張 彪，姜春志

（1. 中條山有色金屬集團有限公司，山西 運城 044000 ；2. 國家煤化工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心（安徽），安徽 淮南 232000）

鐵礦資源是我國經(jīng)濟社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)性資源。近年來，鐵礦石消耗量日益增大，鐵尾礦排放量逐年增多。鐵尾礦大量堆積，既造成土地資源浪費，又極易產(chǎn)生空氣和土壤污染，破壞自然生態(tài)環(huán)境，尤其面對極端自然天氣，存在著巨大的安全隱患，導(dǎo)致鐵尾礦處理成本提高，嚴(yán)重制約企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前，尾礦綜合利用是固廢綜合利用的重要方面，也是礦產(chǎn)資源高效與循環(huán)利用的必然要求。鐵尾礦綜合利用不僅能回收有價成分，提高資源利用效率，還能變廢為寶，改善生態(tài)環(huán)境，促進經(jīng)濟社會良好發(fā)展。

1 鐵尾礦資源現(xiàn)狀

鐵尾礦通常指在鐵礦石分選鐵精礦過程中排出的尾砂廢料。我國鐵尾礦主要以磁鐵尾礦和赤鐵尾礦為主，分布多集中于內(nèi)蒙、四川、遼寧、河北、湖北等地區(qū)。近些年，我國鐵尾礦綜合利用率不斷提升，由2008 年的7% 上升到2018 年的27.69%，但仍低于國外水平[1]。2018 年我國鐵尾礦總產(chǎn)生量約4.76 億t，約占全國尾礦總產(chǎn)生量39.3%，相較其它尾礦，鐵尾礦占比最大[2]。受礦石產(chǎn)地和選礦工藝等因素影響，鐵尾礦雖然成分和含量不盡相同，但化學(xué)組成基本相似，主要有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O 等[3]。

2 綜合利用及研究現(xiàn)狀

我國鐵尾礦資源的綜合利用主要集中在有價成分回收、礦山回填、路基填筑、土地復(fù)墾、土壤改良及制備建筑材料等方面。

2.1 有價成分回收

徐彪[4]等以本溪某鐵尾礦為研究對象，通過再磨- 弱磁選-強磁選- 鐵礦反浮選- 石英礦分步浮選聯(lián)合工藝流程，得到TFe品位59.75%、產(chǎn)率6.21% 的鐵精礦和品位99.15%、產(chǎn)率21.51%的石英精礦。劉偉[5]等研究發(fā)現(xiàn)，酒鋼鐵尾礦含有17.85% 的鐵和5.4% 的重晶石，將尾礦預(yù)先強磁選所得精礦制粒- 磁化焙燒-弱磁選回收鐵資源，對強磁尾礦進行重選- 浮選回收重晶石，最終獲得鐵精礦品位56.17%、回收率61.75%，重晶石精礦品位95.58%、回收率68.23%。夏青[6]等優(yōu)化浮選方案，先選鉬再選鋅回收某磁鐵礦尾礦中低品位鉬鋅，采用一粗兩精兩掃浮選流程得鉬粗精礦，鉬粗精礦再磨至-0.037mm80%，以水玻璃為分散劑，硫化鈉、亞硫酸鈉、硫化鋅為鋅抑制劑，4 次精選得到鉬精礦，實現(xiàn)鉬鋅有效分離，經(jīng)一粗三精兩掃鉬尾礦得鋅精礦，鉬精礦含鉬46.89%、回收率68.96%，鋅精礦含鋅45.30%、回收率66.64%，相比鉬鋅硫混合全浮后再分離的全硫浮選工藝，鉬精礦品位和回收率分別提高1.30%、5.89%，鋅精礦品位和回收率分別提高提高2.73%、2.11%。

國內(nèi)對鐵尾礦有價成分回收的研究起步晚、發(fā)展快，各種分選技術(shù)發(fā)展相對成熟，回收鐵尾礦中主要金屬元素和部分礦物，可有效提高資源利用率，對實現(xiàn)資源循環(huán)利用具有重要意義。

2.2 礦山與路基填筑

礦山采空區(qū)對礦區(qū)開采和生產(chǎn)帶來極大安全隱患，利用鐵尾礦回填礦山是大量處理尾礦和建設(shè)安全礦山的重要途徑。鐵尾礦還可以用于路基填筑，緩解尾礦堆占難題，節(jié)省企業(yè)成本，提升經(jīng)濟效益。

張靜文[7]以鋼渣、脫硫石膏、粉煤灰、礦渣以及鐵尾礦為原料，料漿濃度75%，膠砂比1:6，制成的膠結(jié)充填材料料漿裝流動性滿足自流型膠結(jié)充填料流動性要求，填充體28d 抗壓強度為4.09MPa，滿足礦山膠結(jié)充填強度要求；在脫硫石膏12%，礦渣28%，鋼渣60%，膠砂比為1:4、減水劑0.5%，料漿濃度75% 的條件下，制成的膠結(jié)充填材料試塊，28d 抗壓強度為5.98MPa，滿足礦山充填接頂強度要求。

萬磊[8]研究發(fā)現(xiàn)，在水泥、生物聚凝酶、碎石、鐵尾礦=5:2:30 ：68、聚丙烯纖維用量1.5kg/m3條件下，鐵尾礦做路面基層材料的7d 無側(cè)限抗壓強度強度達到4.76MPa，能夠達到國家高速公路和一級公路道路使用標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 土地復(fù)墾與土壤改良

崔照豪[9]研究表明，采用植物- 微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，鐵尾礦pH 下降1 個單位，強堿性變?yōu)槿鯄A性，Cu2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+、Mn2+去除率達到53.5%、51.3%、52.4%、54.8%、42.1%。鐵尾礦含水量增加，總孔隙度由提升至60%，達到了保水保肥透氣的能力。楊孝勇[10]研究發(fā)現(xiàn)，在組合改良劑鐵尾礦40g、脫硫石膏10g、碎秸稈10g、生物炭和有機肥各3g 條件下，對鹽堿土的改良效果最佳，改良后的鹽堿土理化性質(zhì)基本滿足植物正常生長條件。尾礦復(fù)墾能夠從根源上解決堆積占用土地問題，利用尾礦改良土壤，對修復(fù)生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

2.4 制備建筑材料

鐵尾礦往往含有大量石英和長石等礦物，可以用于制備混凝土、陶瓷、磚瓦、微晶玻璃等建材，這是減少尾礦堆積和尾礦資源再利用的重要途徑。

宋少民[11]等試驗表明，在鐵尾礦微粉摻量20% 以內(nèi)時，熟料膠凝材料混凝土耐久性和28d 強度滿足相關(guān)要求。潘德安[12]等，以撫順鐵尾礦為原料，在摻量分別為鐵尾礦55%、高嶺土18%、黏土18%、鈉長石1.8%、鉀長石7.2%、外加劑碳化硅0.4%，燒成溫度1160℃條件下，制得泡沫陶瓷抗壓強度7.65MPa，吸水率3.95%。劉俊杰[13]等研究表明，在鐵尾礦、熟石灰、標(biāo)準(zhǔn)砂、水泥、石膏質(zhì)量比為100:25:22:15:2，水固比10%，成型壓力20MPa 條件下，制備的免燒磚7d 抗壓強度12.14MPa。

雖然鐵尾礦制備建材研究較多，但技術(shù)單一，產(chǎn)品附加值不高，建材制備過程中重金屬的浸出遷移及危害研究相對較少。隨著3D 技術(shù)的發(fā)展，利用鐵尾礦3D 打印建材成為研究新方向。李新健[14]以鐵尾礦和銅尾礦為研究對象，在兩者質(zhì)量比為4:1 條件下，制備的尾礦膠凝復(fù)合材料28d 抗折強度和抗壓強度分別為8.2MPa、45.2MPa。

2.5 其他方面

鐵尾礦含有豐富硅、鐵等元素，除了以上用途，還能制備高附加值和功能性產(chǎn)品，如微晶玻璃、白炭黑及納米級α-Fe2O3光催化劑等。

南寧[15]等以商洛鐵尾礦為主要原料，采用燒結(jié)法制備CaOMgO-Al2O3-SiO2四元體系微晶玻璃，在晶化溫度900℃，保溫2h 條件下，制備的鐵尾礦微晶玻璃性能最佳，主晶相為透輝石相，抗壓強度164.75MPa，耐酸、耐堿質(zhì)量損失率分別為0.11%、0.13%。

白炭黑，又稱水合二氧化硅，白色超細(xì)粉末，分散性和絕緣性好，不溶于強酸強堿，廣泛應(yīng)用于印刷、橡膠及醫(yī)藥等行業(yè)。蘇琳[16]等以鐵尾礦為原料，在溫度110℃、固液比1:2、反應(yīng)時間2h 的堿浸條件下，制得白炭黑化學(xué)結(jié)構(gòu)為無定型水合二氧化硅，形貌近似球狀粒子，粒徑約150mm。

在常溫下納米級α-Fe2O3具有性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、催化活性高等優(yōu)點，多應(yīng)用催化、染料、新能源電池等領(lǐng)域。牟文寧[17]等將鐵尾礦在酸礦比2:1、焙燒溫度800℃、焙燒時間2h 條件下焙燒，鐵提取率89.80%，浸出液中和沉淀處理，在400℃最適溫度下煅燒氫氧化鐵，所制備得α-Fe2O3分散性好，粒徑40mm~50mm，光催化2h 時，甲基橙降解率達99%。

利用鐵尾礦制備的高附加值產(chǎn)品，性能優(yōu)良，市場前景好，是當(dāng)前鐵尾礦二次利用的新方向。

3 問題與展望

近幾年，國內(nèi)鐵尾礦的利用技術(shù)不斷積累，但技術(shù)相對單一，尾礦利用率和產(chǎn)品附加值不高。對鐵尾礦有效成分回收，要綜合考略礦物學(xué)特征、選礦工藝及設(shè)備等因素，優(yōu)化分選方案，注重降耗提效。同時要加強新型建材產(chǎn)品的開發(fā)力度和相關(guān)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)制定，加大政策扶持和創(chuàng)新激勵力度，推動鐵尾礦資源利用向高附加值和產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展，從而加速實現(xiàn)鐵尾礦的減量化、無害化和資源化利，促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。