姑山矿业尾矿利用现状及发展前景

王 欢

(安徽马钢矿业资源集团姑山矿业有限公司)

矿山行业中，选矿厂在特定的经济技术条件下，将矿石磨细选取有用组分后所排放的固体废料为尾矿[1-2]。废石由磨前干式抛尾产生，可作为建筑用材料外销；细粒尾矿是由磨选系统产生，用于充填，大部分细粒尾矿输送至尾矿库堆存。当前，我国大力推进基础设施建设、城镇化建设和重大工程建设，每年砂石骨料的用量超过200亿t，但国内天然砂石资源匮乏以及环保政策对砂石矿的开采控制，砂石骨料长期处于供不应求的状态。利用尾矿生产人工砂是矿山行业发展的新途径。为推进我国砂石骨料行业的健康发展，解决原料供应不足的问题，2018年尾矿再利用等被列入我国战略新兴产业的重点产品。2020年国家鼓励金属矿山企业对废石尾矿进行加工，制备砂石骨料。在国家有关砂石骨料政策的推动下，我国的金属矿山企业积极拓展或壮大新的产业，陆续新建或扩建大产能的砂石骨料生产线，并取得了很好的效益。同时细粒尾矿资源是金属和非金属矿山废弃物中数量最大、综合利用价值最高的一种资源，进行尾矿资源的综合回收与利用，不仅可以充分利用矿产资源，扩大矿产资源的利用范围，更是实现资源效益、经济效益、社会效益和环境效益的有效统一[3-4]。

1 尾矿综合利用现状

姑山矿业有限公司是马钢集团公司下属子公司，是马钢重要的铁矿石生产供应基地，是一个集采、选、运一条龙的铁矿石生产企业，年开采矿石410 万t，年产成品矿186万t，现有3个矿山(白象山铁矿、姑山铁矿、和睦山铁矿)以及后备矿山钟九铁矿、姑山露转井项目。

2019年姑山矿业公司原矿入选总量为358万t，废石资源46.1万t。尾矿库全年排尾统计量为78万t,现有尾矿资源存量巨大，充填利用尾矿量约为63.1万t。其中废石资源作为砂石骨料外销，包括选矿厂姑山红矿系统干选12～6 mm尾矿，年产量为0.1万t，综合利用外销至土石方工程公司。选矿厂和睦山磁矿系统干选尾矿50～20 mm，年产量2.69万 t，磨前重磁拉抛尾20～5 mm，年产量5.4万t，综合利用外销至建材贸易公司。选矿厂白象山磁矿系统中碎筛下干抛尾矿30～0 mm，年产量为16.83万t，辊磨系统筛上干抛30～6 mm，年产量为7.2万t，综合利用外销至新材料科技有限公司，粗尾分级捞砂3～0.5 mm，年产量为13.2万t，综合利用外销至材料贸易有限公司、矿建工程公司等。细粒尾矿目前仅用于井下充填和露天坑复垦，剩余部分细粒尾矿输送至尾矿库堆存。

2 尾矿利用研究进展

姑山矿业公司细粒尾矿年产量大，除用于井下充填外，大部分堆存于尾矿库。按照现在的尾矿入库堆存的处置方式，不仅占用大量土地，处置成本高，而且还存在环境和安全隐患，亟需尾矿资源化新技术以综合利用尾矿，通过综合利用产生效益来降低尾矿处置的总成本，保护生态环境安全。

2.1 钴、镓回收利用研究

开展尾矿再选，从尾矿中回收有价成分，是提高资源利用率的重要措施。白象山铁矿原矿中含有钴、镓等金属元素，钴未见独立矿物，主要分布于黄铁矿中。镓同样未见独立矿物，且在各矿物中均有分布，在磁铁矿中分布最多，赤铁矿中含量较高。经过磁选作业后， 镓在精矿和尾矿中都有分布，钴主要分布于尾矿中。于是进行了钴、镓回收试验研究，研究结果表明，铁矿磁选尾矿中的镓，采用浮选、磁选、磁—浮联合等工艺均不能进行有效回收；尾矿中的钴可通过浮选工艺回收。 铁矿磁选尾矿采用脱泥—浮选工艺，仅需1粗2精1扫的简化工艺，即可获得精矿钴品位为0.46%，钴回收率为54.41%的浮选精矿。

2.2 细粒尾矿综合利用研究

为提高细粒尾矿综合利用率，公司与高校开展了细粒尾矿综合利用技术研究。研究分析了细粒尾矿的性质，系统研究了尾矿含量、煅烧工艺制度对不同成分体系尾矿陶粒堆积密度、表观密度、空隙率、吸水率、筒压强度及软化系数的影响，得出了全尾矿陶粒、细粒尾矿/污泥陶粒、细粒尾矿/污泥/粉煤灰陶粒3种成分体系的尾矿陶粒较优的尾矿含量及煅烧工艺制度，并且3种尾矿陶粒均可代替石头用作粗集料。 同时也开展了尾矿砖的制备研究，以马钢姑山矿业公司产生的细粒尾矿作为主要原料，添加钛石膏、矿渣微粉、电石渣及废砖粉作为胶凝材料，制备出尾矿免烧实心砖及空心砖，分析了尾矿含量及成型压力对尾矿砖性能的影响，确定了尾矿砖较优的成分体系及成型压力。尾矿陶粒及尾矿砖所用原料均为固体废弃物，符合环保要求的绿色发展方向。

2.3 露天坑细粒尾矿复垦研究

姑山矿业公司姑山露天采坑现深达160 m左右，+6 m高程以下为一完整的凹坑，容积约为3 150万m3，露天采矿结束后，按规定应进行土地复垦，复垦前需对采坑先进行回填，但如此巨大量的回填土料是周边环境无法承受的。因此，开展了露天坑生态复垦技术研究，利用尾矿对露天坑复垦，分别进行了露天边坡岩石物理力学性质及尾矿物理力学性质研究，露天采坑尾矿回填、地下开采耦合下的边坡渗流研究，露天采坑防渗安全技术措施研究，露天采坑尾矿回填工艺研究，露天采坑尾矿回填排洪、回水系统技术研究，露天采坑复垦及生态修复技术研究。通过该项目的研究实现露天采坑安全、高效地排砂，治理露天采坑环境和安全隐患，为露天复垦创造条件，同时降低青山尾矿库安全运行的风险。

3 综合利用存在的问题

3.1 环保制约影响大

受环保政策影响，未来新建水泥、砂石料等项目审批困难。同时，长江经济带地区会实施环保停限产减排管控措施，对资源综合利用生产线建设和生产运营产生较大影响。目前，废石利用产品销售以汽运为主，受环保制约较大。当前国家倡导“公转铁”以减少汽运带来的环境污染，公路运输渠道在逐渐收紧。矿区内部铁路运力不足，将严重影响资源综合利用产品通过铁路外发。此外，未来可能要求砂石料密封运输，也将制约砂石料进入长江中下游地区市场。

3.2 利用附加值低

资源综合利用产品主要是废石加工的不同颗粒级配的砂石骨料，属于初级建材产品，固废利用产品附加值较低，吨产品固废利用附加值约10元。尚未有投产的尾矿资源综合利用生产线，尾矿资源化利用技术水平和利用附加值有较大发展空间。

4 发展前景

坚持绿色发展理念，充分发挥矿山自身优势，紧抓市场和政策机遇，以资源综合利用产业规模化、高值化、集聚发展为中心，显著提升资源综合利用产业规模、发展质量和效益水平。

(1)废石利用。根据姑山矿业发展规划，在建铁矿采用的选矿工艺流程中考虑对半自磨后的筛上产品进行抛废，对湿式磁选尾矿进行捞砂，实现废石和粗砂作为砂石骨料利用。规划建设尾矿捞砂系统，从入坑前的细尾分离出部分机制砂作为建材对外销售，可捞出尾砂量30%；在钓鱼山建设捞砂系统，工艺流程为旋流器+脱水筛捞取粗砂，脱水后的细砂用于加气砖、水稳材料等。

(2)细粒尾矿利用。结合当前废石和尾矿主要资源化利用现状，按照技术成熟先进、生产成本合理、经济效益较优原则，合理建设废石和尾矿资源综合利用项目。近期应大力发展废石和尾矿加工建筑砂石料、水泥、混凝土、新型墙体材料等，远期可进行尾矿生产土壤改良剂、陶粒等高端产品技术储备和市场调研，适时建设资源综合利用生产线。力争矿区最终实现“无尾化”生产。

(3)露天坑复垦。露天坑底加固完成后，尾砂可直接进入坑底回填，从坑底最深处-148 m标高到+8 m标高的露天坑采用尾矿湿式堆排工艺进行回填，回填最终标高确定为尾矿堆排最高+7 m，平均+6 m。综合考虑采场防渗施工作业。+6 m以上采用采矿废石和黏土回填，回填后植被复垦。尾矿浆向采矿坑排放充填应遵照安全、经济和坑容利用最大化的原则，使尾矿在坑内形成尾矿沉积滩堆体和尾矿澄清水区，尾矿沉积滩堆体成为采矿坑边坡的软弱岩石和尾矿水之间的隔离体，并起到压坡稳定作用，尾矿澄清水区应便于回水利用。年入尾矿量约70万m3。

(4)大力提升资源综合利用水平。加强废石和尾矿的规范化处置，以废石和尾矿的资源化利用为重点发展方向，合理建设固废资源综合利用生产线，大幅提高固废资源利用规模和资源化利用水平。与国内知名高校联合共建实验室、培养科技人才，积极依托高等院校资源，提高科技创新能力和行业影响力。同时，与下游战略用户建立产业技术联盟，选择具有发展潜力的下游战略用户建立联合实验室，针对特定用户特定产品开展技术研究与服务，以满足下游行业的定制化需求，提升企业竞争力。

5 结 论

矿山企业充分利用尾矿充填、复垦、生产建筑骨料和建筑产品，有利于资源综合利用、节能减排、发展循环经济，是建设资源节约型、环境友好型企业和实现可持续高质量发展的重要途径。当前，我国尾矿利用产业处于大发展时期，是机遇，也是挑战，矿山企业应抓住机遇，加强对尾矿技术的研究和开发，提升尾矿利用的技术水平，实现绿色可持续发展。