銅尾礦的再利用——分析儀器的應用

2023-10-31   浪聲科學

原標題:銅尾礦的再利用——分析儀器的應用

銅尾礦的再利用

銅尾礦又稱銅尾砂,是指以開採銅礦資源為主的礦山經過選礦工藝處理後,將礦石中有用的成分篩選後剩餘的固體廢料。隨著礦產資源被開發,礦渣、固體廢料排放量日益增加,導致大量尾礦堆積。1994—2007年,全國銅尾礦的排放總量約為24億t,2007—2013年,全國銅尾礦的排放總量達到19.9億t,且年產出量呈逐年遞增的趨勢。

銅尾礦的再利用的意義

銅尾礦的二次利用不僅可以減少由於銅尾礦大量排放帶來的環境污染問題,還能有效提高銅尾礦資源化的利用率,最大限度地減少資源浪費,有效降低生產成本、改善生態環境。

分析儀器在銅尾礦再利用中的應用

由於不同地區的銅尾礦物理性質、礦物組成、化學性質等方面存在差異,分析儀器在銅尾礦再利用中起著關鍵作用,它們用於監測、控制和優化銅尾礦的處理過程,以提高銅回收率和減少環境影響。以下是分析儀器在銅尾礦再利用中的一些關鍵應用:

X射線螢光光譜儀(XRF):XRF儀器可以用於分析尾礦中各種元素的含量。通過了解尾礦中其他金屬元素的含量,可以更好地決定銅提取的最佳方式。

壓力、溫度和流量監測:監測處理過程中的壓力、溫度和流量是確保操作在安全和有效範圍內的關鍵。相應的儀器可以監測這些參數,以確保操作符合規範。

X射線衍射儀(XRD):XRD儀器可用於分析尾礦中的礦物組成,這對於確定適當的浸出和提取方法以及優化過程參數非常重要。

環境監測:分析儀器還用於監測廢水、廢渣和氣體排放,以確保尾礦處理過程對環境的影響得到控制。

總的來說,分析儀器在不同的尾礦再利用領域至關重要,其有助於優化處理過程、提高回收率、降低生產成本、減少環境影響以及確保操作的安全性和合規性。

銅尾礦的再利用方向

近年來,隨著相關部門加大對尾礦資源化利用的政策扶持力度,銅尾礦在回選有價金屬、製備建築材料及其他新材料等方面已取得較多成果。

(1)銅尾礦用於礦井回選

採礦區回選是目前被認為直接利用銅尾礦最有效的方法之一。該方法具有來源充足、物流快速和就地取材等優點,並且還能省掉增建、擴建尾礦庫的費用。我國礦山的土地復墾工作起步較晚,直到1980年後期這項工作才開始加快。目前,歐洲部分已開發國家採用無廢料生產標準進行採礦作業以及後期加工處理,對尾礦的利用能效可達60%,而我國的尾礦利用能效只有18.9%。除此以外,我國還存在著回選工藝的發展難以跟上銅尾礦的開採需求、低附加值的快速增長、研究成果難以轉化為實際應用、存在二次污染等問題。

環境監測

(2)銅尾礦中有價金屬回收

對於銅尾礦而言,其二次利用方式有還原劑還原焙燒-磨礦-磁選工藝、浮選和浸出工藝。還原焙燒-磨礦-磁選工藝是通過還原劑將銅尾礦中的銅和鐵等金屬還原成金屬單質,再將其磨細,最後利用磁選進行回收;浮選可通過採用不同工序和藥劑實現銅尾礦中有用組分的二次選別;化學浸出工藝可以實現銅尾礦中的多種有價金屬的回收利用。

(3)銅尾礦用於生產水泥

銅尾礦具有水泥生產所需的多種礦物成分,且粒度細、類型多,作為水泥生產用原料,因其粒度細小,用於水泥生產可減少破碎、粉磨成本。另外,銅尾礦中含有Fe、Cu、Zn等微量元素,可用作水泥復合礦化劑,這些微量元素不僅可以降低燒成溫度,還能改善製品的性能。因此,與黏土等原料相比,具有較大優勢。目前,國內已對利用銅尾礦煅燒生產水泥做了大量工作。大部分研究結果表明,在水泥生料中單獨摻入或混合摻入銅尾礦時,可有效提高水泥熟料的質量和產量,並且能夠降低燒成能耗。

(4)銅尾礦製備微晶玻璃

不同產地的銅尾礦化學組成波動較大,其主要化學成分為SiO2,還含有大量的Al2O3和Fe2O3,除此之外,仍有少量的CaO、K2O以及Na2O等化學成分。根據銅尾礦化學組成的特徵,利用銅尾礦製備微晶玻璃通常選擇CaO-Fe2O3-SiO2及CaO-Al2O3-SiO2體系作為配料的依據。

(6)銅尾礦生產陶瓷

建築陶瓷通常為燒結製品,從陶瓷的形成條件看,它對坯料的化學組分要求不高,一般能夠滿足成型條件,任何成分系統均可能形成陶瓷材料。尾礦中含有大量的矽酸鹽礦物,富含SiO2和Al2O3,此外還含有Fe2O3、CaO、Na2O和K2O等低熔點成分,具有作為陶瓷坯體瘠原料和熔劑原料的基礎,可生產尾礦釉面磚等陶瓷製品。利用尾礦生產陶瓷製品,不但可以充分利用廢棄尾礦,緩解對生態環境的破壞,還可大大改善陶瓷材料的隔音、隔熱性能。