CN105350498B - 一种节水的尾矿排放方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶金矿山领域，特别涉及一种节水的尾矿排放方法，根据尾矿库库址选择原则选择场地。根据地形、地质条件合理布置尾矿库、初期坝、排洪系统、排渗系统、尾矿输送系统、尾矿分级浓缩系统和回水系统等配套设施，尾矿输送系统包括选矿厂至水力旋流器、水力旋流器至浓密机和浓密机底流至尾矿库三段，各段的输送工艺可采用泵送或自流输送，尾矿分级浓缩系统包括水力旋流器分级选矿厂来的矿浆和浓密机浓缩水力旋流器的溢流尾矿浆，回水系统包括浓密机溢流回水系统和尾矿库回水系统，可采用泵送或自流输送至选矿工艺循环使用。此方法形成的尾矿库抗震性能好，回水利用率高，坝体浸润线低，抗滑稳定安全系数大，使用范围广，运营管理费低。

Description

一种节水的尾矿排放方法

技术领域

本发明属于冶金矿山领域，特别涉及一种节水的尾矿排放方法。

背景技术

尾矿，就是选矿厂在特定经济技术条件下，将金属、非金属矿石碎磨、选取“有用组分”后所排放的废弃物，也就是矿石经选别出精矿后剩余的固体废料，多以泥浆形式外排，尾矿库是贮存尾矿的场所。尾矿库是矿山工程的一个重要组成部分，作为一个具有高势能的人造泥石流危险源，它的安全运行在整个矿山企业生产过程中发挥着非常重要的作用，其坝体稳定性引起了人们的关注。

随着经济的快速发展和矿产资源的紧缺，选矿工艺水平和回收率逐步提高，使得进入尾矿库内的尾砂粒径越来越细。采用传统尾矿堆排方法的尾矿堆积坝往往会遇到筑坝困难、沉积滩坡度特别缓、坝体排渗不畅、稳定性差等诸多问题。

目前，细粒尾矿堆排方法已经出现多种，包括水库式尾矿堆积法、高浓度尾矿堆坝法、压滤干堆法等。水库式尾矿堆积法是整个坝体都用当地土、石、混凝土等材料筑成，尾矿库安全度高，运行管理方便，但建设周期长、投资大、回水率低。高浓度尾矿堆坝法是将尾矿浆浓缩至60%以上的浓度形成膏体，再泵送至尾矿库堆存，该种方法回水率高、不起扬尘，但该方法占地面积大，膏体制备和膏体长距离输送有一定难度。压滤干堆法是将尾矿浓缩、脱水成到含水率20%以下，再通过汽车或皮带运输至尾矿干堆场堆存。这种方法尾矿库安全度和回水率均较高，但基建投资和脱水运营较高（脱水成本约5～8元/吨），在降雨较大和寒冷地区操作难度较大，尾矿库易起扬尘。

发明内容

本发明的主要内容是采用分级的粗颗粒尾矿进行堆筑坝体，细粒级的尾矿浆经浓密机浓缩后湿排至尾矿库，浓密机溢流水和尾矿库澄清水返回选矿厂重复使用。该方法能提高坝体的安全度，大大提高尾矿的回水利用率，可适用于尾矿颗粒很细不能直接筑后期坝和水资源比较缺乏的地区。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术方案：

一种节水的尾矿排放方法，根据尾矿库库址选择原则，选择尾矿堆存场地，根据地形、地质条件合理布置尾矿库1、初期坝2、排洪系统3、排渗系统4、尾矿输送系统、尾矿分级浓缩系统和回水系统等其他配套设施，所述尾矿输送系统包括选矿厂至水力旋流器5、水力旋流器5至浓密机6和浓密机6底流至尾矿库1三段，各段的输送工艺可采用泵送或自流输送，所述尾矿分级浓缩系统包括水力旋流器5分级选矿厂来的矿浆和浓密机6浓缩水力旋流器5的溢流尾矿浆，所述回水系统包括浓密机溢流回水系统7和尾矿库回水系统8，可采用泵送或自流输送至选矿工艺循环使用。

进一步地，所述初期坝2的高度根据其形成的库容可至少贮存选矿厂投产后半年以上的尾矿量来确定，初期坝2最好是透水堆石坝，或者坝内坡设有排渗设施的土石坝，能将尾矿浆内渗水导至坝外，加快尾砂固结，增加坝体稳定性。

具体的，所述排洪系统3根据地形、地质条件布置，一般采用排水井-排水管型式、排水井-排水隧洞型式或排水斜槽-排水管型式等其他型式。

进一步地，所述排渗系统4一般设在坝内坡和坝底，也可在坝中设竖式排渗体，增加排渗效果，

具体的，所述排渗系统4采用砂石料或土工合成材料。

进一步地，所述选矿厂排出的尾矿浆浓度一般为20%～30%。

具体的，所述溢流尾矿浆的粗颗粒矿浆浓度一般为50%～70%，细度为-200目大约为20%，可用于筑坝。

进一步地，所述溢流尾矿浆的细颗粒矿浆浓度一般为小于10%，细度为-200目大约90%，溢流输送至浓密机6进行浓缩，浓缩至50%以上的浓度，再输送到尾矿库1堆存，浓密机6溢流清水返回选矿厂循环使用。

具体的，所述浓密机6为高效浓密机或深锥浓密机。

本发明的技术效果是：

（1）后期的尾矿筑坝可采用下游式或中线式，尾矿筑坝采用旋流器分级出来的粗颗粒尾砂，尾矿不是坐落在松软细粒的尾砂沉积物上，基础较好，尾矿排放堆积易于控制。坝体可以分层碾压，根据需要设置排渗，渗流量控制比较容易。坝体稳定性较高，容易满足抗震和其他要求，可以在地震烈度较大地区应用。

（2）前期分级出来的粗颗粒尾砂含水量较低，经浓密机浓缩后排入尾矿库内的细颗粒尾矿浆浓度也较大，带入库内的水量较少，大部分的水都在浓密机溢流环节进行了回水，回水率能提高10%以上，非常适合在水资料比较缺乏地区推广使用。

（3）尾矿筑坝采用旋流器分级出来的粗颗粒尾砂，筑坝材料来源有保障，且不占用库容。粗颗粒尾砂相对于常规冲积法形成的沉积滩上的尾砂，渗透系数大，力学性质更好。因此后期坝的浸润线低，坝体抗滑稳定安全系数大。

（4）对于气候比较严寒的地区，水力旋流器分级的粗颗粒尾砂中还含有一定的水分，容易冻结，这种问题在高浓度尾矿堆坝法和压滤干堆法中也容易出现。而采用该方法，在寒冷季节来临前，可提前加高后期坝体，尾矿不分级，将选矿厂来的尾矿浆通过浓密机浓缩后，直接排入尾矿库，尾矿库在寒冷季节也能运行。该种方法在严寒地区也能推广使用，其相关技术也与现行规范相符合。

（5）该方法与常规湿排相比，该方法仅增加了浓密机浓缩水力旋流器溢流尾矿浆和水力旋流器至浓密机和浓密机底流至尾矿库这两段输送，这几部分仅浓密机的投资相对较大，增加的其他相关设施运营费均较低；而与常规湿排相比，该方法回水率更高。一般来说，水库式尾矿堆积法在这几种方法中基建投资最高。该种方法与高浓度尾矿堆坝法相比，有尾矿库占面积小，投资省等优点。该种方法与压滤干堆法相比，有尾矿脱水投资省，运营管理费低。

（6）由于排入尾矿库内的颗粒更细，通过深锥浓密机进行浓缩更容易形成膏体。由于此深锥浓密机一般布置在尾矿库附近，膏体尾矿输送比较容易解决。而且膏体表面干裂的尾矿，粗细颗粒之间不出现离析，使尾矿内部结构更加紧密，所以表面干裂以后的尾矿，不会出现扬尘或者扬尘很小，对保护环境也十分有利。

附图说明

图1：本发明方法应用于下游式堆坝法的工艺联系图；

图2：本发明方法应用于改进的下游式堆坝法的工艺联系图；

图3：本发明方法应用于中线式堆坝法的工艺联系图；

图中：1、尾矿库；2、初期坝；3、排洪系统；4、排渗系统；5、水力旋流器；6、浓密机；7、浓密机溢流回水系统；8、尾矿库回水系统。

具体实施方式

实施例1

当尾矿中粗尾砂量相对较多时，尾矿坝可采用下游式堆坝法。

图1中，初期坝2的高度根据其形成的库容可至少贮存选矿厂投产后半年以上的尾矿量来确实，并满足规范的其他规定。初期坝最好是透水堆石坝，或者坝内坡设有排渗设施的土石坝，能将尾矿浆内渗水导至坝外，加快尾砂固结，增加坝体稳定性。

排洪系统3根据地形、地质条件布置，一般采用排水井-排水管型式、排水井-排水隧洞型式或排水斜槽-排水管型式等其他型式。

排渗系统4一般设在坝内坡和坝底，根据需要也可在坝中设竖式排渗体，增加排渗效果。排渗系统采用砂石料或土工合成材料。排渗系统的长度根据后期堆积坝的堆筑可逐步建设。

尾矿输送系统包括选矿厂至水力旋流器5、水力旋流器5至浓密机6和浓密机6底流至尾矿库。各输送工艺根据实际情况采用泵送或自流输送。浓密机6布置在初期坝2旁边，标高在尾矿库1最终的坝顶标高以上。水力旋流器5布置在浓密机6旁边，也可布置在坝顶。如布置在浓密机6旁边，则水力旋流器5的溢流细粒尾矿浆可直接自流至浓密机6，底流粗尾砂须采用皮带或汽车运至坝顶后进行分层碾压筑坝。如布置在坝顶，则水力旋流器5的溢流细粒尾矿浆须泵送至浓密机6，底流粗尾砂直接在坝顶上分层碾压筑坝。尾矿堆积坝在初期坝下游方向移动和升高。

尾矿分级浓缩系统包括水力旋流器5分级选矿厂来矿浆和浓密机6浓缩水力旋流器溢流尾矿浆。选矿厂来的矿浆输送至水力旋流器5分级后，底流粗颗粒尾砂浓度一般为50%～70%，细度为-200目大约为20%，可用于筑后期坝。溢流细颗粒矿浆浓度一般为小于10%，细度为-200目大约90%。溢流输送至浓密机6进行浓缩，浓缩至50%以上的浓度，适当情况可形成膏体，再输送到尾矿库1堆存。

回水系统包括浓密机6溢流回水、尾矿库回水系统8和坝体渗水，坝体渗水自流至回水池，根据实际情况采用泵送或自流输送至选矿工艺循环使用。浓密机溢流回水与尾矿库回水一同返回选矿厂循环使用。当选矿厂标高比尾矿库1低时，浓密机溢流回水与尾矿库回水一同自流至选矿厂。当选矿厂标高比尾矿库1高时，浓密机溢流回水可自流至尾矿库回水池后再一同泵送至选矿厂，尾矿库回水也可泵送至浓密机溢流回水池后再一同泵送至选矿厂。

实施例2

当尾矿中粗尾砂量较少，而选矿或采矿废石较多时，尾矿坝可采用改进的下游式堆坝法，坝内侧采用分级后的粗颗粒尾砂，坝外侧采用废石，中间结合部分设反滤层。

图2中，初期坝2的高度根据其形成的库容可至少贮存选矿厂投产后半年以上的尾矿量来确实，并满足规范的其他规定。初期坝2最好是透水堆石坝，或者坝内坡设有排渗设施的土石坝，能将尾矿浆内渗水导至坝外，加快尾砂固结，增加坝体稳定性。

排洪系统3根据地形、地质条件布置，一般采用排水井-排水管型式、排水井-排水隧洞型式或排水斜槽-排水管型式等其他型式。

由于坝外侧采用废石堆筑，相当于一个大排渗体，不用专门设坝体排渗设施，只须在粗颗粒尾砂和废石之间结合部分设反滤层。

尾矿输送系统包括选矿厂至水力旋流器5、水力旋流器5至浓密机6和浓密机6底流至尾矿库。各输送工艺根据实际情况采用泵送或自流输送。浓密机6布置在初期坝2旁边，标高在尾矿库1最终的坝顶标高以上。水力旋流器5布置在浓密机6旁边，也可布置在坝顶。如布置在浓密机6旁边，则水力旋流器5的溢流细粒尾矿浆可直接自流至浓密机6，底流粗尾砂须采用皮带或汽车运至坝顶后进行分层碾压筑坝。如布置在坝顶，则水力旋流器5的溢流细粒尾矿浆须泵送至浓密机6，底流粗尾砂直接在坝顶上分层碾压筑坝。尾矿堆积坝和废石筑坝在初期坝2下游方向移动和升高，尾矿堆积坝和废石筑坝的比例根据两者量的比例来布置，二者结合部位设反滤层。

尾矿分级浓缩系统包括水力旋流器5分级选矿厂来矿浆和浓密机6浓缩水力旋流器溢流尾矿浆。选矿厂来的矿浆输送至水力旋流器5分级后，底流粗颗粒尾砂浓度一般为50%～70%，细度为-200目大约为20%，可用于筑后期坝。溢流细颗粒矿浆浓度一般为小于10%，细度为-200目大约90%。溢流输送至浓密机6进行浓缩，浓缩至50%以上的浓度，适当情况可形成膏体，再输送到尾矿库堆存。

回水系统包括浓密机溢流回水系统7、尾矿库回水系统8和坝体渗水（坝体渗水自流至回水池），根据实际情况采用泵送或自流输送至选矿工艺循环使用。浓密机溢流回水与尾矿库回水一同返回选矿厂循环使用。当选矿厂标高比尾矿库1低时，浓密机溢流回水与尾矿库回水一同自流至选矿厂。当选矿厂标高比尾矿库1高时，浓密机溢流回水可自流至尾矿库回水池后再一同泵送至选矿厂，尾矿库回水也可泵送至浓密机溢流回水池后再一同泵送至选矿厂。

实施例3

当尾矿中粗尾砂量较少，而选矿或采矿废石较少时，尾矿坝可采用中线式堆坝法。

图3中，初期坝2的高度根据其形成的库容可至少贮存选矿投产后半年以上的尾矿量来确实，并满足规范的其他规定。初期坝2最好是透水堆石坝，或者坝内坡设有排渗设施的土石坝，能将尾矿浆内渗水导至坝外，加快尾砂固结，增加坝体稳定性。

排洪系统3根据地形、地质条件布置，一般采用排水井-排水管型式、排水井-排水隧洞型式或排水斜槽-排水管型式等其他型式。

排渗系统4一般设在坝内坡和坝底，根据需要也可在坝中设竖式排渗体，增加排渗效果。排渗系统4采用砂石料或土工合成材料。排渗系统4的长度根据后期堆积坝的堆筑可逐步建设。

尾矿输送系统包括选矿厂至水力旋流器5、水力旋流器5至浓密机6和浓密机6底流至尾矿库。各输送工艺根据实际情况采用泵送或自流输送。浓密机6布置在初期坝2旁边，标高在尾矿库1最终的坝顶标高以上。水力旋流器5布置在浓密机6旁边，也可布置在坝顶。如布置在浓密机6旁边，则水力旋流器5的溢流细粒尾矿浆可直接自流至浓密机6，底流粗尾砂须采用皮带或汽车运至坝顶后进行分层碾压筑坝。如布置在坝顶，则水力旋流器5的溢流细粒尾矿浆须泵送至浓密机，底流粗尾砂直接在坝顶上分层碾压筑坝。尾矿堆积坝沿坝顶轴线垂直升高。

尾矿分级浓缩系统包括水力旋流器5分级选矿厂来的矿浆和浓密机6浓缩水力旋流器溢流尾矿浆。选矿厂来的矿浆输送至水力旋流器5分级后，底流粗颗粒尾砂浓度一般为50%～70%，细度为-200目大约为20%，可用于筑后期坝。溢流细颗粒矿浆浓度一般为小于10%，细度为-200目大约90%。溢流输送至浓密机6进行浓缩，浓缩至50%以上的浓度，适当情况可形成膏体，再输送到尾矿库堆存。

回水系统包括浓密机溢流回水系统7、尾矿库回水系统8和坝体渗水（坝体渗水自流至回水池），根据实际情况采用泵送或自流输送至选矿工艺循环使用。浓密机溢流回水与尾矿库回水一同返回选矿厂循环使用。当选矿厂标高比尾矿库1低时，浓密机溢流回水与尾矿库回水一同自流至选矿厂。当选矿厂标高比尾矿库1高时，浓密机溢流回水可自流至尾矿库回水池后再一同泵送至选矿厂，尾矿库回水也可泵送至浓密机溢流回水池后再一同泵送至选矿厂。

Claims (5)

1.一种节水的尾矿排放方法，包括尾矿库（1）、初期坝（2）、排洪系统（3）、排渗系统（4）、尾矿输送系统、尾矿分级浓缩系统和回水系统，所述尾矿输送系统包括选矿厂至水力旋流器（5）、水力旋流器（5）至高效浓密机（6）和高效浓密机（6）底流至尾矿库（1）三段，各段的输送工艺采用泵送或自流输送，所述尾矿分级浓缩系统包括水力旋流器（5）分级选矿厂来的矿浆和高效浓密机（6）浓缩水力旋流器（5）的溢流尾矿浆，所述回水系统包括高效浓密机溢流回水系统（7）和尾矿库回水系统（8），采用泵送或自流输送至选矿工艺循环使用，所述初期坝采用透水石坝，并且内坡设有排渗设施，所述尾矿坝（2）采用中线式或下游式堆坝法，所述高效浓密机（6）布置在尾矿库（1）旁边，所述水力旋流器（5）设置在坝顶，尾矿浆经过高效浓密机（6）浓缩至50%以上的膏体后直接在坝顶上分层碾压筑坝，坝内侧采用分级后的粗颗粒尾砂，坝外侧采用废石，层与层中间结合部分设有反滤层，其特征在于：浓缩的具体步骤如下：

第一步：选矿厂来的矿浆输送至水力旋流器（5）分级；

第二步：将上述矿浆分级为底流粗颗粒尾砂浓度为50%～70%，细度为-200目为20%，用于筑后期坝；

第三步：将上述矿浆分级为溢流细颗粒矿浆浓度小于10%，细度为-200目为90%；

第四步：溢流输送至浓密机（6）进行浓缩，浓缩至50%以上的浓度的膏体；

第五步：再输送至尾矿库堆存。

2.根据权利要求1所述的一种节水的尾矿排放方法，其特征在于：所述初期坝（2）的高度根据其形成的库容至少贮存选矿厂投产后半年以上的尾矿量来确定，初期坝（2）为透水堆石坝，或者坝内坡设有排渗设施的土石坝，能将尾矿浆内渗水导至坝外，加快尾砂固结，增加坝体稳定性。

3.根据权利要求1所述的一种节水的尾矿排放方法，其特征在于：所述排洪系统（3）根据地形、地质条件布置，采用排水井-排水管型式、排水井-排水隧洞型式或排水斜槽-排水管型式中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种节水的尾矿排放方法，其特征在于：所述排渗系统（4）设在坝内坡和坝底，或者在坝中设竖式排渗体，增加排渗效果，所述选矿厂排出的尾矿浆浓度为20%～30%。

5.根据权利要求1所述的一种节水的尾矿排放方法，其特征在于：所述高效浓密机（6）替换为深锥浓密机。