硫鐵礦尾礦綜合開發利用案例

　　宜賓是四川省硫鐵礦資源主要賦存區域及礦產地之一，宜賓硫鐵礦屬川南晚二疊世硫、煤共生礦床。全市現有硫鐵礦礦山近40個，主要分布在珙縣、興文縣和江安縣。礦山保有資源儲量7953萬t，年產礦石30萬t。宜賓硫鐵礦尾礦主要成分硫鐵礦礦 石組分較簡單，金屬礦物主要是黃鐵礦，有少量白鐵礦、金紅石和銳鈦礦;非金屬礦物主要是高嶺石，另有少量珍珠陶土、石英、重晶石等。硫鐵礦占 20%～40%，高嶺土占55%～75%，其他礦物占5%左右，其中以銳鈦礦、金紅石為主，占3%左右。硫鐵礦尾礦實質是與硫鐵礦共生的高嶺石粘土巖。尾 礦中一部分是較細的粘土，屬半軟質粘土，主要礦物成分為高嶺石，黃鐵礦含量很少;另一部分較粗的粘土形成的尾砂，呈灰白色顆粒狀，粒度一般在1~5mm， 很難水化，屬硬質粘土，其間嵌有未裂開的小顆粒黃鐵礦。粘土礦物中主要為結晶度很高的片狀高嶺石，其次為迪開石及少量多水高嶺石，單一含鋁礦物及石英等非 粘土類硅酸鹽礦物的含量低。高嶺石粘土中，鈦以細分散的銳鈦礦顆粒存在，其中一些銳鈦礦顆粒具絮凝現象;鐵以次生鐵形式存在，為極細的赤鐵礦顆粒集合體。

　　長期以來，硫鐵礦礦山在生產過程中大量排放和堆存的尾礦(含黃鐵礦高嶺石粘土)，不僅造成了資源的嚴重浪費，而且對當地生態環境造成了嚴重的影響。因此，如何搞好硫鐵礦尾礦的綜合開發利用，是關系到地區社會、經濟可持續發展的重大課題。

　　宜賓硫鐵礦尾礦高嶺土內所含的有機質固定碳使礦石呈灰色至黑色，這是制約它應用的主要因素之一;而含量較高的鐵與鈦則是制約高嶺土應用的另一個 因素。因此,即使對高嶺土的鐵、鈦進行脫除處理,仍存在碳質污染問題，其白度不能適應陶瓷、彩色微晶玻璃、造紙、橡膠等常規用途質量要求。因而，煅燒脫碳 就成為開發高嶺土的重要手段，即制備煅燒高嶺土。用于煅燒的高嶺土可以是脫除鐵、鈦后的提純高嶺土，也可是經過粉碎后的尾礦渣。作為含黃鐵礦高嶺土，如果 所含的黃鐵礦在分選中未除去，則在高嶺土的氧化煅燒過程中會轉化為Fe2O3，同時有氧化產物SO2釋放，這將降低其白度，提高黃色色度，不利于高嶺土的 直接應用。因此，對于直接煅燒的尾礦渣和含黃鐵礦的高嶺土，在煅燒后往往還要進行后續處理。在不同的煅燒溫度下制備的煅燒高嶺土具有不同的用途。在 650～700℃煅燒，可用于合成分子篩、鋁鹽的制備以及作為塑料、橡膠等功能性填料;在800～850℃煅燒，可制備合成分子篩與鋁鹽;在1000℃煅 燒，可廣泛用作低定量涂布紙及高檔紙板的涂料。制備的煅燒高嶺土經過精選提純，還可用于造紙行業。#p#分頁標題#e#

　　硫鐵礦尾礦高嶺土煅燒后,先用鹽酸溶出原高嶺石結構內的Al2O3和Fe2O3，再從溶液中回收鋁鹽和鐵 鹽?；厥盏匿X鹽和鐵鹽可制得聚合氯化鋁或鐵鋁混合凈水劑，濾餅則可作為制造微晶玻璃和陶瓷的原料，具有顯著的經濟、環境和社會效益。煅燒高嶺土的主要目的 是將高嶺石轉化為偏高嶺石，使其反應活性增強。鹽酸在常壓接近沸騰條件下能溶出大部分Al2O3和Fe2O3;碳質可在煅燒過程中完全去除，同時在煅燒過 程中不會因局部過熱而形成不溶性的莫來石。最佳的煅燒工藝是煅燒溫度控制在500～950℃，煅燒時間控制在2h左右。在酸洗反應過程中，因原高嶺石內的 晶格鋁被抽提進入溶液，惰性的硅質組分以無定形SiO2微片形式保留下來懸浮在溶液中;經固液分離后，將硅質濾餅烘干、粉碎,得得固體產品;濾液經蒸發濃 縮,得到結晶AlCl3·6H2O產物，再經熱解，得到堿式氯化鋁，經進一步水解、聚合后，可制得聚合氯化鋁。為使煅燒高嶺土中的鐵、鋁大部分能溶出，可 投加過量的鹽酸;但鹽酸用量過大，經濟性較差，同時還會增大后續濃縮過程中的蒸發負荷。因此，不采取一段溶浸法，而采用二段溶浸法，這樣可較為充分地消耗 剩余鹽酸，并提高溶液中的鐵、鋁濃度。但這種工藝需嚴格控制酸的用量和酸的初始濃度，若第二階段得到的濾液酸濃度過低(pH值大于2)，將導致Fe3+水 解，而影響凈水劑的使用。

　　宜賓硫鐵礦尾礦高嶺土可不需進行煅燒氧化脫碳而直接進行利用生產一系列硫鋁酸鹽水泥。以尾礦高嶺土、石灰石、石膏、礬土、鐵粉為原料按配方進行 配料，可制得硅、鐵、鋁含量不同的硫鋁酸鹽水泥。在煅燒過程中，最佳溫度控制在1200～1400℃，制得的水泥具有早強、膨脹、抗硫酸鹽侵蝕等優良性 能，通過調節石膏摻量，可制成早強水泥、快硬高強水泥、無收縮水泥、膨脹水泥、自應力水泥等。#p#分頁標題#e#

　　微晶玻璃又稱玻璃陶瓷，是一種高性能、高附加值、低成本的高檔建筑材料，是由晶相和殘余玻璃相組成的質地致密、無孔、均勻的混合體。在某種組成 的玻璃中加入一定量的晶核劑，熔煉成形后進行晶化處理，在玻璃相內均勻地析出大量的微小晶體。礦渣微晶玻璃以爐渣和工業廢渣為主要原料，摻加少量其他原料 (促進玻璃熔制和晶化)而制得。廢渣來源廣泛、工藝簡單、價格低廉，而制品具有較高的耐化學腐蝕性、耐熱性、耐磨性與良好的絕緣性，可部分代替鑄鐵、鋼 (包括不銹鋼)、大理石、花崗巖，制成各種部件，廣泛用于化工、機械和建筑裝飾等方面。利用廢棄的尾礦高嶺土制備高附加值的微晶玻璃，既可提高經濟效益， 又能解決由尾礦帶來的環境污染問題，對促進經濟社會可持續發展具有重要的意義。

　　以宜賓硫鐵礦尾礦高嶺土為主要原料生產微晶玻璃，需加入石英砂調節SiO2含量，同時引入少量外加劑調節制 品性能。尾礦高嶺土中的TiO2、Fe2O3等可起晶化劑的作用，碳質作為還原劑;若要生產彩色微晶玻璃，則需加入脫色劑和著色劑。將原料在 1400～1500℃下，于還原氣氛中熔融、澄清、均化后，用壓延法、滾筒法或鑄造法成形;成形后玻璃在650～750℃下加熱，使其形成晶核，在 800～950℃下晶化。李智采用鍛燒—二次酸浸方法，把尾礦中的鐵和部分鋁以凈水劑的形式溶出，將尾礦轉化為成分簡單、性能穩定的高硅低鐵料，再通過加 入少量的ZrO2、P2O5和CaF2，與尾礦中的TiO2組成復合晶核劑，成功的制備出了以透輝石為土晶相的彩色微晶玻璃。宜賓硫鐵礦尾礦高嶺土可直接 生產深色微晶玻璃,不用再次進行選礦處理去除鐵、鈦，也不需進行煅燒脫碳工序;生產過程中，重金屬的硫化物和二氧化鈦作為晶核劑，碳質作為還原劑。如要生 產淺色微晶玻璃，可在原料中添加ZnO及脫色劑，若原料中鐵含量過高，不能制得淺色微晶玻璃。因而，前面所述的高嶺土煅燒產物和提取凈水劑后的濾渣比較適 合用作生產淺色微晶玻璃的原料。制得淺色微晶玻璃以后，再根據需要添加各種著色劑，可生產出各種彩色玻璃制品，其主晶相為硅灰石、鈣長石或透輝石。礦渣微 晶玻璃抗壓強度高，抗彎強度同鑄鐵相近，耐磨性比鑄石、花崗巖、陶瓷都高，可廣泛用作結構材料與耐磨材料，如地板、輸送固態和液態物料的管道、導槽、料 斗、水力旋流器等。此外彩色微晶玻璃還是高檔的建筑裝飾飾面材料。#p#分頁標題#e#

　　硫鐵礦尾礦可用于耐火材料工業，根據其Al2O3含量不同，可用作Ⅱ、Ⅲ級硬質粘土、半軟質粘土或軟質粘 土。尾礦經酸洗、二次粗選、一次精選、二次掃選選礦工藝后，可用于生產硅酸鋁質耐火材料和耐火材料粘合劑，應用范圍廣泛，特別適用于耐火粘土制品的制備。 目前的選礦工藝對硫鐵礦的回收率僅在70%左右，而浮選工藝硫鐵礦的回收率達96%，尾礦中主要礦物為高嶺石(>95%)。尾礦化學成分 為：w(Al2O3)33.07%～35.37%，w(Fe2O3)2.27%～3.38%，燒失量為13.66%～16.70%，可塑性指標為8～9， 耐火度為1670～1730℃，達到了冶金用半軟質耐火粘土要求?？梢?，將尾砂通過磨細再浮選，可回收大量的硫精砂，同時浮選后的尾礦可作為耐火粘土原 料。因此當地硫精砂企業應對目前的選礦工藝加以改進，采用跳汰浮選聯選工藝，這樣既可以提高硫鐵礦回收率，又能對尾礦進行綜合利用，從而起到開發資源、保 護環境的目的。

　　由于目前宜賓硫鐵礦生產廠絕大部分采用跳汰選礦工藝， 尾礦S含量一般在5%～8%(粗砂含硫高，細砂含硫低)，若這部分硫不分選出來，一方面將造成資源浪費，另一方面也限制了尾礦的利用，同時在尾礦的利用過 程中還會對環境造成極大的污染。為此，可將硫鐵礦尾礦磨細至0.1m左右后，加入少量頁巖或紅色粘土，以增加其結合性，再加入少量石灰以降低其燒結溫度， 用半干法壓制成型，干燥后在1100℃燒制成磚，其強度可達到標準建筑紅磚要求。硫鐵礦尾礦生產建筑用磚，投資少、見效快、用砂量大，既可解決當地尾礦大 量堆積所造成的環境污染，又可節約耕地，是一種見效快的利用方向。但必須改用浮選的選礦方法，否則磨細成本太高，經濟上不合理。而采用浮選法可在提高硫精 砂回收率的同時對其尾砂資源進行綜合利用。#p#分頁標題#e#

　　硫鐵礦尾礦里含有大量的有用礦物，是寶貴的二次資源。對宜賓硫鐵礦尾礦加以綜合利用、變廢為寶，既可解決當地尾礦堆積占用耕地和污染環境問題，又可以獲取較好的社會效益和經濟效益，從而有利于實現資源開發與環境保護的協調發展。