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采矿工程中尾矿资源化综合利用技术创新与实践
摘要:文聚焦采矿工程中尾矿资源化综合利用,深入探讨相关技术创新与实践应用。分析了尾矿处理现状及面临的挑战,详细阐述了尾矿再选回收有价金属、尾矿制备建筑材料、尾矿用于生态修复等创新技术及其具体实践案例,旨在为推动采矿行业可持续发展提供有益参考。
关键词:采矿工程;尾矿资源化;技术创新;实践
一、引言
随着采矿行业的不断发展,尾矿产生量日益增加,对环境造成了沉重负担。传统尾矿处置方式弊端渐显,尾矿资源化综合利用成为实现采矿行业可持续发展的关键路径。在此背景下,对尾矿资源化综合利用技术进行创新与实践探索,具有极为重要的现实意义。
二、尾矿再选回收有价金属技术
2.1 先进选矿工艺研发
近年来,针对尾矿特性研发的新型选矿工艺不断涌现。以生物选矿工艺为例,它借助微生物对矿物独特的氧化、吸附等作用,能精准且选择性地分离出有价金属。这种工艺在处理低品位、成分复杂的尾矿时,优势尤为突出。其反应条件相对温和,大幅减少了化学药剂的使用量,进而降低了能耗以及对环境的污染程度。在某镍矿尾矿处理项目中,采用生物选矿技术,成功从尾矿中提取出镍金属,提取率达到了 40%。这不仅显著提升了资源回收效率,还为类似尾矿处理提供了可借鉴的成功范例,推动了行业技术进步。2.2 高效选矿设备应用
新型选矿设备的投入使用,极大地提升了尾矿再选效率。智能化的浮选柱便是典型代表,它通过优化气泡与矿浆的接触方式,能够精确控制浮选过程,显著提高对有价金属的捕获能力。与传统浮选机相比,浮选柱可使尾矿中铅的回收率提高约 15%。而且,其具备高度自动化特性,能依据尾矿性质实时调整各项参数,减少人工干预,有效保障了选矿过程的稳定性与高效性。例如,在某大型铅锌矿尾矿再选作业中,引入浮选柱后,生产效率大幅提升,铅锌金属回收量显著增加,经济效益十分可观。
2.3 联合选矿技术集成
将多种选矿技术联合运用,是提高尾矿有价金属回收率的有效手段。重选、浮选、磁选等技术各有千秋,相互结合能实现优势互补,对不同性质的有价金属进行针对性回收。在某多金属尾矿处理项目中,先利用重选回收密度较大的金、银等贵金属,凭借重选法依据矿物密度差异进行分离的特性,有效富集高价值金属;接着采用浮选提取铜、锌等有色金属,利用浮选药剂与矿物表面性质差异实现分离;最后借助磁选分离出磁性矿物。该联合技术使尾矿中有价金属总回收率提高了 25%,极大地挖掘了尾矿资源价值,提升了资源综合利用水平。
三、尾矿制备建筑材料技术
3.1 尾矿制建筑用砂工艺
尾矿生产建筑用砂需经过多道精细工序。首先使用圆锥破碎机等设备进行破碎,圆锥破碎机凭借其强大的破碎能力,能高效将尾矿颗粒大小初步降低。随后通过振动筛进行筛分,振动筛可精确分离出不同粒径的颗粒,确保砂粒级配合理。最后利用整形机对砂粒进行整形,使砂粒形状更符合建筑用砂标准。经此工艺生产的尾矿砂,颗粒形状规则、级配良好,在混凝土搅拌中可完全替代天然砂。实际应用表明,使用尾矿砂能降低混凝土生产成本约 10%,且制成的混凝土性能稳定,为建筑行业提供了一种优质且低成本的砂源。
3.2 尾矿砖制备技术要点
制备尾矿砖时,尾矿与水泥、石灰等原料的配比至关重要。合理的配比既能保证砖体强度与耐久性,又能大量消耗尾矿。一般尾矿占比可达 60% - 70%,在保证砖质量的同时,实现了尾矿的大规模资源化利用。在生产过程中,采用高压压制工艺,能使砖体内部结构更加致密。例如,某砖厂利用尾矿生产的砖,经检测抗压强度达到 MU15 标准,远超普通红砖。并且该砖在抗冻融、抗渗性等方面表现出色,广泛应用于各类建筑工程,包括住宅、商业建筑等,为建筑工程提供了性能卓越的建筑材料。
3.3 尾矿用于水泥生产
尾矿可作为水泥生产的原料之一。尾矿中的硅、铝、铁等成分与水泥生产所需成分相近。在水泥熟料烧制过程中,适量添加尾矿,能有效改善熟料矿物组成,进而提高水泥性能。研究数据显示,当尾矿添加量为 8% - 10% 时,生产出的水泥 3 天抗压强度可提高 5 - 8MPa,28 天抗压强度提高 8 - 12MPa。这不仅提升了水泥质量,还降低了水泥生产成本,实现了尾矿的大规模资源化利用。众多水泥生产企业实践证明,使用尾矿生产水泥是一种经济可行且环保的途径,推动了水泥行业的绿色发展。
四、尾矿用于生态修复技术
4.1 尾矿土地复垦技术流程
利用尾矿进行土地复垦,首要任务是保障尾矿的稳定性。压实作业通过重型机械设备对尾矿堆进行反复碾压,减小尾矿颗粒间的孔隙,增强整体结构强度;铺设土工布则如同为尾矿披上一层坚韧防护,有效防止尾矿颗粒的位移与流失,双重措施大幅降低后续滑坡、塌陷等安全隐患发生的概率。在完成稳定性处理后,覆盖 30 - 50 厘米厚的土壤,这层土壤不仅为植被扎根提供介质,还蕴含植物初期生长所需的部分养分。以某位于北方的铁矿废弃地为例,项目团队严格遵循此流程,在尾矿上种植了适宜本地寒冷气候与偏碱性土壤条件的黑麦草与紫花苜蓿。经过三年悉心培育,植被覆盖度从最初的近乎零增长至 60%,原本光秃的尾矿区域逐渐呈现出一片生机盎然的景象,生态环境得到了显著改善。
4.2 尾矿养分利用与植被促进
尾矿中蕴含的钾、磷等养分,犹如一座潜在的 “营养宝库”。微生物活化处理是开启这座宝库的钥匙,通过特定微生物在尾矿中的繁殖与代谢活动,将原本难溶性的养分转化为植物根系能够轻松吸收的形态。在某有色金属矿山生态修复实践中,研究人员对尾矿进行微生物活化处理后,在这片区域种植了狗牙根等草本植物。一段时间后,对比未处理区域,处理后的尾矿区域草本植物的平均株高增加了 15 厘米,生物量提高了 30%。植被覆盖度的显著提升,不仅美化了矿山生态景观,还凭借植被根系对土壤的固持作用,有效减少了水土流失现象,为昆虫、鸟类等小型生物营造了栖息与繁衍的空间,促进了生态系统的良性循环与生物多样性的逐步恢复。
4.3 尾矿生态修复的长期监测与维护
尾矿生态修复是一场持久战,长期监测与维护至关重要。专业人员定期运用科学仪器检测植被的生长状况,如监测植物叶片的叶绿素含量以判断其健康程度;借助土壤采样分析土壤中的氮、磷、钾等养分含量及酸碱度变化,评估土壤质量;采用地质雷达等设备探测尾矿稳定性,排查潜在安全风险。一旦发现植被遭受病虫害侵袭,立即选用绿色环保的生物农药或物理防治手段进行治理;若土壤肥力下降,依据检测结果精准调配有机肥料进行补充。以某已开展十年生态修复的矿山为例,通过持续且科学的监测与维护,该区域生态系统从最初的脆弱状态逐渐趋于稳定,生物种类从寥寥无几增加到如今的数十种,实现了矿山生态环境的长久、可持续改善。
五、结论
综上所述,尾矿资源化综合利用技术的创新与实践,在采矿工程领域具有显著成效。尾矿再选回收有价金属提高了资源利用率,尾矿制备建筑材料拓展了尾矿应用途径,尾矿用于生态修复改善了矿山生态环境。未来,应持续加强技术研发,推动尾矿资源化综合利用向更高水平发展,实现采矿行业经济效益与生态效益的双赢。
参考文献
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