鐵尾礦

目前，我國的尾礦綜合利用率只有7%，堆存的鐵尾礦量高達十幾億噸，佔全部尾礦堆存總量的近1/3。因此，鐵尾礦的綜合回收利用問題已受到全社會的廣泛關注。

尾礦是選礦廠在特定經濟技術條件下，通過制砂機和制砂設備可將尾礦利用起來。將礦石磨細選取有用組分后所排放的固體廢料，是礦業開發特別是金屬礦開發造成環境污染的重要來源。將尾礦丟棄不僅需要佔用大量土地，給周圍的生態環境造成很大的傷害，而且要投入各自處理和維護費用。而進行尾礦資源的綜合回收與利用，不僅可以充分利用礦產資源，擴大礦產資源利用範圍，延長礦山服務年限；也是治理污染、保護生態的重要手段；還可以節省大量的土地和資金，解決就業問題，造福於人類社會，實現資源效益、經濟效益、社會效益和環境效益的有效統 一、經過多年研究，尾礦被應用於生產建築材料、生產機制砂等方面。

單金屬類鐵尾礦劃分的依據是其存在的主要元素，並有利於選擇不同的利用途徑，一般將其分為4種類型：1、鞍山高硅型鐵尾礦。該類鐵尾礦是數量最大的鐵尾礦類型，含硅量高，有的SiO2含量高達75%，一般不含有伴生元素，平均粒度0.04～0.2mm。屬於此類的選礦廠有本鋼南芬、歪頭山，鞍鋼東鞍山、齊大山、弓長嶺、大孤山，首鋼大石河、密雲、水廠，太鋼峨口，唐鋼石人溝、棒磨山等；2、馬鋼高鋁型鐵尾礦。該類尾礦年排出量不大，主要分佈在長江中下游寧蕪一帶，如江蘇吉山鐵礦，馬鋼姑山、南山及黃梅山鐵礦等選礦廠。其主要特點是Al2O3含量較高，多數尾礦不含有伴生元素和組分，個別尾礦含有伴生S、P，粒度－0.047mm含量佔30%～60%；3、邯邢高鈣鎂型鐵尾礦。這類尾礦主要集中在邯邢地區，如玉石窪、西石門、玉泉嶺、符山、王家子等選礦廠，主要伴生元素有S、Co及微量 Cu、Ni、Zn、Pb、As、Au、Ag等，－0.047mm粒級含量佔50%～70%；4、低鈣、鎂、鋁、硅酒鋼型鐵尾礦。該類尾礦中主要非金屬礦物是重晶石、碧玉，伴生元素有Co、Ni、Ge、Ga和Cu等，尾礦粒度－0.047mm佔70%左右。

多金屬類鐵尾礦主要分佈在我國攀西、內蒙古包頭和長江中下游的武鋼地區。特點是礦物成分複雜，伴生元素多。除含有豐富的有色金屬，還含有一定量的稀有金屬、貴金屬及稀土元素。如大冶型鐵尾礦（大冶、金山店、程潮、張家窪、金嶺等鐵礦選礦廠）中除含有較高的鐵外，還含有Cu、Co、S、Ni、 Au、Ag、Se等元素；攀鋼型鐵尾礦中除含有數量可觀的V、Ti外，還含有值得回收的Co、Ni、S、 Ga等元素；白雲鄂博型鐵尾礦中含有22.9%的鐵礦物、8.6%的稀土礦物以及15.0%的螢石等。

北京科技大學的王化軍教授從2004年在上海沃山重工的支持下開始研究將磁鐵礦作為一種載體，應用於三相流化床中，用於生活污水的處理，現已在研究中取得較好的成果。

磁鐵礦作為載體應用於三相流化床的優勢：（一）磁鐵礦粒度小、比表面積大，因而能夠提供較大的生物密度，有利於廢水的降解處理；（二）通過外加磁場可以控制載體的運動，使其不易流失，不需要經常性補給；（三）載體本身具有磁性，可以通過磁選機快速有效地實現泥水分離，同時便於脫膜和再生；（四）磁鐵礦資源豐富，價廉易得。

楊躍軍等人研究表明，磁鐵礦三相生物流化床利用活性污泥掛膜簡單、快速，在原水水溫25℃左右、pH=7條件下。12天可以使生物膜生長成熟；進水COD為400mg/L的生活污水，在水流停留時間2小時、充氣量0.3m3/h、迴流比70%（無三相分離器）、0.043～0.075mm磁鐵礦添加量55g/L，磁鐵礦三相生物流化床處理生活污水出水COD為20mg/L，COD去除率達到95%，單位容積負荷是普通活性污泥法的2.5倍。

其主要的缺陷在於磁鐵礦密度大，不易流化。因此，北京科技大學在磁鐵礦表面包覆一層苯乙烯/丙烯酸丁酯應用於生物流化床，保留了載體的磁性，降低了載體的密度，且對生物膜無毒無害。採用包覆過的載體，流化床的氣-水比大大降低，達到了節約能耗的目的。但是磁鐵礦包覆又提高了磁鐵礦作為載體的成本。

世紀90年代以來，各選礦廠都實現了從礦石加工后的尾礦中回收有用礦物和有價元素；鐵尾礦廣泛用於鋪路材料、黃砂替代品、水泥骨料、生產水泥、牆體材料、採空區的充填材料、土壤改良劑及微量元素肥料等。除此之外，借鑒王化軍教授等人的研究，提出了一種新的鐵尾礦利用方案－鐵尾礦作為載體在環境工程中的應用。

鐵尾礦數量最大的是高硅型類，一般不含有伴生元素，平均粒度0.04～0.2mm。此類尾礦是石英與磁鐵礦的共生體，再選難度高，一般需要投入大量資金引進先進的磁選設備，且磁選后尾礦品位降低較少。因此在工業生產中很少再選，被當作廢棄物堆放。大量的尾礦只能長期堆放在尾礦庫，不僅佔據大量的農、林用土地，同時尾礦庫的維護和維修需要消耗大量資金。隨著尾礦數量的不斷增加，尾礦壩高度也隨之增加，不安全隱患日益增大。

鐵尾礦因為是石英與磁鐵礦的共生體，尾礦的密度比磁鐵礦大大降低，一般<3g/cm3，應用在廢水處理中，比磁鐵礦更加易於流化，且仍然具有磁性。與包覆過的磁鐵礦相比，其來源更加廣泛，成本更低，達到了變廢為寶的目的。

將尾礦經磁選后篩分，選取篩分后量較大的粒級（0.076～0.315mm）作為載體添加到普通曝氣池模型中，對COD為400mg/L的模擬生活污水進行處理，並在相同條件下應用普通活性污泥法處理同一廢水，對兩者的出水效果進行了比較。

在相同的條件下，將鐵尾礦作為載體添加到普通活性污泥法的曝氣池中，在相同的停留時間下，COD去除率顯著提高。停留2小時，添載入體后出水COD由67mg/L降低到43mg/L；停留3小時，添載入體后出水COD由44mg/L降低到29mg/L。處理后的載體經磁鐵回收可重複利用。因此，採用鐵尾礦作為載體對生活污水進行處理，可以縮短水流停留時間，增大單位時間裡的污水處理量，並可採用磁選的方式對載體進行回收，簡單方便，具有在工業上應用的前景。

鐵尾礦固化方法包括以下步驟：

①將以下重量份的固化劑與添加劑混合：固化劑4~40份和添加劑0.01~2.0份混合均勻，然後再粉磨；

②混合料生產，將步驟①中的混合物與58-95份鐵尾礦混合併攪拌0.5~3分鐘；

③混合料成型與充填，將步驟②產出的混合料連續通過旋流分離器；

④壩體整形與排水，作為築壩材料的混合料經碾壓或振動成型后需要對邊坡進行修整，以保證坡角；作為充填材料的混合料在庫內堆存過程中，需要加強排水。

通過這種方式進行的鐵尾礦固化於傳統技術相比，既節約了築壩需要的粘土和砂石等天然資源，又利用了鐵尾礦，是一種尾礦安全堆存的技術方法。本發明的有益效果為：通過這種方式進行的鐵尾礦固化與傳統技術相比，既節約了築壩需要的粘土和砂石等天然資源，又利用了鐵尾礦，是一種尾礦安全堆存的技術方法。

隨著我國城市化進程的加快，城市污水處理的任務El益繁重。將鐵尾礦作為載體應用於廢水處理中：（一）可以解決越來越多的尾礦堆積問題，實現了變廢為寶；（二）為廢水處理提供了一種粒度小、比表面積大、不易流失、方便回收及廉價易得的載體，應用於污水處理中可以提高單位時間內廢水的處理量，滿足增長的污水處理的需要。

若想真正將鐵尾礦應用於廢水處理中，還有很多的問題需要研究解決：如何快捷地實現鐵尾礦作為載體的低能耗流化及充分實現鐵尾礦的回收等。總之，有了應用的可行性，將會繼續不懈的研發，努力實現尾礦資源充分利用的目標。