河北省铁尾矿分布特点与综合利用模式

陈　超　白海娟

(1.华北理工大学矿业工程学院；2.河北省矿业开发与安全技术重点实验室)



河北省铁尾矿分布特点与综合利用模式

陈超1,2白海娟1,2

(1.华北理工大学矿业工程学院；2.河北省矿业开发与安全技术重点实验室)

摘要通过对河北地区铁尾矿的分布特点进行分析，并对河北各地区铁尾矿的成分进行了讨论，在此基础上，对河北铁尾矿的二次利用现状以及冀东、邢邯、承德等地区铁尾矿的综合利用模式进行了详细探讨。结果表明：河北各地区对铁尾矿的回收再利用实践，既减少了有用资源的流失，又可尽可能避免铁尾矿带来的二次污染，提升了铁尾矿的资源效益。

关键词铁尾矿分布特点二次利用综合利用模式

据调查，河南省的铁尾矿堆存量9.4亿m3左右，其中，冀东、承德、邯邢、张家口等地区的铁尾矿堆存量分别占全省铁尾矿堆存量的53%、24%、17%、6%[1-2]。本研究对河北省铁尾矿的分布特征及各地区的铁尾矿成分进行分析，并对河北各地区铁尾矿的综合利用模式进行探讨。

1铁尾矿分布特征

1.1冀东地区

冀东铁矿区主要指唐山铁矿区和秦皇岛铁矿区经成分分析，唐山铁尾矿属于硅铁含量较高的尾矿。唐山及秦皇岛铁矿区的铁尾矿堆存量分别为4.58，0.39亿m3，两市各地区铁尾矿分布比例如图1、图2所示，该地区铁尾矿的主要化学成分见表1。铁尾矿堆存量较大的铁矿主要有唐山水厂、大石河、马兰庄、棒磨山，石人沟、司家营及秦皇岛的几个大型尾矿库[3]。

图1　唐山市内各地区铁尾矿分布

1.2承德地区

承德地区的铁尾矿成分主要为矾钛磁铁矿，该地区的主要铁尾矿堆存量大部分分布于河北钢集团下属的矿石尾矿库，还有一部分分布于承德地区矿山企业下属的尾矿库，如大庙铁矿尾矿库，黑矿铁矿尾矿库等[3]。据统计，承德地区积累的尾矿量约2.24亿m3，承德市各地区尾矿分布比例见图3，该地区铁尾矿的主要化学成分见表2。

图2　秦皇岛市各地区尾矿分布

表1　冀东地区铁尾矿主要化学成分　%

图3　承德市各地区铁尾矿分布

表2　承德地区铁尾矿主要化学成分　%

1.3邯邢地区

邯邢地区铁尾矿中钙镁含量较高，磁铁矿和赤铁矿是该地区铁尾矿的主要金属矿物，另外还掺杂少量的黄铁矿及锌铜矿物，该地区尾矿存量大多集中于一些邯邢矿山企业下属的尾矿库，如西石门铁矿尾矿库、符山铁矿尾矿库、玉石洼铁矿尾矿库等[4]。邯郸、邢台的铁尾矿堆存量分别为0.6，0.1亿m3，该2个地区的铁尾矿堆存量较唐山地区少，但在河北省铁尾矿综合利用模式的研究中发挥的作用较大。邯邢地区铁尾矿的分布比例分别见图4、图5，该地区尾矿的主要化学成分见表3。

图4　邯郸市各地区铁尾矿分布

1.4张家口地区

赤铁矿是张家口地区铁尾矿中含量较高的金属

图5　邢台市各地区铁尾矿分布

表3　邯邢地区铁尾矿主要化学成分　%

矿物，该地区尾矿堆存量约0.6亿m3，张家口各地区铁尾矿分布见图6。

图6　张家口各地区铁尾矿分布

2河北铁尾矿二次利用现状

(1)对铁尾矿中的有价金属进行回收利用。近年来，钢铁产业发展迅速，随着采选工艺技术水平的提高，以往无法回收而废弃的资源价值被再次评估。据调查，河北大部分选矿企业大多对其选矿工艺及技术进行了改善，降低了开采铁矿的品位以及铁金属的损失率，由于受到诸多因素的影响，对企业以往生产所产生的铁尾矿未进行再选回收[5]。

(2)铁尾矿井下充填。面对井下开采形成的采空区需用惰性骨料(废石、尾砂及河砂)进行充填，以使下一阶段采矿作业得以顺利开展，充填采空区是不可或缺的环节，也是对铁尾矿进行利用的最直接有效的方式。河北省地下矿山数量较多，将尾矿用于充填采空区，既可使尾矿得到有效利用，又可解决尾矿堆放问题，减少环境污染。

(3)利用铁尾矿制砖。建筑用砖仍是建筑业用量最大的建材产品之一。随着国家制定的一系列保护耕地措施的开展，利用铁尾矿制造建筑用砖既有利于保护农业生产又可使铁尾矿得到有效利用[6]。铁尾矿除了可制造建筑用砖外，还可制成彩色地板砖、路面砖等种类各异的尾矿砖。

(4)将铁尾矿制作成微晶玻璃。有别于玻璃和陶瓷，微晶玻璃具有耐腐蚀、抗氧化、低膨胀系数等独特的理化性质，是一种可起到装饰作用的建筑材料[7]。将冀东高硅型铁尾矿、邯邢高钙镁型铁尾矿作为原料，制作微晶玻璃的试验并获得成功。若铁尾矿的含硅量高，利用率可达到70%。虽然利用铁尾矿制作微晶玻璃尚且处于研究阶段，但可将其作为未来铁尾矿综合利用的一个方向进行进一步探索。利用铁尾矿制造微晶玻璃的前期投资较大，短期内所产生的经济效益并不明显，因此，目前将其作为铁尾矿回收再利用方式的矿山企业较少。

(5)利用铁尾矿制作水泥。适合用作生产水泥的尾矿SiO2含量大多低于50%，邯邢地区、承德地区的铁尾矿可达到该要求，SiO2含量均在50%以下，利用该2个地区的铁尾矿生产水泥有利于实现工业化生产。冀东地区铁尾矿虽然脉石含量较高，但是已有企业具备了利用该地区铁尾矿生产水泥熟料的技术，投入生产后，降低了水泥的生产成本，节约了矿山资源，实践证明冀东地区的铁尾矿也可用于生产水泥[8]。

(6)将铁尾矿作为路基集料。河北地区每年有大量的公路建设工程，公路建设需要大量的建筑材料，铁尾矿和干选废料是道路建筑材料的理想选择。唐山地区曾将铁尾矿用于绕道工程施工中，实践证明，铁尾矿石沥青路面的结构强度高于普通路面，承载能力也随之提高[9]。

(7)铁尾矿用作建筑用人工砂。制造人工砂是对铁尾矿加工利用的又一个重要方向，近年来尾矿人工砂逐渐被用于建筑施工，使尾矿价值得到了有效提升。

3铁尾矿综合利用模式

3.1冀东地区

冀东地区鞍山式铁矿尾矿含有大量的SiO2，该地区尾矿可作为已经加工为细料的尚不完备的混合原料，与制作建材、玻璃及陶瓷的传统原料在资源特征方面有诸多相似之处，对其进行调配便可投入生产，大大提高了铁尾矿的整体利用率。该地区的铁尾矿资源宜采取磁选回收铁→尾矿生产建筑材料、建筑装饰材料的模式(图7)。

3.2邯邢地区

邯邢地区铁尾矿中的SiO2含量基本不超过50%，CaO含量约30%，MgO含量约20%，与硅酸盐水泥成分类似，针对邯邢地区高钙镁型铁尾矿的成分特点，宜采取铁尾矿再磁选回收铁，进行水泥生产的模式(图8)。

图7　冀东地区铁尾矿综合利用模式

图8　邯邢地区铁尾矿综合利用模式

3.3承德地区

承德该地区尾矿铁品位高达9%～12%，二氧化钛含量约8%，此外，还含有一些钒的氧化物。为此，首先应通过弱磁选将尾矿中的铁进行回收，然后通过重选、浮选等方法对钛元素进行回收。由于该类铁尾矿中SiO2含量一般为50%～60%，故无法直接将尾矿作为耐火材料使用，需进行再选后方可制作用于装饰的建筑材料(图9)。

图9　承德地区铁尾矿综合利用模式

4结语

对河北省各地区铁尾矿的分布特征以及综合利用模式进行了详细探讨，认为对该地区铁尾矿进行综合利用，应首先分析不同地区的尾矿结构成分特点以及尾矿在该地区的分布规律；其次应结合各地区的经济发展水平及开发利用尾矿的技术成熟程度，对铁尾矿进行综合利用；最后本着充分利用资源，使铁尾矿的资源效益达到最大化，减少土地占用及有用资源流失，不产生新的二次污染等原则，从技术经济、生态环境保护、社会效益等方面加强综合分析研究，以确定在不同地区铁尾矿的最优利用模式。

参考文献

[1]王晓雷，陈超，甘德清，等.唐山地区铁尾矿综合利用及产业化研究[J].矿业研究与开发，2011(2)：44-47．

[2]王海军，刘秋晓，徐鹏.尾矿规模化利用经济分析与实例[J].金属矿山，2014(9)：147-151．

[3]高春学，曲志清.承德市尾矿库安全生产现状分析及对策[J].矿冶，2008(3)：30-32．

[4]徐国志，邓金火，徐锦鹏.河北邯邢式铁矿尾矿地球化学特征[J].地质通报，2014(9)：1439-1444．

[5]甘德清，李洪宝，陈超.河北省铁矿二次资源的分布特点分析[J].现代矿业， 2015(1)：198-200．

[6]何哲祥，田守祥，隋利军，等.矿山尾矿排放现状与处置的有效途径[J].采矿技术，2008(3)：78-80．

[7]袁怀雨，李庆华，刘保顺.尾矿微晶玻璃建筑装饰材料[J].新材料产业，2002(11)：36-38．

[8]闫满志，白丽梅，张云鹏，等.我国铁尾矿综合利用现状问题及对策[J].矿业快报，2008(7)：9-13．

[9]韦奔.唐山市农村公路路面典型结构研究[D].西安：长安大学，2008．

(收稿日期2016-01-05)

Distribution Characteristics and Comprehensive Utilization Mode of the Iron Tailings in Hebei Province

Chen Chao1,2Bai Haijuan1,2

(1.College of Mining Engineering,North China University of Science and Technology;2. Hebei Province Key Laboratory of Mining Development and Safety Technique)

AbstractThe distribution characteristics of the iron tailings in Hebei province is analyzed,the compositons of iron tailings of the different regions in Hebei province are discussed in detail.Based on the above analysis results,the secondary utilization status of the iron tailings and the comprehensive utilization mode of Jidong region,Hanxing region and Chengde region are studied in depth.The results show that the recycling and secondary utilization of the iron tailings is practiced in the different regions of Hebei province,it not only can reduce the loss of useful resources,but also avoid the second pollution caused by iron tailings and improve the resource efficiency.

KeywordsIron tailing， Distribution characteristics， Secondary utilization， Comprehensive utilization mode

陈超(1975—)，男，教授，博士，硕士研究生导师，063009 河北省唐山市路南区新华西道46号。