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銅尾礦利用現狀,未來如何實作零排放、零堆積?

2024-01-10科學

銅礦資源的開采量逐年增加,在開采選別過程中產生了大量的尾礦,且每年都在快速增長。銅尾礦的堆積不僅占用土地面積,存在安全隱患,而且還會造成空氣土壤汙染,甚至會破壞生態環境。因此,銅尾礦的二次利用是實作資源迴圈利用的重要方面。本文為您介紹中國銅尾礦資源利用的現狀,並著眼未來,提出存在的問題,與對未來銅尾礦資源利用的展望。

1 、銅尾礦資源現狀

銅尾礦是自然銅礦石經破碎、磨礦及分選等工藝排出的尾砂廢料。中國銅尾礦資源分布範圍廣,主要集中河南、安徽、江西、雲南等省份。目前,中國銅尾礦量已超過30億噸,且每年以3億噸的數量在增加。這些銅尾礦中銅品位約為0.077%,平均利用率約為8.2%,遠低於國外水平。銅尾礦中銅的賦存狀態多樣,單體解離度較低,嵌布粒度細,成分復雜,脈石含量高,這些因素嚴重制約銅尾礦綜合利用的技術發展。

2 、銅尾礦利用現狀

中國銅尾礦資源的綜合利用主要集中在以下幾個方面:

(1)再選與有價成分回收

銅尾礦因伴生元素復雜,單體解離度較差,細粒級礦泥含量高,往往耗藥量大,浮選效果不理想。在再選回收時,通常需要再磨除泥。目前,針對銅尾礦不同的礦物學特點,透過不同的回選手段、浮選藥劑制度以及選礦工藝可以有效地回收尾礦有用成分。

可回收的成分包括銅、鐵、金、銀、鉍、鎳、鎢、重晶石、長石等。常用的手段有重選、磁選、浮選和還原焙燒等。

(2)礦山回填與土地復墾

作為礦山二次資源,銅尾礦不僅可以大量用作填充材料回填礦井,還可以用於土地復墾。安徽安慶銅礦采用大直徑深孔嗣後充填采礦法開采,礦房采用分級尾砂膠結充填,礦柱采用非膠結分級尾砂充填,填充成本低,效能良好。

研究表明,用巢湖底泥處理銅尾礦後,營養物質明顯增加,豆科植物生長狀況良好。礦山回填與復墾可以實作銅尾礦的迴圈利用,降低汙染,提高效益。

(3)水泥行業

銅尾礦中因含有矽、鋁、鐵等氧化物,通常可以用作水泥礦化劑或水泥配料,用銅尾礦作礦化劑,鐵粉為配料,在1300℃條件下,可有效縮短熟料燒制時間,提高產量。

試驗表明,銅尾礦與粘土按一定比例在1400℃條件下燒制,熟料中礦物含量增加,熟料強度良好。用銅尾礦制備水泥材料機理主要為矽酸鹽水泥熟料水化後產物與銅尾礦中活性氧化矽、氧化鋁等反應,晶體結構生長更好,有效地增加了水泥強度。

(4)制備建築材料

銅尾礦中含有石英、長石及雲母等礦物,可以作為摻合料或細集料用於混凝土等建材的制備,這是減少銅尾礦大量堆積,實作資源再利用的主要途徑。

  • 用銅尾作為混凝土摻合料研究發現,水灰比為0.4,外摻率40與0外摻率條件下混凝土摻合料在90d的抗壓強度相近,且表現出良好的耐久性。
  • 以銅尾礦為微集料,在摻量小於5%條件下,配合粉煤灰兩者按1:2復摻,獲得的混凝土強度較好。
  • 用銅尾礦制作蒸養標準磚試驗表明,以銅尾礦、礦渣及粉煤灰為原料,在低溫銅尾礦添加60%一70%條件下,磚的抗壓強度為1.81MPa,抗折強度為3.6MPa,穩定性和杭凍融性良好。
  • 用銅尾礦作摻料制備的建材,不僅具有強度高和耐久度好的優點,還可以與其他固廢資源再次利用,極大地解決了占堆積問題,有效地提高經濟效益。雖然銅尾礦用於制備建材材料研究較多,但技術過於單一,產品附加值較低。銅尾礦中重金屬的浸出和遷移危害研究相對較少。

    (5)高附加值產品

    銅尾礦除了上述套用外,還可以用於開發高附加值產品,例如發泡陶瓷、微晶玻璃以及白黑碳等。

  • 試驗發現,在銅尾礦、鈉長石、廢石、白雲石、發泡劑摻量分別為55%、20%、25%, 5%, 0.3%,球磨細度0.054mm90%, 1200℃2h, 制備的發泡陶瓷符合國家要求。
  • 以低矽高鈣高鐵銅尾礦為研究物件,透過配料熔制、水淬燒結及晶化磨切等工藝制備的微晶玻漓達到國家標準。
  • 用銅尾礦制備的高附加產品,效能良好,成本低廉,具有較好的市場前景,是當前銅尾礦二次利用的新方向。

    未來如何實作銅尾礦零排放、零堆積?

    近幾年,銅尾礦的綜合利用技術不斷積累,但研究進展相對緩慢。目前銅尾礦利用技術相對單一,資源利用率和產品附加值不高。針對銅尾礦有效成分的再選與回收,要結合不同地域尾礦的礦物學特征,制定合理地選礦工藝,提高尾礦資源使用效率。

    在制備建材方面,應進一步研究尾礦作用機理,激發銅尾礦活性,同時應加大政策支持。促進尾礦資源化利用形成產業,推動尾礦高附加產業快速發展。銅尾礦的處理利用必將從簡單單一到深度高效轉變,從而實作銅尾礦的零排放、零堆積,促進資深可持續開發利用。

    鑫海礦裝在銅尾礦再選、銅尾礦幹排脫水方面技術領先,可幫助客戶實作銅尾礦資源的二次利用。