黃金尾礦綜合利用---基于黃金尾礦生產環保復合新型建材

一、我國金礦概況：
黃金是國家實行保護性政策的特定礦種，被廣泛應用于珠寶首飾、電子、通訊、航空航天等領域，在應對金融危機、保障國家經濟安全方面具有特殊作用。
隨著經濟的快速發展，我國對黃金的需求量日益增長。近年我國黃金產率不斷增長，中國逐漸成為第一產金大國。在發展的同時，我們也應看到不利的一面，主要表現在對尾礦的處置方面。我國的黃金礦山企業對金尾礦綜合利用水平不高，浪費寶貴的礦產資源。
我國黃金資源主要有以下幾個方面的特點：
a.我國金礦資源儲量豐富，礦床類型繁多，但缺少世界級的大型礦床。
金礦床的類型繁多，金礦床的工業類型主要有：石英脈型、破碎帶蝕變巖型、細脈浸染型（花崗巖型）、構造蝕變巖型、鐵帽型、火山－次火山熱液型、微細粒浸染型等礦床。其中主要產生于破碎帶蝕變巖型、石英脈型，三者約占金礦總儲量的94%。
b.大型、特大型金礦床少，中小型金礦床多。
大型、超大型礦床只占9.58%、中型礦床數量占24.55%、小型礦床數量占65.87%。由此可見，我國金礦儲量規模在數量上，中小型礦床占絕對多數，大型礦床為數不多。
c.資源分布廣泛，儲量相對集中
中國金礦分布廣泛，據數據統計我國有1000多個縣（旗）分布有金礦資源。但是，已探明的金礦儲量卻相對集中于我國的東部和中部地區，東部中部的儲量約占全國總儲量的75%以上，其中山東、河南、陜西、河北四省保有儲量約占巖金儲量的46%以上；其他儲量超過百噸的?。▍^）有遼寧、吉林、湖北、貴州、云南；山東省巖金儲量達593.61t，接近巖金總儲量的1/4，居全國第1位。砂金主要分布于黑龍江,占27.7%，次為四川占21.8%,兩省合計幾乎占砂金保有儲量的一半。
d.金礦床中富礦少，中等品味多，品味變化大，貧富差距懸殊?？偲饋砜?，我國金礦存在巖金礦、砂金礦品味偏低，富礦儲量極少等問題。
e.伴生金儲量占有重要位置
伴生金在我國占有重要地位，其儲量所占比例，大于世界伴生金的平均數，所以伴生金儲量豐富也是中國金礦資源的一大特點。中國伴生金儲量約占全國總量的百分之三十，絕大部分來自銅礦石，少量來自鉛鋅礦石，主要集中在江西、甘肅、安徽、湖北、湖南五省約占伴生金儲量的70%，其中江西居第一位。
f.金礦成礦時代廣泛，可以形成于各個地質時期
根據中國已知金礦成礦研究資料，可分為元古宙、太古宙、新生代和古生代五個成礦期，根據地質礦產研究所統計，前寒武紀金礦儲量約占56.5%，中生代約占36%，古生代占7.4%。
g.招遠市現有金礦尾礦庫大小近百個，大多呈山谷形、山坡形和平地形，多數已被覆土造田，有的正在使用，還有一部分沒有被覆土，也有的盡管壓了一層薄土，易形成第二次粉塵危害，仍對周圍環境造成影響。
由于金礦尾礦粒度細，并含有選礦藥劑以及金屬離子，一遇大風，特別是干季3-6月份，將尾礦刮得黃砂驟起、塵土飛揚，落入村莊、農田、果園，使其受到污染侵害，尾礦污染占用土地，損害景觀，破壞土壤，危害生物，淤塞河道，污染大氣，由此而產生的污染糾紛將直接影響社會的安定團結等。

黃金尾礦是指經過金礦精選之后不能繼續使用的廢棄物，屬于一種包括黏土、云母、脈石等復雜硅酸鹽類混合礦物質。由于其成分、粒度等要素與黏土相近，屬于一種典型的天然已加工混合材料。長期以來，由于黃金尾礦的綜合利用價值低，且應用的技術含量不高，主要用于附加值不高的領域，例如土建、填海等。尤其是我國對黃金尾礦的綜合利用方面，在開發規模以及應用價值等方面都與國外一些國家存在較大的差異。若對之予以直接棄置，將占用大量農田、影響生態環境，制約著礦產資源的持續發展。由于我國當前正在大力進行城鎮化建設，需要大量的建筑材料，而黃金尾礦是加工環保節能型建筑材料的材料，因此利用黃金尾礦生產建筑材料是黃金尾礦處理的一個有效方式。

二、黃金尾礦性質
通常情況下，黃金尾礦呈堿性（PH>10），尾礦中二氧化硅、氧化鈣含量較高，同時含有一定量的氧化鐵、氧化鎂、氧化鋁以及少量金、銀、銅、鉛、鋅等貴金屬重金屬元素。尾礦中伴隨著閃鋅礦、各類方鉛礦、冶煉成的黃銅礦。
提金尾渣中的金主要以自然金形式產出，自然金純度高，含雜質少。通過光學顯微鏡及電子顯微鏡觀察發現:自然金主要呈微細粒嵌布于赤鐵礦、黃鐵礦及毒砂裂隙或被包裹于其中，少部分呈單體金產出。赤鐵礦、磁赤鐵礦是提金尾渣中的主要金屬礦物，而黃鐵礦、磁黃鐵礦是提金尾渣中的主要硫化礦物，它們都是金的主要載體。赤鐵礦、磁赤鐵礦是黃鐵礦、毒砂等硫化鐵礦物氧化焙燒形成，呈多孔狀產出。在赤鐵礦、磁赤鐵礦中有時可見焙燒殘余的磁黃鐵礦。磁赤鐵礦磁性較弱，部分呈獨立的多孔狀顆粒，部分與赤鐵礦緊密共生，難以分辨二者的邊界。黃鐵礦主要呈致密的中、細粒狀單體，有的包裹于脈石礦物中。磁黃鐵礦是黃鐵礦氧化焙燒的中間產物，主要呈多孔狀、蠕蟲狀與赤鐵礦、磁赤鐵礦緊密共生。

三、黃金尾礦存在的問題
黃金尾礦排放量大，中國每年在黃金選冶過程中產生超過5000萬t的固體廢棄物，并且廢棄物數量逐年遞增，這些固體廢棄物主要是選礦產生的尾礦和冶煉后的氰渣。由于不能及時有效處理這些廢棄物，所以廢棄物的存放成了一個亟需解決的問題。尾礦問題主要體現在以下幾個方面：
占用大量土地。目前，我國絕大多數礦山企業對尾礦進行堆存處理，堆存不僅占用大量土地，而且堆存占用的土地面積以每年300-400平方千米的速度增長，毀壞大量農用和林用土地。
浪費大量礦產資源。由于我國大量金礦石品味較低，并且多為伴生礦，礦物嵌布粒度細，回收率普遍較低。而尾礦中不僅含有可再選的金屬礦和非金屬礦等有用組分，其中不可再選的最終尾礦也有不少用途，致使每年浪費于尾礦中的有用組分相當巨大。尤其是一些早年的尾礦庫，有用組分更多，資源浪費尤其嚴重。
污染生態環境。金尾礦對環境的污染主要是尾礦揚塵和尾礦中殘留的選礦藥劑（如黃藥、浮選油、氰化物等）兩個方面。金尾礦顆粒極細，一般選礦流程中要求顆粒細度達到－74μm60%以上，致使尾礦遇到大風天氣極易產生揚塵，不僅危害到周圍居民的正常生活，還污染空氣；另外尾礦成分及殘留選礦藥劑對生態環境的破壞嚴重，尤其是硫化物產生酸性水進一步淋浸重金屬，藥劑容易滲入地下，污染地下水和周邊環境，對整個生態環境造成危害。
尾礦庫存在重大安全隱患。尾礦堆存時易流動和塌漏，造成植被破壞和傷人事故，尤其在雨季極易引起塌陷和滑坡。隨著壩高的增加，尤其是超過100米的大型尾礦壩，一旦發生事故，其破壞力和經濟損失都是不可估量的。因此，尾礦庫的安全問題不容忽視。

四、黃金尾礦資源化利用現狀
隨著世界經濟的快速發展，對礦產資源的需求越開越強烈，尾礦資源的問題也亟需解決。實現無尾礦生產是國際礦業開發的最高目標，礦山尾礦(砂)資源的綜合開發利用是大勢所趨，如有色金屬礦床大多數是金屬礦床，共生和伴生著許多種有用礦物，對其綜合回收問題愈來愈受到人們的重視。
國外對礦產資源的綜合利用主要體現在三個方向：一是，發展無廢生產工藝；二是，采用再資源化新技術；三是，優化產品應用途徑。
我國尾礦資源開發利用的研究程度和實際利用水平都明顯落后于某些發達國家，基本處于起步階段，大多停留在回收有價金屬組分的階段，即使有少量研究者和企業利用尾礦生產涂料、填料、建筑材料，其數量少、規模小，尚達不到減量化和資源化的目的。但近年來，我國在尾礦開發利用方面取得了一定成績，主要體現在以下幾個方面：
回收有價元素。我國的許多黃金礦石中，由于大部分含有銅、鉛、鋅、鐵、硫等元素，所以在氰化后的尾渣中不僅可以回收金銀，還可以回收數量相當可觀的伴生金屬。目前，黃金企業尾渣中有價元素的綜合回收工作主要集中在金、銀、鐵、銅、鉛、鋅、硫等。由于金通常和黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等礦種共生，而且隨著礦石各元素的含量不同，共生礦也會有所差異，通常在氰化提金之后綜合回收銅、鉛、鋅。黃金冶煉尾渣中通常含有一定量的金銀，對尾渣進行一定處理，可回收其中的金銀。
通過試驗提出一種從焙燒氰化尾渣中回收金、銀的工藝方法。將氰化尾渣加添加劑再磨至粒度小于38 μm粒子質量分數大于95%，以除去礦樣中砷，并使氰化尾渣中脈石包裹的金、銀暴露。然后用30%（質量分數）除雜劑加熱浸取雜質，并除去金礦物表面鈍化膜。處理后的礦樣采用氰化法浸取金、銀。試驗結果表明，該工藝可使焙砂氰化尾渣中金、銀的氰化浸出率分別達到65.00%和41.49%。
用作建筑材料。從金礦尾渣中回收有價金屬元素等方法，僅能實現對尾渣中少量的有價元素的提取，并不能有效量化減少尾渣堆存數量，并不能從根本上解決金礦尾渣侵占土地、破壞生態環境和影響周圍居民生活等重大問題。由于我國黃金礦床類型復雜，圍巖的種類多種多樣，部分礦床中含有較少的金屬礦物，而脈石礦物比較純凈。因此，尾渣可以作為重要的非金屬原料或建筑材料來直接加工利用。將金礦尾渣和生石灰石膏按照一定比例混合后，采用高溫蒸壓養護工藝制備出的抗壓磚，抗壓強度可以達到MU15級。以黃金尾渣為主要原料，根據尾砂成分的主要特點，引入MgO,CaO等成分，形成Ca0-A1203 SiO2系微晶玻璃，并以此作為基體，添加各種著色劑等助劑后，可以制成各種顏色的微晶玻璃花崗石。
礦山填充。目前，一個直接利用尾渣最行之有效的方法，就是利用尾渣回填礦山的采空區。尤其對于那些一方面不方便設置尾渣庫，另一方面當地的建筑材料市場又比較小的礦山企業，利用尾渣回填采空區的綜合利用方法就有較大的環境和經濟意義。由于礦山企業在開采礦產資源時，會對礦山的地下造成大量的采空區，近年來新聞上也不斷出現礦山采空區地陷的報道，這不僅給當地的居民帶來重大的財產損失，居民的日常生活也存有安全隱患。因此，許多礦山企業已經認識到問題嚴重性，開時考慮對廢置的礦井礦坑等采空區進行回填，黃金尾渣是作為一種較好的填充料，可以就地取材、廢物利用，還可以為礦山企業節省采集、破碎、運輸等生產填充料碎石的費用。一般情況下，用尾渣作填充料，其填充費用較低，僅為碎石填充費用的1/4。尾渣、骨料再加一些水泥后，在合理的工藝條件下就可以作為礦山填充材料實現礦井和礦山回填。而且一些建在巷道、采空區淺地層之上的城鎮，為防止地面坍塌與陷落，也可利用黃金尾渣作回填材料進行井下填充，保證城鎮建筑物安全和居民生命與財產的安全。
復墾造田。黃金尾渣另外一個用途就是復墾造田，冶煉尾渣中的氰化物分解后會轉化為天然肥料，有利于植物生長，這為尾渣庫復墾創造了良好條件。在尾渣堆積物表面種植生命力強的植物，以及種植農林作物等，這對于保護環境、防止污染都有積極作用。對于一些鄰近城市或土地相對緊張的礦山，礦山復墾造田的利用方法尤為有利。尾渣庫復墾不僅可以綜合利用尾礦，防止尾礦揚沙，而且可以美化環境，減少尾礦庫周圍的環境污染，所以尾礦復墾兼具經濟效益、社會效益和環境效益。
通常，尾渣復墾造田主要有兩種方法:一種是在廢渣表面覆蓋一層土壤，然后在土壤表層種植植物，此方法雖然最有效，但是覆蓋處理需要大量的“好土”，不僅要考慮取土以及運輸等一系列問題，而且這種方法費用較高，因而影響推廣應用；另一種方法是直接在尾渣砂上種植植物。針對尾渣庫復墾難的狀況，山東某市在尾渣庫表層直接種植火炬樹，結果表明火炬樹的抗早、耐寒、耐瘩薄的能力遠遠高于其他樹種，不僅成活率高，而且生長快，可節省復墾費用95%。

五、 項目規劃
目前，我國黃金企業對于尾渣綜合利用與與國外相比存在巨大差距，綜合利用程度不高。因此，我們要從綜合利用黃金礦產資源的源頭入手，不僅提高目前的多元素綜合回收工藝技術，而且要根據需要發展技術可行、適應市場需要、清潔綠色生產的尾渣處理工藝，并予以大規模推廣應用。同時，還要轉變尾渣處理思路，從過去單純處理有毒有害物的工藝逐漸向廢物資源化綜合利用的方向轉變。此外，政府和企業都要進一步加大科研投入、完善激勵制度并加大激勵力度，實現資源綜合利用，在為企業帶來利潤的同時，還能帶來環境和社會效益。
目前，黃金尾礦作為制磚、水泥、混凝土等傳統大宗建材的原料已經達到一定的規模，但附加值不高。而且，制磚、水泥、混凝土受運輸成本和銷售半徑的限制，較成熟的傳統建材仍存在附加值低、應用水平不高和形式單一等問題。雖然一些研究人員和企業利用黃金尾礦生產建筑材料，但配方不完善、工藝不成熟、數量少、規模小，仍未達到減排和回收利用的目的。
為推動黃金行業技術工藝改革，向黃金尾礦真正的減量化、無害化、資源化方向發展，進行高檔次、高附加值綠色建材的技術開發和應用將會是黃金尾礦未來發展的方向。故本項目定位黃金尾礦生產環保復合綠色建材產品，落地實施尾渣最大化綜合利用。
金尾礦填料：是以黃金尾礦礦粉為原料，經過烘干、改性處理后，可成為一種可循環利用的原材料；該填料可替代傳統的滑石粉、鈣粉、重鈣等建材。
石英塑型材：是以黃金尾礦填料與PVC樹脂為原料，加上一定比例的加工助劑混合后經型材生產線與模具高溫擠壓而成，表面處理后可達到實木或石材效果。該產品具有生產能耗低，原料供應充足，可回收再利用的特點。故在以保護生態環境、節約能源為主題的今天有著遠大的發展前景和巨大潛力。
石英塑型材具有以下特性：
1、抗老化性能好；耐候性能好，耐高溫耐低溫。
2、耐腐蝕，抗酸堿性能好。
3、產品的鋼性強度高，布氏硬度和洛氏硬度比傳統產品提升20%以上，抗沖擊性能好，強度高，不易破碎。
4、阻燃性能好，離火即熄，絕緣性能好，達到B級及以上防火等級。
5、屬三廢利用環保產品，屬國家扶持項目。尾礦粉在該產品中，每立方米的含量30%~65%（不同產品指標要求下，具體含量不同）。
6、生產過程中沒有廢水廢氣廢渣排出，符合國家環保要求。
7、產品壽命長，比市面同類產品壽命提升50%以上。