典型礦山尾礦化學元素研究
——以河北某尾礦庫為例

□文｜徐航 劉詩竹

目前我國礦產資源形勢嚴峻，地表及淺部的礦產資源經過了長期的探尋和開發(fā)，大部分已被利用，礦產儲量日益減少，又因其具有較大的牽涉面積及發(fā)展?jié)摿Γ驳V資源的綜合利用問題備受各方專家及企業(yè)關注。有相關專家表示，尾礦資源的綜合利用將是未來礦產綜合利用大范圍使用最具發(fā)展?jié)摿Φ念I域，尾礦將成為人們爭先利用的新資源。目前尾礦的綜合利用主要是尾礦再選、生產建筑材料、用于制作肥料、充填礦山采空區(qū)和尾礦復墾等途徑。利用電鏡掃描研究尾礦的化學元素成分為尾礦的綜合利用提供了便利條件。

電鏡掃描的基本原理及應用

電鏡掃描的原理是通過高真空的鏡筒，由電子槍產生的電子束在樣品表面逐點進行掃描轟擊，產生一系列電子信息，并由探測器將各種電子信號接收后經電子放大器放大，再輸入由顯像管柵極控制的顯像管。

聚焦電子束對所采集的樣品表面進行掃描時，因為樣品不同部位表面的物理性質、化學性質、表面電位、其中所含元素的成分和表面凹凸的不同，會導致聚焦電子束激發(fā)出的電子信息有所差異，使得顯像管的電子束強度也隨之發(fā)生變化，最終會在顯像管熒光屏上獲得圖像，掃描后得到的圖像與樣品表面結構是相一致的。電鏡掃描具有樣品制備過程簡單，景深大、圖象富有立體感，圖象放大范圍廣、分辨率高及電子束對樣品的損傷與污染程度較小等優(yōu)點，因此其在材料學、生物學、微電子工業(yè)等領域有廣泛的應用并發(fā)揮著重要的作用。

化學元素成分檢測及結果

化學元素成分檢測

所采集尾礦樣品委托河北農業(yè)大學機電工程學院利用美國公司Edax生產的eds（能譜儀）對采集來的尾礦進行成分分析。實驗過程中，首先對尾礦樣本局部放大，放大后的結果見圖1。

試驗數(shù)據(jù)顯示，該尾礦中硅、氧、鋁等元素占大多數(shù)，少量含有鈉、鎂、鈣等元素。部分檢測結果見表1。

圖1 尾礦局部放大圖

表1 EDS Spot 1

檢測結果分析

該尾礦庫中部分尾礦并不能完全反映整個尾礦庫內所有尾礦的情況，但通過分析該尾礦樣本說明該尾礦庫開采比較良好，該礦石中不含鐵、銅、鎳等重金屬成分，對環(huán)境不會產生重大危害。其中部分成分含量如圖2。

圖2 尾礦化學元素含量及分布圖

若尾礦中含有大量金屬并長期堆存于地表，在降水等外界因素作用下，尾礦中的有害物質更易深入周圍環(huán)境，尤其是重金屬離子，造成重金屬土壤環(huán)境污染，這就需要對金屬尾礦中的金屬元素進一步回收再利用。

結論與問題

(1)在尾礦資源的處理上，如果處置不周，會一定程度上污染到周邊的環(huán)境，例如在某些尾礦庫中會存在一些硫、銅、鎳等有害物質，會嚴重污染土壤土質、附近水體及動植物的元素；若可以有效地對尾礦進行處置，那么經合理處理和有效提取后，那些尾礦中含有的農業(yè)及工業(yè)生產所需的多種元素，便能派上用場，如氮磷鉀等均為農作物生長所需的營養(yǎng)元素。

(2)在本次的試驗分析中，由于經濟條件等原因只做了部分檢測，但某一尾礦庫中不同尾礦具有不同的化學成分。綜合上述出現(xiàn)的一些原因， 為提高尾礦的回收效率，降低回收的成本，在實施尾礦資源回收再利用的過程中，我們可以根據(jù)目標礦物化學成分的不同而采取相應的技術手段。