北銘河鐵礦建設(shè)無尾礦山的探討

1、北銘 河鐵 礦 建設(shè) 無尾 礦 山的探 討 甚 木 JI 1 l( 邯邢 冶金 礦山管理 局北銘 河鐵 礦 · 武安 0 5 6 3 0 0 )呂憲俊( 西安 建筑科技 大 學(xué)礦 物I程 研 究所· 西安 7 1 0 0 5 5 )摘 要 本文結(jié)臺(tái)北銘河鐵礦 的具體情況 ，在分析了國(guó)內(nèi)外尾 礦處 理方 法和發(fā)展趨勢(shì) 的基 礎(chǔ)上 。提 出了北銘河鐵礦建設(shè)無尾礦山的設(shè) 想 ，井從技術(shù)經(jīng)濟(jì) 、環(huán)境 保護(hù)等方 面 ，對(duì)北銘

2、河鐵礦建設(shè)無 尾礦山的 可能 陛和優(yōu)越性進(jìn)行了綜臺(tái)分析。關(guān) 鍵詞 無尾 礦 山 探 討 THEI DEAOFTRANS F 0RM I N G B EI M I NGHEI RONOREM I NEI N TO AP OLL UTI ON- F RE EM I NELi a nM i ef H a n d a nB e i mi n g h eI r o nO r eMi n e0 5 6 3 0 0 )f ． uX l a n

3、S u n( X i a nA r c h e t e c t u r eS c i e n c e＆ T e c h n o l o g yUn i v e r s i t y7 1 0 0 5 5 )Ab s t r a c t ： Ac c o r d i n gt oa c t u a lc o n d i t i o n so ft h emi n ea n db a s e dO t la n a l y s i so fh

4、 o mea n da b r o a dr a i l i n g st r e a t i n gme t h o d sa n dt h e i rd e v e l o p i n gt r e n d ， t h ei d e ao ftr a n s f o r n ' d n gB e i mi n g h eI r o nOr eM i n ei n t oaI m l l t i o n —f r e emi

5、n ei si n t r o d u c e dI nt h ea s p e c t so ft e c h n o - e c o n o mya n de n v i r o n me n t a lp r ot e c t i o n ， t h ef e a s i b i l i t ya o d a d v a n t a g e so ft r a n s f o r mi n gBe i mi n g h eI r

6、 onOr eM i n ei n t o8p o l l u t i o n — f r e emi n ea r ed i s c u s s e d1 nd e t a i l s ．Ku ’ 0： P o ) l u t i o n - f r e emi n e ， F e a s i b i l i t ys t u d y北 銘河鐵 礦 是一座大 型地下 礦山 ，設(shè) 計(jì)采 礦生 產(chǎn)能力 1 8 0萬 t ，選 礦年產(chǎn) 鐵精

7、礦 l l O萬 t ．選 礦尾 礦 7 0萬 t 。追 于生態(tài) 環(huán)境 和經(jīng)濟(jì)效 益 的壓 力 ，礦 山尾 礦的 處理 和利用 已成 為國(guó) 內(nèi)外普 遍關(guān) 注的問題 陳 進(jìn)一 步完善 常規(guī)尾 礦 堆 存技 術(shù) ，以及 相應(yīng) 的 尾 礦輸 送 、筑 壩方 法 、壩 體穩(wěn) 定性 、壩體安全 和尾礦 庫(kù) 復(fù)墾造 田等技 術(shù)外 ，國(guó)內(nèi)外相繼 開發(fā) 了一 些新 的尾 礦處理 方 法 ，主要 包 括 ：全 尾 充 填 采 空 區(qū) 、尾 礦 干 式 堆

8、 存 、以及 尾礦 加 工建 材 制品 等 尾 礦整 體 利用 技 術(shù) 本文在 對(duì) 上述 尾 礦處 理 方 法 進(jìn) 行 簡(jiǎn) 要 評(píng) 述 的基 礎(chǔ) 上 ，結(jié) 臺(tái)北銘 河鐵 礦具體情 況 和尾礦性質(zhì) ，對(duì) 建設(shè) 無尾 礦山的可 能性 進(jìn)行 了綜臺(tái)分析 。1 尾礦 處理 和利 用 1 ． 1 全尾充 填技 術(shù) 利用 分級(jí) 尾 砂作為礦 山充填 填料的膠 結(jié) 充填技 術(shù) 已經(jīng) 被國(guó) 內(nèi)外礦 山廣泛 應(yīng)用 ，但 是不分 級(jí) 的全尾 砂充 填工藝技

9、 術(shù) 在 8 0年代 才 受 到人 們 的 重視 。這 北 銘 河 鐵 礦 建 設(shè) 無尾 礦 山的 探討 首先 是 由于生 態(tài)和環(huán)境 保護(hù) 日益受 到各 國(guó)政 府 的重 視 ，環(huán)保 法規(guī)對(duì) 工業(yè) 固體廢 棄物 的處 理作 出了種種 規(guī)定 ，追求 無 廢 礦 山 的 目標(biāo)提 到 了議 事 日程 ；其 次 ，由于一些礦 山分級(jí)尾 砂 產(chǎn)率低 ，不 得不購(gòu)買 或 遠(yuǎn)距 離運(yùn) 輸其 它砂石 ( 河砂 、海砂 等)來 補(bǔ)充 充填 骨 料 。因此

10、，全尾充 填采空 區(qū)，一方面 可 以使尾 砂 廢料 得 到臺(tái)理利 用 ，另一方 面可 以取 消或 在大大減 少 尾礦 在地表 的堆存量 。具 有經(jīng)濟(jì) 、環(huán)境 和安 全等 多項(xiàng) 效益 ，是一 項(xiàng)具有 重大 意義 的新技術(shù) ． j采用 全 尾充 填 采空 區(qū) 目前主要 有全尾 砂膠 結(jié)充填 和 高水 固結(jié) 全尾砂 充填 兩種方 法 。1 ． 2 尾 礦干式堆 存技 術(shù) 尾 礦干式堆 存是 近年來 發(fā)展起 來 的一種新 的尾 礦處 理 方法

11、，其 特點(diǎn)是 j尾 礦脫 水后 ，采 用干法輸 送 和堆存 設(shè)備 ，干式 堆存于 地表 ( 峽谷 、低 洼 、平 地 緩坡 等 ) ，從而可 節(jié)省 建設(shè) 常規(guī)尾礦 庫(kù) 的投資 一所謂 “ 干 式推存 ” 實(shí)際 上 是 “ 半 干 法 堆存 ” ，是指 尾 礦經(jīng) 過脫水處 理后 產(chǎn)出 的一種高濃 度膏 體尾礦或 6 5維普資訊 http://www.cqvip.com 提 出了建設(shè)無尾 礦 山的方 案 ，主要 內(nèi)容包 括 ：①?gòu)?細(xì)粒尾

12、礦 中 回收鐵 精 礦 ，研 究 表 明 ，采 用 弱 磁一 強(qiáng) 磁 細(xì)篩一 浮 選 工 藝 ，每年 可 以從 7 0萬 I 含 鐵 1 9 ％的細(xì)粒尾 礦 中 回收 含鐵 4 5 ％的鐵 精 礦 3萬 t ，年 產(chǎn) 值 5 0 0萬元 。②年產(chǎn) 1 0 0萬塊 小 型空心砌 磚 ．產(chǎn)值 15 0萬元 。③年 產(chǎn) 1 0萬 m廣 場(chǎng)草 坪磚 ，產(chǎn)值 3 0 0萬 元 。④ 尾礦采用 高水 材料 固化后 ，充填地 表塌 陷區(qū) 。綜上 所述

13、 ，通 過尾 礦 中有 價(jià) 組 分 的綜 合 回收 、尾 礦整體利 用 、充 填采 空 區(qū)或 地 表 塌陷 區(qū)等 措施 ．建設(shè) 無尾礦 山是 可能 的。不 同礦山尾 礦處理 方法 的 選擇 ，取決 于尾 礦 性 質(zhì) 以 及 當(dāng)?shù)?的 建 設(shè) 條 件 和社 會(huì) 、環(huán)境 條件 。2 尾 礦 處 理 方 法 選 擇 2 ． 1 北銘 河鐵礦 尾礦概 況 建設(shè) 中的北銘河 鐵 礦是一 座大型礦 山 。礦石儲(chǔ) 量 7 9 0 9 ． 2 1 萬

14、t ，平均地 質(zhì) 品位 4 9 ． 8 ％ ，礦 山設(shè) 汁 生產(chǎn)能 力 1 8 0萬 l ／ a ，服務(wù)年 限 3 5年 選礦 廠設(shè)計(jì) 年產(chǎn)鐵 精礦 1 1 0萬 t ，同時(shí) 產(chǎn)出尾 礦 7 0萬 t 。如建 設(shè) 常規(guī)尾礦庫(kù) ，則需 要 的總庫(kù)容量 達(dá) 2 4 5 0萬 【 。根 據(jù) 我 國(guó)冶金 礦山統(tǒng)計(jì) ，每 6 ～7萬 【 尾礦需 要 占用 i卣土地 ．則北 銘河鐵礦 尾 礦庫(kù) 占地 面積 將 達(dá) 到 3 5 0～ 4 0 0畝 。

15、按照 每噸尾礦 需要 尾礦 庫(kù) 基建 投資 2元 計(jì) 算 ，則建 設(shè) 該 尾 礦 庫(kù) 的 基 建 投 資 在 5 0 0 0萬 元 ，加 上征地 、搬遷 等 費(fèi)用 ．尾礦 庫(kù)建設(shè) 總投 資 1 億 元 以上 ，每年僅貸 款利 息需 支付 2 5 0萬 元 。此外 ．按 尾 礦處 理運(yùn) 營(yíng) 費(fèi) 4元 ／ 1 計(jì) 算 ，尾礦 庫(kù) 的 年運(yùn) 營(yíng) 費(fèi) 需 要 2 8 0萬 元 。 固 此 ．采 用 常 規(guī) 尾 礦 庫(kù) l 處 理 北 銘 河 鐵

16、 礦的尾 礦 ．首先需要尾 礦庫(kù) 建設(shè)投 資近億 元 ．而 且每年的 尾 礦庫(kù) 運(yùn) 營(yíng) 費(fèi) 和貸 款 利息 合 計(jì) 為 5 3 0萬 元 ．折合 每 噸 尾 礦 的處 理 費(fèi) 用 為 7 ． 5 7元 。 因 此 ，如果 采用尾 礦處理 新技術(shù) ．建設(shè)無尾礦 山 節(jié)省 常 規(guī)尾 礦庫(kù) 建 設(shè)的近億元投 資 ，并 將尾 礦的處 理成 本 控 制在 7 ～8元 ／ 【 以內(nèi) ．無 疑 將是 一 種理 想 的 尾 礦 處理 方案 。北銘河鐵

17、礦礦 石 以原 生磁鐵 礦石 為主 ，主要金 屬礦 物為磁 鐵礦 、黃鐵礦 ，舍少 量赤鐵 礦 假象赤 鐵 礦 、磁黃 鐵礦 、黃銅礦 、輝銅 礦 、褐鐵礦 及含鈷 硫化 礦 等 ；主 要 脈 石 礦 物 為 透 輝 石 ，其 次 為 透 閃石 、金 云母 、方解石 、白云石 、綠泥石 、含有 少量 滑 石 、綠 簾石 、褐 簾 石 、石 榴 石 、蛇 紋 石 石 英 、土髓 、蛋 白石 、磷藏 石 、斜 長(zhǎng)石 等。經(jīng)選 礦 回收鐵 和

18、綜 臺(tái) 回收硫 、鈷 后 ，北銘 河鐵礦尾 礦成 為以透 輝 石 為 主的高鈣 鎂型 尾礦 。透輝石 是 一 種 鈣 鎂 硅 酸 鹽 礦 物 ，其 化學(xué) 式 為 北銘河鐵礦建設(shè)無尾礦山的探討 C a Ma[ s i 2： ，由于透 輝石 具有 一 系 列優(yōu) 良性能 ，已成 為 一種新 型陶瓷原 料 。利用透輝 石生產(chǎn) 陶瓷制 品時(shí) ，具有 干燥 與燒成收縮 率 小 、熱 膨脹率 低并呈 線性膨 脹 的特 征 ，是 一 種 低 溫 快 燒

19、 節(jié) 能型 陶瓷 原 料 。例 如用 粘土 質(zhì)原料生 產(chǎn)釉 面磚 時(shí) ，素?zé)?溫度為 1 2 6 0 ℃ ，而用透 輝石為原 料燒 制粘土 磚時(shí) ，素?zé)郎?度 為 1 0 7 0 ℃ ，而 且 素?zé)?時(shí) 間 可 以大 大 縮 短 ，釉 燒 溫度 也 可 以從 前 者 的 1 1 5 0 ℃ 降 至 于 1 0 4 0 ℃ 左 右 。從 產(chǎn) 品質(zhì)量 來看 ，用透輝 石燒 制的釉 面磚 ，其抗折 強(qiáng)度 、尺 寸收縮 率 、吸水 率 ，白度

20、、急 變性 等均可 達(dá)到 同類 產(chǎn) 品標(biāo) 準(zhǔn) =例如 ，1 9 8 3年 河 北 遷 西 瓷 磚 廠開展 了透 輝 石 用 于 釉 面磚 的 應(yīng) 用 研 究 ，1 9 8 5年 完成應(yīng)用 研 究 中試 ，并通過 了 國(guó)家鑒定 。工業(yè) 規(guī)模 生 產(chǎn)釉 面磚結(jié) 果表 明 ：用 透 輝石燒 制釉面磚 ，素?zé)?溫度 為 1 0 4 0 ℃ ，釉 燒 溫度 為 9 6 0 ～9 8 0 ℃ ，燒 成 時(shí) 間均 為 1小 時(shí) 。素?zé)?合 格率 達(dá)

21、9 0 ． 7 ％ ，素 坯燒 成 收 縮 率 為 0 ． 2 ％ ～ 0 ． 4 ％ ，素 坯 吸 水 率 為 l 5 ％ ～1 7 ％ ，釉面 磚 吸水 率 為 1 2 ％ ～1 5 ％ ，熱 穩(wěn) 定 性 等 其它 各項(xiàng) 指 標(biāo) 均 符 合 部 頌 標(biāo) 準(zhǔn) ：除作 為 陶 瓷 原料 外 ，透輝 石還 可用 于冶金保護(hù) 渣 、鋼鐵 、有色金 屬 的鑄造 型 砂 等 。北 銘 河 鐵 礦 尾 礦 中透 輝 石 的 含量 高 ．綜 合 利

22、用 的潛力很大 一2 ． 2 尾 礦 處 理 方 法 設(shè) 想 由于北 銘河 鐵礦地理 位置 的 限制 ，在礦 區(qū) 附近 無法 建設(shè)常 規(guī)尾礦 庫(kù) ，建 設(shè)無尾 礦 山是北銘 河鐵礦 長(zhǎng)遠(yuǎn) 發(fā)展 的必然選 擇 。從 上述 國(guó) 內(nèi)外 尾礦處 理的 發(fā) 展情 況來看 ，在 充分 回收有價(jià)成 分后 ，實(shí) 現(xiàn)無尾礦 山有 兩個(gè) 可能 的途 徑 ，其一 是 全尾充 填采空 區(qū)或地 表塌 陷區(qū) ：其二 是通過加 工建材 等進(jìn) 行整體 利用 。根 據(jù)北

23、 銘河鐵 礦尾礦 的性質(zhì) ，及 其臨近 邯鄲市 和武安 市 、交通便 利的地理 位置 ，其 尾礦處理 應(yīng) 采 用 “ 整 體利用 ” 的無尾礦 山建設(shè)方 案 ，而且應(yīng) 以加 工能夠 大量消 耗尾礦 的低 、中檔建材 為主 。主要 設(shè) 想 如 下 ：( 1 )尾礦 分級(jí)脫 水制 備建筑用 砂 采用 分級(jí) 脫水 的方法 ，首 先將 粗粒 砂濃縮 分離 出來 ，作 為建 筑用 砂或用作筑 路砂 ；細(xì) 粒尾礦進(jìn) 一 步濃縮過 濾 ，制 備出適于

24、后續(xù) 加工 處理 的高濃 度尾 礦 ，并 回收清 水返 回生 產(chǎn) 系統(tǒng) 。西安 建筑科 技 大學(xué) 曾對(duì) 玉 石洼鐵 礦和西石 門鐵 礦的尾礦 高效脫 水進(jìn) 行 過深 入研 究 ，提出 了 “ 粗粒 分級(jí)脫 水 細(xì) 粒液 中選 粒 造粒 體過 濾 的全尾脫 水技術(shù) ，可使 尾礦濃 度 達(dá)到 7 0 ％ ～7 5 ％。其 中粗 粒 脫 水 產(chǎn) 物 的產(chǎn) 率 可達(dá) 到 6 0 ％ ～6 5 ％，適 于 作 為 建筑 砂使 用 。根 據(jù) 工 業(yè)