随着钢铁工业的迅速发展,铁矿石尾矿在工业固体废弃物中占的比例也越来越大。据不完全统计,目前我国发现的矿产有150多种,开发建立了8000多座矿山,累计生产尾矿59.7亿t,其中堆存的铁尾矿量占全部尾矿堆存总量的近1/3%。
由于我国矿产资源的现状:矿产种类齐全,但富矿少,贫矿多;单一矿少,共伴生矿多;矿石组成复杂,难选冶矿多。在目前的技术经济条件下,在利用矿产资源的同时必然会产生大量的尾矿。铁尾矿处理不当,给自然生态和人类社会带来巨大的危害,其主要危害包括下面几个方面:
1、巨大的堆放量占用大量耕地,覆盖了大量植被,加剧了人多地少的矛盾;
2、由于受到技术水平、装备性能和经济条件等因素的限制,导致了资源的严重浪费;
3、长期堆放尾矿,成为潜在的地质灾害源;
4、干旱季节易形成沙尘暴,对周边地区生态环境造成严重影响;
5、对自然景观和旅游资源的破坏,抑制了地方经济的发展。
尾矿再选或有价元素的回收是尾矿整体综合利用的主要且自选的措施之一,包括老尾矿再选利用,新产生尾矿的再选。尾矿再选既可减少尾矿坝建坝及维护费,节省破磨、开采、运输等费用,还可节省设备及新工艺研制的更大投资,因此越来越受到重视。
自20世纪80年代末,特别是90年代以来,我国一些矿山企业从提高经济效益考虑,陆续建成了一些铁尾矿回收选厂,取得了明显的经济效益。例如,马钢南山铁矿凹山铁选厂年产尾矿量4万t,用马鞍山矿山研究院设计的直径为500mm的圆盘磁选机选别,可获得产率5%~6%,铁品位29%~31%的粗精矿,经再磨再选后可获得产率2%,铁品位60%~63%的合格精矿。该项目现已运转多年,年回收铁精矿近4万t;采用摇床回收硫精矿,其品位可达30%以上,年回收硫精矿5万t。
目前,我国在铁矿山地下开采过程中多采用崩落法或留矿法等采矿方法,利用充填采矿法的还很少,这主要是由于过去我国铁矿石价格一直偏低,且多开采地表出露或浅层矿体。随着开采深度的加大,地下开采矿山所占的比例越来越大,开采条件越来越难,需要更安全更高效的采矿方法。近年来我国铁矿石价值得到正确的估价,价格回升,特别是,充填采矿技术得到了迅速的发展,另外,近年来我国的环境保护政策也对矿山企业提出了更高的要求,这些都为铁矿山实现尾砂充填创造了条件,充填新技术有代表的是全尾砂胶结充填技术和高水固结充填采矿法两种。
铁尾矿除了可以生产一般的建筑材料外,还可以作为主要原料生产高附加值的建筑装饰材料,如微晶玻璃等。微晶玻璃是一种由基础玻璃控制晶化行为而制成的微晶体和玻璃相均匀分布的材料。微晶玻璃同普通玻璃的区别在于其具有结晶结构,而同陶瓷材料的区别则在于其结晶结构要细得多。利用铁尾矿制备微晶玻璃,可以开发出高性能、低成本的高档建筑装饰或工业耐损耐腐蚀材料,提高了尾矿产品的技术含量和附加值。因此,近年来国内外学者针对此问题开展了一系列的研究。如北京科技大学以大庙铁尾矿和废石为主要原料制成了尾矿微晶玻璃花岗岩;沈阳建筑工程学院与东北大学联合研制利用歪头山铁尾矿及新城金矿尾矿加入调整氧化物及适当晶核剂,形成以透辉石为主晶相的建筑用微晶玻璃,尾矿掺量可达65%以上等。
铁尾矿综合利用是一项多学科、多层次、多因素的系统工程,也是一个带有战略性的大课题,是保护有限的矿产资源、促进经济发展、保护人类环境的一种有效手段。
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