矿山尾矿综合开发与利用项目可行性建议书.doc

一、项目概况
1、项目名称及承办单位
项目名称：矿山尾矿综合开发与利用
承办单位：鞍山矿业实业兴达尾矿开发有限公司
项目建设地址：鞍山市大孤山尾矿坝
法人代表：
1.2项目背景
我国矿业开发正在从过去粗放式经营向现在的集约式经营转变，倡导走可持续发展之路。矿产资源的综合利用是矿山企业提高经济效益，节约资源，实现无废化的有效途径。环境保护和人类的生存息息相关，已经渗透到矿业开发的各个方面。节能增效、无废化、无害化、以及矿产资源的循环利用正是环境保护新理念的体现。同时，也是走绿色矿业之路，实现经济可持续发展的时代要求。
我国现有2000多座矿山尾矿库，尾矿积存量约70亿吨，占地5万多公顷，每年新增尾矿约5亿吨。矿山尾矿既是固、液、气三害具全的污染源，亟待治理，又是宝贵的资源，急需得到高效综合利用，以缓解我国工业化进程中资源短缺的难题。但是，目前我国矿山尾矿的利用率仅为8.2%，与发达国家相比，差距甚大。
本项目旨在通过对矿山尾矿综合开发与利用项目的建设，研发大型尾矿高效回采、分选成套技术与配套设备资源化关键技术，形成矿山尾矿高效循环利用的核心技术和示范基地，推动和实现矿山尾矿资源化综合利用技术的进步和推广应用。
本项目立项依据《国家中长期科技发展规划纲要》中“水和矿产资源”领域的“矿产资源高效开发利用”优先主题和“环境”领域的“综合治污与废弃物循环利用”优先主题的发展思路，是具体落实资源高效利用和废弃物循环利用主题的重要措施。
本项目紧密结合了矿山工程建设的需要，将为鞍钢等特大型国有企业和一些地方矿山企业的尾矿资源化利用工程提供技术支撑。
1.3项目主要建设内容
本项目旨在通过“矿山尾矿综合开发与利用项目”的建设，形成矿山尾矿高效循环利用成套技术与装备关键技术，建设完成尾矿高效循环利用的核心技术和示范基地，推动矿山尾矿资源化综合利用技术的进步和推广应用。开发出具有自主知识产权的大型尾矿高效回采、分选成套技术和配套设备，研究形成900万吨/年级的铁尾矿回采及分选成套技术与配套设备，建设鞍山大孤山尾矿工程示范基地；回收铁粗矿粉，尾矿回采深度达到60米，磁性铁选矿回收率85%。并研究尾矿凝石材料技术，为整体消纳再选后的尾矿做基础研究工作。
1.4项目目标
（1）形成900万吨/年级的铁尾矿回采及分选成套技术与配套设备，建设工程示范基地；回收铁粗矿粉，尾矿回采深度达到60米，磁性铁选矿回收率85%。
（2）采用热液蚀变的技术路线，将再选后的尾矿进行技术处理其中细颗粒尾矿用来完成尾矿生产凝石胶凝材料的工业试验，粗粒尾矿用来完成100%代替河砂配制混凝土的道路工程试验。
最终形成铁矿尾矿工业化规模回采分选利用技术产业化，推动矿山尾矿资源化利用技术的进步和产业化应用。
1.5基础条件
本项目具有良好的试验研究基础，主要研究内容均已进行了工业试验，针对计划目标，有明确的技术路线，具有很好的产业化前景。
工程依托企业对本项目技术非常重视，具备并完善了研究成果工程实施的支撑条件。相关依托工程均已列入企业的发展计划。
1.6运行机制
本项目实行产、学、研结合的模式。以高新技术企业、研究院所、高等院校为技术支撑单位，以国有特大型企业为工程实施主体。同时，技术单位与企业成立技术开发及生产联合实体，缩短项目产业化周期。
项目完成后将形成尾矿资源综合利用的成套技术和产业化示范基地，提高我国尾矿资源的利用水平，并形成专业化的研究开发队伍。
1.7项目经费
项目总投资预算4630万元，包括试验研究费、配套设备研制费、仪器设备购置费，技术成果产业化推广应用等。

二、项目意义和必要性
2.1项目的必要性
矿山尾矿的循环利用已经成为二十一世纪一项新的资源再利用工程和环境保护工业。
尾矿是矿山在提炼冶金主要原料过程中所排弃的固体废弃物。一般堆存于尾矿库（坝）中。据国家环保总局最新统计的资料，我国现有国有矿山8840多座。截止到2000年底，全国金属矿山累计贮存的尾矿量超过70亿吨，占地5万多公顷。并以每年3—5亿吨的数量在不断增加。尾矿量之大是由于我国大多数矿产资源的矿石品位较低并多呈多组分共生或伴生所造成。同时，由于技术和设备以及历史的原因，我国的资源利用率较低，造成大量的资源损失于尾矿中。另据资料显示，我国目前具有一定规模的铁矿山有400余座。其中，可待进行综合回收的铁尾矿库有200余个。这些尾矿库的尾矿贮存量均在数千万吨以上。而一些较大的钢铁企业由于生产规模大，生产年限长，其尾矿的堆积量已达亿吨以上。按一般的铁尾矿全铁品位8%—12%计，可见其中蕴含的价值之大。
我国是一个钢铁产量大国，同时也是一个铁矿资源相对匮乏的国家。近年来，随着矿产资源的大量开发利用，其保有储量日渐减少和贫化，资源的供需关系日趋紧张。为了保证钢铁产量和品种结构，我国每年都需从国外进口大量铁矿石或铁矿粉。目前，对国外进口铁矿资源的依赖度已达到54%，而且增长趋势仍以年均20%的速度递增。因此，进行铁尾矿的再选和综合回收，不仅充分利用了现有的矿产资源，而且可以为国家节约大量的外汇，同时有利于缓解目前国内铁矿粉市场供需关系紧张的矛盾，有利于支援国家现代化建设和环境保护。
虽然尾矿再选能够回收大量的有价组分，在一定程度上缓解我国矿产资源紧缺问题，但不能彻底解决尾矿堆存所带来的环境、生态问题和占地问题。用尾矿来生产建筑材料是国内外公认的可以整体消纳尾矿的主要途径。目前的已有技术主要包括用尾矿烧制红砖、用尾矿生产建筑用砂、用尾矿来生产建筑砌块、用尾矿中的粗粒部分配制混凝土等。用尾矿生产建筑用砂方面虽然在技术和质量上已不存在障碍，但由于成本问题，一直未能将此技术大规模推广应用。在尾矿生产建筑砌块方面，因尾矿的成分复杂和粒级太细等原因也导致在成本和质量控制方面还存在许多问题，致使许多生产线处于停产和半停产状态。随着天然砂石资源越来越紧缺，尾矿代替部分河砂生产商品混凝土已在许多地区成为消纳尾矿的主要渠道。但是在传统的水泥混凝土中只能使用粗粒尾矿代替部分河砂，否则将会导致混凝土性能劣化。总之，目前全国尾矿整体利用率平均不到5％，如果不开发出能够大综整体消纳尾矿的新技术，我国的尾矿堆存将会越来越多，对环境和生态的破坏会越来越大。
本项目将在工业化规模综合回收尾矿中有价组分的同时，着力研究再选后尾矿的整体消纳技术难题。逐步提高我国矿山尾矿整体综合利用技术水平。

2.2实施本项目的意义
本项目研究开发的矿山尾矿综合开发与利用项目，是根据我国铁矿资源现状并结合国内外市场情况和企业需求，自主研究开发的一项新型、高效的尾矿资源综合回收利用技术和新产品。该项技术和产品采用全新的技术装备和采选工艺，可以成功的解决铁尾矿以及其它金属尾矿综合回收中具有工业化规模和深部回采等技术难题。在实现废弃资源的有效和循环利用、缓解资源短缺以及保护生态环境方面取得了重大突破。该项目首次把绞吸技术及其相应载体技术应用于铁尾矿回采为国内外首创。并拥有自主知识产权，属自主开发项目，已获得三项国家专利。项目实施后，可从根本上解决尾矿回收工艺中采、选技术及设备配套难题，实现采选一体化的工业化规模生产。该项技术与装备不仅具有生产工艺简单，技术先进可靠、生产规模大、生产成本低、经济效果显著、不对环境造成任何污染等特点，而且具有其它技术和工艺不可替代的在尾矿库中特定的生产条件下，大规模连续完成回收作业的独特性和专利性。具有鲜明的技术优势和应用价值。为有效、合理地解决多年来一直没能突破的铁尾矿以及其它金属矿山尾矿工业化回收利用难题开辟一条新的途径，为工业固体废料再利用、减量化、资源化开辟了新的领域，添补国内外该领域的技术空白。

三、项目单位及管理团队
3.1项目单位简介
3.1.1企业性质、经营及管理
鞍山矿业实业兴达尾矿开发有限公司（以下简称公司）是一个集科研、开发、生产为一体的现代化技术企业。具有独立法人资格。主要从事金属矿山科研、环保技术及设备研究、开发生产和技术服务。企业实行董事长总经理负责制。按照现代化科技型 企业的要求，企业建立了建全的公司章程和一系列的管理制度。科研开发、产品标准，质量与物资管理制度完善。科研报告、原始试验数据有专职人员和机构管理存档。公司下设有总工办、科研部、开发部、质检部、销售公司、财务及审计办公室等各职能和专业科室。职责权限清楚、分工明确、各负其责，基本具备了完善的现代企业管理制度。企业独立核算，自主经营，自负盈亏。
公司自成立以来，始终坚持以经济效益为中心，以科学管理为手段，采用国际先进的现代化企业管理制度，形成了全新的企业文化。把开发科技含量高，拥有自主知识主权，对行业共性技术有较大带动作用的高新技术及产品作为公司发展的方向。经过几年时间的不懈努力和潜心研究，终于成功的研究开发出了具有世界先进水平并添补国内外该领域技术空白，率先在世界范围内较好地解决了工业化规模回收尾矿资源的新型、高效绞吸式铁尾矿回采及分选成套技术和产品。该项技术生产工艺简单，先进可靠，生产能力大，生产成本低，具有较高的应用价值。通过对本项目的产品方案，市场预测，建设备件，工艺流程，环境保护以及工程投资和经济效益等几方面进行的研究论证，得出以下结论：本技术和项目建设符合国家环保要求和产业政策。是目前国家积极倡导的以实现资源的有效和循环利用，缓解资源短缺和保护生态环境为目标、坚持应用开发相结合、坚持自主创新、坚持以企业为主体，促进科技与经济的有机结合原则的一项先进技术。该项目产品市场广阔，原料来源充足，技术先进、应用意义深远，具有广阔的发展前景。同时，本企业坚持走科研生产一体化道路，将多个领域的科研成果转化为生产力。近几年来还重点研究开发了其它一些资源再利用和环保类项目，例如：矿山尾矿库深部开采采矿方法及工艺设备研究。
公司按照《公司法》的法人治理结构进行了组建。按规范的法人治理结构，组建了公司董事会、监事会、股东大会和企业经理层。出台了《公司章程》、《员工奖惩条例》等各项规章管理制度，形成了内部均衡的约束机制。法人治理结构建全，公司重大问题的决策严格按《公司章程》规定的议事规则及决策程序运作。按各自的权力、责任和工作规则，形成了不同层次的权利和责任对称的主体，使公司的权利机构、决策机构，监督机构各自独立，相互联系，相互制约，协同发展。
公司拥有一支高素质、高效率的集科研、开发、生产为一体的工程技术人员队伍。目前已与国内一些较大型的钢铁集团公司建立了广泛的业务联系。并在鞍钢设立了科研及生产试验基地。目前，公司正以高技术含量的产品和诚实守信的良好信誉开拓和占领国内尾矿资源二次利用领域的市场。预计5——10年时间，公司将占领国内本行业的全部市场，并同时向国际该领域的市场进军。
3.1.2企业生产经营场所及实力
鞍山矿业实业兴达尾矿开发有限公司经营范围主要为矿山机械设备研制及矿山环保技术开发等。
公司与鞍山钢铁集团公司合作，在鞍钢大孤山铁矿建立了绞吸式铁尾矿回采船项目工业试验及生产基地。本项目主要研究内容均已进行了现场工业试验和工程设计工作，项目配套设备已完成样机制造和工业试验。目前，该项目已完成全部工业试验任务，各项试验数据和技术指标完好。
3.1.3企业职工情况
公司现有员工54人，具有大专以上学历的专业技术人员和管理人员为48人。其中具有高级技术职称的科研人员20人，高级管理人员5人。具有中级技术职称的各专业工程师，经济师，会计师19人。高级工程技术人员占职工总数的40%；中级技术人员占职工总数的38%；管理人员占职工总数的10%；后勤行政人员占职工总数的12%。公司专业技术人员全部是多年从事金属矿山采矿、选矿、冶金、机电及矿山环保等方面研究的专业人才。每个人在其专业领域均有所建树。已经初步形成了一个高智能、高素质的管理和科研人才体系，具备了承担和完成较大型专业项目的研究开发和高新技术成果推广应用的能力。
公司遵循“以人为本，科技兴企”的人才管理宗旨，员工队伍实现了知识化、专业化。各专业工程技术人员尽情在这里发挥他们的聪明才智，努力为公司，为社会奉献着自己的炽热。
3.1.4公司班子成员的文化程度及管理水平
刘润华：男，51岁，公司总裁，长春黄金研究院副院长，鞍山矿业实业兴尾矿开发有限公司董事长兼总经理。教授、博士生导师，
毕业于吉林大学化学系。曾多次参与并主持全国行业重点大型科研项目攻关，并在国内和国际专业刊物上发表多篇学术论文和专著。
.1984年：碘—碘量法提取微量金
.1985年：炭浆法提取微量金（国家重点科研项目，获得国家科学进步奖）
.1986年：等离子光源在原子吸收中的应用
.1999年：做访问学者赴澳大利亚、斐济、新西兰等国家进行文化交流
.发表文章刊登于《国外黄金参考》、并译文九篇
.发明专利三项：
1、“全玉米可回收一次性食品包装盒”专利申请号：00123376.9
2、“绞吸式金属尾矿回采船”专利申请号：02281013.7
3、“绞吸式回收金属尾矿方法及绞吸式金属尾矿回采船”，专利申请号：02144579 .6
该同志开拓创新意识强、锐意进取、把握机遇、坚持科研开发为主导，走科研产业一体化道路，积极创办科技先导企业，在多个领域具有国际先进水平。在把科研成果转化为生产力方面，取得了杰出成绩。
赫白：男，54岁，公司副总经理，总工程师。毕业于沈阳黄金学院采矿专业，高级工程师。曾先后多次参与并主持全国黄金行业重点科研项目攻关，同时在国内刊物上发表多篇学术论文和译著。
.1980年：参加国家冶金工业部重点科研攻关项目“SX—20型砂金洗选机组”研制与应用，获冶金工业部科技成果三等奖。
.1989年：主持山东省牟平金矿“PFC40反铲—漂浮式砂金洗选厂”科研攻关项目。此项目为国内首创，获国家黄金管理局科研成果一等奖。
.2001年：赴南美洲玻利维亚共和国组织完成瓜奈金矿区采金船的设计建造、安装调试、以及组织生产项目。同时作为访问学者对该国的矿产资源进行了系统的考查及文化交流。
.发表主要学术论文及译著：
1、“喷射泵—深填溜槽型砂金洗选机组的研制与应用”
2、“PFC40反铲—漂浮式砂金洗选厂的研制与应用”
3、“美国亚利桑那州金矿尾砂充填采矿法”译文。
.发明及申请专利三项：
1、发明专利：“铁尾矿的回收方法”专利申请号：01101401.6
2、发明专利：“绞吸式回收金属尾矿方法及绞吸式金属尾矿回采船”申请号：02144579.6
3、实用新型专利：“绞吸式金属尾矿回采船”专利申请号：02281013.7
卞直旭：男，53岁，公司副总经理。毕业于东北工学院冶金专业，高级工程师。曾多次参加并主持全国黄金行业重大科研项目试验与攻关。
.“山楂核活性炭的研制、生产和在提炼黄金中的应用”项目，获中科院科技进步一等奖。
.“RH30—Au炼金炉及收尘设备研制”项目，获国家黄金管理局科技成果四等奖。
.“从电解铜阳极泥中提取贵金属工业试验”项目，获吉林省冶金厅科技成果二等奖。
.在墨西哥矿山学术会议上发表论文一篇。
发明实用新型专利三项：
.实用新型专利：振动式连续内加热活性炭再生炉。专利号：ZL96209046.8
.实用新型专利：节能炼金坩锅炉。专利号：ZL93213972.8
.实用新型专利：立式内热活性炭再生炉。专利号：ZL97244115 .8
3.2管理团队及工作基础
3.2.1队伍基础
项目承担单位是集科研、开发、生产为一体的高新技术企业和学术底蕴深厚的高等院校，工程依托单位是我国特大型国有企业。能够组织一支实力、经验具备的研究队伍。
项目的主要承担及参加单位，均是我国金属矿山领域的重点骨干企业和一流的科研设计单位及大学。具有承担国家重大科技项目的实力和组织管理经验。经过多年的发展，技术依托队伍在获得诸多矿山科研和设计成果的同时，也培养了一批技术水平高、专业齐全、勇于创新、工程化能力强的科技队伍，拥有国内先进的设备和技术手段，装备有相应的试验室和工程研究示范基地，完全能满足攻关的需要。
3.2.2技术基础
本项目主要研究内容均已进行了现场工业试验和工程设计工作，项目配套设备已完成样机制造和工业试验。项目承担单位已申请了“绞吸式回收金属尾矿方法及绞吸式金属尾矿回采船”等发明专利。
为了提高“矿山尾矿综合开发与利用”项目研发起点和技术水平，项目承担单位多次与国内一流的科研院所和高等院校举办相关技术交流和研讨会，广泛吸取相关领域的前沿技术。同时，密切关注世界上尾矿综合利用先进国家的技术动态。其间，曾与日本关东学院大学专家团和荷兰IHC公司有关专家举行学术研讨会，就尾矿工业化综合利用中存在的关键技术问题广泛交换了意见，获得了许多有益的科技信息和技术帮助，为本项目的成功实施奠定了良好的技术基础。
3.2.3工程实施基础
本项目研究的技术均是同领域内带有共性的关键技术，也是工程依托单位急需的技术，相应的工程建设（或技术改造）均已列入企业的计划，具备很好的工程实施条件。
项目示范基地已经落实，并已完成了相应的前期准备工作及工业化试验。项目工程示范基地——鞍钢集团矿业公司，是我国特大型国有企业，具有承担国家重大科技项目的实力和组织管理经验。有明显的资源优势和专业优势，能够提供良好的工业试验和产业化条件。目前，该工程示范点已完成了项目的样机制造和工业试验，并相继开展了生产经营及成果转化工作。

四、项目主要内容及关键技术
4.1主要内容
本项目以有代表性和行业共性技术难题的铁尾矿工业化规模综合利用技术为主要研发内容。项目完成验收后，将形成金属矿山尾矿综合利用的技术体系，对国家、社会持续稳定发展具有十分重要的意义。
本项目主要研发内容为：
（1） 尾矿理化特性与矿物学研究
尾矿由于粒度微细，共生关系复杂，以及伴生元素种类繁多，给综合回收利用带来许多技术难题。本项目实施期间，将根据项目的需要，建设尾矿综合利用试验室，并根据不同矿石性质的尾矿组分、粒度、物理及化学性质等特征，开展尾矿矿物学和工艺矿物学研究。对国内重点矿山尾矿及具有鲜明代表性的尾矿种类进行采样、化验分析及其定量分析，并对不同性质尾矿的开采技术条件进行归纳和分类，建立科学、全面的尾矿数据库，为大规模工业化的尾矿综合利用提供基础理论支撑，为不同成因类型的尾矿选矿工艺流程设计和设备选型提供科学的技术依据。
（2）金属矿山尾矿库多水条件下采选设备载体技术
我国大型金属矿山尾矿库其库容量巨大，一般可容尾矿5000万—1亿立方米，服务年限长达几十年。在尾矿库服务年限内，选矿厂不断排出尾矿进入库区，其浓度一般为15%—30%，大量选矿用水伴随尾砂进入尾矿库造成尾矿库内大量积水，因此，尾矿回采中的机械化陆采方法受到生产条件制约，而得不到广泛应用。如何在多水条件下，解决大型采选设备进入库区作业问题，是尾矿工业化规模回收利用中需要首先解决的难题。载体技术研究成功，将极大促进尾矿资源开发利用的技术进步和产业化发展。
（3）尾矿深部回采技术研究
由于尾矿库特殊的用途和地貌环境，尾矿回收中的深部回采成为技术难题。为了充分利用尾矿资源，尤其是尾矿库中深部尾矿的充分利用，因为这部分尾矿大都属早期生产所排弃，其中有价成分的品位很高，具有极高的回收价值。因此，尾矿的深部回采尤为重要。
目前，国内外广泛采用绞吸式设备用于河道、港口、湖泊疏浚和砂矿床的开采，是一种较为成熟和先进的技术。但用于金属尾矿回采则为全新领域，尤其是水下回采深度可达60米的技术是一个较大的突破。根据尾矿赋存条件和物理特性，研究开发新型绞吸装置和超长度绞刀桥，以及高效水下吸泵，是解决尾矿深部回采技术难题的有效措施。项目成功后，水下最大回采深度可达60米，可大幅度提高尾矿砂的开采强度和尾矿资源利用率。
（4）深水密封和水下监控技术研究
随着尾矿回采深度的增加和相关技术的突破，水下回采设备的密封问题成为技术难题，尤其是深水密封的质量，直接关系到水下回采设备的工作效率和维护成本。据相关资料报道，目前，无论国内还是国外，尾矿回收及砂矿床开采领域里的深部水下密封技术都存在较大缺陷。这些技术问题很大程度上制约了尾矿深部回采技术的发展。研究解决深水密封问题，尤其是尾矿回采中特殊开采条件下的密封技术，是有效保证大幅度提高工作效率和减少设备维护成本的必要措施。
为了更加有效的实现尾矿资源的大规模工业化开发利用和满足尾矿回采中特殊需要，由我公司和吉林大学计算机学院共同研究开发的尾矿回采水下监测系统，可在尾矿回采作业中直接监测采矿工作面的矿体形态和有无障碍物等，便于操作人员及时调整设备的行走方向和开采深度，以有效地提高尾矿资源回采率和工作效率。以及生产的安全性。
（5）集成装备生产中的横移技术研究
在应用工程船进行砂矿床开采过程中，为了最大效率的完成生产过程，采选设备及其设备载体需要随着采矿工作面的前移而向前或横向移动。通常情况下，国内外相关领域常采用的横移方式为桩柱式或首绳式。由于尾矿库特殊的地形地貌特征和特有的开采技术条件，通常情况下的桩柱式及首绳式横移技术都不能满足尾矿回采工艺中的需要。为了保证尾矿回采效率和矿浆浓度，以及成套装备及其载体的有秩序生产和平稳移动，需研究解决具有完全适应尾矿开采特点的横移装置和技术，最大限度地满足尾矿回收作业的需要。
（6）尾矿分选工艺及设备研究
尾矿与原生矿在金属品位与理化特性等方面都有很大区别，因此，选矿工艺流程不能采用原生矿所使用的标准流程，而要根据其低品位特性研究选择具有适应尾矿可选性特点的选矿工艺流程和设备，以便迅速通过粗选富集，将尾矿品位提升到接近或超过原矿的品位，为二次再磨再选提供有利的选别条件。
近年来，随着尾矿矿物学以及工艺矿物学研究的不断深入，为尾矿的综合利用和二次回收开辟了光明的前景。尤其是在尾矿再选方面，选矿技术有了比较全面的完善和提高，为细粒、微细粒、复有药剂、低品位以及结构复杂的尾矿再选研究出了一些比较合理和可行的方法。然而，不同的矿山矿石性质和尾矿可选性，需要有针对性地研究解决不同的尾矿分选工艺及其专用设备，以最大限度地满足矿山尾矿再选和综合利用的要求。
（7）尾矿中其它有价组分综合回收技术研究
铁尾矿中不仅含有大量的铁金属，而且含有大量的其它有价元素，如包钢铁尾矿中含有大量的稀土元素，湖北大冶铁尾矿中含有大量的铜金属，攀钢尾矿中含有丰富的钛钒资源，以及一些矿山的尾矿中含有具有较大回收价值的金、银等贵金属。这些有价成分都具有较高的二次回收利用价值。本项目成功实施后，将在充分回收铁资源的同时，在不增加较大投资和生产成本的情况下，最大限度地回收其中的其它有用组分，大幅度提高尾矿资源利用率和经济效益，同时，还将有效地促进和推动金属尾矿有用成分综合回收利用技术的极大进步和项目的产业化发展。
（8）尾矿库安全生产技术及生产工艺研究
根据国家及行业安全生产法规，通过理论研究、专家论证和现场工业试验，提出一整套在不同的矿山尾矿库特定生产条件下，安全生产工艺和技术规范，以有效保障尾矿工业化规模回采利用过程中尾矿库的绝对安全，为项目技术成果的产业化提供强有力的支撑和保证。
4.2关键技术与创新点
（1）集成装备整体漂浮，可以在尾矿库内全范围进行回采作业的尾矿回采、分选装备。
该设备采用整体漂浮，采选一体化连续作业工艺流程，用一套设备同时完成多项生产作业，使整个生产作业在一座漂浮的水上工厂中一次完成,该研究设计思想在尾矿回收利用方面具有着重要创新意义。
由于尾矿库生产条件所决定，库区内尾矿有裸露于水面部分，也有半裸露于水面部分，形成人工沼泽地区，还有大部分浸没于水下，生产条件恶劣。在如此多形态的生产条件下，极大地限制了各种大型设备进入库区作业，无法实现大规模工业化生产。因此，尾矿回收利用的产业化一直成为国内外的科研难题。
大型铁尾矿高效回采和分选技术与装备，从研究设计上利用工程船作为载体，可以在尾矿库内全范围回采作业，克服了陆地机械化回采作业的弊病， 确保了资源二次回收的充分利用。
（2）深部回采技术与配套设备
矿山尾矿库为了增加库容、降低造价和提高安全系数，通常利用三面环山一面造坝的技术。由于利用山谷地形，及多年来生产过程中的不断积存和堆筑，所以尾矿库普遍较深，一般为20米—80米，最深可达100米以上。因此深部回采成为难题。为了解决深部回采难题，本项目拟采用相应的技术措施加长绞刀桥的长度，同时改进常规绞刀头的几何形状和机械强度，并且采用先进技术，大幅度提高泥泵组的输送能力和杨程。使尾矿回采流量达2500米3/小时—3000米3/小时，有效开采深度达到60米。通过技术攻关，较好地解决尾矿回收中深部回采和提高资源利用率难题。
（3）大处理量粗选富集技术与配套设备
尾矿与原生矿在理化特性等方面都有很大区别。因此，选矿工艺流程不能采用原生矿通常所使用的常规设备及工艺流程，而要根据其低品位等特性，研究选择具有处理能力大、能满足不同尾矿可选性能的工艺流程及专用设备，以便迅速通过粗选富集，最大限度地回收尾矿中的有价成分，同时，将铁尾矿品位提高到接近或超过原矿品位，为进一步提高产品质量和二次精选提供有利的选别条件。
（4）伴生有价金属矿物综合回收技术创新
多年来，冶金工业生产过程中所排弃的数以亿计的大量尾矿已形成了一个巨大的储备资源。其中，除了铁以外，还伴有其它有用组分，如铜、铅、锌、稀土、钒钛以及黄金等，同样具有较高的二次回收利用价值。大型尾矿高效回采和分选技术与装备，除了可以有效地工业化规模回收尾矿中的铁，还针对铁尾矿中伴生黄金的赋存特点和可选特性，配备了新型的黄金分选设备，在成功地完成铁资源的回收作业同时，完成对其中黄金的再选和综合回收。
4.3主要考核指标
（1）研究开发出具有自主知识产权的大型尾矿高效回采及分选成套技术和配套设备，建立并完善工程示范基地。
（2）建立选矿实验室，为不同矿石性质的尾砂再选工艺流程提供技术依据
（3）处理尾矿砂能力 1800吨/小时
900 万吨/年
（4）水下最大开采深度 60米
（5）磁性铁选矿回收率 85%
（6）铁粗矿粉品位 ≥32%
（7）年回收铁矿粉 24万吨
（8）发表有学术价值的论文2篇，申请发明专利4项。
主要技术性能指标表 表1
序号
项 目
单 位
主要技术性能
1
挖方量
万吨/年
150

挖方量
吨/小时
300
2
水下最大挖深
米
45
3
平底船主要尺寸

船长
米
44.9

船宽
米
15.2 13.2

型深
米
2.3
4
平均吃水深度
米
1.3
5
工程船结构形式

钢结构
6
工程船移动方式

首绳式
7
操纵形式

电气、液压
8
安装电机总容量
KW
870

同时工作电机容量
KW
790
9
安装总重量
吨
520

4.4预期获得的专利
本项目预期获得发明专利4项 ，实用新型专利2—3项。
4.5预期获得的社会经济效益
金属矿山尾矿是极其宝贵的资源，其中赋存着大量的有价元素。全国重点铁矿尾矿中，还有折合65%品位的铁精矿约4.3亿吨，如鞍本地区铁矿山经过几十年的生产，形成了许多大型尾矿库，其金属含量相当于几个大型铁矿山的储量。内蒙古包头白云鄂博铁矿的尾矿库相当于一个大型的稀土矿山，四川攀枝花铁矿的尾矿中含有铜、镍、钛、钒等十几种有益组分，相当于一个大型有色金属矿山。据考查，全国类似的多金属伴生铁矿山和尾矿库还有很多，也同样具有较高的回采利用价值。
矿山尾矿综合开发与利用主要应用于矿山废弃尾矿的回采及再选。本项目成功实施后，可以有效解决多年来亟待解决的大规模工业化回收利用尾矿资源的技术难题，使废弃多年的矿山固体废弃物变废为宝，项目完成后，预计在工程依托点每年可从废弃的尾矿中回收铁矿粉24万吨（品位≥65%），创造工业产值8400万元/年，利税3360万元/年。其成果在全国矿山进行转化后，仅在冶金行业，即可建设铁尾矿回收装备数百套。届时，每年将处理尾矿砂3-6亿吨，并从废弃的尾矿中每年回收铁精矿粉800-1600万吨，经济价值40亿——80亿元人民币。相当于新建20个大、中型冶金矿山，将极大缓解我国铁矿资源短缺的状况。同时，还将对尾矿中其它有用组分的回收及综合利用开展积极的研究工作。
4.6尾矿回采及分选工艺流程
“矿山尾矿综合开发与利用”项目所采用的设备按其专业特点及使用功能分为五个部分：
（1）回采及挖掘
本系统重点研究解决尾矿回采过程中的深部开采及大幅度提高尾矿资源利用率的难题。其装置主要由绞刀、绞刀驱动装置、水下泥泵组、绞刀桥及其悬挂装置等组成，用于完成尾矿深部开采作业。
（2）选矿及附属设施
选矿及附属设施主要由粗选富集设备、精选设备、脱泥设备、再磨设备、选矿供水设备、精矿及尾矿输送设备等组成，用于完成对尾矿中有价成分的回收和选别。
（3）设备载体
设备载体主要负责承载各种采掘设备、选矿设备、动力及操控设备等，使尾矿回采及分选的整体装备能平稳地漂浮在水上工作。以保证在尾矿库特定的开采条件下，实现可移动的工业规模采选一体化集成作业。
（4）动力及控制部分
该部份由电气系统和液压系统组成，用于完成驱动和控制尾矿回采及分选装备的全部作业程序。
（5）水下监控系统
用于完成尾矿开采过程中，水下工作面及水下障碍物等的监控，以提高尾矿回采强度和保证安全生产。
尾矿回采及分选成套设备可以视之为一漂浮于水上、完成回采作业、选矿作业和排尾等连续作业的采选一体化工厂。其中回采作业由设备前部的挖掘系统将采掘物料由上至下分层绞吸，并提升到一定高度，给入选矿系统进行选别作业。
回采时，借助首绳绞车的拉力使绞刀与工作面矿体接触，以首绳地缆桩锚圆点为圆心，以此点到绞刀的水平距离为半径进行挖掘。设备的移动靠首、尾四根横移边绳的收、放绳来完成。挖掘作业时，由上层到下层分层采掘，采幅宽度因地制宜，通常情况下，采幅宽度不小于工程船长的1.5倍。当开采到最大深度并完成一个工作面开采后，将绞刀桥提起并将设备前移一个步距，进行下一个工作循环。
本项目的主要对象为尾矿库中的铁金属矿物及伴生有价元素。按项目工程示范基地的尾矿开采技术条件和可选性，分为单一回收磁性矿物。鞍钢集团大孤山铁矿尾矿库主要回收的金属矿物为铁矿粉。选矿采用弱磁工艺，流程为一粗二精。其工艺过程为：回采系统将采矿工作面的尾砂绞吸后并提升到一定高度，给入盘式磁铁矿物回收机进行粗选，经富集后的粗矿物给入磁力脱水槽进行再选并脱泥，尾矿则由尾砂泵输送至尾矿场进行相应的技术处理，为尾矿的整体综合利用奠定基础。
经脱泥再选的粗矿继续给入永磁筒式磁选机进行一次精选。一次精选的精矿经再磨后给入二次精选。二次精选后的产品为船上最终产品，并经砂泵及专用管路输送至陆地精矿堆放场。详见选矿工艺流程图。
尾矿库尾矿

回采系统

粗选

脱 泥

一次精选

磨矿

二次精选

砂泵输送 砂泵输送

精 矿（精矿堆放场） 尾 砂（技术处理）
选矿工艺流程图

4.7整体消纳尾矿综合利用技术开发
4.7.1主要研发内容
通过采用热液蚀变的技术路线把再选后的尾矿进行预处理后用来生产凝石胶凝材料。凝石胶凝材料不同于传统水泥高钙体系的硅铝基胶凝材料。目前，大量生产和应用的凝石胶凝材料是以粉煤灰、自燃过的煤矸石、各类冶金渣、各种燃煤炉渣等硅铝质固体废弃物为主要原料生产的。目前，主要是代替水泥用于各种建筑工程。目前，全国各地已经建立起十几条凝石胶凝材料生产线、生产成本比水泥低30%。
4.7.2关键技术与创新点
关键技术
（1） 尾矿热液蚀变过程控制。
（2） 成岩流体与尾矿蚀变物及其它物料反应过程控制。
创新点
（1） 突破尾矿大综整体利用的技术难关。
（2） 利用热液蚀变原理预处理尾矿生产硅铝基胶凝材料。
4.7.3具体考核指标
（1）尾矿凝石胶凝材料达到42.5强度等级普通硅酸盐水泥的各项性能指标。
（2）凝石尾矿混凝土各种强度、耐久性指标达到C30、C40、C50普通水泥混凝土的性能。
（3）工业试验在20万吨/年凝石生产线上进行，课题验收时生产出尾矿凝石10000吨。
（4）生产成本比普通硅酸盐水泥低30%。
4.7.4预期获得的专利
结合项目研究，形成发明专利2项，完成论文10篇。
4.7.5预期获得的社会经济效益
从目前凝石胶凝材料的发展趋势看，凝石在各种建筑工程中和建材制品的生产中均显示出极好的应用前景，其市场需求量迅速扩大。随着《凝石混凝土应用技术规程》的颁布（已由建设工程标准化协会立项），预计到2010年凝石胶凝材料的市场需求将达到1亿吨/年，到2015年可达到3亿吨/年。

五、技术来源与技术路线
5.1国内外现状与发展趋势
根据相关资料显示，截止到目前，在铁尾矿和其它金属尾矿的二次回收和综合利用方面，无论国内还是国外，都还没有较为成功的方法和成熟的技术来有效、合理地解决尾矿的具有工业化规模回收利用以及超深部回采难题。
进入九十年代以后，由于选矿技术的不断提高和装备及工艺的逐步完善，为尾矿的再选和二次回收提供了选矿专业上的可能。但是，由于金属矿山尾矿库特殊的开采技术条件，极大地限制了大型采矿设备的进入和使用。因此，采选设备以及工艺的不配套，严重的阻碍了尾矿资源大规模回收利用的实现和发展。
鉴于我国铁矿资源的紧缺现状和市场的大量需求，通过开发和研制大型尾矿高效回采、分选技术与装备，即以绞吸式铁尾矿回采船为主体装备的尾矿回收新技术和新工艺，可率先在国内较好地解决工业化规模回收尾矿资源和超深回采等技术难题。通过对项目产品的市场预测，建设条件，工艺流程、环境保护、工程投资和经济效益以及对行业共性技术的带动作用等几方面进行的研究论证，得出以下结论：本项目技术路线符合国家环保要求和产业政策。是目前国家积极倡导的以实现资源的有效和循环利用、缓解资源短缺和保护生态环境为目标，坚持开发应用相结合、坚持自主创新、促进科技与经济的有机结合原则的一项先进技术和装备。该项目市场广阔、原料来源充足，技术先进、应用意义深远。具有广阔的发展前景。
5.2技术来源与知识产权
金属矿山尾矿作为一个巨大的储备资源，具有相当大的开发潜力，已日益受到国家有关部门的高度重视和行业的极大关注。高效开发、充分利用这些资源，实现资源利用的可持续发展，已成为二十一世纪国内处相关科研单位和企业积极投入的一项资源再利用工程和环境保护工业。
在《国家中长期科技发展规划纲要》中，将“矿产资源高效开发利用”和“综合治污与废弃物循环利用”列入优先主题。铁尾矿作为矿山固体废弃物中储量最大的储备资源，工业化的开发利用、对缓解我国资源短缺，保护环境等，具有重大意义。
本项目突出一个重点目标，通过矿山尾矿综合开发与利用项目的建设，形成矿山尾矿高效循环利用的核心技