”）和大孤山选矿厂（简称“大选厂”）尾矿作为赤铁矿和磁铁矿尾矿的代表性矿样进行分析，其中齐选厂尾矿分为：重选尾矿、强磁尾矿、浮选尾矿和综合尾矿；大选厂尾矿根据选别车间不同分为：磁选车间尾矿、三选车间尾矿、回精再选尾矿和综合尾矿。

 

    赤铁矿尾矿和磁铁矿尾矿的化学分析结果见表1，物相分析结果见表2、3，粒度分析及解离度测定结果见表4、5。

 

    从尾矿的分析结果可以看出：齐选厂（赤铁矿）尾矿中主要成分为SiO₂，其次为Fe₂O₃。工业可利用铁的流失以赤、褐铁矿为主，另有少量的磁铁矿，其中重尾中流失的铁矿物以贫连生体为主，强尾中以极细级别铁矿物为主，浮尾中既有一部分极细级别铁矿物又有一部分贫连生体；大选厂（磁铁矿）尾矿的主要成分为SiO₂，其次为Fe₃O₄，工业可利用铁的流失都以磁性铁为主，磁选车间和三选车间尾矿的粒度较细，磁性铁流失很少，回精再选系统尾矿的粒度较粗，其中存在大量的连生体，磁性铁流失较多。

 

表1  尾矿化学多元素分析结果（％）

含量	TFe	FeO	SiO2	CaO	MgO	Al2O3	MnO	P	S	烧损
大选综尾 齐选综尾	8.92 10.54	8.26 1.35	67.75 79.05	3.44 0.34	4.78 1.17	1.48 1.89	0.31 0.074	0.074 0.043	0.25 0.026	5.17 1.73

 

表2  大选厂尾矿物相分析结果（％）

 

表3  齐选厂尾矿物相分析结果（％）

 

表4  齐选厂尾矿粒度分析及解离度测定结果（％）

粒级/μm	重尾		强尾		浮尾		综尾
	产率	铁矿物解离度	产率	铁矿物解离度	产率	铁矿物解离度	产率	铁矿物解离度
＋280	0.77	2.44	－	－	－	－	0. 63	1. 37
280～154	9.95	14.16	0.38	2.31	0.64	0. 45	5.30	13.59
154～100	25.44	18.81	2.75	3.34	7.63	0. 73	11.78	23.61
100～76	21.38	33.92	7.75	11.21	19.03	0. 78	13. 35	31.76
76～56	1.37	62.46	0.94	41.77	1.91	22.91	1.05	51.40
56～43	5.96	64.79	6.77	46.28	10. 11	22.09	6.31	49.47
43～31	10.09	76.18	9.74	66.04	16.43	35.45	10. 05	53. 20
31～21	4.22	73. 77	3.68	64.60	6.02	38. 98	3.64	56.50
21～10	3. 29	82. 71	7.04	75.77	5.29	64.44	5.41	64.23
10～0	17.52	82.71	60. 95	75.77	32.94	64.44	42.48	64. 23
合计	100.00	46. 20	0.00	64.82	100.00	35.65	100.00	49.58

 

表5  大选厂尾矿粒度分析及解离度测定结果（%）

 

 

    （一）从铁尾矿中回收铁精矿的试验

 

    鞍钢集团矿业公司研究所进行了从尾矿中回收铁精矿的探索试验。结果表明，齐选厂的赤铁矿综合尾矿，可经选别获得品位较高的粗精矿，这部分粗精矿适当细磨后，经选别可获得精矿品位66％以上、产率约2％的铁精矿。对大选厂再选流程的尾矿，通过优化再选流程工艺参数，可使尾矿再选流程的尾矿品位降低2个百分点。

 

    （二）从铁尾矿中分选提取石英的试验

 

    鞍钢集团矿业公司研究所在试验室进行了从尾矿中分选提取石英矿物的探索性试验。结果表明，其SiO₂综合回收品位可达到95％以上。

 

    （三）铁尾矿的烧结试验

 

    分别对齐选厂和大选厂尾矿样品进行球体烧结试验。试验结果表明，两种尾矿均在1150℃以上时开始出现烧结，在1450℃情况下没有出现磁化现象。

 

    （四）铁尾矿的放射性检测

 

    选择齐选厂综合尾矿为代表性矿样，经国家建筑材料工业放射性及有害物质检验测试中心检测，结果符合GB6566－2001《建筑材料放射性核素限量》标准，其使用量不受限制。

 

    （五）尾矿浓缩

 

    对弓选、齐选、东烧尾矿采用深锥浓密机进行探索试验表明，各尾矿均可浓缩到70％以上，形成膏状尾矿。

 

    四、鞍山铁尾矿的应用前景

 

    －提取尾矿中的有价成分。鞍山地区铁尾矿的特性分析和试验结果表明，可从赤铁矿或磁铁矿尾矿中，或分别从构成赤铁矿尾矿的重尾、强尾、浮尾中提取有价成分，实现对资源的有效利用，同时选铁后使尾矿的再利用更为有利。

 

    －生产建材产品。研究表明，鞍山地区铁尾矿在资源特征上与传统的建材、陶瓷、玻璃原料基本相近，因此不需对这些原料再作破碎和其它处理，制造出来的产品往往节约能耗且成本较低，而一些新开发产品如色瓷、微晶玻璃等价格较高，因此经济效益十分显著。

 

    —尾矿凝石的生产。利用尾矿所生产的凝石胶凝材料经国家建筑材料监督检测中心检测，各项性能均优于同标号普通硅酸盐水泥，实现了几乎不消耗自然资源、低能耗（只有同等规模水泥厂能耗的30％）、无污染物排放的新的生产模式，同时一次性投资只有同等规模水泥厂的30%。

 

    －代替河砂生产混凝土。尾矿中粗粒级部分经过分级、净化后代替河砂生产混凝土，既可以消耗大量的尾矿，又可减少可耕地的流失，变废为宝。

 

    －膏状尾矿输送、堆放及排土场复垦。将尾矿浓缩到70％以上，形成膏状尾矿，有利于尾矿的输送和堆放。膏状尾矿可用于充填采空区，也可堆放到排土场，通过植被绿化、土地复垦，起到防风固沙的作用。

 

 

    随着科学技术的进步，铁尾矿作为选矿过程中产生的废弃物，已经成为一种新的资源。根据对鞍山地区铁尾矿特性的研究，尾矿中的铁矿物可得到进一步的回收利用；同时铁尾矿可作建材原料，经分级净化后代替河砂，还可用于生产高附加值的微晶玻璃、凝石等；浓缩后的膏状尾矿可用于充填采空区，也可堆放到排土场，通过植被绿化、土地复垦，起到防风固沙的作用。因此，尾矿的综合利用是实现鞍山地区铁尾矿减量化、无害化、资源化的积极方法，是治理环境污染、变废为宝，实现节能减排的有效途径，具有广阔的前景。