随着矿山的开采和钢铁行业的不断发展，铁尾矿作为选矿后的废弃物，其储存量也在不断增加。据统 计，2018 年我国尾矿总产生量约为 12.11 亿 t。其中铁尾矿产生量最大，约为 4.76 亿 t，占尾矿总产生量 的 39.31%。由于技术的限制，铁尾矿一般作堆填处理，这样既造成了大量的土地浪费，也对周围的生态环 境造成了极大的破坏，铁尾矿坝的建造也存在着一定的安全隐患。铁尾矿资源的二次利用，一方面可以提 高资源的利用效率，缓解资源短缺的压力，另一方面可以有效解决铁尾矿乱堆乱放带来的环境破坏，因此 广大科研人员正在积极探索铁尾矿的综合利用方法。 

        随着科学技术的进步，铁尾矿的综合利用效率在不断提高。为建设资源节约型、环境友好型社会，实 现绿色矿山的目标，铁尾矿的综合利用需要更加深入地研究。目前铁尾矿的综合利用方向主要有铁尾矿中有价组分回收、填充采空区、制备肥料和土壤改良剂、制备混凝土和路基材料以及制备建筑材料等。本文 将对国内铁尾矿的综合利用研究现状进行了总结探讨，以期为其进一步开发利用提供参考。

1.1 铁尾矿有价组分的回收技术 

        我国铁尾矿的种类繁多，性质复杂，因不同的产地和选矿工艺，其成分和含量不尽相同，但其化学成 分基本相似，主要有 SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、Na2O 等。提取尾矿中的金属、非金属元素，对提高资源 的综合利用率，实现资源的二次利用具有重要意义。 

        LI 等采用磁选后磁化焙烧工艺从铁尾矿中回收铁，当煤和铁尾矿比例为 1∶100，在 800℃焙烧 30 min 后再球磨 15 min，得到铁品位为 61.3%，回收率为 88.2%的铁精矿产品。李芸邑等采用磁化焙烧-磁选分 离工艺从鞍山市齐大山风水沟铁尾矿库中回收铁粉，并研究了焙烧温度、保护气流速、磨矿时间等对回收 铁的影响，结果表明，当炭的质量为铁尾矿的 0.8%，在焙烧温度为 800℃，保护气流速为 1 L/min，焙烧 时间 30 min，磨矿时间 2 min, 激磁电流为 2 A 条件下，可获得铁品位 58%、回收率大于 80%的铁精矿。邓小龙等采用磁选-絮凝-反浮选工艺从山东某 TFe 品位为 19.97%，分布率为 62.41%的铁尾矿中回收铁， 实验结果表明：弱磁-强磁预富集可得到铁品位为 42.88%、回收率为 68.33%的磁选混合精矿；对混合精矿 进行两段选择性絮凝脱泥可得到铁品位为 47.65%、回收率为 63.76%的沉砂，沉砂再经 1 粗 1 精 3 扫反浮 选得到铁品位为 65.43%、回收率为 53.34%的铁精矿。 

        霍松洋等从承德某铁尾矿中回收磷、钛两种元素，采用一次粗选三次精矿的工艺流程, 获得磷品位 为 32.74%, 回收率为 86.11%的磷精矿，再通过磁选-重选流程，得到钛品位为 23.00%, 钛回收率为 91.24% 的钛精矿。牛福生等用 Na2CO3为 pH 调节剂，水玻璃为抑制剂，aw-01（一种聚复物由氧化石蜡皂、脂 肪酸类捕收剂按一定比例混合制成）为捕收剂，采用一次粗选、三次精选的流程工艺从承德某选矿厂回收 磷矿物并研究了调节剂、抑制剂和捕收剂对磷回收率的影响。研究表明：在 pH=8.5、水玻璃用量 900 g/ t、 aw-01 用量 700 g/t 的条件下，可获得品位为 31.66%，回收率为 84.58%的磷精矿。王宇斌等采用 1 粗 1 精 2 扫的闭路流程从某铁尾矿中回收硫，并设计了正交实验研究实验中的显著影响因素，研究结果表明：DHN（一种含硫化合物，主要成分为硫化钠）是影响硫品位的最重要因素，浮选时间是影响回收率最重要 因素，在 DHN 为 250 g/t，丁基黄药为 80 g/t，2#油为 40 g/t，浮选时间为 9 min 的条件下，可获得品位为 48.64%、回收率为 83.45%的硫精矿。 

        矿山开采形成了大量的采空区，其存在给周边的建筑以及采矿工作的正常开展带来了严重的安全隐 患，利用铁尾矿作为采空区充填料，既解决了铁尾矿大量堆积造成的土地浪费和由此引发的环境问题，也 解决了采空区带来的安全问题。CHU 等采用疏浚河道沉积物（DRS）、铁尾矿渣（ITS）、电石渣(CCS) 作为采空区充填材料，研究发现，尽管普通硅酸盐水泥（OPC）抑制了坍落度，但 CCS 提高了流动性，当 DRS 与 ITS 的质量比为 70∶30、水泥掺量为 16.7%时，流动性达到最大值；铁尾矿的加入提高了 DRS 混 合物的强度，并通过 OPC 和 CCS 对其进行稳定，以达到骨架效应和降低含水量的目的；当 DRS、ITS、 OPC 和 CCS 的质量比 60∶40∶16∶4 时，坍落度值约为 160，养护 7 d 后的无侧限抗压强度约为 2.8 MPa。杨陆海等采用铁尾矿代替河沙作为充填骨料，发现浆料浓度为 73%～79%时，铁尾矿物理性能满足要求,  能够作为下向胶结充填采矿法的充填骨料。

1.3 铁尾矿肥料及其土壤改良剂 

        铁尾矿中含有植物生长所需要的铁、锌、铜、钼、磷等微量元素，利用铁尾矿制作磁化肥料，可改良 土壤，提高土地肥力。丁文金等以铁尾矿粉作为磁性材料以先造粒后磁化的工艺生产磁化复混肥，在磁 化场强为 8000 mT 下磁化 10 s 生产的磁化复混肥料磁化效果最佳，且放置时间对肥料的磁感应强度影响弱; 磁化复混肥料重金属含量均低于 GB/T 的限值，不会对土壤产生重金属污染和影响作物品质。孙希乐等利用铁尾矿及其副产品白云石、云母等制备土壤改良剂，当铁尾矿、云母、白云石的质量比为 1.0∶1.5∶2.5、煅烧温度为 1 100 ℃时，各组分的活化效果最佳，且调理剂呈碱性对酸性土壤的改良具有 重要意义。张从香等利用铁尾矿、有机酸性肥、酸性调理剂等按照一定的比例制备了土壤改良剂并将其 应用于东北某盐碱地，研究结果表明：铁尾矿复合改良剂能明显改善盐碱地的质地，降低盐碱地的 pH 和 盐分含量，使其具备植被生长的条件。

        刘甲荣等用水泥改良铁尾矿用于路基填筑，研究发现，水泥的加入能够提高铁尾矿的水稳定性、 无侧限抗压强度和抵抗局部压入形变的能力，水泥添加量为 6%、8%时，养护 3 d 的无侧限抗压强度可达 1.0 MPa 以上，浸水强度损失率小于 15%；养护 7 d 和 28 d，浸水强度损失率小于 10%。易龙生等选用 金山选铁厂的铁尾矿作路基材料并研究了不同组分的添加量对路基材料的无侧限抗压强度的影响，研究表 明：当水泥添加量为 5%、碎石为 30%、聚丙烯纤维为 1.4 kg/m3 时，路基材料的无侧限抗压强度满足 JTGE57-2009 的要求，达到了 4.24 MPa。张智豪等选用巴西米纳斯吉拉斯州的一个尾矿库的铁尾矿并采 用水泥、钢渣和石灰对铁尾矿进行改良处理，利用击实实验、无侧限抗压实验等对改良后的铁尾矿性能进 行分析，结果表明：水泥的改良效果最好，当掺入量为 5%时，室内外条件下养护 7 d 的无侧限抗压强度分 别达到 1.44、1.32 MPa，加州承载比(CBR)值大于 80%，满足路基材料的要求。

        铁尾矿因其主要的矿物成分与天然砂相似而被广泛应用于建筑领域，利用利用铁尾矿制备建筑材料， 不仅能缓解铁尾矿大量堆积而造成的环境污染、土地浪费等问题，而且其代替了部分原材料，节约了生产 成本，制备的混凝土、砖材、微晶玻璃等性能更好。 

        YOUNG等用高镁低硅铁尾矿代替黏土，采用常规烧结工艺生产水泥熟料。当铁尾矿质量分数在 10% 以内，1 420 ℃烧结 1 h 生产出的水泥熟料力学性能与 42.5R 级相当，物理性能符合 GB175-2007 的要求。WANG 等利用煤矸石(CGC)和铁矿石尾矿(ITOs)研制了一种新型蒸压加气混凝土(ACC)，在 20%CGC、 40%铁尾矿、25%石灰、10%水泥、5%脱硫石膏和 0.06%铝粉的条件下可制得质量密度为 609 kg/m3、抗压 强度为 3.68 MPa 的蒸压加气混凝土(ACC)，满足 GB/T A3.5、B06 级的要求。CHENG 等采 用机械力化学活化的高硅铁尾矿代替部分水泥作为配制混凝土的辅助性胶凝材料，当替代率小于 30 %时， 混凝土抗压强度满足设计要求；当加入适量的减水剂，铁尾矿的替代率可提高至 40 %，研究结果表明，机 械化学活化的高硅铁尾矿作为预拌混凝土的辅助胶凝材料是可行的。 

        LI 等利用细粒低硅铁尾矿和无水泥固化剂为原料制备环境友好型砖，在防水剂和固化剂质量分数为 0.3%、初始养护温度为 60℃的条件下养护 28 d 后，其抗压强度和饱和抗压强度达到 27.2 MPa 和 24.3  MPa。其他物理性能和耐久性也满足 JC/T422-2007 的要求。张全宏等选用湖北省广水市松立矿业有限公 司的铁尾矿为主要原料制备蒸压灰砂砖，研究了石灰、石膏掺入量、成型压力等对灰砂砖抗压强度的影响， 结果表明：尾矿、河砂和石灰的质量比为 74∶15∶11，磷石膏质量为石灰的 2%，成型压力为 20 MPa；蒸 汽压力 1.0 MPa、升温 2.5 h、恒温 8 h、自然降温 3 h 时，可制得满足 GB 的 MU20 级灰砂砖， 其质量密度为 1 900～2 000 kg/m3，平均抗压强度可达 21.5 MPa。陈永亮等选用湖北鄂西某矿业公司选矿厂赤铁矿尾矿为原料制备烧结砖，并利用综合差热分析(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)和 X 射线衍射(XRD) 研究烧结砖的烧结过程和机理，研究结果表明：烧结过程分为干燥、加热、烧成和冷却四个阶段；其机理 为 900 ℃前的烧结初期，砖体内的结晶水、结构水等脱去，以固相表面的扩散传质为主；900 ℃后的烧结 中后期，砖内的非晶态物质结晶并与石英等构成骨架，熔融液相固定骨架，使烧结砖更加致密。 

        喻振贤等选用黄石市灵乡选矿厂的铁尾矿为主要原料，加入水泥、废旧聚苯乙烯(PS)颗粒、激发剂、 阻燃剂等制备阻燃型保温墙体材料并研究了不同组分的掺量对墙体材料性能的影响，结果表明：当铁尾矿 /(水泥+铁尾矿)为 68%、水灰比为 0.7、激发剂质量为铁尾矿的 10%、阻燃剂质量为水的 20%时，可制得密 度小于 900 kg/m3，导热系数小于 0.231 W(/m·K)，氧指数大于 32 %的阻燃性保温墙体材料。陈永亮等[23] 选用湖北省大冶市金山店镇锡冶山尾矿坝的铁尾矿为主要原料，以稻壳为造孔剂制备轻质保温墙体材料 (LTIWM)，利用正交实验和单因素分析确定了最佳的原料配比：铁尾矿 46%、膨润土 35%、稻壳 9%、长石 10%；利用综合差热(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)和 X 射线衍射(XRD)研究其烧结机理，其烧结过程与制 砖相似，分为干燥脱水、造孔、黏结和冷却四个阶段。制备墙体保温材料的密度为 1.229 4 g/cm3，抗压强 度为 7.6 MPa，导热系数为 0.2925 W/(m·K)。杨航等选用河北某铁尾矿和废石制备建筑外墙陶瓷保温材 料，并利用综合差热分析、X 射线衍射物相分析以及导热测试等对铁尾矿和制备的墙体材料进行表征，研

        微晶玻璃作为一种新型的建筑材料，其性能优于一般的玻璃、陶瓷、天然石材。而铁尾矿中所含的 SiO2、 Al2O3、CaO、MgO 等是制备微晶玻璃的主要原材料。南宁等以商洛铁尾矿为主要原料采用烧结法制备 CaO-MgO-Al2O3-SiO2 四元体系微晶玻璃，并探究了晶化温度对玻璃的抗压强度、密度和化学稳定性的影响。结果表明：铁尾矿玻璃的密度和抗压强度随晶化温度的升高呈现出先增后降的趋势，而玻璃的耐酸碱性却 呈现相反的趋势，体系的最佳晶化温度为 900 ℃，制备的微晶玻璃主晶相为透辉石相，抗压强度为 164.75  MPa，密度为 2.82 g/cm3，耐酸碱的质量损失率分别为 0.11%和 0.13%。杨博宇等[26]以包头地区的铁尾矿、 金尾矿为原料采用玻璃熔制-微波热处理方法制备微晶玻璃，对制备的微晶玻璃进行差热分析(DTA)、X 射 线衍射分析(XRD)、显微形貌分析(SEM)和理化性能分析，结果表明：所制备的微晶玻璃的综合性能远高 于常规的微晶玻璃。王长龙等[27]选用房山煤矸石和山西灵丘铁矿尾矿采用熔融法浇铸制备微晶玻璃，并利 用差示扫描量热法(DSC)、X 射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)研究了核化温度和晶化温度对材料性能 的影响，结果表明：随着核化温度的升高，微晶玻璃的弯曲强度呈现先增后降的趋势，晶化温度的影响呈 现出相同的趋势，最佳的热处理工艺为核化：760℃，3 h、晶化：980℃，1 h。

        随着绿色矿山和可持续发展观的深入人心，对铁尾矿的回收再利用也受到了人们的密切关注，铁尾矿 的资源化利用对于生态文明建设具有重要意义。铁尾矿的回收利用，不仅解决了大量堆积造成的环境污染 和土地浪费等问题，而且还挖掘了其潜在利用价值，变废为宝。虽然我国在铁尾矿综合利用上取得了一定 的进展，但供需之间还存在着很大的差距，为了绿色矿山的建设和矿业的可持续发展，今后仍需探索新的 利用途径，提高其资源利用效率。

杨亚东，刘新亮，张冰，刘秀玉，唐刚 

（安徽工业大学 建筑工程学院，安徽 马鞍山 243032）