尾矿综合利用研究进展及工程实践

尾矿作为一种特殊的大宗工业固体废物,堆存量逐年增加,带来了诸多的安全问题和环保问题,已成为制约我国经济发展和生态保护的因素之一。目前,尾矿的主要处置方式为进入尾矿库堆存,但该方式引起的安全问题和环保问题严重制约企业的持续发展,影响企业经济效益。近二十年来,尾矿作为一种二次资源,其综合利用得到国家的大力支持,以及研究机构的持续关注,不同种类尾矿的资源化途径和方式均有不同程度的研究。与此同时,尾矿资源化利用的工程实践也取得了突破。首先,基于国内行业统计数据,结合云南省尾矿库数量变化,对尾矿库、尾矿产生量及尾矿综合利用情况进行分析。其次,结合尾矿综合利用的技术研发及工程实践,重点介绍了云南省结合生态修复的露天采坑尾矿回采和矿山尾矿井下充填技术的应用案例。在应用案例中,通过相关技术的应用有效地解决了区域内历史遗留的生态环境破坏和企业持续生产的难题。最后,对后续研发的关注点提出建议,可为今后区域内尾矿资源化利用提供借鉴。

尾矿的特性、灾害及其资源潜力

尾矿是矿石磨细选别后残余的固体废弃物,尾矿物理化学特性及尾矿库的常规地表堆存共同导致尾矿库存在较大的安全与环境风险。低品位矿体高强度开采趋势下,我国尾矿年排放量维持在10亿t以上的高位,累计堆存规模超200亿t,细粒尾矿堆存方式、潜在灾害防治及综合利用面临新挑战,采选新技术装备及政策利好因素推动尾矿资源潜力亟待释放。因此,以尾矿物理化学特性、排放堆存方法、溃坝灾害、尾矿资源潜力为主线,综述了尾矿物理化学特性、尾矿堆存形式、尾矿溃坝灾害防治等方面的研究进展,系统梳理了尾矿空区充填、尾矿制备材料、尾矿二次利用、超积累植物提取金属元素、尾矿固碳等资源综合利用方法,可为研究者及工业界系统全面地重新审视尾矿废弃物特性、尾矿库灾害防治、矿产可持续开发利用提供启示。

煤矿浮选尾矿绿色充填开采技术研究及应用

针对火烧铺煤矿煤矸石堆放量已超过设计量的问题,通过中煤筛分试验、煤泥筛分试验、选矿试验以及充填材料强度测定试验,进行了煤矿浮选尾矿绿色充填开采技术研究,并在火烧铺煤矿现场进行了应用。结果表明:磨矿细度、水玻璃用量、捕收剂种类和用量对尾矿产率和灰分含量的影响较大,确定最佳的磨矿细度为≤200目产物占比为85%,水玻璃用量为800 g/t,捕收剂选用LM-1,用量为200 g/t。另外,开路浮选试验和闭路浮选试验所得产品灰分指标均能满足标准要求。浮选尾矿绿色充填技术现场应用效果表明:230708充填工作面共计消耗煤矸石124000 m^(3),有效缓解了矿山煤矸石堆存的压力。

尾矿库环境事故因素分析及建议

基于我国尾矿库环境风险特征,分析近年来尾矿库环境事故原因,并针对环境事故发生后的应急处理及环境次生灾害应急处理展开讨论。针对我国尾矿资源存量大、类型多,资源综合利用率较低以及矿山企业生产管理水平不高的实际问题,提出建议:一是要实现尾矿资源的综合利用,达到减量减排的目的;二是要对尾矿库采取系统性的污染治理,特别是针对因不可抗拒因素而引起的环境污染问题;三是要加强安全管理,减少溃坝等安全风险,从源头降低安全事故次生环境污染风险。

某金矿浮选尾矿综合利用试验研究

为实现矿山经济绿色、可持续发展,以环境效益为前提,本着资源化效益优先、经济效益最大化原则,对某金矿浮选尾矿进行资源综合利用研究。通过分粒级资源利用—充填工艺路线,+0.15 mm粒级制备建筑砂原料,-0.15~+0.038 mm粒级通过磁选除杂制备陶瓷原料(辅料),-0.038 mm细泥及磁性尾矿作为骨料进行井下充填,尾矿综合利用率达100%,创造了良好经济效益,实现了无尾矿山和矿山绿色可持续发展。

大西沟某尾矿库尾矿有价组分综合回收试验研究

对陕西大西沟某铁品位15.70%的选铁尾矿开展了有价组分综合回收试验研究,采用浮选铜硫、强磁选提铁、焙烧选铁、摇床重选-浮选提取重晶石和云母工艺,获得了TFe品位60.17%(S含量0.11%)、TFe回收率66.74%的铁精矿,S品位47.86%、回收率66.58%的硫精矿,Cu品位19.79%、回收率31.24%的铜精矿,BaSO_(4)品位86.96%、回收率9.15%的重晶石粗精矿和K_(2)O品位6.66%、回收率6.63%的云母精矿,实现了尾矿分质综合利用。

醋酸酸解磷尾矿制备醋酸钙镁融雪剂工艺研究

以磷矿经过选矿后产生的固体废弃物磷尾矿为原料,回收其中的有价元素钙、镁制备环保型融雪剂醋酸钙镁并同时富集其中的P_(2)O_(5)。通过醋酸酸解磷尾矿实验研究,考察了醋酸用量、液固质量比、反应温度、搅拌转速、反应时间对磷尾矿中钙镁浸出率的影响,结果表明,在醋酸用量为理论用量的130%、液固质量比为14∶1、反应温度为90℃、搅拌速率为1000 r/min、反应时间为3 h的条件下,CaO的浸出率可达到78.26%,MgO的浸出率可达到76.32%,磷尾矿中P_(2)O_(5)的质量分数从8.82%提高至25.91%。酸解液经调节pH后蒸发结晶得到醋酸钙镁盐,对其进行表征和性能测试,结果表明,其各项指标均符合GB/T 23851—2017《融雪剂》要求,是一种低腐蚀性、可降解、融冰雪性能优异的环保型融雪剂。

入库尾矿粒度变细稳定性研究

云南某铜铁两用尾矿库已建成投产多年,正常排放尾矿情况下,尾矿库整体上维持安全运行状态,随着选矿厂原矿来源发生变化,品味降低,使所排尾矿量增加,尾矿粒度变细,对后期尾矿库整体稳定性影响未知,因此本研究分析排入尾矿变化后,一般、洪水、特殊运行下的尾矿库稳定性分析,为尾矿库后续生产提供指导。当入库尾矿粒度变细,堆积坝上尾矿物理力学特性发生改变,在后期堆存过程中,业主应加强尾矿排放管理,严格按设计要求采用坝顶小管、小流速均匀放矿,保证干滩坡度、长度,尾矿库坝体稳定性可满足规范要求。

石墨尾矿资源化利用现状

这是一篇矿业工程领域的论文。石墨作为一种无机非金属材料在我国应用十分广泛,而且在化工、电气等行业中也占有重要地位,同时在国防、高技术领域有着不可取代的地位。然而,由于石墨矿开采的同时会伴随遗留大量尾矿,不但占用了大量的土地,而且对生态环境造成了严重的污染。本文通过查阅大量文献资料,对目前石墨尾矿资源化利用研究现状进行归纳,对石墨尾矿大量堆积问题进行了探讨,提出了有助于其资源化利用的建议。

尾矿陶粒制备技术要点分析及应用研究进展

尾矿是矿石经选矿后排放的固体废弃物,其堆存规模越来越大,不仅占用土地,还会造成严重的环境污染和资源浪费。对尾矿陶粒的制备技术进行了系统的介绍和技术要点分析,探讨了原料配比、辅料、烧制工艺对陶粒性能的影响,提出了陶粒制备存在的问题和解决途径,介绍了尾矿陶粒在轻质混凝土、水处理滤料、陶粒支撑剂、吸波材料等方面的应用,提出了轻质、多孔、高强尾矿陶粒、复合尾矿陶粒制备技术和拓宽陶粒应用领域是尾矿陶粒未来的主要研究方向。

石墨尾矿综合利用现状

我国石墨资源储量和出口量都居于世界首位,但石墨在开采过程中伴随产生大量的石墨尾矿,石墨尾矿的存量和增量巨大,石墨尾矿的处理成为亟待解决的问题。综合环境、成本及社会影响等因素,大量回收石墨尾矿进行综合利用不但有利于企业的良性可持续发展,而且符合环保可持续发展及低碳战略的需求。本文主要介绍了石墨尾矿回收再利用研究及资源化应用现状,并对石墨尾矿未来的产业利用及应用前景进行了展望。

基于土柱模拟降雨对铜尾矿重金属淋溶进入下伏土壤的生态风险研究

为探究铜尾矿重金属释放对环境的影响,通过动态淋溶实验,配置初始pH=7.2的人工模拟雨水为淋滤液,采用柱状淋溶装置进行尾矿重金属淋出实验,探究中卫某铜尾矿重金属的淋溶释放特征,评估尾矿重金属淋溶的生态风险.结果表明,尾矿中Cu、Zn、As、Cd和Pb平均质量含量分别为2130.30、105.10、234.41、0.72和64.57mg·kg^(-1),均超出宁夏土壤重金属元素背景值.淋溶10次后,尾矿中Cd、Zn、Pb、As、Cu等重金属的释放率分别为1.98%、0.32%、0.30%、0.15%、0.01%,即Cd的释放率最高.淋溶后,尾矿重金属质量含量明显下降,其中0~5cm深度尾矿重金属含量下降最多,As的释放量最大,重金属向下层迁移明显.尾矿中Cu、Pb、Cd和Zn主要淋失碳酸盐结合态,As主要淋失可交换态,As和Cd的淋溶风险较高.Cu是尾矿重金属中关键的生态风险因子,尾矿中Cd和Cu为高风险,As、Zn和Pb为中风险.

铝土矿尾矿协同钒钛磁铁矿尾矿制备刚玉质复相陶瓷

以铝土矿尾矿和钒钛磁铁矿尾矿为原料,经混料、成型和高温烧成等工艺制备了刚玉质复相陶瓷,研究了钒钛磁铁矿尾矿添加量、烧成温度等因素对制得复相陶瓷材料的物相、显微形貌及力学性能的影响规律。结果表明:当铝土矿尾矿与钒钛磁铁矿尾矿质量比为9∶1时,在1100℃下保温3 h制得刚玉质复相陶瓷材料的性能最优,其体积密度为2.71 g/cm^(3),抗压强度为276.9 MPa,抗折强度为67.3 MPa。

铜尾矿改性水泥基地聚合物注浆材料性能与机理分析

为促进岩土工程绿色发展,提高尾矿资源化利用效率,选取铜尾矿制备铜尾矿改性水泥基地聚合物注浆材料,研究水固比、铜尾矿掺量、碱激发剂用量及碱激发剂模数对改性浆液各性能指标的影响规律及微观机理。研究结果表明:掺入尾矿有利于改善改性浆液力学性能,掺入碱激发剂能提高改性浆液整体的反应程度,减小改性浆液析水率;综合考虑各项性能指标,选取改性浆液最佳配比,即水固比为1.0,铜尾矿掺量为30%(质量分数,下同),碱激发剂用量为4%,碱激发剂模数为1.6;相较于纯水泥浆液,改性浆液最佳配比黏度减小11.1%,流动度增大22.3%,析水率减小29.7%,28 d结石体抗压强度仅减小9.5%,耐久性能良好;改性浆液发生地聚合物反应形成了具有三维空间网状结构的C-A-S-H凝胶和N-A-S-H凝胶等胶凝物质。本研究成果可为岩土工程提供高性能低成本的注浆材料,同时还将为尾矿等固废材料资源化利用提供参考。

玢岩型铁矿床尾矿中磷、稀土战略性矿产资源调查与综合利用研究:以安徽凹山矿田为例

玢岩型铁矿床是铁矿石的重要来源,其除了赋存巨量铁矿资源外,还以产出大量磷灰石为特征,伴生大量的磷、稀土、钒等资源。20世纪,矿业开发大多只回收主要矿种铁,对伴生资源的评价和综合利用较少。文章以凹山玢岩型铁矿田尾矿库为研究对象,开展伴生资源调查评价和综合利用示范研究。通过系统钻探采样、矿物组合分析、元素赋存状态和综合利用实验等研究,文章揭示出尾矿库中经济矿物为磷灰石,可综合利用资源为磷和稀土,并估算尾矿库中磷储量超过115万t、稀土5万t,社会和经济效益巨大,可作为范例进一步研究并推广应用。

磷尾矿综合利用现状及研究进展

中国磷矿资源丰富,但多为中低品位磷矿,需要选矿才能用于化工生产。磷尾矿是磷矿石经选矿产生的磷含量较低的固体废弃物,可以看作中低品位磷尾矿,主要由氧化钙、氧化镁、五氧化二磷、二氧化硅组成,有极大的综合利用潜力。针对磷尾矿的结构、组成成分、物理化学性质综述了磷尾矿综合利用现状及研究进展,详细阐述了磷尾矿在矿区填充、浸取钙镁等有价元素、再选回收磷元素,以及农业、建筑、环保等方面的应用。分析了磷尾矿综合利用过程中面临的问题并对其发展前景进行展望。指出开发新型环保高效的磷尾矿综合利用工艺是磷尾矿利用的发展方向,是磷化工企业和社会的共同需要,符合资源绿色高效利用和可持续发展的基本国策。

我国铅锌尾矿综合利用研究现状及其开发利用意义

我国铅锌浮选尾矿堆存量大,综合利用率低,存在环境污染风险与安全隐患。为推动铅锌尾矿开发利用的技术进步与实践生产,本文系统梳理我国铅锌尾矿资源化利用的研究进展,概述尾矿再选利用与尾矿再加工利用制备水泥、砖、微晶玻璃和胶凝材料等综合利用方法和途径,并重点比较两种方法的优缺点,尾矿再选利用可对其中有价金属提取富集,但成本较高且工艺复杂,且再选后仍存在大量尾矿。而铅锌尾矿中含有硅(Si)、钙(Ca)、铝(Al)和铁(Fe)等氧化矿物可替代黏土、页岩和水泥等原材料通过再加工制备高附加产值的材料,可实现对铅锌尾矿的大量消纳且成本低廉。提出建议提前做好矿区尾矿经济价值评价,以加强对铅锌尾矿的绿色再加工利用,以期实现对矿山尾矿的资源化、无害化和减量化利用。

黄岩铅锌矿尾矿再利用可行性研究

黄岩铅锌矿有1#尾矿库、2#尾矿库、3#尾矿库,三个尾矿库下游分布重要村庄和饮用水源,当地属于台风影响前沿地区,三个尾矿库闭库多年,但是潜在的安全隐患和固有风险始终存在,只有实施尾矿库销库工程,才能从源头上消除尾矿库固有的安全风险,提升周边环境安全条件。为此,首先要解决尾矿消纳利用问题。黄岩铅锌矿尾矿含有一定价值的铅锌矿物,通过对尾矿开展优先浮选、等可浮选、混合浮选试验研究,其中混合浮选可获得相对较好的分选指标;当磨矿细度-0.045 mm占85%时,通过一粗两精一扫的混合浮选闭路流程,获得产率为1.74%、铅品位为22.42%、锌品位为32.35%、铅回收率为67.63%、锌回收率为57.99%的铅锌混合精矿;对黄岩铅锌矿尾矿开展了生产加气混泥土试验研究,探索最佳原料配方和工艺条件,用铅锌尾矿作为主要原料生产加气混泥土,实验室获得了绝干容重B06合格品、A3.5强度等级的产品。研究结果表明:黄岩铅锌矿尾矿能作为生产加气混泥土的硅质材料;结合当地尾矿用途市场调研,通过方案论证,确定最佳尾矿利用方案,为下一步尾矿库回采销库,提供了工艺思路和市场方向。

超声空化效应对细粒尾矿的增渗作用

针对细粒尾矿的渗透性较弱,容易导致尾矿坝浸润线抬升和降低尾矿坝安全系数的问题,提出采用超声空化的方法改善尾矿的渗透性。首先,采用计算流体动力学(CFD)软件模拟空化泡溃灭的过程;然后,根据空化阈值和换能器的声压计算结果选定试验使用的换能器,频率范围为20~40 kHz,功率为60 W,并通过染色试验证实尾矿试样中存在超声空化效应;最后,使用自制变水头渗透仪与选定的换能器,针对不同细粒含量的尾矿试样,开展超声增渗试验,并利用核磁共振仪检测增渗前后试样的孔隙结构变化。研究结果表明:得到的空化泡半径变化曲线与R⁃P方程拟合曲线吻合度较高,证明模拟结果的有效性;当气泡直径大于50μm时,低频超声的空化效果更好,当气泡直径小于25μm时,高频超声的空化效果更佳;细粒含量相同时,尾矿试样的渗透系数增长率随超声的频率增大而增加;超声频率相同时,细粒含量多的尾矿试样渗透系数增长率更高;超声作用后,尾矿试样中0~10μm的孔隙占比降低,降幅随频率的增加而增加;10~20μm的孔隙占比变化趋势不明显;20~40μm的孔隙占比增加,增幅随频率的增加而增加;>40μm的孔隙占比增长较少。对于不同孔隙占比的尾矿,施加相应频率的超声信号可获得更显著的增渗效果。

栾川县尾矿综合利用研究进展

栾川县矿产资源丰富,尾矿库较多。结合栾川县尾矿库调查结果,综述钼钨、铅锌、金和铁等类型的尾矿综合利用研究进展,并提出尾矿综合利用的优化策略,为矿山固体废弃物的资源化、减量化与无害化处置提供技术指导。目前,尾矿综合利用方式主要有3种,即有价金属元素提取、有价非金属元素提取和尾矿建材化利用。未来,要加大科研投入,开发新型尾矿综合利用工艺;推进尾矿原位回填,修复区域生态环境;强化梯级利用,实现尾矿全部消纳。