在矿产资源日益枯竭、环保意识逐渐增强的今天,随着科技的进步,将尾矿变废为宝、进行尾矿的二次开发利用已成为当前社会的热点课题之一。矿山尾矿的综合利用,是节约矿产资源、保护人类环境、促进经济可持续发展的一种有力措施。云浮硫铁矿山这一超大型硫铁矿,其尾矿数量之庞大,且该尾矿的利用率很低,给云硫企业带来负担的同时也给尾矿库、资源、环境等都带来了极大压力,如何提高该尾矿的利用率、对其进行资源综合利用已经成为云硫矿山亟待解决的问题。本研究以云浮硫铁矿尾矿为对象,分析了尾矿的成分特征,探讨了尾矿综合利用的方案。 本研究主要取得如下结论和认识: 1、云浮硫铁矿尾矿所含主要元素为O、Si、Fe、S、Ca,还含有一定量的Al、Mg、Zn、K等元素,原生矿物主要有硫矿物、钙碱性矿物和硅酸盐矿物。通过对云浮硫铁尾矿样品的一系列实验测试,得知尾矿中含有大量的石英(含量高达50%左右),以及黄铁矿、石膏、长石、钙碱性矿物等。将该尾矿二次利用、变废为宝前景巨大。 2、针对云浮硫铁矿尾矿的成分特征等,可设计如下尾矿的综合利用途径:云浮硫铁尾矿首先经筛分,分别获得粗粒和细粒尾矿,再将两者分别进行重选,获得轻尾矿和重尾矿。经过筛分重选后的重尾矿中主要含有一些金属硫化物,针对重尾矿设计回收S、Fe两种有价元素;剩下的轻尾矿主要含有一些脉石、粘土矿物等硅质成分,设计开发成微晶玻璃与加气混凝土两种建材。 3、云浮硫铁尾矿中S、Fe元素的含量颇高,具有资源回收价值。采用一粗二精一扫的工艺流程对其进行浮选,获得高回收率。粗选过程中选用硫酸铜、硫化钠作为活化剂,硫酸和石灰调节pH值,并选用丁基黄药为捕收剂,用量300g/t,松醇油为起泡剂,用量40g/t,选择矿浆浓度为40%,回收得到硫精矿。 4、硫精矿经过氧化-磁化焙烧可进一步获得硫产品(硫酸)和铁精矿。完全氧化焙烧时须控制温度在850-950℃,不断翻动矿物堆并持续加温。产生的SO2多杂质气体先经过除尘、洗涤、干燥三个步骤,再经过两次催化氧化生成SO3,然后用浓度为98.3%的浓硫酸吸收SO3,可回收获得浓度为98%的工业硫酸。对氧化焙烧的余下产物Fe2O3进行磁化焙烧,控制磁化焙烧温度700℃,掺入煤粉量2-3%,焙烧时间20-30min,将弱磁性的Fe2O3还原成具有磁性的Fe3O4,可进一步通过磁选机磁选获得较高品位的铁精矿。 5、利用烧结法制备微晶玻璃。基础玻璃熔制温度1250℃,恒温3小时,然后置于冷水中淬火,获得基础玻璃。基础玻璃须烘干脱水后装模,再进行热处理。热处理采用核化和晶化两个阶段。热处理的工艺参数如下:核化温度为室温-617℃,5℃/min,617℃保温1h;晶化温度617℃-931℃,2℃/min,931℃保温2h。 6、ZnO添加剂在玻璃体系中能起到提高化学和热稳定性、降低热膨胀系数的作用,还具有一定的促进晶化的作用,然而ZnO的含量过高将会导致晶体更加容易析晶,快速析晶使得制成的玻璃成品存在缺陷,影响成品的性能。实验结果表明,在制备云浮硫铁尾矿微晶玻璃时,ZnO最佳含量在2%左右,以质量分数为2%的ZnO作为添加剂可以制作出抗弯、抗压强度较大、耐磨性能良好的微晶玻璃,对于工业生产有着一定的指导意义。 7、蒸压加气混凝土砌块以水泥、石灰、云浮硫铁矿尾砂(硅质材料)、铝粉等为原料,其制作流程包括磨细、计量配料、搅拌浇注、发气膨胀、静停切割、蒸压养护、成品包装等工序。云浮硫铁矿尾砂替代河砂制备产品时的现场浇注参数跟河砂制备时参数大致相同,并且成品的干体积密度、抗压强度、干燥收缩值等物理性能也基本一致,都达到相关标准要求。用云浮硫铁矿尾砂全部或部分替代河砂制备加气混凝土的方案是可行,此方案工艺流程较为简单,且尾矿消耗量大,经济风险不大,可作为云浮硫铁尾矿二次利用的重要途径。