超细全尾膏体处置技术现状与趋势

能好 、 浸润线 位置较 低 ， 坝体 稳定性较 好 。下 游式堆 坝法 的主要 缺点是 需 要大 量 的粗 粒 尾矿 筑 坝 ， 在使
用初期存 在粗粒 尾矿 量不足 的问题 。该方法 管理复 杂、 运行 成本 高 ， 适合 用于颗粒较 粗 的尾矿 以及 比较 狭 窄 的坝址 地形 条件 。
关 键词 ： 膏体 处置 ； 膏体堆存 ； 膏体 充填 ； 脱水浓 缩 ； 管道 输送
０ 前 言
据统计 ， 国现 有 大 大小 小 的尾 矿 库 １０ ０多 我 ２０ 座 ， 属 矿 山堆 存 的尾 矿 达 到 ８ 金 ０亿 ｔ 以上 ， 以 每 且 年 ６亿 ｔ 的速率 增 长 … 。 目前 ， 全尾 处 置 方 式 主要 分 为井下 充填 与地 表 堆存 ， 共 同特 征是 尾 矿 制备 具
该坝 型受排 矿方式 的影 响 ， 往往含 细粒夹层 较多 ， 渗 透性 能较差 、 浸润线 位置高 ， 故坝体稳 定性较 差 。但 其具有 筑坝工 艺简单 、 管理方 便 、 营费用较低 等 突 运 出特点 ， 以国 内外均 普遍采 用 。 所
下游 式是指 尾矿堆 积坝在初 期坝 下游方 向移动 和升高 。该方法 的坝 体 基础 较 好 ， 尾矿 排 放堆 积 易 于控 制 。由于坝体 尾矿颗粒 粗 、 剪强度 高 、 抗 渗透性
属及 药 剂也会 造 成生 态破 坏 ； 四 ， 第 目前 国内大部 分
金尾 矿干 堆技 术演 变而 来 的。尾 矿干堆 的工 艺流 程 主要 是 ： 尾矿经 过压 滤机 过 滤后形 成滤 饼 ， 经皮带 或
汽车 运输 到 堆 场 进 行 堆 存 ， 饼 的 含水 率 约 ２％ 。 滤 ０
了高浓 度全尾 砂胶 结 充填 技 术 研究 ， 到 了广泛 的 得
推广应用 。 １ ２ 世纪 ， 膏体充填技术开始进行实质性 法 ， 其特点 是 在 筑 坝 过 程 中坝 顶 沿 轴线 垂 直 升 高。 的生产 应用 。对 于地 表堆 存 ， 先 在 金矿 进 行滤 饼 德 兴铜矿 ４号尾矿 库就是 采用这种 坝型 。 首 根据 我 国安 监 局 ２ ０ ０ ８年 调查 结 果 ， 统计 的 在 干式堆存 技术 试 验 。 目前 ， 尾矿 膏 体处 置技 术快 速 发展 ， 为矿 山企业 节能 减排 的技 术 载体 。 成 ４５ ０ ４座金 属 矿 山尾 矿 库 中 ， 用 上 游 式 筑 坝 的 为 采
水力 旋流 器和 普通 浓密 机 串联 的方式 是尾 砂浆
得 ， 能通过 皮带 或汽 车输 送 ， 行 干式堆 存 Ｊ 只 进 。
经搅 拌桶搅 拌 均匀后 ， 入水 力旋 流器 ， 流器 底流 进 旋
为脱 去超 细颗粒 的粗 粒 级 尾砂 ， 流 中 的 尾砂 颗 粒 溢 较 细 ， 流进 入浓 密机进 行脱 水 浓缩 。 溢 另 一种方 式是 采用 水力 旋流 器将 选厂 尾砂 浆 分
水， 以加速 其 固结形 成一 定 的强度 ， 要求 充填 料 的 故
渗水 率 ≥１０ ｍ ／ 。这 就 要 求 脱 去 尾 砂 中阻 碍 渗 ０ ｍ ｈ
水 的泥质 物料 。 我 国对 尾 矿 分 级 的 标 准 为 ３ ｍ， ７Ｉ ｘ
２ １２ 膏体堆 存技 术 ．． 尾矿 膏体 排放 技术 和尾 矿干 堆技 术都 属于 高浓 度排 放 的范 畴 ， 同 的是 膏 体 排 放所 输 送 的物 料一 不 膏体 ， 可 以通 过管 道 进 行 泵 送 的 。尾 矿 经过 脱 水 是
吴 爱祥 ， ： 超 细 全尾 膏 体 处 置技 术 现 状 与 趋 势 等
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１ １２ 尾 矿 库危 害 ．． 目前 国内绝 大部分 金 属矿 山都 采用 传统 的水 力 输送 法送 尾 矿入 库 ， 仅对 环境 造 成严重 的破坏 ， 不 增 加 了安 全 隐患 ， 而且大 量 占有 土地 ， 增加 矿 山 的投 资 规模 和尾矿 库 的运 营成 本 ， 为 制 约金 属矿 山可 持 成 续 发展 的 主要 问题 之 一 ｜ 。 首先 ， 湿 排 浓度 一 般 ４ ｊ 其
吴 爱祥 ， 盛 凯 ， 洪江 ， 华 拮 ， 杨 王 焦 肖云 涛
（ 北京 科技 大学土 木与环境 工程 学院 ， 北京
摘
１０ ８ ） ０ ０ ３
要： 目前 ， 对超 细尾 矿 的处 置方式 多为地袁 低 浓度 排放 和 井下 回填 ， 两者都 因为处 但
置 浓度过低 而存在 许 多问题 。地表 膏体排放 和 井下 膏体 充填技 术是尾矿 处置 的 ２个发展
安全。
１ ２ 井下 充填现 状 ．
１２ １ 尾砂 分 级 ．．
耗 大 ， 营成 本 高 ， 运 使这 项技 术条 件 的推广 应用受 到
由 于 充 填 工 艺 要 求 充 填 料 进 入 采 场 后 必 须 脱
限制 。为 了解 决 经济 问题 ， 尾矿 膏 体 排 放技 术 孕 育
而 生 。
统一 处理 ， 从而 消除 对 环 境 的影 响 。这 是 尾 矿 压 滤 的最 大技 术优 势 。 不过 ， 尾矿 干堆 技术 也有 下列 几项 缺点 ： 尾矿 干
堆前 期投 人大 ， 服务年 限 较短 ； 且 尾矿 压滤 工艺 的能
潜 在 的工程 灾 害危及 人 民生命 财 产 的安全 和矿 山 的
方向， 叙述 了膏体处置 在 中国的 演 变过 程及 其 技 术特 点 ， 绍 了膏体 处置 在尾 矿 脱 水 浓 介 密、 拌制备 与 管道输 送等 关键 技 术上的研 究进 展 。 同时 对会 泽铅 锌矿 和 乌 山铜钼 矿的 搅 膏体 处置技 术做 了介 绍。最后 分析 了超细全尾 膏体 处置 技 术在 中国应 用 中存在 的 问题 ， 提 出 了膏体 处置技 术在 中国的发展 趋 势。
中线式 筑坝上 是介 于上游法 和下游 法之 间的方
砂振 动液 化的可 能 性 ， 降低 了安 全 等级 ； 同时 ， 人 排
的尾 砂浆浓 度低 使得 尾 矿 库 的有 效 库容 降低 ， 短 缩
了使用 年 限 。
为 提高尾 矿处 置 浓 度 ， １７ 于 ９ ０年 代 开始 ， 行 进
与 输送浓 度低 。在 进行 低 浓 度胶 结 充 填 时 ， 砂浆 浓 度较 低 ， 要 以较 高 的流 速输 送 ， 道 磨损 严 重 ； 需 管 进
入采 场后 ， 由于含 水 率 较 高 ， 浆 凝 固时 间长 ， 易 料 容 离析分 层 ， 强度低 ， 水 困难 ； 脱 一些 固体 废 弃物 含有 大量 的有 害物质 ， 如氯离 子 、 酸根离 子 、 离子 、 硫 铜 锌 离 子 、 离 子 等 ， 能 影 响 到 人 们 的用 水 安 全。另 砷 可 外， 尾矿 浆低浓 度地 表 排 放使 得 尾 矿 库 中含 有 大量 的水 ， 砂 固结 时 间长 ， 矿 库 浸润 线 高 ， 加 了尾 尾 尾 增
图 １ 尾 矿 脱 水 分 类 示 意
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采
矿
枝
朱
膏体 料浆输 送 至尾 矿 库 后 ， 要通 过 排放 口进 需
及跑 浆现象 。全 尾砂 胶 结充 填 对 高浓 度 的要 求 ， 促 使 了膏体充 填 的发展 。 ２ ２ ２ 膏体 充填技 术 ．．
１ １ １ 尾矿 坝筑坝方 法 ．．
根 据筑坝 方法 的不 同 ， 可将尾矿 坝分为上 游式 、 中线式 和下游 式 ３种类 型 。 上 游式 工 艺 比较简 单 ， 是我 国 目前 普遍 采用 的
方 法 。其 特点是 子坝 中心线位 置不断 向初期坝上 游
方 向移升 ， 体 由流 动 的 矿 浆 水 力 充 填 沉 积 而成 。 坝
级后 ， 泵送 至 立式砂 仓 中 。尾砂在 立 式砂仓 中贮存 ，
并继 续沉 淀脱 水 ， 流 浓 度可 以达 到 ６ ％ 。砂 仓一 底 ０ 般采 用流 态化 造浆 系 统 ， 即在 砂 仓 下 部 至 中部安 装 喷嘴 ， 以提高砂 仓 中尾砂 的均匀性 。 分 级尾 砂 充 填带 来 了 ２大 问题 ， 是 由于 分级 一 造成 一部 分 细粒级 尾泥 不进行 充 填 ， 砂利 用率 低 ， 尾
为 ２ ％ ～３ ％ ， ０ ０ 大量 的水 暴 露 在尾 矿 库 中 ， 干 燥 随
部分 矿 山 由于 此原 因而 无 砂 可用 ； 二是 被 脱 去 的超
细尾 矿仍需 要 筑坝堆 存 ， 且增 加 了技术难 度 和风 险 。
２ 超 细 全 尾 处 置 新 技 术
２ １ 尾矿 膏体 堆存 技术 ． ２ １ １ 膏 体堆 存 的演变 ．．
３８ ６ ９座 （ ９ ％ ） 采 用 中线 式 筑坝 的 为 １６座 （ 占 ｌ ， ３ 占
ｌ 全尾处置技术现状
１ １ 地表 直接排 放 ．
３３ ％ ） ．５ ，采 用 下 游 式 筑 坝 的 为 ２ ９ 座 （占 ２
５６ ％ ） 。 ．５
。 基金 项 目 ： 国家 自然 科学 基金 （０ ７ｏｌ） 新 世 纪 优 秀 人才 支 持 计 划 （ Ｅ Ｔ一 ７一 ｏＯ） ５７ ４ １ ； Ｎ Ｃ ０ Ｏ７
比起 传统 湿排 ， 尾矿 干堆 技 术可大 幅度 减少 输送量 ，
提高 回水 利用 率 ， 减少 尾 矿 坝 溃 坝 等 安 全事 故 的发
生 。另外 ， 制作 滤饼 使 得 尾 矿 中的 含水 率 降低 到 最 低极 限 ， 于尾 矿 浆 中含 有 一 些 有 毒 有 害 物 质 （ 对 比
Ｉ ＳＮ ６７１— ２ ０ Ｓ １ ９０ ＣＮ ３ 一 ｌ ４ ／ＴＤ ４ ３７ຫໍສະໝຸດ 采矿技术第１ １卷
第 ３期
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Ｍｉ ｉ ｃ ｎｏｏ ｙ，Ｖｏ．１ Ｎｏ． ｎｎｇＴｅ ｈ ｌ ｇ １ １， ３
超 细 全 尾 膏 体 处 置 技 术 现 状 与 趋 势
后 可分 为可 泵送 和 不 可泵 送 ２类 ， 图 １所 示 。膏 如 体 为尾 矿浆直 接 浓缩得 到 ， 是一 种泵 送 的临界状 态 。 采用 过 滤机或 压 滤机 脱 水 时 ， 到 的滤 饼含 水 率 较 得 低， 尾砂 就会 失 去流动 性 ， 法泵 送 。滤饼 又可 分为 无