尾矿干堆工艺分析与应用-论文发表

尾矿干堆工艺分析与应用

顾全钢

鞍山冶金设计研究院有限责任公司 辽宁 鞍山 114005

【摘要】本文主要论述尾矿疏干和尾矿干堆的技术发展和应用的工程实例。多年来尾矿处理单一的采用“上游式”尾矿筑坝，近年来尾矿处理出现了尾矿疏干和尾矿干堆等多种方法，更能迎合工程的实际需要，对尾矿处理的环境保护、尾矿坝的安全和尾矿处理的经济效益和社会效益有其重要意义。

【关键词】尾矿库，固体废物、尾矿疏干、尾矿干堆、挡坝

1、概况

尾矿是由采出的矿石经破碎、磨矿和选别等选矿工艺流程，分选出有用金属后所剩余部分，是矿山行业产生的固体废物。近年来我国矿业发展很快，现有矿山15.3万个，因此，每年开发的矿产资源所产生的矿业固体废料的排放和堆存量十分巨大。据统计2000年以前，我国矿山的尾矿总量为50.26亿吨。2000年以后，每年排放的尾矿量达6亿吨，依此推算，现有尾矿总量已超百亿吨，这些尾矿堆存要占用大量的农田、林地，并对生态环境造成巨大的污染。除此之外，尾矿库的安全问题也日显突出，我国现有尾矿库生产现状的病、危、险库占据了相当大的比例，安全形势十分严峻，为此选择合理的尾矿堆存方式是解决尾矿库安全问题的一项重要因素。

尾矿处理的方法有湿式、干式或介于两者之间的混合式。大多数选矿厂的尾矿均采用湿式处理。

2、 尾矿湿式处理工艺

湿式处理尾矿设施一般包括水力输送系统、尾矿库和回水系统三部分。

水力输送系统是把选矿厂排出来的尾矿浆经浓缩后采用自流或压力输送到尾矿库。

尾矿库为堆存尾矿的场地，多由堤坝围成。其中设有排水构筑物，以排出库中的尾矿澄清水和雨水。

尾矿库排出的尾矿澄清水，多数情况下设回水系统回收循环生产使用。汛期洪水排往下游天然河道。当排放的尾矿澄清水中含有有害成分，且超过废水排放标准和卫生标准时，则设净化构筑物对废水进行水处理。

湿式尾矿处理的尾矿筑坝方式主要有上游式、中线式和下游式。尾矿库址的选择形式则有山谷型、傍山型和平地型。

常选择的是山谷型“上游式”尾矿筑坝，这种筑坝方法的优点在于工艺成熟、基建费用少，另外还存在以下问题：

（1）尾矿库占地面积大，有效库容小，对环保极为不利，一旦管理不善，易造成生产事故直接威胁下游居民的生命财产安全。

（2）水、电能源的浪费。尾矿浆输送至尾矿库及澄清水回收至选矿厂，一般都借助于水力输送设备，消耗大量电能。尾矿水在库内澄清期间渗漏、蒸发量大，对水资源造成浪费。

（3）由于有些选矿工艺的生产需要，尾矿水中含有选矿药剂的有害物质，对地表水、地下水和周边环境造成影响。

（4）随着尾矿堆积，尾矿水升高，使得尾矿坝体的浸润线提高，对尾矿坝的安全稳定不利。

3、 尾矿干堆处理工艺

近年来，随着尾矿疏干工艺和设备的技术不断提高，使尾矿干堆工艺得以普遍的应用，增添了尾矿处理方法。在应用传统的湿法堆放时，遇到难于找到合适的库址、输送距离远、对安全度要求高的尾矿库，尾矿干式处理是一种理想的选择。

尾矿干堆工艺可以将绝大部分的尾矿水直接在选矿厂内回收利用，既节约了水资源，又减少了输送和回收的成本。

尾矿干堆工艺在同样的场地堆存尾矿量大，堆体的稳定性好，环保效益突出。尤其是地处干旱地区的选矿厂可节约大量的生产用水，更显出其经济效益的重要意义。

目前使用较多的尾矿疏干方法有：尾矿压滤式、真空过滤式、沉淀池法等。

（1）压滤式：尾矿在一定压力作用下，挤干部分砂体中的水分。采用板框式压滤机或箱式压滤机脱水。压滤机是一种间歇性的加压过滤设备，它是依靠压紧装置将滤板压紧，再将尾矿浆用泵压入滤室，通过滤布来达到将尾矿和尾矿水分离的目的。该法用于处理较粗粒径尾矿的效果较好，压滤后尾矿中含水量一般可以降至20%左右。海城西洋鼎洋矿业公司和辽宁排山楼金矿都采用压滤式方法，尾矿疏干效果较好。

（2）真空过滤式：利用真空负压，将尾矿中的水分吸收，常用设备有橡胶带式真空过滤机，特点是可连续运行，自动化程度高，产能大，真空吸附对于较细粒径的尾矿也有较好的效果，过滤后尾矿的含水量可降到20%以下。本溪罕王孟家选矿厂用此方法。

（3）沉淀池法：一般采用多个沉淀池轮流使用，尾矿浆排入沉淀池，尾矿经自然沉降，澄清水排入尾矿澄清池回收利用，沉淀的尾矿随晾晒时间的延长尾矿含水量减少，但一般需要较长时间，因此沉淀池的尾矿疏干处理量不大，小型选矿厂或有大量闲置平坦场地的地区适宜采用此法。如内蒙古双利选矿厂，采用沉淀池法疏干效果较佳。

4、 尾矿疏干车间位置的选择

根据尾矿处理量的规模大小，选择尾矿疏干车间。若选厂生产规模较小、尾矿库位置较近的尾矿疏干设施一般位于选厂内，尾矿采用皮带或汽车运输入库堆存。对于选厂规模大，尾矿量大、尾矿库距离远的，尾矿疏干一般位于尾矿库附近，以减少疏干尾矿的运输距离，尾矿入库一般也采用皮带或汽车运输。

5、 疏干的尾矿输送及堆放方法。

疏干后的尾矿按用途可分为尾矿综合利用和尾矿堆存。

综合利用的尾矿主要是将疏干后的尾矿作为原料使用，例如作为砖瓦、水泥、混凝土的混合料；回填洼地、冲沟等低洼地区，将充填后的洼地覆土造田、绿化等。通过尾矿综合利用可以充分实现尾矿的零排放，社会和经济效益最佳。

6、 尾矿堆存

尾矿堆存，一是有组织堆存，防止产生尾矿二次污染环境和造成安全隐患。二是保存尾矿含有有用矿物的再回收。

选择低洼或山谷地区作为贮存尾矿的场地。主要考虑尾矿堆积场地的容积能力、运输距离、地质构造等。场地必须做工程地质勘察工作，给出工程地质、水文地质及不良地质构造。因疏干后的尾矿仍含有约20%的水分，堆积后大部分含水渗入地下岩体断裂带，对地下水环境造成污染。

疏干尾矿堆放位置主要选在沟谷内或者平坦场地。

平地堆放需占用大量平坦土地，为防止径流水进入场地或尾矿流失，在堆场周围修建截洪沟和挡砂设施，此种场地主要适用于规模较小的选矿厂或者地处戈壁、沙漠有大量闲置土地地区的选矿厂。

沟谷山地堆放的场址，主要选在距选矿厂距离适宜、地形地质条件良好的沟谷内。山谷型的尾矿堆场主要由挡坝、堆体及排水系统组成。一般则主要采用“上游式”或“下游式”的尾矿干堆方法。堆体的外坡坡比则需通过堆体的稳定计算确定。堆场的排水系统主要功能是将堆场汇水面积内的洪水截流导出不进入库区，主要采用的构筑物为截洪沟与排水塔-排水管道。

“上游式”尾矿干堆，基本与湿法的上游式尾矿排放相似。需先修建初期挡坝、贯穿库区的排洪（水）系统，由初期坝处逐渐向上游山谷内堆放，洪水由排水塔泄洪系统排出。

“下游式”尾矿干堆，先修建初期尾矿挡坝，坝前排水塔-排水管道，尾矿从库内上游深处逐渐向初期坝方向（下游）堆放，并同时在堆放结束的层面修建截洪沟，洪水由截洪沟和排水塔系统共同排出库外。

7、 尾矿干堆和湿法堆场的环保及经济效益比较

（1）环保效益

传统湿法放矿，进入库内的尾矿主要以尾矿浆形式，由于大量的尾矿浆存在，给尾矿库带来一系列的环境问题：

①尾矿水中含有选矿药剂、重金属及酸碱等物质，虽然其物质含量微小，但不可避免地渗入地下对周边环境造成影响。

②尾矿坝体浸润线较高，尾矿库存在安全隐患。

采用尾矿干堆则可以较好地解决尾矿库内水的危害问题。尾矿疏干过程中绝大部分矿浆含水量在入库前就回收利用、处理，既避免了水资源的流失，又减少了水对环境造成的影响，并且疏干尾矿堆体的稳定性大大增加，堆体的安全稳定也是对周边环境的保护。

（2）经济效益

一般认为为了达到滤除尾矿中水分的目的，选厂需要投入更多的资金配置压滤设备或浓缩设备，相比采用传统水力冲填的直接排放，干堆的经济效益似乎差些。然而，经过近几年一些实施干堆的尾矿库试验发现，如能有效地发掘尾矿的潜在价值仍然可以为企业赢得更好效益：以辽宁排山楼金矿尾矿干堆为例，该矿自1996年建设投产以来积累的大量数据表明，干堆尾矿也能获得较好的经济效益。辽宁排山楼金矿在日处理量1900t的规模时，采取了尾矿压滤干堆新技术，采用4台板框式压滤机，压滤后的尾矿含水率20%左右，以皮带运输入库。该选矿厂尾矿干堆工艺比传统的尾矿直排工艺在早期投资多389万元，在年运营成本多109万元的情况下，同时每年还可增加直接经济效益370.7万元，其中回收金113万元，节水50.7万元，节省氰化钠207万元；每年净增效益为：370.7万元-109万元=261.7万元 。主要的盈利点在于尾矿水中回收金、选矿用水费用的节省及药剂的节省。

8、结语

随着矿山行业技术的不断发展，大批干堆项目的建设运行，标志着尾矿干堆技术从最初的少量采用到现在的飞速发展。在我国政府大力推行环境保护和节能减排的政策号召下，在北方干旱缺水地区和有条件的矿山企业实施尾矿干堆的贮存方式，对于保护当地环境。实现当地经济的可持续发展具有很重要的现实意义。

参考文献

[1]《尾矿设施设计参考资料》编写组,尾矿设施设计参考资料[M].北京:冶金工业出版社,1980.

[2]ZBJ1-90,选矿厂尾矿设施设计规范[s].

[3] 迟春霞,沈强.尾矿干堆技术探讨[J].黄金，2002，23（08）.

[4]华振明,固体废物的处理与处置[M].北京:高等教育出版社,2004.

[5]徐慧忠,尾矿建材开发[M].北京: 冶金工业出版社,2000.

 

 

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