杨林坳钨矿尾矿资源勘查及综合回收利用工艺浅析

徐昊

（湖南省有色地质勘查局二一四队，湖南 株洲 412007）

杨林坳钨矿尾矿资源勘查及综合回收利用工艺浅析

徐昊

（湖南省有色地质勘查局二一四队，湖南 株洲 412007）

通过对湖南省衡南县川口乡杨林坳钨矿尾矿库尾砂的勘查、试验分析、前期综合利用科研工作情况介绍，分析了今后综合回收尾矿中有价金属、非金属及充分消耗尾砂的工艺思路，以达到充分利用、消耗尾砂，提高循环经济利用率，大大降低尾砂对环境污染和尾矿库存在的隐患。

杨林坳；尾矿；综合利用；工艺；循环经济

我国矿产资源丰富，但大多数矿种品位低，并呈现共（伴）生特点，很多矿山受当时开采技术条件和选矿工艺所限，仅仅开发利用了最富集的主矿种，其余伴生矿种则遗留在尾矿中，造成大量有益矿种的浪费；兼之过去我国的选矿技术设备落后、管理水平低、选矿回收率低，造成大量有用组分残留在尾矿中，残存的矿石品位依然较高，甚至高于目前可利用的最低工业品位，形成所谓的“老尾富矿”[1]。

过去，由于尾矿堆存量小，选冶技术不过关，尾矿综合利用未引起有关部门重视。近20年来，随着矿山生产的发展，尾矿堆存量加大，已严重影响了生态环境。随着选、冶炼技术的提高，尾矿综合利用开始引起人们的重视[2]。

2010年4月14日，为深入贯彻落实科学发展观，大力发展循环经济，提高资源综合利用率，解决金属尾矿大量堆积带来的资源浪费、环境污染、占用土地及库坝安全等方面问题，国家工业和信息化部、科学技术部、国土资源部、国家安全监管总局共同编制了《尾矿综合利用专项规划（2010-2015）》（工信部联规〔2010〕174号）。《规划》指出，我国现有尾矿库12718座，其中在建尾矿库为1526座，占总数的12%，已经闭库的尾矿库1024座，占总数的8%，截止2007年，全国尾矿堆积总量为80.46亿吨，但我国金属尾矿的综合利用率平均不到10%，尾矿已成为我国工业目前产出量最大、综合利用率最低的大宗固体废弃物。《规划》的出台，为解决国内金属尾矿大量堆积所带来的资源、环境、土地等方面的影响和问题提出了指导方向。

2014年1月18日，湖南省根据中央有关文件要求，结合湖南省实际，印发了《湖南省循环经济发展战略及近期行动计划》（湘政发〔2014〕3号）。《行动计划》明确了“推广先进技术、提高矿石回采率、选矿回收率、冶炼回收率和尾矿、共伴生矿综合回收利用水平”的要求，鼓励综合利用尾矿等大宗工业固体废弃物生产水泥、墙体材料等建材产品，建设建材工业循环经济示范基地。

据不完全统计，湖南省已探明矿产地共计1100余处，其中大中型规模以上的矿产地200余处。有色金属（铅、锌、铜、锑、钨、锡、钼、镍、铋等）矿区239处，贵金属（金）矿区32处，黑色金属（铁、锰、钒）矿区183处。形成规模开采尾矿库的矿山100余处，累计尾矿堆存量4亿吨以上。

以上数据表明，湖南省资源种类多，尾矿堆存量大。我省目前尾矿堆存占用大量土地，尾矿中的重金属、砷、汞等污染物附近水体，尾矿库的超期超负荷使用存在溃坝隐患。如何开发利用尾矿，消纳尾矿库存是摆在我们面前一项紧迫的任务。基于当前状况，经过调研及与五矿集团衡阳远景钨业有限公司协作，拟对杨林坳钨尾矿库进行综合开发利用，以期达到消纳尾矿库存，二次资源开发，发展循环经济的目的[3]。

1 基本情况

杨林坳钨矿尾矿库位于湖南省衡南县川口乡川口钨矿区，权属五矿集团衡阳远景钨业有限责任公司。矿区往西有水泥公路通达衡阳市，西距衡阳市53 km，距川口镇7 km。距京珠高速公路洪山出口处30 km，往北有公路直通衡东、衡山，交通方便（图1）。

图1 杨林坳尾矿库交通位置图Fig.1 The location map of the tailings pond in Yanglin depression

杨林坳尾矿库处于川口钨矿区南部，已闭库，2010年10月衡阳远景钨业有限责任公司委托五矿二十三冶建设集团矿业工程有限公司对川口尾矿库进行闭库施工，并委托湖南有色诚信工程监理有限责任公司对该建设项目进行监理。项目于2013年2月竣工，2014年完成尾矿库闭库验收，目前已完成尾矿库复垦工作（图2，3）。

尾矿库利用天然河道筑坝修建而成，平面上似一葫芦状（图4）。据现场测量结果，坝宽约200 m，坝高约40 m，其中地表复垦浮土覆盖厚0.5～1 m。地表面积约0.09 km2，库容量约254万m3，尾矿中WO3平均品位0.269%，堆积的WO3金属量约9300吨。

杨林坳尾矿库底部为上世纪七、八十年代川口钨矿床重选排放尾矿，原川口钨矿是发育于花岗岩体中的石英大脉型黑钨矿床，矿石金属矿物主要有黑钨矿、白钨矿、黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿、辉钼矿和辉铋矿等，非金属矿物主要有石英、白云母、绿泥石等。

图2 杨林坳尾矿库复垦前Fig 2 Before the reclamation of Yanglin depression tailings

图3 杨林坳尾矿库复垦后Fig.3 After the reclamation of Yanglin depression

图4 杨林坳尾矿库俯瞰图Fig.4 The Yanglin mine tailings overlooking the map

上部为后期杨林坳钨矿床浮选排放尾矿，杨林坳钨矿位于原川口钨矿西部约4 km，是发育于花岗岩外接触带上的石英细脉带型白钨矿床，矿石类型主要分为“砂岩型”和“板岩型”两种，矿石矿物组分较简单。“砂岩型”矿石金属矿物主要有白钨矿、微量黑钨矿、黄铁矿、白铁矿、辉钼矿、辉铋矿、毒砂、磁黄铁矿、及少量铜蓝和锡石，非金属矿物主要有石英、萤石、白云母、绢云母，含少量长石、方解石、绿泥石、磷灰石、电气石、锆石。“板岩型”矿石金属矿物主要有黑钨矿、白钨矿、少量钨华、白铁矿、黄铁矿、黄铜矿、铜蓝、辉铜矿、辉铋矿和极少量辉钼矿。非金属矿物主要有石英、绢云母和电气石。尾矿物钨物相分析结果：黑钨矿0.195%，白钨矿0.198%，钨华0.017%，三者比例为：11.5∶11.6∶1。

2 勘查工作情况

2010～2011年，对杨林坳尾矿库进行了尾矿资源勘查施工，完成的勘查工作量为：地表取样17个，有效钻孔4个，有效进尺165.70 m，钻孔采样163个，钻探编录165.70 m。

杨林坳尾矿地表采样共17个，其中垂直尾矿坝采样9个，平行尾矿坝采样8个，采样点间距纵向（垂直尾矿坝）50 m，横向（平行尾矿坝）20 m。地表采样方法选用多点法（图5），即在以2 m为边长的正方形范围内，四个端点、每条边的中点及正方形的中心点共九个点进行采样，组合成一个样，采样深度一般大于50 cm，样重5 kg左右。杨林坳尾矿库施工钻孔4个，其连线近似垂直尾矿坝方向，钻孔间距100 m，孔深40.70～42 m。钻孔取样163个，取样长度1 m，连续取样，取样方法采用剖半法。

图5 杨林坳尾矿库地表采样方法示意图Fig.5 Schematic diagram of the surface sampling method of Yanglin depression tailings

对施工的ZK001和ZK003钻孔样品进行了粒度级配分析，所取样品为ZK001-H17、ZK001-H37、ZK003-H6、ZK003-H38，其中ZK 001-H17和ZK003-H6为上部浮选排放尾矿，ZK001-H37和ZK003-H38为下部重选排放尾矿，具有很好的代表性。样品粒度分析结果如表1：

ZK001-H17和ZK003-H6代表上部浮选排放尾矿，从表1可看出，ZK001-H17和ZK003-H6粒级在-200目以下分别占62.10%和94.43%，+60目以上分别占12.09%和0.81%，ZK003-H6为间断级配。ZK001-H37和ZK003-H38代表下部重选排放尾矿，从表1中可看出，ZK001-H37和ZK003-H38各级粒度分布相对均匀，ZK001-H37和ZK003-H38在区间（-10目，+200目）分别占66.18%和71.48%，呈连续级配。

表1 杨林坳尾矿库样品粒度分析结果表Table 1 Table of results of grain size analysis of tailings in Yanglin depression

综合以往工作资料，将杨林坳矿区原生矿石和尾矿分析结果列入表2进行对比：

表2 杨林坳矿区原矿及尾矿化学成分对比表Table 2 Comparison of Yanglin Ao mining ore and tailings chemical composition

可以看出矿石经选别后，化学组分发生了一定的变化，常量组分SiO2含量降低，Al2O3、CaO、K2O、Na2O、TFe、TiO2等含量升高，有用组分WO3含量降低，共伴生有用组分Mo、Sn、Bi等含量降低，常量组份MgO则变化不大。

综合以往在杨林坳尾矿库中所采的180个样品（含地表样及钻孔样），尾矿库中平均WO3品位为0.269%，大于WO3最低工业品位0.12%。该区尾矿中有价组分WO3含量较高，其原因是由于杨林坳矿区原矿本身属于难选的石英细脉带型白钨矿石，加之区内杨林坳组砂岩含钙较高，易风化，其中的大量白钨矿均已风化，为再次选矿带来了难度。杨林坳浮选厂自建成后，选矿回收率一直不高，仅能达到50%左右。2013年矿山加强原矿入选的粗选管理，选矿回收率也仅达到了56.1%。因此杨林坳尾矿库综合利用的核心问题在于研究出更加先进和适用的选矿工艺，提高风化矿的选矿回收率，否则在尾矿尚余大量有价组分的前提下，二次开发将会造成大量的资源浪费。

3 科研工作情况

3.1 矿山选矿回收科研攻关情况

杨林坳钨矿为发育于花岗岩外接触带上的石英细脉带型白钨矿床，为单一钨矿床。矿石类型主要为“砂岩型”和“板岩型”两种，属难选型矿石，选矿工艺采用传统的机械搅拌浮选机浮选，主要回收黑钨矿和白钨矿。以往矿山选矿回收率不高，仅40～50%，近年通过科研攻关，略有提高，但也仅在60%左右。

3.2 尾砂综合回收利用科研工作情况

杨林坳尾矿含有较高的有价组份WO3，经估算，杨林坳尾矿库WO3资源量（334 ?）9300吨，其中334类型资源量9037吨，平均品位0.269%，334低品位矿263吨，平均品位0.086%。主要有用矿物组份为黑钨矿和白钨矿，两者比例接近1∶1，粒径0.001～0.2 mm。因经费等原因，未作选矿试验。

尾矿的另一重要组份是富含SiO2、Al2O3、CaCO3等非金属矿物，已联合中南大学材料学院专家做了微晶玻璃、免烧砖和多孔免烧砖等试验，其中微晶玻璃试验已经取得成功，其产品如图（图6），免烧砖试验未取得成功。

图6 微晶玻璃Fig.6 Micro crystal glass

4 尾矿综合回收利用工艺浅析

4.1 尾矿回收

杨林坳尾矿中WO3的平均品位达0.269%，多为风化粉末状的黑、白钨混合矿，且以白钨矿为主。矿山以往选矿回收率较低，一直难以突破50%，湖南省冶金研究院引进了白钨矿浮选柱的浮选设备及工艺流程，该工艺已在河南栾川钼业集团股份有限公司得到实践运用，且取得了良好的选矿效果[4]。采用此工艺，尾矿先经过浮选柱常温浮选，所得粗精矿经浓缩后送入搅拌筒进行加温（低温50℃），脱药、稀释、精选后可获得品位25～35%的钨精矿。具体工艺流程如图（图7）。

相较浮选机流程而言，浮选柱选矿流程较为简单，选矿厂房占地面积较小，且对微粒矿产选矿回收效果较为明显。采用该工艺，可达到综合回收钨尾矿中有价金属之目的。

图7 浮选柱工艺流程图Fig.7 Process flow chart of flotation column

4.2 尾矿综合利用

4.2.1 尾矿制砖

砖是基础建设不可或缺的重要材料，国内每年烧制粘土砖，不仅破坏占用大量土地，而且要消耗大量燃料。如引进国内“双免”砖生产技术，用尾矿制砖，不仅解决了尾矿堆积占用土地和投资、尾矿出路、尾矿对环境的污染等问题，同时可节省因烧制粘土砖而破坏和占用的土地[5]。

4.2.2 尾矿制微晶玻璃和装饰面砖

杨林坳尾矿含硅量高，前期微晶玻璃科研试验取得了成功，研制出的微晶玻璃经济价值可观，前景相当广阔；根据不同装饰面砖的化学组成和技术要求，针对杨林坳尾矿化学成分特点，研制装饰面砖，可达到综合利用和消耗尾砂的目的。

4.2.3 尾矿作生产水泥的掺入剂

杨林坳尾矿中含有较高的硅酸盐水泥的主要化学组份：二氧化硅、氧化铝、氧化钙和氧化铁，可用于硅酸盐水泥的掺入剂。已有研究表明，钨尾矿取代传统的氟硫矿化剂用于水泥工业，可改善水泥生料的易烧性，同时可减少氟硫的污染，对水泥工业的持续发展也具有重要意义。华南理工大学材料学院苏达根、林少敏，以钨尾矿、石灰石、粘土、铁粉配制水泥生料，熟料值为KH=0.94，SM=2.0，IM=1.4，做生料易烧性实验。实验证实不掺石膏、减少萤石而改掺钨尾矿，能明显改善易烧性。此外，应用钨尾矿后熟料安定性合格率及强度明显提高，其他指标如凝结时间等基本维持原水平。由于生料易烧性好，减少用煤8%，台时产量提高5%，降低了成本，也降低了SO2的污染。但实验同时指出，由于所用钨尾矿来自于石英大脉型钨矿，SiO2含量高，钨尾矿的掺入量要在0.5%以内[6]。

如水泥厂家生产规模大，消耗的钨矿尾砂自然可观，可实现尾砂的彻底利用，避免二次尾矿库的形成，从而充分提高循环经济的利用率，大大降低尾矿对环境的污染和存在的隐患。

4.2.4 尾矿作肥料或土壤改良剂

杨林坳尾矿中含量有锌、锰、钼、硼、铁等微量元素，这些微量元素是维持植物生长和发育的必需元素，可以用于生产各种微量元素肥料；同时杨林坳尾矿中富含钙矿物，可用作土壤改良剂，施于酸性土壤中，可起到改良土壤的作用；尾矿中含硅、镁、钙等氧化物，可用作农业肥料对酸性土壤进行钙化中和处理。

5 结语

杨林坳尾矿库初步勘查WO3资源量（334）有9000余吨，平均品位0.269%，远高于目前钨矿开采矿山一般工业指标品位；同时尾矿中富含SiO2、Al2O3、CaCO3等重要非金属矿物组份，具有较大的经济价值。因此，对杨林坳尾矿加强科研攻关和生产应用实践，对其合理回收和利用，变废为宝，化害为利，不仅将产生巨大的经济效益和社会效益，还对固体废弃物进行二次资源开发，发展循环经济具有重要的现实意义和经济意义。

[1] 范继涛，贾文龙，陈甲斌.关于尾矿利用现状的思考[J].中国矿业, 2009, 18(5): 13-15.

[2] 张锦瑞，李富平.金属矿山尾矿综合利用现状及发展趋势[J].河北冶金, 2003, 133: 3-4.

[3] 徐晖，张锦瑞.用循环经济模式进行矿山尾矿综合利用研究[J].中国矿山, 2004, 13(11): 85-88.

[4] 郭廷杰.加速金属尾矿综合利用途径的探讨[J].金属矿山, 1998, 266: 37-40.

[5] 孙伟.有色金属矿山尾矿综合回收与利用[J].有色金属（选矿部分）, 1999, 03: 44-47.

[6] 赖才书，胡显智，字富庭.我国矿山尾矿资源综合利用现状及对策[J].矿产综合利用, 2011, 4: 11-13.

Brief Analysis on Resource Exploration of Tailings and Technology of Comprehensive Recycling in Yanglin’ao Tungsten

Xu Hao
(Team 214 of Hunan Nonferrous Metals Geological Exploration Bureau, Zhuzhou Hunan 412007)

Through scientifc research introduction for exploration, experiments analysis and earlier period comprehensive use about tailings in Yanglin’ao Tungsten which locates in Chuankou Village, Hengnan County, Hunan, this paper analyses the technology ideas aftertime for value metals, non-metals in comprehensively recycling tailings pond and for fully consuming tailings, in order to fully use and consume tailings, improve availability of recycling economy, and to greatly decrease tailings’ hidden danger to environmental pollution and tailings pond.

Yanglin’ao; tailings; comprehensive use; technology; recycling economy

P618.67

B

1672-5603（2016）04-068-6

*第一作者简介 徐昊，男，1975年生，地质高级工程师，长期从事地质矿产勘查工作。E-mail: 397475481@qq.com

2016-10-16；改回日期：2016-11-16。