张 兵
新疆鄯善县银兴矿业有限责任公司 838200
摘要：本文首先分析了铜尾矿性质，然后详细阐述了铜尾矿综合利用技术，最后探讨了铜尾矿综合利用的展望。
关键词：铜尾矿；综合利用；磨矿；立磨机
一、铜尾矿性质
目前虽然已有大量关于铜尾矿物理性质、矿物组成、化学性质等方面的研究，但是不同地方的铜尾矿由于其形成原矿的地质背景不同、选矿工艺不同以及不同气候对铜尾矿所造成的影响不同，对铜尾矿的具体矿物组成及其成分之间的相互行为尚无相对统一、普遍适用的认识。
（一）物理性质
铜尾矿组成复杂，含有一定量的铜原矿以及多种其他矿石，比如黄铜矿、磁铁矿以及铁橄榄石等，还含有复杂的氧化物以及硅酸盐等。由于选矿工艺不同，铜尾矿的粒度不均，但整体而言，铜尾矿的粒度偏细。河北某铜尾矿中大部分黄铜矿的粒度在5~10μm，较少部分在30~100μm。四川里伍铜尾矿中+0.097mm粒级占67.6%、-0.074mm粒级占21.6%;随着尾矿粒度的减小，铜含量随之增加，主要分布在-2.00+0.074mm粒级[8]。铜尾矿粒径的大小不会改变重金属在尾矿中的分布，也不会影响重金属的浸出趋势，但是粒径大小会改变重金属的浸出浓度及其存在形态。
（二）铜尾矿化学性质
铜尾矿的化学组成非常复杂，不同产地的铜尾矿之间可比较性差，这是铜矿石成矿地质、矿石开采方法、选矿工艺以及铜尾矿堆存方式等差异所致。组成铜尾矿的主要元素有Mg、Al、Si、S、Ca、Fe、Cu等，且伴有Mn、Ti、Zn、Sr等微量元素。铜尾矿的化学成分主要为SiO2、Fe2O3、CaO、Al2O3等，与天然河砂的主要成分基本一致，可以用来制备与天然河砂具有相似物理性能的建筑材料。同时，铜尾矿中还含有Cu、Fe、S等元素，可采用一定的技术处理回收利用。
二、铜尾矿综合利用技术
（一）重-浮复式闭路预选新工艺
含铜尾矿先采用 JJF-16m3浮选机作为预先浮选作业，浮选得到的粗精矿利用旋流器作为重选设备进行再次富集，根据溢流、沉砂的粒级、品位等特性，溢流返回上道浮选工序再选别，沉沙进入下道工序，构成重-浮复式闭路预选新工艺流程。由于重选作业产品—精、尾矿分别进行处理，重选精矿（即旋流器分级沉沙）进入磨矿作业，重选尾矿（即旋流器分级溢流）返回至扫选作业，与扫选作业给料混合后进行再选别。这样既有利于尾矿中金属的高效回收，又进一步提高了精矿品位，实现了进一步提高产能和指标的效果，最终增加了铜金属的产量。同开路相比，提高系统效率 30%~40%，解决了重-浮复式作业回收率低的技术难题。
（二）新型磨矿介质——钢棒在尾矿细磨中的工业应用
针对预选粗精矿的粒级组成及特性，通过更换磨矿介质，用小钢棒替代传统的磨矿介质钢球。工业试验后，二段再磨细度提高了 10%。随着磨矿效果的提高，粗粒级矿物单体解离度上升，有用矿物回收更充分，改善了浮选指标，提高了生产效益。某公司在试验应用取得成功的基础上，先后在选一、选矿厂两个工段进行了推广应用。
（三）KLM-75kW立磨机及CGF-40m3粗颗粒型浮选机的应用
某公司原 φ900×1800mm 卧式球磨机作为二段再磨设备，存在磨矿效果差、处理量偏低、作业环境差等主要问题，随着一段作业粗精矿量的增加，二段再磨设备成为整个流程中制约产量提升的瓶颈因素。针对上述问题，选用了新型 KLM-75kW 立磨机替代原磨矿设备。KLM-75kW 立磨机具有磨矿产品粒级分布合理、过磨欠磨粒级少、能耗低、介质单耗低、磨矿噪声低等优点，与常规工艺相比能耗降低 30% 以上，产品细度合格率提高20%。实现了优质低成本细磨贫连生体矿物的目的。
尾矿中含铜有用矿物大部分是以贫连生体形式存在于粗粒级矿物中（+120 目），针对尾矿中含铜有用矿物粒度较粗、可浮性较差的特性，北京矿治研究总院研制出适用于尾矿再选的预先浮选作业中粗粒级矿物回收的浮选设备—CGF-40m3粗颗粒型浮选机。CGF-40m3机械搅拌式浮选机作为尾矿预先浮选作业样机，设备性能稳定，结构工艺参数合理，液位自动控制系统平稳，满足了浮选工艺对设备的要求，预先浮选作业铜回收率可达20% 以上，铜富集比 2.50 倍以上。该浮选机不仅可高效回收选厂一段尾矿粗颗粒矿物，而且还有占地面积小，处理能力大的优点。
（四）制作陶瓷、玻璃
制作陶瓷的原料大部分是天然的矿物和岩石，其中主要为黏土、石英以及长石等，而铜尾矿中含有大量的硅酸盐矿物，富含SiO2、Al2O3等成分，与制作陶瓷的原料基本相同。
学者利用山西某地铜尾矿制作了发泡陶瓷墙板，对其物理性能进行了测试，结果表明，该墙板的密度为37.52kg/m3，抗压强度为9.77MPa，产品外观孔径为0.5~1.5mm，符合标准要求。将铜尾矿、废石、钠长石以及发泡剂等混合搅拌制备了发泡陶瓷，在最佳工艺流程以及最佳配比的条件下制成的发泡陶瓷的抗压强度为5.3MPa，表观密度为605kg/m3，吸水率为1.4%，孔隙率为72.7%，其表观密度、抗压强度及各项指标均满足发泡陶瓷的使用要求。将某铜尾矿经原料加工、配料混匀及熔制玻璃等流程，成功生产出了Ca-MgO-Al2O3-SiO2四元系统微晶玻璃。以山西某铜尾矿为原料、SiC为发泡剂，经粉末烧结制备了泡沫玻璃材料;在以60%的山西铜尾矿为主料、1%的SiC为发泡剂、1150°C下保温30min的最佳工艺条件下，制备的泡沫玻璃抗压强度达1.03MPa。
（五）作煅烧熟料的原料
铜尾矿中含有的微量元素Mn、Zn、Cu、Ti等对熟料的煅烧有利，这些微量元素的氧化物起到了矿化的作用，在熟料的煅烧过程中能使液相的温度降低；同时微量元素如Cu、Ti等还起到了助熔剂的作用，有利于提高生料的易烧性。按照一定的配比将铜尾矿、石灰石、铁矿石均匀混合，以Al3O2为校正原料，配制生料，然后煅烧，制备出符合使用要求的硅酸盐水泥。当用铜尾矿作矿化剂时，熟料的烧成温度为1300°C，而传统的熟料烧成温度在1400~1450°C，不仅节约了熟料煅烧时所消耗的能源，缩短了煅烧时间，还综合利用了铜尾矿，降低了水泥生产成本。
三、铜尾矿综合利用的展望
（一）钢球与砾石混合介质的立磨新工艺
将一段常规磨矿工艺改为钢球与砾石混合介质的立磨工艺。入选原料主要为部分尾矿和球磨倒吐的顽石废矿。由于磨矿给矿中的顽石粗细极不均匀，粒级范围极宽，最大粗颗粒达 20~30mm，细颗粒仅为 0.10mm，极难选配合理的球径，导致磨矿效率不高，磨矿产品 -0.074mm 粒级仅占 40%~50%，给后续浮选作业带来不利影响，浮选指标差。根据磨机给矿特点，结合立磨机在二段再磨的使用实践，拟采用立磨机取代传统的卧式磨机，尝试将难磨顽石废料替代部分磨矿介质，采取钢球和砾石混合介质的立磨工艺，可以节约磨矿介质的消耗；同时，随着磨矿时间的增加，部分顽石中的有用矿物会逐渐解离，使得顽石中的有用组分得到一定程度的回收。既解决了顽石废料的堆存排放难题，又将顽石废料资源化再利用，还降低了磨矿介质单耗，最终提高技术指标和经济效益。
（二）开展尾矿回收铜及伴生金属的工业应用
目前，尾矿回收仅限于一段尾矿的回收。北京矿治研究总院对二段尾矿分级沉砂进行工艺矿物学研究及系统的选矿试验研究后，获得了适合处理二段尾矿的选矿工艺技术，在给矿（二段尾矿）品位大于 0.14% 时，预浮选作业铜回收率可达 28%，经再磨再选后，最终铜精矿品位可达到 14% 以上，达到了预期的目标。实现二段尾矿回收铜及伴生金属的工业应用后，将大幅增加铜及伴生金属的产量。
结语
综上，铜尾矿综合利用尚缺乏一种良性的、广泛适用的处理技术，因此还需要加大研发投入，加强理论研究，研发关键技术装备，完善相关管理体系，树立良好的科学发展观，注重科技创新。未来，铜尾矿的综合利用应以土地复垦为主，这样不仅可以使尾矿库废弃地的生态系统得以重建，还可以避免出现安全问题。
参考文献
［1］兰志强，蓝卓越.铜尾矿资源综合利用研究进展[J].保护与利用，2015(5)
［2］黄建芬，余江鸿.铜尾矿选矿试验研究[J].世界有色金属，2018(11)