滇东北硫磺矿渣调查评价及工艺矿物学和选矿试验研究取得多项成果

    云南省镇雄县地处滇黔川三省交界的乌蒙山区，是国家扶贫开发重点扶持县、全国煤炭基地县、革命老区县。新中国成立后，该县从1958年起推行土法炼硫，至上世纪90年代初，先后办起硫磺厂31个，冶炼炉1176支，硫磺生产逐渐成为该县脱贫致富的四大支柱性产业之一；年产硫磺2万多t，占全省年产量的三分之二，为全国产硫磺最多的16个县之一；以1989年为例，该县生产硫磺2.6万t，排放矿渣32万t，创产值3120万元，占全县工业总产值的30%。

    镇雄县推行土法炼硫始于上世纪50年代，至90年代结束，历时40年。土法炼硫由于生产工艺落后，资源回收率低，不仅对山区农业生产和当地生态环境造成了严重破坏，并且通过境内水系对长江水质构成了威胁。上世纪90年代上千座“石灰窑”式的土法炼硫炉被全部关闭，虽经若干年治理，但至今仍然留下了密密麻麻的敞口式炼硫炉残体和过去数十年土法炼硫生产硫磺所废弃的巨量矿渣形成的座座“沙漠”式山岭。

    2011年，中国地质科学院矿产资源研究所张佳文教授级高工和蔡剑辉研究员领导的科研团队开始关注镇雄县的硫磺矿渣，并对其开展了预研究， 2013年经中国地质调查局组织专家充分论证，正式设立“滇东北硫磺矿渣综合利用技术研发与示范”工作项目。经过3年扎实和精细的工作，项目组全面完成了任务书下达的目标任务和实物工作量，并取得以下成果。

    （1）查清了滇东北地区（包括云南的镇雄县、威信县和贵州毕节市的林口、团结）硫磺矿渣的分布范围、化学成分、组构特征和利用现状，查明了该区硫磺矿渣的资源总量和可利用资源量，及矿渣有用成分铁、钛的综合利用价值，对矿渣资源进行了规模分类，并形成系列图件成果；针对该区矿渣现状提出了综合调查、综合研究、综合评价、综合防治、综合利用的治理建议。

    （2）确定该区硫磺矿渣为弱磁性含铁高硫贫渣，对滇东北地区及镇雄县的硫磺矿渣开展了工艺矿物学研究，厘定了滇东北地区及镇雄县硫磺矿渣的物质组成及其组构特征，综合评价了该区硫磺矿渣的总体品质及其中有用成分或有害成分的构成及含量、赋存状态、可利用程度，为优选硫磺矿渣选矿研究方案及综合利用硫磺矿渣提供了基础资料。

    （3）建立了实验室级 “湿式磁-重联选主流程选Fe-反浮选脱S工艺”的选矿回收Fe的技术路线，收获的铁精矿：含Fe在60%以上，最高为64.02%，有效回收率61.08%，有害杂质S含量小于0.30%，P含量小于0.25%，富矿比达到3.41～4.29，选矿指标达到项目任务书及工业指标要求，具有较好的开发应用前景。

    （4）以行政镇为评价单元，以专家-层次分析法确定各评价指标的权重，用模糊综合评判法进行综合评价，从硫磺矿渣资源数量、质量和可利用性方面构建了硫磺矿渣的基础数据库、资源评价指标体系和镇雄县硫磺矿渣资源综合评价方案，评价结果为后继工作部署提供了数据支持。

    （5）分析了国内外硫磺矿渣的综合利用现状，从环境保护和资源节约角度研究了我国矿业固废综合利用政策，瞻望了我国典型矿业固废综合利用的前景，提出了加快我国硫磺矿渣等矿业固废综合利用的对策建议。

    2016年8月22～24日“滇东北硫磺矿渣综合利用技术研发与示范”项目在成都正式通过了中国地质调查局西南项目办组织的专家评审验收。

    据《中国矿产资源节约与综合利用报告（2015）》显示，目前我国尾矿或废渣累积堆存量已经接近600亿t，其中尾矿堆存146亿t；废渣堆存438亿t。近5年，我国尾矿年排放量达15亿t以上，而尾矿综合利用率仅为18.9%。矿山固体废弃物因其存量大、增量大，处理工艺比较复杂，已经成为资源开发与环境保护领域的世界性难题。本项目选矿主流程采用了原创的“聚磁永磁超强磁-重选”选矿技术路线，与传统的焙烧-磁选或磁-浮联选技术路线相比，具有明显的节能环保、降低成本的开发应用优势，具有产业化开发的实用性，有利于矿业固废等二次资源的综合利用。

    实现本项目的成果转化，如按照回收每吨含铁60%以上的铁精矿消耗硫磺矿渣6～10t计算，从滇黔川交界地区长年堆存的亿吨硫磺矿渣中，可回收数千万吨含铁60%以上的铁精矿，这相当于找到了一个新的大型磁（赤）铁矿床，综合利用价值和社会经济效益十分可观。

    节约资源，综合利用，保护环境，实现经济与社会可持续发展，是一项基本国策。滇东北地区是长江上游的生态屏障。本项目选择我国典型矿业固废―硫磺矿渣为研究对象，开展滇东北地区硫磺矿渣调查评价和资源回收利用研究，初步构建了硫磺矿渣资源调查与评价的普适性技术方法体系，探索了一条以弱磁性含铁高硫贫渣为代表的选矿综合利用的新型技术路线，具有重要的社会经济意义和科学实践意义。

    本项目发表论文6篇，其中中文核心4篇，培养博士生2名、硕士生4名。科研团队在项目执行过程中加强调查与科研的结合，加强“产学研”的结合，与镇雄县人民政府联合召开了“镇雄县硫磺矿渣综合开发利用座谈会”，主动将地质工作成果服务于当地政府、国土资源管理部门和矿山企业，圆满完成和超额完成了项目任务书和方案设计确定的实物工作量和预期成果。科研团队在报告编写中重视综合研究和成果凝炼，发现和新提出了若干科学问题，提升了报告的成果质量和科学水平，为下一步在本领域持续开展研究、形成转化成果、推动我国矿业固废综合利用提供了立项选题和科研方向。