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。

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。

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.

NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿催化剂NH_(3)-SCR脱硝活性及SO_(2)/H_(2)O耐受性能研究

采用球磨、微波焙烧方法制备了不同质量分数NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿NH_(3)-SCR脱硝催化剂。通过BET、SEM-EDS、XRD、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR分析了催化剂脱硝活性及SO_(2)/H_(2)O耐受性能。结果表明:NH_(3)SO_(3)改性使催化剂脱硝活性得到了显著提高,10%NH_(3)SO_(3)改性催化剂在300~350℃脱硝活性可达90%左右。SO_(2)/H_(2)O共同作用可将10%NH_(3)SO_(3)改性催化剂脱硝活性提高至97%,其促进作用保持了良好的稳定性,且具有可逆性。NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿后,催化剂比表面积、酸性位点及强度增加,表面活性物质分散度更高,弱化了尾矿矿物晶型,提高了催化剂吸附能力和氧化还原能力,从而提高催化脱硝活性,同时具备优良的SO_(2)/H_(2)O耐受性。

提钒尾矿综合回收利用研究现状

从有价组分回收、新型功能材料合成和多用途建筑材料制备三个方面阐述了目前提钒尾矿资源的综合回收利用途径,可为提钒尾矿综合回收技术应用提供参考。

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。

尾矿综合回收利用及充填配比优化试验研究

为促进尾矿综合回收利用,化解尾矿地表堆存难题,实现“无尾矿山”,以山东某金矿为工程背景,测试分析尾矿矿物组成、粒级分布,确定长石矿物提取与细粒尾矿充填协同处理技术路线。开展尾矿再选试验与再选流程设计,细筛分级、强磁选除杂可得到白度54.15%、Fe_(2)O_(3)含量0.212%的高质量长石精矿,预期产生经济效益5800万元。试验研究细粒尾矿充填配比对其强度、胶凝时间影响规律,优选确定P·O42.5水泥、63%浓度、不小于1:8灰砂比充填配比方案,提出添加减水剂、研究膏体充填工艺等方法提高充填浓度。研究结论可为相似金矿尾矿综合回收利用及充填设计提供参考。

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。

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。

尾矿坝位移分级预警阈值研究及规律分析

针对尾矿坝在线监测重建设、轻利用的现状,基于尾矿坝位移在线监测时间序列,通过多步逆向云变换算法(Multi-step Backward Cloud Transformation Algorithm Based on Sampling with Replacement,MBCT-SR)改进云模型,根据“3E_(n)原则”和内外包络曲线确定在线监测位移的正常运行值,从而建立尾矿坝位移分级预警阈值模型,并利用某尾矿坝全球导航卫星(Global Navigation Satellite System,GNSS)技术表面位移在线监测数据进行实例验证。结果表明:该尾矿坝水平方向位移的黄、橙、红预警阈值分别为8.41 mm/d、12.94 mm/d、19.41 mm/d,呈现出坝体中间预警阈值最大、并由中间向两侧减小的空间变化规律;尾矿坝垂直方向位移的黄、橙、红预警阈值分别为16.56 mm/d、25.48 mm/d、38.22 mm/d,且随着子坝的堆积,预警阈值逐渐增大。

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。

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。

某选厂硫尾矿工艺矿物学研究

为了提出尾矿资源化利用的合理利用方法,本文结合化学分析方法和矿物解离自动定量分析系统(MLA)针对某选厂的硫尾矿进行了工艺矿物学研究。化学分析结果表明,硫尾矿中SiO2、Al2O3和SO3含量分别为70.10%、11.85%和5.04%,高S影响了硫尾矿的直接利用。MLA分析表明,硫尾矿中主要矿物为石英、地开石、明矾石、黄铁矿和绢云母,S主要以硫酸盐和硫化物赋存于明矾石和黄铁矿中。粒度分析表明,硫尾矿-0.074 mm粒级占比48.69%,61.89%的SO3主要分布于该细粒级中;硫尾矿-0.01 mm粒级产率为16.21%,含泥量较高。矿物嵌布特征分析表明,硫尾矿中石英粒度相对较粗,明矾石和地开石具有在较细粒级富集趋势;硫酸盐矿物明矾石与石英、地开石、绢云母呈浸染状复杂连生,其在+0.043 mm粒级产品中解离度低于70%,总解离度为63.11%。为了脱出硫尾矿中的明矾石,需先脱泥脱硫后,细磨后再采用浮选进行分离。

锌氧压酸浸硫精矿和硫尾矿的矿物学特征与环境活性

采用电感耦合(ICP-OES)、X射线衍射(XRD)、扫面电镜-能谱(SEM-EDS)、红外光谱(FTIR)及差热差重(TG-DTA)等多种检测方法对锌氧压酸浸硫精矿和硫尾矿的化学组成、粒度分布、物相结构等进行研究,并采用毒性浸出程序(TCLP)法考察其短期环境活性。研究结果表明:硫精矿1和硫精矿2主要以球状的单质硫存在,其中,少量硫精矿1以小颗粒的闪锌矿、黄铁矿等附着于块状的铁矾颗粒上,平均粒径为22.1μm;少量硫精矿2以块状的闪锌矿、黄铁矿和小颗粒存在,平均粒径为59.2μm。2种硫精矿在185~340℃时会剧烈燃烧,热稳定性较差。2种硫尾矿主要以块状的铅黄铁矾和黄钠铁矾存在,其中,硫尾矿1平均粒径为21.1μm;硫尾矿2含一定的赤铁矿(16.86%),平均粒径为5.3μm。硫精矿和硫尾矿中锌和镉元素在弱酸条件下不稳定,硫尾矿1中锌和镉的浸出量分别超标1.93倍和2.50倍;硫精矿2的分别超标2.03倍和6.56倍,硫尾矿1的分别超标3.46倍和5.94倍,硫尾矿2的分别超标11.10倍和8.28倍。

磷尾矿在农业领域的应用研究现状及展望

我国磷矿资源丰富,但平均品位不高,经采选后会产生大量的磷尾矿,而磷尾矿中含有大量植物生长所必需的元素,实现磷尾矿在农业领域的资源化利用至关重要。介绍了土壤系统中的磷循环及不同地区磷尾矿的化学组成,综述了磷尾矿在农业领域的应用现状,包括复垦修复、制肥、制备土壤调理剂及土壤保水剂等,提出了磷尾矿在农业领域的梯级利用新思路,指出合理运用物理、化学或生物等手段,激发磷尾矿中有效元素活性并使其再次进入生态循环,是实现磷尾矿在农业领域资源化利用的关键,为进一步提高磷尾矿的资源化利用水平提供了指导。

白云尾矿与转炉渣制备烧结透水砖及性能研究

为充分利用白云鄂博再选尾矿和包钢转炉渣,以其为原料采用高温煅烧的方式制备烧结透水砖。结果表明:选定钢渣骨料级配5~10 mm∶2.5~5 mm∶0~2.5 mm=4∶3∶3,最佳方案为尾矿掺量25%,成型压力30MPa,烧结温度1180℃,保温时间50 min,此时透水砖的粘结相为镁铁尖晶石相和硅酸钙相,抗压强度为28 MPa,透水系数为0.091 cm/s,均优于国标《烧结普通砖》(GB/T 5101-2017)中MU25(25 MPa)的抗压强度要求和《透水路面砖和透水路面板》(GB/T 25993-2010)中A级0.02cm/s的透水系数要求。

热-机械协同活化铜尾矿水化胶凝性能研究

铜尾矿是铜矿经过一系列工艺选矿完成后剩下的颗粒直径较小的沙粒,其堆存会带来诸多环境问题。铜尾矿结晶度高、活性低,许多研究人员探究激发活性后的铜尾矿作为混凝土等材料的辅料,但利用率较低。本文通过热-机械协同活化的方式激发铜尾矿的活性,分析活性铜尾矿水化胶凝性能,依据抗压强度、粒径分布及矿相成分微观结构变化分析水化反应效果。在此基础上,采用X射线衍射仪(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和电子扫描电镜(SEM)对铜尾矿胶凝性能进行分析。研究结果表明:热-机械协同活化激发铜尾矿活性的力学性能有了很大提升,即铜尾矿在600℃、机械球磨时间80 min条件下,活性由5.60%上升至89.91%,抗压强度为10.87 MPa;XRD和FT-IR进一步分析出活化铜尾矿多处产生了水化C—S—H凝胶、N—A—S—H凝胶、钙矾石等胶凝物质,其形状多呈现絮凝状、棉团状及短棒状。本文研究为铜尾矿的进一步利用提供理论支撑。

基于钒钛磁铁矿尾矿的发泡陶瓷制备及性能研究

攀西地区铁尾矿的大量堆积严重污染了当地的生态环境。固废基发泡陶瓷吸波材料在解决铁尾矿堆积问题的基础上,推进了发泡陶瓷在吸波材料领域的应用。通过正交试验探索了烧结温度、保温时间和发泡剂掺量对发泡陶瓷物理性能的影响,并综合分析得出优选烧结方案:烧结温度为1190℃,保温时间为60 min,发泡剂掺量为质量分数0.3%。依照此方案制备的发泡陶瓷体积密度为0.23 g/cm^(3),体积吸水率为0.76%,抗压强度为0.73 MPa,导热系数为0.06 W/(m·K),孔隙率为89.89%。在正交试验制定的工艺基础上,探索了试样厚度对发泡陶瓷吸波性能的影响。研究结果表明:在烧结温度1170℃,吸波剂掺量为质量分数30%时,厚度为15 mm的发泡陶瓷吸波性能最优,在0.5~18 GHz的频率范围内反射损耗降低至-28.58 dB,显示出2.35 GHz的有效吸收带宽。该研究为钒钛磁铁矿尾矿的资源化利用和发泡陶瓷在吸波材料方面的运用提供了参考。

黏土颗粒表面电性对尾矿泥浆沉降的影响机制

为了探究尾矿泥浆长期处于可流动状态的危险性,以中国铝业广西分公司铝土尾矿为研究对象,通过调节pH值改变颗粒表面电性,结合不同盐溶液下的观察,探究了尾矿泥浆的沉降特性。结果显示:随着pH值的增加,Na^(+)环境下的Zeta电位由正转负;在高pH值和Ca^(2+)浓度大于0.1 mol/L的条件下,Ca^(2+)选择性吸附作用增强,导致表面的质子化和去质子化作用面积减小;在pH=PZC_(edge)=5时,絮凝沉降速率与沉降稳定孔隙比达到最小值。综合分析表明,在pH=5、Ca^(2+)浓度为2.0 mol/L时,尾矿泥浆的最终沉降量最大,沉降效果最佳。因此,调节pH值并结合适当的盐溶液,可有效提高尾矿泥浆的沉降速率,减少潜在的安全风险。