北京12530

铁尾矿的综合利用

摘要

关键词

1.背景

1.1铁尾矿的来源

随着钢铁工业的迅速发展，铁矿石尾矿在工业固体废弃物中占的比例也越来

越大。据不完全统计，目前我国发现的矿产有150多种，开发建立了8000多座矿

山，累计生产尾矿59.7亿t，其中堆存的铁尾矿量占全部尾矿堆存总量的近1/3%【1】。

1.2铁尾矿的分类

我国铁尾矿资源按照伴生元素的含量可分为单金属类铁尾矿和多金属类铁

尾矿两大类。其中单金属类铁尾矿，根据其硅、铝、钙、镁的含量又可分为以下

几类【3】：

(1)高硅鞍山型铁尾矿。该类尾矿是数量最大的铁尾矿类型，尾矿中含硅高，

有的含Si02高达83%。这类尾矿一般不含有价伴生元素，平均粒度0．04mm。0．2mm。

属于这类的选矿厂有本钢南芬、歪头山、鞍钢东鞍山、齐大山、弓长岭、大孤山、

首钢大石河、密云、水厂、太钢峨口、唐钢石人沟等。

(2)高铝马钢型铁尾矿。该类尾矿年排出量不大，主要是分布在长江中下游

宁芜一带。如江苏吉山铁矿、马钢姑山铁矿、南山铁矿及黄梅山铁矿等选矿厂。

其主要特点是A1203含量较高，多数尾矿不含有伴生元素和组分，个别尾矿含有

伴生硫、磷，小于0．074mm粒级含量占30%～60%。

(3)高钙、镁邯郸型铁尾矿。该类尾矿主要集中在邯郸地区的铁矿山，如玉

石洼、西石门、玉泉岭、符山、王家子等。主要伴生元素为S、Co，极微量的Cu、

Ni、Zn、Pb、As、Au和Ag等，小于0．074mm粒级含量占50%～70%。

(4)低钙、镁、铝、硅酒钢型铁尾矿。该类尾矿中主要非金属矿物是重晶石、

碧玉、伴生元素有Co、Ni、Ge、Ga和Cu等，尾矿粒度小于0．074mm的占73．2%。

多金属类铁尾矿主要分布在我国西南攀西地区、内蒙古包头地区和长江中下

游的武钢地区。该类铁尾矿的特点是矿物成分复杂，伴生元素多，除含丰富有色

金属外，还含一定量的稀有金属、贵金属及稀散元素。从价值上看，回收这类铁

尾矿中的伴生元素，已远远超过主体金属铁的回收价值。如大冶型铁尾矿中除含

有较高的铁外，还含有Cu、Co、S、Ni、Au、Ag、Se等；攀钢型铁尾矿中除含有

数量可观的V、Ti外，还含有Co、Ni、Ga、S等；白云鄂博型铁尾矿中含有22．9%

的铁矿物、8．6%的稀土矿物及15．O%的萤石等。

1.3铁尾矿的性质

铁尾矿是选矿厂在特定经济技术条件下，将矿石磨细、选取“有用组分”后

所排放的废弃物，也就是矿石经选出精矿后剩余的固体废弃物。它是一种复合矿

物原料，除了含有少量金属组分外，其主要矿物组分是脉石矿物，如石英、辉石、

长石、石榴石，角闪石及其蚀变矿物：其化学成分主要以铁、硅、镁、钙、铝的

氧化物为主，并伴有少量的磷，硫等。（表1．1列举了几种铁矿尾矿的化学成分)，

是一种重要的二次资源【2】。

1.4铁尾矿的危害

由于我国矿产资源的现状：矿产种类齐全，但富矿少，贫矿多；单一矿少，

共伴生矿多；矿石组成复杂，难选冶矿多。在目前的技术经济条件下，在利用矿

产资源的同时必然会产生大量的尾矿。铁尾矿处理不当，给自然生态和人类社会

带来巨大的危害，其主要危害包括下面几个方面：

(1)巨大的堆放量占用大量耕地，覆盖了大量植被，加剧了人多地少的矛盾：

(2)由于受到技术水平、装备性能和经济条件等因素的限制，导致了资源的严

重浪费；

(3)长期堆放尾矿，成为潜在的地质灾害源；

(4)干旱季节易形成沙尘暴，对周边地区生态环境造成严重影响；

(5)对自然景观和旅游资源的破坏，抑制了地方经济的发展【4】。

2铁尾矿的综合利用途径

随着矿产资源的不断开发，产生的尾矿不仅占用了大量土地且污染环境。近

年来国内许多高等院校及科研院所对尾矿综合利用开展了大量研究工作并取得

一定成果。专家预测，尾矿利用将是21世纪矿产综合利用范围最广、潜力最大的

领域，将是人们争先利用的新资源，矿山企业振兴的坚实物质基础，是矿产开发

高科技、深层的系统工程。尾矿综合利用定性为一个综合性项目，其整体综合利

用的总体思路[5]是：

(1)在铁尾矿全面物化分析的基础上，对有再选利用价值的铁尾矿进行再选；

(2)利用经过再选后的铁尾矿进行简单的加工作为建筑材料(铁尾矿制砖)或

利用尾矿充填采空区；

(3)对尾矿进行精加工，生产具有高附加值的建筑装饰材料；

(4)对暂时不能利用的铁尾矿作为生态恢复材料进行生态恢复重建。

2.1铁尾矿再选和有价元素的综合回收

尾矿再选或有价元素的回收是尾矿整体综合利用的主要且首选的措施之一，

包括老尾矿再选利用，新产生尾矿的再选。尾矿再选既可减少尾矿坝建坝及维护

费，节省破磨、开采、运输等费用，还可节省设备及新工艺研制的更大投资，因

此越来越受到重视。

自20世纪80年代末，特别是90年代以来，我国一些矿山企业从提高经济效益

考虑，陆续建成了一些铁尾矿回收选厂，取得了明显的经济效益。例如，马钢南

山铁矿凹山铁选厂年产尾矿量4万t，用马鞍山矿山研究院设计的直径为500mm的

圆盘磁选机选别，可获得产率5%～6%，铁品位29%～31%的粗精矿，经再磨再

选后可获得产率2%，铁品位60%～63%的合格精矿。该项目现已运转多年，年回

收铁精矿近4万t；采用摇床回收硫精矿，其品位可达30%以上，年回收硫精矿5

万t。

2.2铁尾矿用做建筑材料或充填采空区

2.2.1铁尾矿用做建筑材料

我国铁矿资源嵌布粒度细，一般需经二段磨矿，少数三段磨矿、选别，因此

除预选抛出部分粗粒尾矿外，大部分选矿排出和堆存的尾矿粒度较细，一般尾矿

粒度在<0.074mm占50%～70%，仅长江中下游一带尾矿粒度较粗。同时，铁尾

矿化学成分接近建筑用陶瓷材料，玻璃、砖瓦等所需要的成分，这为开展尾矿用

于制作建筑材料创造了条件。

2.2.2铁尾矿用做充填采空区

目前，我国在铁矿山地下开采过程中多采用崩落法或留矿法等采矿方法，利

用充填采矿法的还很少，这主要是由于过去我国铁矿石价格一直偏低，且多开采

地表出露或浅层矿体。随着开采深度的加大，地下开采矿山所占的比例越来越大，

开采条件越来越难，需要更安全更高效的采矿方法。近年来我国铁矿石价值得到

正确的估价，价格回升，特别是，充填采矿技术得到了迅速的发展，另外，近年

来我国的环境保护政策也对矿山企业提出了更高的要求，这些都为铁矿山实现尾

砂充填创造了条件，充填新技术有代表的是全尾砂胶结充填技术和高水固结充填

采矿法两种。

2.3铁尾矿用于生产高附加值的建筑装饰材料

铁尾矿除了可以生产一般的建筑材料外，还可以作为主要原料生产高附加值

的建筑装饰材料，如微晶玻璃等。微晶玻璃是一种由基础玻璃控制晶化行为而制

成的微晶体和玻璃相均匀分布的材料。微晶玻璃同普通玻璃的区别在于其具有结

晶结构，而同陶瓷材料的区别则在于其结晶结构要细得多。利用铁尾矿制备微晶

玻璃，可以开发出高性能、低成本的高档建筑装饰或工业耐损耐腐蚀材料，提高

了尾矿产品的技术含量和附加值。因此，近年来国内外学者针对此问题开展了一

系列的研究。如北京科技大学以大庙铁尾矿和废石为主要原料制成了尾矿微晶玻

璃花岗岩；沈阳建筑工程学院与东北大学联合研制利用歪头山铁尾矿及新城金矿

尾矿加入调整氧化物及适当晶核剂，形成以透辉石为主晶相的建筑用微晶玻璃，

尾矿掺量可达65%以上等。

2.4铁尾矿用做生态恢复

国外许多国家尽管人少地多，但对土地复垦十分重视，如德国、加拿大、美

国、俄罗斯、澳大利亚等都十分重视对尾矿库的复垦工作，矿山的土地复垦率已

达80%。我国矿山的土地复垦工作起步于20世纪60年代，在80年代后期至90年代

进展较快。1988年11月，国务院颁布了《土地复垦规定》，规定了“谁破坏，谁

复垦”的原则，这一规定的出台，引起了有关部门的重视，有力地促进了矿山土

地复垦工作的步伐。马鞍山矿山研究院于90年代初，在马钢姑山铁尾矿库和排土

场开展了扬尘抑制及植被复垦的技术研究，对尾矿库复垦的技术条件以及扬尘抑

制有关资料进行了收集，并在尾矿库坝坡和排土场进行了植被试验。在此基础上

申报了中澳合作项目，并得到了中澳基金会的批准。目前，正在开发研制的“冶

金矿山土地复垦专家系统”，可为不同地区、不同气候条件、不同土壤及矿石特

征的矿山提供有关最佳复垦方案等方面的专家咨询【6】。

3结论

由于我国铁尾矿量大、分布广、性质复杂，应该在系统全面地掌握我国铁尾

矿资源状况的基础上，分别提出其合理利用途径。目前，我国在铁尾矿的综合利

用方面，已开展了不少工作，积累了一些经验，研制成功了一批较成熟的技术和

装备，应积极组织推广应用。今后，应重点着眼于铁尾矿整体综合利用的研究与

开发，这是矿山尾矿资源化、无害化的最佳途径。

铁尾矿综合利用是一项多学科、多层次、多因素的系统工程，也是一个带有

战略性的大课题，是保护有限的矿产资源、促进经济发展、保护人类环境的一种

有效手段。铁尾矿资源的综合利用，任务艰巨，形势迫切。我国在这一方面虽起

步较晚，但发展迅速。相信通过政府、科研机构、高等院校与矿山企业的紧密结

合，我国矿山铁尾矿综合利用必将取得可观的成果。

【1】朱胜元。尾矿综合利用是实现我国矿业可持续发展的重要途径[J].财经专

科学校学报，2000，(1)：38。40

【2】孙中秋。用铁尾矿二步烧结法合成M<,2>S耐火砖的实验研究,2004

【3】王金忠。我国利用铁矿尾矿研制生产建筑材料的现状及展望[J]．房材与

应用，1998，04：16—17．

【4】王金忠。我国利用铁矿尾矿研制生产建筑材料的现状及展望[J]．房材与

应用，1998，04：16—17．

【5】韩冬芸。铁尾矿整体综合利用技术[J].矿业快报，2007，05：11。13

【6】张淑金。我国铁尾矿的资源现状及其综合利用[J].材料与冶金学报，2004，

12：244。245

测量学试卷第5页（共7页）

《测量学》模拟试卷

得分评卷人复查人

1．经纬仪测量水平角时，正倒镜瞄准同一方向所读的水平方向值理论上应相差（A）。

A180°B0°C90°D270°

2.1：5000地形图的比例尺精度是（D）。

A5mB0.1mmC5cmD50cm

3.以下不属于基本测量工作范畴的一项是（C）。

A高差测量B距离测量C导线测量D角度测量

4.已知某直线的坐标方位角为220°，则其象限角为（D）。

A220°B40°C南西50°D南西40°

5.由一条线段的边长、方位角和一点坐标计算另一点坐标的计算称为（A）。

A坐标正算B坐标反算C导线计算D水准计算

6.闭合导线在X轴上的坐标增量闭合差（A）。

A为一不等于0的常数B与导线形状有关C总为0D由路线中两点确定

7.在地形图中，表示测量控制点的符号属于（D）。

A比例符号B半依比例符号C地貌符号D非比例符号

8.在未知点上设站对三个已知点进行测角交会的方法称为（A）。

A后方交会B前方交会C侧方交会D无法确定

9.两井定向中不需要进行的一项工作是（C）。

A投点B地面连接C测量井筒中钢丝长度D井下连接

10.绝对高程是地面点到（C）的铅垂距离。

A坐标原点B任意水准面C大地水准面D赤道面

11．下列关于等高线的叙述是错误的是：（A）

A．高程相等的点在同一等高线上

B．等高线必定是闭合曲线，即使本幅图没闭合，则在相邻的图幅闭合

C．等高线不能分叉、相交或合并

一、单项选择题（每小题1分，共20分）

在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确的答

案，并将其字母标号填入题干的括号内。

测量学试卷第6页（共7页）

D．等高线经过山脊与山脊线正交

12．下面关于非比例符号中定位点位置的叙述错误的是（B）

A．几何图形符号，定位点在符号图形中心

B．符号图形中有一个点，则该点即为定位点

C．宽底符号，符号定位点在符号底部中心

D．底部为直角形符号，其符号定位点位于最右边顶点处

13．下面关于控制网的叙述错误的是（D）

A．国家控制网从高级到低级布设

B．国家控制网按精度可分为A、B、C、D、E五等

C．国家控制网分为平面控制网和高程控制网

D．直接为测图目的建立的控制网，称为图根控制网

14．下图为某地形图的一部分，各等高线高程如图所视，A点位于线段MN上，点A到点

M和点N的图上水平距离为MA=3mm，NA=2mm，则A点高程为（A）

A．36.4m

B．36.6m

C．37.4m

D．37.6m

15．如图所示支导线，AB边的坐标方位角为''30'30125

AB

，转折角如图，则CD边

的坐标方位角

CD

为（B）

A．''30'3075B．''30'3015C．''30'3045D．''30'2925

16．三角高程测量要求对向观测垂直角，计算往返高差，主要目的是（D）

A．有效地抵偿或消除球差和气差的影响

B．有效地抵偿或消除仪器高和觇标高测量误差的影响

C．有效地抵偿或消除垂直角读数误差的影响

D．有效地抵偿或消除读盘分划误差的影响

17．下面测量读数的做法正确的是（C）

A．用经纬仪测水平角，用横丝照准目标读数

A

N

M

37

36

35

100°

130°

100°

D

C

B

A

测量学试卷第7页（共7页）

B．用水准仪测高差，用竖丝切准水准尺读数

C．水准测量时，每次读数前都要使水准管气泡居中

D．经纬仪测竖直角时，尽量照准目标的底部

18．水准测量时对一端水准尺进行测量的正确操作步骤是（D）。

A对中----整平-----瞄准----读数A整平----瞄准----读数----精平

C粗平----精平----瞄准----读数D粗平----瞄准----精平----读数

19．矿井平面联系测量的主要任务是（D）

A实现井上下平面坐标系统的统一B实现井上下高程的统一

C作为井下基本平面控制D提高井下导线测量的精度

20．井口水准基点一般位于（A）。

A地面工业广场井筒附近B井下井筒附近

C地面任意位置的水准点D井下任意位置的水准点

得分评卷人复查人

21水准测量中，为了进行测站检核，在一个测站要测量两个高差值进行比较，通常采用的

测量检核方法是双面尺法和。

22直线定向常用的标准方向有真子午线方向、_____磁北方向____________和坐标纵线方

向。

23地形图符号一般分为比例符号、_半依比例符号_________________和不依比例符号。

24井下巷道掘进过程中，为了保证巷道的方向和坡度，通常要进行中线和____________

的标定工作。

25测量误差按其对测量结果的影响性质，可分为系统误差和_偶然误差______________。

26地物注记的形式有文字注记、______和符号注记三种。

27象限角的取值范围是：0-90。

28经纬仪安置通常包括整平和对中。

29为了便于计算和分析，对大地水准面采用一个规则的数学曲面进行表示，这个数学曲面

称为参考托球面。

二、填空题（每空2分，共20分）

测量学试卷第8页（共7页）

30光电测距仪按照测量时间的方式可以分为相位式测距仪和差分。

得分评卷人复查人

31．竖盘指标差

竖盘分划误差

32．水准测量

利用水准仪测定两点间的高差

33．系统误差

由客观原因造成的具有统计规律性的误差

34．视准轴

仪器望远镜物镜和目镜中心的连线

得分评卷人复查人

35．简述测回法测量水平角时一个测站上的工作步骤和角度计算方法。

对中，整平，定向，测角。观测角度值减去定向角度值

三、名词解释（每小题5分，共20分）

四、简答题（每小题5分，共20分）

测量学试卷第9页（共7页）

36．什么叫比例尺精度？它在实际测量工作中有何意义？

图上0.1毫米在实地的距离。可以影响地物取舍

37．简述用极坐标法在实地测设图纸上某点平面位置的要素计算和测设过程。

38．高斯投影具有哪些基本规律。

测量学试卷第10页（共7页）

得分评卷人复查人

39．在1：2000图幅坐标方格网上，量测出ab=2.0cm,ac=1.6cm,ad=3.9cm,ae=

5.2cm。试计算AB长度D

AB

及其坐标方位角α

AB

。

40．从图上量得点M的坐标X

M

=14.22m,Y

M

=86.71m；点A的坐标为X

A

=42.34m,

Y

A

=85.00m。试计算M、A两点的水平距离和坐标方位角。

a

b

d

c

e

B

A

12001400

1600

1800

五、计算题（每小题10分，共20分）

测量学试卷第11页（共7页）

测量学标准答案与评分说明

一、一、单项选择题（每题1分）

1A；2D；3C；4D；5A；6C；7D；8A；9C；10C；

11A；12D；13B；14A；15B；16A；17C；18D；19A；20A

二、二、填空题（每空2分，共20分）

21变更仪器高法

22磁北方向

23半依比例符号（或线状符号）

24．腰线

25．偶然误差

26．数字注记

27大于等于0度且小于等于90度（或[0°,90°]）

28对中

29旋转椭球体面

30脉冲式测距仪

三、三、名词解释（每题5分，共20分）

31竖盘指标差：在垂直角测量中，当竖盘指标水准管气泡居中时，指标并不恰好指向其正

确位置90度或270度，而是与正确位置相差一个小角度x,x即为竖盘指标差。

32水准测量：利用一条水平视线并借助于水准尺，测量地面两点间的高差，进而由已知点

的高程推算出未知点的高程的测量工作。

33系统误差：在相同的观测条件下，对某量进行了n次观测，如果误差出现的大小和符号

均相同或按一定的规律变化，这种误差称为系统误差。

34视准轴：望远镜物镜光心与十字丝中心（或交叉点）的连线。

四、四、简答题（每题5分，共20分）

35

（1）在测站点O上安置经纬仪，对中，整平（1分）

（2）盘左瞄准A点，读数L

A

，顺时针旋转照准部到B点，读数L

B

，计算上半测回

角度O

1

=L

B

-L

A

；

（2分）

（3）旋转望远镜和照准部，变为盘右方向，瞄准B点读数R

B

，逆时针旋转到A点，

读数R

A

，计算下半测回角度O

2

=R

B

-R

A

；

（3分）

（4）比较O

1

和O

2

的差，若超过限差则不符合要求，需要重新测量，若小于限差，则

取平均值为最终测量结果O=（O

1

+O

2

）/2

（5分）

36

图上0.1mm对应的实地距离叫做比例尺精度。（3分）

测量学试卷第12页（共7页）

其作用主要在于：一是根据地形图比例尺确定实地量测精度；二是根据地形图上需要

表示地物地貌的详细程度，确定所选用地形图的比例尺。（5

分）

37

要素计算：从图纸上量算待测设点的坐标，然后结合已有控制点计算该点与控制点连

线之间的方位角，进而确定与已知方向之间所夹的水平角，计算待测设点到设站控制点之

间的水平距离。

（3分）

测设过程：在设站控制点安置经纬仪，后视另一控制点，置度盘为0度，根据待定方

向与该方向夹角确定方向线，根据距离确定点的位置。

（5分）

38

高斯投影的基本规律是：

（1）（1）中央子午线的投影为一直线，且投影之后的长度无变形；其余子午线的投

影均为凹向中央子午线的曲线，且以中央子午线为对称轴，离对称轴越远，其长度变形也

就越大；

（2）（2）赤道的投影为直线，其余纬线的投影为凸向赤道的曲线，并以赤道为对称

轴；

（3）（3）经纬线投影后仍保持相互正交的关系，即投影后无角度变形；

（4）（4）中央子午线和赤道的投影相互垂直。

评分说明：答对一条得2分，答对三条即可得满分。

五、五、计算题（每题10分，共20分）

39

bd=ad–ab=1.9cm，因此△X=-38m；

ce=ae–ac=3.6cm,因此△Y=-72m;（3分）

(或由图根据比例尺和距离计算A、B两点的坐标)

因此距离为：81.413m（6分）

AB的方位角为：242°10′33″（10分）

（方位角计算应说明具体过程，过程对结果错扣2分）

40

△X=X

A

–X

M

=28.12m,△Y=Y

A

–Y

M

=-1.71m(2分)

距离d=(△X2+△Y2)1/2=28.17m（5分）

方位角为：356°31′12″（应说明计算过程与主要公式）（10分）

可通过不同方法计算，如先计算象限角，再计算方位角。

说明：在距离与方位角计算中，算法公式对但结果错各1分