浙江萤石尾矿库的取样调查和再利用建议

陈燕芳　程之江　龚祖星　刘清辉

(浙江省地质矿产研究所，杭州 310007)

本文引用格式：陈燕芳,程之江,龚祖星,等. 浙江萤石尾矿库的取样调查和再利用建议[J].中国无机分析化学,2018,8(1):14-16.

CHEN Yanfang,CHENG Zhijiang,GONG Zuxing,et al. Sampling Survey and Reuse Suggestion for Fluorite Tailing Reservoirs in Zhejiang[J].Chinese Journal of Inorganic Analytical Chemistry, 2018,8(1):14-16.

前言

普通萤石为浙江省传统优势矿产资源，查明资源储量位居全国第二(单一型萤石居全国首位)。近年来，萤石矿产勘查取得新成果，累计新增萤石矿物(CaF2)资源量6 321 kt，为浙江省氟化工可持续发展提供了可靠的资源保障[1]。随着萤石矿的开采和选矿，萤石尾矿也在逐年持续增加，资料显示，到2014年底，全省萤石尾矿库21座，累计存放量2 124万t；废矿堆34个，累计存量338万t[1]。大量尾矿砂的堆存侵占大量土地、破坏生态环境。尾矿的综合开发利用迫在眉睫，建设环保无尾矿矿山是提高矿山经济效益和保护生态环境的有效途径。

1　取样调查

选取浙江省遂昌市的6个尾矿库作为调查对象，分别编号1号尾矿库、2号尾矿库、3号尾矿库、4号尾矿库、5号尾矿库、6号尾矿库。6个尾矿库的尾矿库存量和库面积分别如表1所示。

表1　各萤石尾矿库的尾砂库存量和面积

共采集尾矿砂样品8件。原则上每个尾矿库取一个混合样，如1号、2号、3号、5号、6号尾矿库各取一个混合样。但4号尾矿库因为面积较大，故在3个不同位置布点，共取3个混合样。

2　尾矿砂成分分析

用X射线衍射光谱(XRD)法测定尾砂的物相组成，用X射线荧光光谱(XRF)法分析尾砂的化学成分，分析测试工作均在浙江地质矿产研究所(国土资源部杭州矿产资源监督检测中心)完成。

2.1　物相组成分析

各尾矿砂样品中所含矿物名称及含量如表2所示。

表2　各尾矿砂样品中所含矿物名称及含量分析结果

结果显示，6个尾矿库的尾矿砂中主要成分为石英，含量均较高，最低的(如5号尾矿库)在60%以上，高的(如1号尾矿库)在85%以上。各尾矿砂中的次要成分为萤石，除了6号尾矿库的样品中萤石含量小于5%以外，其它几个尾矿库的样品中萤石含量均在10%左右及以上，4号和5号尾矿库更在20%～25%水平，具有萤石再提取的潜力。

2.2　化学成分分析

化学成分分析结果分别如表3所示。

表3　各尾矿砂样品的化学成分及含量分析结果

注：带“*”的单位为mg/kg。

结果显示，6个尾矿库的尾矿砂样品中的主要化学成分为SiO2，这与物相分析结果吻合。元素F的含量除了6号尾矿库的样品低以外，其余几个均较高，最高4号尾矿库的样品在16.1%～18.6%；CaO的情况与F相似，除了6号尾矿库的样品低以外，其余几个均较高，最高4号尾矿库的样品在22.5%～28.7%；这意味着尾矿砂中萤石CaF2的含量较高，这也与物相分析的结果相吻合。Fe2O3的含量1.19%～2.28%；Al2O3含量2.44%～10.4%；Ba的含量在229～434 mg/kg，SO3的含量在290～3 420 mg/kg，这意味着尾矿砂中硫酸钡的含量不高，不具有提取重晶石的利用价值。

3　结论及再利用建议

6个尾矿库尾矿砂样品的分析检测结果显示，该6个尾矿库中的尾矿砂还具有较多有用组分，可进行再选矿、再提取工作，以达到“吃干榨净”的目标。对该6个尾矿库的尾矿砂进行再利用作出如下建议：

1)重选萤石

从XRD和XRF的分析中看，1-5号尾矿库的尾矿砂中的萤石含量均较高，最高含量达20%及以上，具有萤石再提取的巨大潜力。而且，现在在萤石尾矿中再提取萤石的技术也已经得到应用。文献显示[2]，采用高效萤石捕收剂KY-2以及粗精矿再磨、6次精选、中矿返回再磨工艺流程提取浙江龙泉萤石尾矿，取得较好的选矿指标：CaF2品位为98.40%，回收率为93.24%。

2)回收石英

物相分析显示6个尾矿库的尾矿砂物相组成均较简单，以石英和萤石为主，石英含量在60%～85%及以上不等；化学分析显示SiO2含量44.5%～71.2%。从该水平的萤石尾矿砂中回收石英不仅可行，且能达到较好的硅质原料标准。杨和平等[3]通过浮选—脱泥—磁选—酸浸工艺流程，从石英相对含量80%左右，萤石含量13 %的萤石尾矿中回收了萤石、石英，分选指标好、综合利用程度高，其萤石产品达到外贸和冶金级七级品萤石质量标准，石英达到建材和玻璃行业用硅质原料标准。

3)微晶玻璃

6个尾矿库中均含有CaO、MgO、A12O3、SiO2等基本成分，是制备微晶玻璃所需的。因此，利用尾矿制备各种性能的微晶玻璃成为可能。国内对于各种类别的尾矿微晶玻璃还处于研发阶段，虽然不同程度上存在着合格率低、性能不稳定等问题[4]，但是随着产业化工程技术的发展，如尾矿成分波动的影响、热工设备的设计、制造等关键技术若得以解决，就能提高尾矿微晶玻璃制品的合格率和稳定性能，降低综合制备成本，具有较大的市场前景。

4)加气混凝土

资料显示，SiO2含量大于或等于40%的非金属尾矿适用于生产加气混凝土。将尾矿、石灰、水泥、石膏、发气剂、外加剂在温度190 ℃下蒸压，生产较高强度加气混凝土产品[5]。6个尾矿库中的尾矿砂SiO2含量均大于40%，可用于该途径，而且用于生产加气混凝土吃渣量大，尾矿的引入量可达55%或以上，是尾矿再利用的好方式。

5)萤石尾矿替代萤石作矿化剂提高水泥熟料质量[6]，及用于生产尾矿免烧砖、尾矿多孔砖、新型墙体材料等。

6)尾矿快速胶结充填回采

最后可将已回收提取完有用组分后的尾矿与水泥按不同配比强力搅拌，达到需要浓度或加工成棒磨砂胶结体，经溜井槽充填到采空区或地表塌陷区。

[1] 毛伟利,王世纪,蒋春明,等. 浙江省矿产资源节约与综合利用研究[R].杭州：浙江省地质调查院,2015.

[2] 曹占芳,金火荣.从龙泉浮选尾矿中回收萤石[J].非金属矿(Non-metallicMines),2011,34(6):23-25.

[3] 杨和平,蔡有兴.湖南衡南萤石尾矿选矿试验研究[J].矿产保护与利用(ConservationandUtilizationofMineralResources),2001(5):30-32.

[4] 付鹏,侯艳敏.非金属尾矿在材料工业中的再利用[J].硅酸盐通报(BulletinoftheChineseCeramicSociety),2008,27(2):318-322.

[5] 岑对对,高惠民.重庆某萤石矿尾矿回收重晶石试验研究[J].非金属矿(Non-metallicMines),2014,37(3):46-49.

[6] 姚嵘,梅卫东.萤石尾矿代替萤石作矿化剂提高水泥熟料质量[J].水泥(Cement),2001(8):11.