石墨尾矿综合利用现状

随着我国经济发展和工业技术的进步，对于矿产资源的需求越来越大。合理开发利用矿产资源，形成矿产资源的良性循环利用势在必行。我国石墨储量居世界首位，但石墨作为一次性能源的矿产资源，储量有限，所以要提升矿产资源的开采、利用率，最大化的综合利用石墨资源。在石墨的开采加工过程中伴随产生大量的固体矿渣石墨尾矿，其数量巨大。采用浮选法开采石墨的过程中，提纯1t 石墨大约要产生13t 的石墨尾矿，我国可开采利用的石墨储量为12 亿t，这意味着将会产生数十亿t 的石墨尾矿废弃物。

石墨尾矿长期堆积不但占地且会使周围环境恶化、侵蚀土壤，产生的粉尘也会造成大气污染。此外，矿山企业排放的尾矿等固体废物还需缴纳一定数额的环保税，因此，无论是环境角度还是经济角度，合理处理和综合利用石墨尾矿成为研究的重点。

目前，对于石墨尾矿的再利用研究一般集中于回收有价矿物、尾矿回填、生产建筑材料（如制备烧结砖、环保陶瓷生态砖）、高速公路底层、制备白炭黑等方面。

1回收有价矿物

目前，对石墨尾矿的再利用一部分集中在回收其中的有用组分。其中有一些研究集中于提取回收石墨尾矿的有价金属，目前，已有的研究中多数是提取石墨尾矿中的钒，钒作为稀有金属，在工业、军事国防中都是重要材料，具有重要的战略意义。从石墨尾矿中回收钒不但有效利用了石墨尾矿，同时也提供了一种富集钒的原料途径。

刘建国等以国外某石墨型钒矿为研究原料，其V2O5 的含量为0.68%，经过1 次粗选、1 次精选、1 次扫选的闭路实验后，获得V2O5 的品位为1.74%，回收率为81.81%的钒云母精矿。王文齐等选用企业的某地石墨尾矿进行钒的富集实验。经过物相分析得到石墨尾矿原矿中V2O5 的含量为0.192%，研究采用球磨、1 次粗选、2 次精选后获得了精矿，在经过加压酸浸后获得了92.0%浸出率。

2制备白炭黑

白炭黑作为一种环保、性能优异的助剂，主要用于橡胶制品（包括高温硫化硅橡胶）、纺织、造纸、农药、食品添加剂领域。利用石墨尾矿含有一定量的SiO2，将其作为硅源，采用沉淀法制备出白炭黑。但采用石墨尾矿制备白炭黑需要经过碳化、水浸、酸化、洗涤、脱水、干燥等一系列步骤，需要强酸强碱高温煅烧等条件，步骤繁琐，不同区域石墨尾矿中SiO2含量差别较大，用此法制备白炭黑仅是提供了一个石墨尾矿的利用途径。

3生产建筑材料

我国是基建大国，每年需要消耗大量的砂石、水泥等原材料。为了减少自然资源的消耗，已有研究将固废物等全部或部分替代原材料用于建筑材料中。石墨尾矿粒度较细、数量很大、成本低，尾矿中还有很多活性较高的成分，可充当细集料，适当的加入混凝土中，制备混凝土、建筑用砖等。与其他处理方式相比，石墨尾矿应用于建筑材料中不仅可以大量的消耗石墨尾矿，实现减少碳排放的目标，而且有利于抑制砂石供应短缺的发生。

P Kathirvel 等研究了石墨尾矿替代混凝土中河砂的可行性研究，研究证明石墨尾矿掺量为40%替代河砂，可有效的用于结构维修。Duan Hourui等研究了石墨尾矿在0%～100%替代砂制备混凝土的力学机理，基于混凝土宏观、微观形貌及试件抗压、抗折对实验进行了验证，研究表明，随着石墨尾矿掺量的增加，混凝土强度先增大后减小。在掺量不大于30%时，力学性能呈上升趋势，继续增大掺量，力学性能下降，掺量超过70%时，基体表面缺陷增多，裂纹沿界面扩展。在掺量为30%时，表现出最好的抗压和抗折能力。

4染料脱色

白翠萍等通过对石墨尾矿的分析发现，石墨尾矿具有孔洞可起到吸附作用，且其成分中含有一定量的Fe2O3 可作为引发Fenton 反应的引发剂，研究以孔雀石绿和罗丹明B 溶液为研究对象，石墨尾矿和H2O2 协同作用发生多相Fenton 有效的脱色降解孔雀石绿和罗丹明B 溶液，在最佳反应条件下，最大脱色率均达到了93%以上。但仍需对使用后的石墨尾矿进行处理。

5公路底基层

随着经济的快速发展，我国公路交通覆盖范围越来越广，逐步形成了以高速公路为骨架、普通干线为脉络、农村公路为基础的全国公路网，在综合交通运输体系中发挥着重要作用。为了降低公路成本，将固废用在公路建设中，既能减轻固废的处理成本又可以节约工程建设成本，一举两得。潘春娟等使用水泥未定石墨尾矿做公路底基层，根据道路施工现场情况，以石墨尾矿、风化粒料及水泥制成混合料板体，其强度值大于1.58MPa，满足施工要求，其中石墨尾矿的掺量为65%，可以大量的消耗石墨尾矿。

6尾矿回填

尾矿回填是将处理后的尾砂废料重新填回采空区，是一种非常有效的尾矿减量方式，因地制宜，大大减少了尾矿占地，减少污染，从而达到节约成本、保护环境的目的。采用尾矿作为填充料一种方法是将尾矿经过分级处理，粗粒回填；另一种是采用胶结填充技术将尾矿与水泥等拌和成浆料经管道运输至现场进行填充。目前有关胶结填充技术的研究较多，此方法安全，但所需水泥量较大，成本较高。

7其他应用

除了上述应用外，Fu Yulong 等人采用焦煤与石墨尾矿共热解制备复合阳极，结果表明，焦煤热解产生的液塑质量不仅实现了石墨尾矿的片层重构，而且强化了复合负极材料的各向同性，半焦中的N、S 杂原子强化了Li+ 的传输。吴磊等以石墨尾矿为原料经化学反应制备出一种负极材料，所制得的负极材料可应用于锂离子电池领域。

来源：中国非金属矿信息平台

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