鐵礦資源回收與尾礦綜合利用
目前，國(guó)內(nèi)磁鐵礦石平均選礦比在2.6左右、尾礦量約占金屬礦產(chǎn)尾礦總量的50%。因此，有必要深入研究和探討如何提高鐵礦資源選礦回收率、綜合利用鐵礦尾礦，保護(hù)自然環(huán)境。
1 鐵礦資源儲(chǔ)量及供需狀況
1.1 資源儲(chǔ)量狀況
截至2002年底，我國(guó)保有鐵礦產(chǎn)地1995處，保有資源儲(chǔ)量578.72億t，其中基礎(chǔ)儲(chǔ)量213.57億t、儲(chǔ)量118.36億t。我國(guó)的鐵礦資源中，貧礦、難采、難選礦占有比例大，平均品位只有32.67%左右，低于世界平均品位11個(gè)百分點(diǎn)。截至2003年底，山東省查明鐵礦產(chǎn)地85 處，累計(jì)查明資源儲(chǔ)量22.27億t，保有資源儲(chǔ)量約20.5億t，其中保有經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)儲(chǔ)量8.74億t、儲(chǔ)量5.4億t，貧鐵礦占有比例60%。在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件下，我國(guó)的鐵礦資源找礦前景不大，所以必須充分利用現(xiàn)有的鐵礦資源。
1.2 鐵礦石供需狀況
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鋼鐵產(chǎn)量不斷提高，2003年我國(guó)生鐵、鋼、鋼材產(chǎn)量分別達(dá)到2.02億t、2.20億t、2.36億t，自產(chǎn)鐵礦石原礦2.61億t，成品鐵礦石自給率50%左右，進(jìn)口鐵礦石1.48億t，占世界鐵礦石海運(yùn)貿(mào)易總量的28%。近年來(lái)，山東省冶金工業(yè)也保持了高速發(fā)展，隨著鋼鐵產(chǎn)量的增長(zhǎng)，鐵礦石供需矛盾日益突出，2003年全省成品鐵礦石需求量達(dá)2100多萬(wàn)t，而省內(nèi)74家鐵礦山的原礦產(chǎn)量為993.5 萬(wàn)t、成品礦產(chǎn)量603.53萬(wàn)t，鐵礦石自給率30%左右，低于全國(guó)平均水平。
2 山東鐵礦資源回收及尾礦利用情況
2.1 資源儲(chǔ)量及生產(chǎn)情況
山東省現(xiàn)有省屬以上鐵礦山8家，其中中央企業(yè)1家。2003年度完成采掘（剝）總量1009萬(wàn)t，原礦產(chǎn)量620.4萬(wàn)t，成品礦產(chǎn)量 332.5萬(wàn)t（其中鐵精礦產(chǎn)量294.1萬(wàn)t）。截至2003年底開(kāi)采礦區(qū)19處，占全省查明礦區(qū)總數(shù)的22%，保有資源儲(chǔ)量461億t、基礎(chǔ)儲(chǔ)量 3.61億t、儲(chǔ)量2.49億t。
2.2 選礦工藝
8家鐵礦山中，7家礦山建有選礦廠10處，共有各種型號(hào)鄂式破碎機(jī)20臺(tái)、自磨機(jī)3臺(tái)、錘式破碎機(jī)5臺(tái)、圓錐破碎機(jī)9臺(tái)、球磨機(jī)44臺(tái)、磁選機(jī)68臺(tái)。原礦處理能力662萬(wàn)t/a，2003年實(shí)際處理原礦644萬(wàn)t（不含萊礦溫石埠、馬莊小選廠）。各選廠工藝狀況見(jiàn)表1。
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表1 山東省省屬以上鐵礦山選礦工藝狀況選廠
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2.3 主要指標(biāo)完成情況及尾礦產(chǎn)出量
2003年度，山東省省屬以上礦山平均入選原礦品位34.88%、入磨礦石品位40.22%、精礦品位65.27%、尾礦品位13.4%（見(jiàn)表2）。合計(jì)尾礦產(chǎn)出量近260萬(wàn)t，其中用于地下采空區(qū)和露天采坑充填的尾礦量65萬(wàn)t、堆存量195萬(wàn)t。2003年底，累計(jì)產(chǎn)出尾礦量3350萬(wàn) t，尾礦庫(kù)占地面積1.33km2。
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表2 2003年山東省屬以上鐵礦山選礦主要技術(shù)指標(biāo)
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注：因萊礦溫石埠選廠、馬莊小選廠加工外購(gòu)礦石，產(chǎn)量少、指標(biāo)不穩(wěn)定，未參加計(jì)算。
2.4 主要成績(jī)
第一，在磨前濕式磁選工藝研究應(yīng)用方面取得了顯著成績(jī)。在粗、中碎后干式磁選拋尾15%的基礎(chǔ)上，推廣了威海鑫山冶金公司鐵礦開(kāi)發(fā)的磨前濕式磁選技術(shù)，經(jīng)濟(jì)南鋼城礦業(yè)公司等3個(gè)礦山的生產(chǎn)實(shí)踐，成效顯著，平均可減少磨礦量近7%，年降低磨礦成本300多萬(wàn)元（見(jiàn)表3）。
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表3 磨前濕式磁選效果 %
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第二，在尾礦再選方面做了許多工作，并取得了明顯成效。魯中冶金礦業(yè)集團(tuán)公司與馬鞍山礦山研究院合作開(kāi)展了尾礦再選工藝試驗(yàn)，采用強(qiáng)磁與重選結(jié)合的選礦工藝，可提高回收率4個(gè)百分點(diǎn)、降低尾礦品位8個(gè)百分點(diǎn)，現(xiàn)正在建設(shè)尾礦再選工程。魯南礦業(yè)公司于2001年投資70多萬(wàn)元建成了尾礦再選生產(chǎn)線，采用兩段磁選工藝，鐵礦粉品位為32%，產(chǎn)率5%左右，尾礦品位降低 2.5個(gè)百分點(diǎn)。鋼城礦業(yè)公司的尾礦再選，鐵礦粉品位達(dá)55%以上，年產(chǎn)量1500多t。石門鐵礦委托青島建筑工程學(xué)院開(kāi)展了尾礦再選試驗(yàn)，采用尾礦再磨至-0.074mm達(dá)到75%，先弱磁選，再兩段強(qiáng)磁選，可生產(chǎn)品位為53.41%的鐵礦粉，產(chǎn)率9.5%，尾礦品位降低3.5個(gè)百分點(diǎn)。
第三，尾礦綜合利用方面取得初步成效。目前，鐵礦尾礦的主要利用途徑是用于充填井下采空區(qū)、露天采坑和地面低洼地帶。濟(jì)南鋼城礦業(yè)公司于1994年建成了全尾砂膠結(jié)充填系統(tǒng)，采用膠結(jié)充填采礦法，不僅解決了尾礦排放問(wèn)題，而且提高礦石回采率20個(gè)百分點(diǎn)以上。萊蕪礦業(yè)公司用尾礦充填趙莊鐵礦露天采坑，再造了土地，治理了環(huán)境；在馬莊鐵礦采用全尾砂水平上向充填采礦法、利用尾礦填充原有采空區(qū)和地面塌陷區(qū)，解決了馬莊選廠的尾礦存放問(wèn)題。
2.5 存在的主要問(wèn)題
一是選礦回收率低、尾礦品位高。除金嶺鐵礦外，其他礦山的尾礦品位都在10%以上，最高的接近19%，平均達(dá)到13.4%，與全國(guó)先進(jìn)水平相比，存在一定差距。2003年全國(guó)主要鐵礦山的平均入選品位30.77%、鐵精礦品位67.56%、尾礦品位8.86%、選礦回收率83.56%，其統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中包括攀枝花礦山公司、包鋼白云鄂博等難選礦區(qū)，沉積變質(zhì)型貧礦所占比例高于山東省，可以看出山東省鐵礦山選礦技術(shù)指標(biāo)尚存在一定差距。
二是設(shè)備狀況落后。表現(xiàn)為大型、新型設(shè)備少，小型設(shè)備多，自動(dòng)化程度低，造成能耗高、生產(chǎn)管理困難，制約了選礦技術(shù)指標(biāo)的提高。個(gè)別選廠磨礦能力25 萬(wàn)t/a，而一段磨礦卻達(dá)5個(gè)系列。目前世界最大的球磨機(jī)達(dá)到φ6.7m×13.1m，國(guó)內(nèi)最大球磨機(jī)為φ3.6m×6m，而山東省鐵礦山的最大球磨機(jī)為 φ2.7m×3.6m，可見(jiàn)設(shè)備狀況有很大差距。
另外，從礦山的尾礦庫(kù)實(shí)際情況分析，目前，7家鐵礦山中，多家礦山的尾礦庫(kù)服務(wù)年限很短，面臨尾礦排放問(wèn)題，必須盡快采取必要的措施。
3 提高措施
3.1 強(qiáng)化技術(shù)管理，積極采用新工藝、新設(shè)備
在特定的選礦方法和工藝流程中，技術(shù)管理工作直接影響選礦技術(shù)指標(biāo)。由于地質(zhì)體是不均一的，不同礦床的礦石性質(zhì)有區(qū)別，同一礦體不同地段的礦石性質(zhì)也不盡相同，選礦運(yùn)行的參數(shù)如磨礦粒度、給料速度、磁選段數(shù)及磁場(chǎng)強(qiáng)度等，應(yīng)根據(jù)礦石性質(zhì)變化進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。魯南礦業(yè)公司在生產(chǎn)實(shí)踐中，通過(guò)選礦試驗(yàn)，預(yù)先掌握不同區(qū)段礦石的可選性，適當(dāng)調(diào)整選礦參數(shù)或搭配入選，選礦回收率、精礦品位分別提高1、0.3個(gè)百分點(diǎn)。
積極采用先進(jìn)的選礦設(shè)備，是提高選礦回收率的重要手段。近年來(lái)，磁性材料的發(fā)展，推動(dòng)了我國(guó)磁選設(shè)備的研制，新型高效磁選設(shè)備不斷出現(xiàn)，如ZC、 NCT系列中磁場(chǎng)磁選機(jī)、LP系列立盤永磁磁選機(jī)、SQC系列環(huán)式磁選機(jī)、Slon系列立緩脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)、JLCW型矩環(huán)式裸磁無(wú)水卸料永磁回收機(jī)等。中場(chǎng)強(qiáng)、高場(chǎng)強(qiáng)磁選機(jī)的應(yīng)用，顯著提高了鐵礦資源的回收率。高效粉碎設(shè)備的應(yīng)用，提高了選礦效率。先進(jìn)的采樣、分析、計(jì)量?jī)x器的應(yīng)用，降低了選礦指標(biāo)的波動(dòng)幅度。
3.2 做好磨前預(yù)選，減少尾礦產(chǎn)出量
由于礦體內(nèi)部含有大小不等的夾石，采礦過(guò)程中必然會(huì)造成廢石混入。礦石入磨前，如能夠?qū)⑦@些廢石盡可能剔除，不僅可減少磨礦量，而且減少細(xì)粒級(jí)尾礦的產(chǎn)出量。預(yù)先甩出的廢石具有較大的粒度，綜合利用價(jià)值較大。粗粒級(jí)礦石的干式磁選拋尾技術(shù)在我國(guó)鐵礦山已廣泛應(yīng)用，但細(xì)碎后礦石的預(yù)選問(wèn)題曾一度成為技術(shù)難題。目前，磨前濕式磁選技術(shù)已得到成功應(yīng)用，如果能夠在省屬以上鐵礦山全面推廣，可減少磨礦量40多萬(wàn)噸，直接經(jīng)濟(jì)效益800多萬(wàn)元。
3.3 做好鐵礦尾礦再選工作
開(kāi)展鐵礦尾礦再選是提高資源利用率、減少尾礦排放的重要措施。根據(jù)礦床的地質(zhì)資料，鐵礦石中的不可用鐵含量一般在5%左右，高于這一指標(biāo)的尾礦中仍含有可以進(jìn)一步回收的鐵礦資源，如何將這些可用資源進(jìn)一步回收利用，仍是今后攻關(guān)的重點(diǎn)。在研究尾礦中鐵礦物類型的基礎(chǔ)上，可選擇強(qiáng)磁選、弱磁選、浮選、重選等合適的選礦方法，或采用聯(lián)合選礦方法，進(jìn)行尾礦再選；對(duì)赤鐵礦、褐鐵礦含量高的尾礦，可探討焙燒后再選的可能性。如果省屬以上鐵礦山的平均尾礦品位能夠達(dá)到全國(guó)平均水平，即降低4.5個(gè)百分點(diǎn)，可綜合回收品位為35%的鐵礦粉（用于水泥生產(chǎn)）30多萬(wàn)噸，直接、間接經(jīng)濟(jì)效益非常明顯。
根據(jù)江西銀山鉛鋅礦從尾礦中回收絹云母用于橡膠充填劑的成功經(jīng)驗(yàn)，鐵礦尾礦中可能存在其它可綜合回收的有用組分。據(jù)調(diào)查，山東省一些鐵礦山尾礦中云母含量較高，其類型及回收利用價(jià)值值得進(jìn)一步探討。
3.4 拓寬尾礦利用渠道
目前綜合利用尾礦的渠道主要有：一是用于膠結(jié)充填采礦的充填料。采用全尾砂膠結(jié)充填采礦法，不僅解決了尾礦堆存問(wèn)題，避免了環(huán)境污染，而且能夠防止采礦造成的地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，還可大幅度提高礦石回采率；二是用于充填露天采坑或低洼地帶，再造土地。一些礦山露天采礦結(jié)束后，露天采坑改作尾礦庫(kù)也是一條好途徑，但應(yīng)做好深部礦體的保護(hù)工作，礦坑底部排尾時(shí)，應(yīng)經(jīng)過(guò)技術(shù)分析論證，采取尾礦固化措施，以免給今后地下開(kāi)采造成事故隱患和不必要的礦石損失；三是開(kāi)發(fā)生產(chǎn)建材產(chǎn)品。例如生產(chǎn)微晶玻璃、瓷磚、草坪磚、空心磚、河砂等；四是生產(chǎn)肥料。
3.5 進(jìn)一步完善相關(guān)政策
國(guó)家對(duì)資源和廢棄物綜合利用一直采取鼓勵(lì)政策，如對(duì)一些礦產(chǎn)資源綜合利用產(chǎn)品減免稅費(fèi)。但總體看，政策扶持力度仍顯不夠。礦山廢棄物綜合利用是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要政府部門和企業(yè)的共同努力，政府部門應(yīng)做好兩個(gè)方面的工作，一是完善相關(guān)法規(guī)，做好監(jiān)督管理工作；二是完善相關(guān)政策，做好引導(dǎo)扶持工作。盡管一些綜合利用項(xiàng)目可以創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益，但往往社會(huì)效益大，而經(jīng)濟(jì)效益不高。目前，鐵礦山尾礦綜合利用方面的成功技術(shù)不多，技術(shù)研究工作難度大、周期長(zhǎng)，企業(yè)難以承擔(dān)，相關(guān)技術(shù)應(yīng)列入國(guó)家的基礎(chǔ)研究課題，待取得成功經(jīng)驗(yàn)后推廣應(yīng)用。
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