尾矿堆存、浓缩与输送技术进展

Baidu Nhomakorabea
近年来的主要发展趋势： 基于层次分析法（AHP）与地理信息系统（GIS）进行峡谷 区尾矿库选址方法。 利用露天采坑、地下空区、地表塌陷区等废弃空间堆放尾矿 尾矿库的防渗和排渗技术，高密度聚乙烯HDPE复合土工膜 尾矿库筑坝，模袋法堆坝技术 尾矿库的加固技术，超压真空密实技术、端部卷轴式土工格 栅加固方法、塑料排水板排水固结法、土工聚合物加固法、高 压喷射灌浆技术 尾矿库模型验证，溃坝仿真模型、安全预测模型、溃坝后砂 流的演进模型
南非贝克曼铁矿 （BKM）铁尾矿形成的膏体干裂后的情况
库内尾矿表面龟裂，粗细颗粒之间不会出现离析，且掺加了 絮凝剂，使尾矿内部结构更加紧密，所以表面干裂以后的尾矿， 不会出现扬尘，对保护环境十分有利。
巴润矿业公司尾矿库
尾矿膏体堆存的主要适宜矿山： （1）水资源匮乏的矿山； （ 2 ）根据环保要求尾矿水不能排放或者尾矿水处理 费用非常高的矿山，不能建常规尾矿库的矿山； （ 3 ）尾矿库库址地质情况复杂，不适合传统湿尾矿 堆存的矿山； （4）长距离、高浓度的尾矿、精矿输送矿山； （ 5 ）可以与尾矿地下充填相结合，有效地减少膏体 尾矿缩和输送的投资。
尾矿膏体井下充填
优点： 尾矿浓度浓缩到65%以上，回水率提高到90%左右。 全尾砂充填工艺，固体尾矿量大幅减少，基本消除尾矿库。 充填后的采空区稳定性加强，避免或减少采空区塌陷
缺点： 土建及设备投资大，运行费用高。 尾矿的再利用困难。
袋式堆存尾矿库
特点： 尾矿浆中加入一定比例的絮凝剂，采用浓密机浓缩后使矿 浆浓度达到40%~50%； 输送灌入特殊材质膜袋中，通过自然脱水和上层重力对袋 子的静压脱水，尾矿随袋成型堆积筑成； 尾矿采用膜袋自然脱水，尾矿随袋成型筑成的堆积体稳固， 并容易堆高； 库容利用率＞0.9； 不受地形限制，尾矿堆存地区多雨或雨季较长，尾矿库的 堆坝溃坝安全隐患小，土地占用量少，初期投资小，运行、管 理费用低，便于资源二次利用及复垦，适用于小型矿山。 应用实例：老挝某铁矿
干式尾矿库的筑坝方法： 干堆尾矿库的主要安全设施包括初期坝、拦砂坝、堆 积坝、排洪及截洪设施、排渗设施、观测设施及其他影响 尾矿库安全的设施构成。 初期坝指基建期间建设，用以拦挡储存干尾矿的坝体。 拦砂坝指干堆场的外围构筑物，根据堆筑需要建设的 临时性拦砂坝体（包括副坝）。 堆积坝指生产过程中在初期坝或拦砂坝顶以上用干尾 矿堆筑形成的坝体。
尾矿膏体的特性:
固体悬浮，不沉降
膏体细颗粒网络结构
铁尾矿，浓度80%，粒度 70% -20 µ m，10% +200 µ m
• 细颗粒粘结，和水一起形成“重介质” • 保持粗颗粒悬浮，表现为“非沉降性” • 粗细颗粒的适宜比例控制
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有固定形状
ferrochrome tailings 鉻铁合金尾矿 50 wt% solids 50%的固体 75% -20µm 20µm颗粒占75%
2017年3月29日11时46分
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膏体尾矿堆存
膏体是一种具有流动性和一定的屈服应力、不离析、在静止状态 下基本不析水、没有临界流速的固液两相混合体。通常表现为矿浆粘 度迅速增大，流体呈非牛顿体的流变特性，颗粒的惯性在浆体中的影 响相对很小。按质量百分数计算，膏体中固体物料≤20µm级别的颗 粒应大于20%以上。该级别细颗粒可防止水的渗流，从而可以保持膏 体的水分，阻止较大颗粒产生离析，并在膏体泵送过程中起润滑作用。 膏体尾矿是指浓缩到膏体状态的尾矿矿浆，该种类型的尾矿不 沉降，在管道中的流动状态为栓塞流，具有较高的屈服应力和较低的 塌落度，没有或仅有很少量的渗透水析出。
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干式尾矿的运输和堆存方法：
干尾矿输送到尾矿库的运输方式主要采用胶带运输或 汽车运输。尾矿坝采用机械分层堆筑并进行适当碾压。 胶带运输一般比汽车运输费用低，场内可采用移动式 胶带机倒运，推土机推运、整平、碾压。寒冷地区冬季运 行要采取保温措施。 汽车运输机动性较大但输送费用高，当堆场库容较小 或运输距离较近时宜采取汽车运输。场内用推土机整平、 碾压。
不需要建常规尾矿坝、库址的选择灵活（塌陷坑、 低洼地、缓坡地等），减少了筑坝工程量和输送投资 。
改善了尾矿的物理性能和土工力学性能， 尾矿排放滩 面很快能稳定，易于机械和人员上坝作业，能够实现运营 和复垦同步进行，可以更快地恢复尾矿库植被，复垦投资 小，闭库成本低。
膏体堆存增加了尾矿库的储存能力，减小了尾矿占地 面积，膏体尾矿采用管道输送，较为灵活，容易管理，生 产成本低。 改善了环境，减少了溃坝风险性和尾矿水渗透的危险， 提高了安全性。膏体尾矿的渗透性非常差，对地下水系的 影响很小。已经脱水的尾矿，其空隙中保留了几乎饱和的 水，使氧化反应减小到最低，防止了腐蚀和粉尘的产生。
4天
5天
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紫金山金铜矿中和渣34.4%浓度的膏体不同放置时间的状态
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尾矿膏体固体浓度大
形成膏体时的尾矿浓度因尾矿的种类不同而不同，这是因为 不同的尾矿其粒径分布、粘土含量、颗粒形态、矿物学性质、静 电力、絮凝剂的用量都有相当大差异。如铝土矿赤泥的膏体固体 百分含量为45%、铜铅锌尾矿为75%、金矿尾矿为72%等，紫金 集团铜湿法厂的中和渣的膏体固体百分含量只有30%左右。因此， 膏体排放浓度没有统一的标准，应具体情况具体分析。
2010.4.11，工信部、科技部等四部委联合发布的 20102015金属尾矿综合利用专项规划，特别提到要“推广尾 矿干排技术”。
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尾矿干堆缺点： 运营费用较高 干式尾矿堆存与湿排堆存相比运营费用要高很多，据 近年来有些湿排改干排矿山的运营费比较来看，生产1.0 吨精矿粉处理尾矿的费用一般要增加50~80元。 尾矿坝体较松散，容易滑坡 干式堆存的尾矿坝，一般为全尾矿，尾矿不分选，全 尾矿坝体的物理力学性质由于尾矿的粒度粗细混杂，尾矿 坝体虽经碾压（有的不碾压），但一般比较松散。
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筑坝方式有： 上游式堆筑法：在初期坝上游由下向上分层，由外向内推 移堆筑尾矿的方式。适用于干堆场区纵深较短，山谷谷底 较陡的尾矿库 。 下游式堆筑法：从库区尾部开始向下游方向分段依次堆存 尾矿的方式。适用于干堆场区纵深较长或叉沟较多的场地 。 中部堆筑法：从库区中部开始向周边方向堆存尾矿的方式。 适用于尾矿库区长、宽方向相当，或脱水车间建于中部区 域便于运输的场区。 周边堆筑法：从库区周边开始向库区中部推移堆存尾矿的 方式。适用于傍山型、平地型干堆尾矿库 。
大平掌尾矿库模袋法堆坝现状图
汤丹尾矿库模袋法堆坝现状图
干式尾矿库堆存
干式尾矿堆存技术最早出现在上世纪八十年代，当时 在黄金系统由于选矿工艺采用氰化工艺，造成尾矿桨体中 含有剧毒氰化物质，如湿排堆存会严重污染环境。因此采 用对尾矿浆体首先进行脱水，将有剧毒氰化物的尾矿水另 行处理，脱水后的干尾矿送入尾矿库实行干式堆存。尾矿 桨体经脱水处理后，尾矿中有毒有害成分的含量大大减少， 很大程度上减轻了对环境的污染。
尾矿库建设投资较大。约占矿山建设总投资的5%~10%， 占选厂基建投资的 20% 左右。我国每年要花费 10-15 亿元 用于堆存尾矿，花费15-25亿元用于维护尾矿库。
尾矿库存在较大的安全隐患。如排土场滑坡、泥石流、 尾矿库溃坝等 。
2008年“9.8”山西襄汾新塔矿业有限公司尾矿库溃坝，造成270多人死亡。
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实例： 金矿山：山东归来庄金矿、辽宁排山楼金矿、中国黄金集 团石湖矿业有限公司、内蒙古撰山子与柴胡栏子 金矿、北京市京都炭浆厂、新疆哈密某金矿、河 北丰宁窄岭金矿、广西龙头山金矿、甘肃省天水 李子金矿、云南大沙地金矿等 铁矿山：山东金岭铁矿、昆钢玉东矿业包子铺铁矿、哈密 天湖铁矿、北京密云铁矿、河北唐山、承德、内 蒙、广东、山东、等地的铁矿企业 有色金属矿山：里伍铜矿、广东某多金属矿等 其它矿山：江苏船山石灰石矿等
尾矿的浓缩与输送
结论
五
尾矿堆存技术的革新
原始排放方式
选厂 尾矿 山谷 河流 湖泊 海洋
岩石和泥土坝 选厂 尾矿 排放 岩石/泥土坝
尾矿坝 尾矿 排放 尾矿坝
选厂
尾矿干堆或膏体堆放
高浓度/膏 体/滤饼
CTD中央尾矿排放 AA
尾矿膏体、滤饼
选厂
旋流器 底流 分级 旋流器 全尾砂 底流
溢流
BB
尾矿 溢流 CC
岩石/泥土坝
进下回填
主要的尾矿堆存技术
湿式尾矿堆存
干式尾矿堆存
膏体尾矿堆存 尾矿井下排矿 尾矿膏体井下充填 袋式堆存尾矿库
尾矿固结堆放
湿式尾矿堆存
优点： ◆ 初期设备投资较省 ◆ 运行成本较低（自流或近距离排放） ◆ 适用于尾矿自流或尾矿库离选矿厂较近的场合
缺点： ◆ 需要较大容积的尾矿库，占地面积大，初期库或坝的投资大 ◆ 回水率低，不能实现厂前回水 ◆ 尾矿库（坝）的安全隐患大
尾矿井下排放
优点： 充分利用进下空区场地，地表场地占用少。 若无渗漏，安全隐患小。 缺点： 井下空区四周是天然岩体，具有裂隙、各向异性等特点， 需进行防渗漏处理。 围岩承受内水压力，渗透水会使围岩或地下结构体的稳定 性发生变化，会导致采空区垮冒甚至波及地表建筑物的安全。 新建选矿厂不具备使用条件。
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设备投资较大 尾矿干堆一般需要尾矿浓缩设备、尾矿输送装备等。
压滤机、过滤机等的处理能力有限，导致大规模生产 企业无法实施尾矿干式堆存
在降雨较大的地区无法实施尾矿干堆。这是由于干式 尾矿在雨水的作用下仍然会变成泥石流 对环境会产生一定的影响。干式尾矿库表面尾砂会形 成扬尘而污染环境
严重影响生态环境。尾矿粒度小，比表面积大，堆存时容易 流动和塌漏，造成植被破坏。另外，尾矿易产生人工“沙漠”， 污染大气；尾矿水中的重金属离子也会对环境产生较大影响。
尾矿库飞灰
尾矿库水污染
常规尾矿库建设占用大量的土地 。我国尾矿堆放占 用土地达1,300多万亩，随着每年尾矿量的不断增加， 必将占用更多的土地。
赤泥膏体
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高粘度，渗透率低
膏体不重新悬浮，如遇大雨，由于其渗透性差，因 此水不会向地下渗透，只会沿着坡度向下流
不离析
是指膏体内部水分子与矿石颗粒之间、矿石颗粒与矿石颗粒之 间受各作用力的控制，在一段时间内保持相对平衡。 膏体尾矿表面暴露在大气中的水分子会蒸发，故堆存一段时 间后表面会出现干裂，干裂只是水分蒸发，体积缩小，粒度分布 关系并没有改变，不会出现粗细颗粒的离析，从而使干裂以后变 得更加致密，所以在大气中不会出现扬尘现象。
尾矿干堆优点： 尾矿干堆技术的应用使尾矿库的安全等级大幅提高， 减少了安全隐患。 尾矿干堆技术从地形选择这个角度上来说的应用范围较 为广泛 环境污染大幅降低、环保效益显著 相同建库体积下的有效库容量大幅上升，延长了服务年 限 水的重复利用率大幅上升 建库成本和安全管理成本大幅降低
井下排放、尾矿膏体堆存和井下充填及尾矿干式堆存。 最新颁布的《中华人民共和国环境保护法》被称为“ 史上最严厉”的新法。因此，尾矿库的安全与环境保护、 尾矿的处理与处置、尾矿的整体利用、无尾矿山等必须引
起广大矿山企业管理人员的重视，也必将成为矿山企业今
后的工作重点。
一 二 三 四
概况 尾矿库堆存 尾矿库安全与管理
第二届金属矿与非金属矿选矿新工艺新 技术新设备交流会
尾矿堆存、浓缩与输送技术进展
印万忠
一 二 三 四
概况 尾矿库堆存 尾矿库安全与管理
尾矿的浓缩与输送
结论
五
我国的尾矿堆存以湿式堆存为主，近年来随着国家对 安全、环境、水资源越来越重视，并随着尾矿浓缩、压滤
及高浓度尾矿浆输送技术的发展，在一些矿山出现了尾矿
不是所有的尾矿都能形成膏体，尾矿的性质很 重要，因此，应对特定的尾矿进行必要的试验工作。
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尾矿膏体堆存的特点和优势： 基建投资与常规浆体尾矿堆存相似，增加了浓缩设 备和输送系统的设备投资，但大大减少了管理和日常维 护费用，占地面积小，对整体投资有利。 尾矿浓度高（65-75%）、矿浆体积小、回水利用率 高(90%)、节省了新水、降低了电耗、减少了选矿药剂 的消耗，防止了水污染。膏体堆存不会向尾矿库排放多 余的水，尾矿回水全部经过深锥膏体浓密机返回，它的 利用率高于常规的尾矿处理方式。