CN105696518B - 一种细粒尾矿固化干堆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种细粒尾矿固化干堆方法，根据尾矿干堆场占地面积及尾矿排放流量将尾矿干堆场分为4~10层空间区域，每层空间区域长度80~200m、宽度L=40~60m；在第一层空间区域两侧分别堆筑外侧基础拦挡坝（1）及内侧拦挡坝（4），在其它层空间区域两侧分别堆筑外侧尾矿拦挡坝（2）及内侧拦挡坝（4），在每一层空间区域内铺设透水性土工材料（5），并将浓缩至重量浓度为60±2%的、添加尾矿固化剂的尾矿浆排放至已铺设透水性土工材料（5）的该空间区域内，分层、分区域堆置，可根据选矿厂就近选择干堆场场址，缩短了堆场和选矿厂的距离，降低了尾矿输送成本，尾矿坝建设工程量少，节省了尾矿坝建设投资和时间，适应性强，并解决我国南方多雨地区的尾矿干堆问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种尾矿干堆方法，尤其是涉及矿山细粒尾矿采用固化干堆工艺堆存的方法，是一种新型的尾矿处置技术，特别适用于我国南方多雨地区的细粒尾矿的干堆处置。
背景技术
目前我国尾矿堆存多采用传统的湿式尾矿堆存方法，即建设尾矿库。根据2012年统计，我国有尾矿库12000多座，尾矿堆存总量已超100多亿吨，每年新增尾矿10多亿吨，其中大多排向尾矿库堆存。大量尾矿的排放和堆存，给社会、经济、环境造成了严重的危害，导致资源浪费、植被破坏、占用土地及工程灾害加剧等一系列问题。
近年来，随着尾矿浓缩、固化等技术研究日趋成熟，尾矿干堆技术也在快速发展。如适用于较粗尾矿的机械压滤干堆技术，用于较细尾矿的真空压滤干堆技术，多段浓密膏体干堆技术，适用于小型矿山的沉淀池自然浓缩干堆技术等。
目前国内关于尾矿干堆堆存的方法很多，如中国专利申请201010241928.0公布了“一种不设尾矿库的选矿尾矿固化处理干式堆存方法”，该方法将选矿后的尾矿浓缩后导入固化搅拌机与固化剂搅拌，经24小时养护后再运输至堆放场地进行碾压填筑，实现固化尾矿的长期安全堆存和资源化利用。该方法虽然提出不建设尾矿库的尾砂干堆方法，但其方法需将尾砂先固结养护24小时，再运输至场区堆置，在矿山实践中具体操作存在较大的困难。再如中国专利申请201210450325.0公布的“细粒尾矿低成本固化处置方法”，该方法使用低成本的固化剂，使细粒尾矿固化制备成固化块，用于充填地面塌陷区、地面堆存或作为建筑材料。该方法虽然提出细粒尾矿固结处置方法，但仅提出细粒尾矿处置的若干个方向，未涉及具体堆置工艺方法。而且，上述两种方法不适合在矿山进行大规模工业应用。
发明内容
本发明的目的，就是针对现有技术存在的上述问题，而提供一种适应性强、适于在工业上应用的细粒尾矿固化干堆方法，该方法可以提高固结强度并缩短固结周期，并能够解决南方多雨地区进行尾矿干堆问题。
为实现本发明的上述目的，本发明一种细粒尾矿固化干堆方法采用的技术解决方案是：
本发明一种细粒尾矿固化干堆方法采用以下工艺：
1）尾矿干堆场场区调查：对尾矿干堆场场区所在位置的工程地质、水文地质、地层分布及物理力学性能进行系统的调查，通过技术、经济比较确定细粒尾矿干堆场的最优场址。
2）尾矿特性分析：对选矿厂产生的尾矿进行分析，包括尾矿粒度、尾矿浓度、矿物组成，以便选择合适的尾矿固化剂材料。
3）尾矿浓缩：将选矿厂产生的尾矿浓缩至重量百分浓度为55%~68%的高浓度尾矿浆，其中以58%~62%的重量百分浓度为优。
4）固化剂添加：将浓缩后的高浓度尾矿浆导入尾矿搅拌机中，根据尾矿特性分析选择合适的尾矿固化剂加入到尾矿搅拌机中，经过充分搅拌均匀。
所述的尾矿固化剂的主要成分为水泥、粉煤灰、石灰，三者的重量比为1.0:（2.0~6.0）:（1.0~3.0），尾矿固化剂添加量为每立方米尾矿浆中添加35~60千克尾矿固化剂。也可以选择市场上销售的尾矿固化剂，如WPA 尾矿固化剂、高浓度胶结充填尾矿固化剂。
5）根据尾矿干堆场占地面积及尾矿排放流量将尾矿干堆场分为4~10层空间区域，每层空间区域长度80~200m、宽度L=40~60m；在最底部的第一层空间区域两侧利用堆石、粘土或尾矿分别堆筑高h=1.0~2.0m、顶宽b=1.0~1.5m、内外坡比a=1:1.5~1:3.0的外侧基础拦挡坝及内外坡比为1:1.5~2.0的内侧拦挡坝；
在最底部的第一层空间区域内铺设透水性土工材料，并将第4）步中搅拌均匀的尾矿浆排放至已铺设透水性土工材料的该空间区域内，待尾矿浆自然沉淀填满后，利用尾矿在该空间区域外上侧堆积一个外侧尾矿拦挡坝，外侧尾矿拦挡坝的坝体高1.0~2.0m、顶宽1.0~1.5m、内外坡1:1.5~1:3.0，将透水性土工材料包裹缝制起来，形成土工织物复合尾矿固结体，并最终完成第一层土工织物复合尾矿固结体的铺设；然后向堆场中部区域排放尾矿浆，填满并自然沉淀至第一层高度。
当外侧基础拦挡坝、内侧拦挡坝采用堆石堆筑时，所述的外侧基础拦挡坝内外坡比为1:1.5~1:1.25，内侧拦挡坝的内外坡比为1:1.5~1:2.0；当外侧基础拦挡坝、内侧拦挡坝皆采用粘土堆筑时，所述的外侧基础拦挡坝内外坡比为1:2.0~1:3.0，内侧拦挡坝的内外坡比为1:1.5~1:2.0。
在第一层土工织物复合尾矿固结体的固结强度≥0.2Mpa后，接着进行第二层土工织物复合尾矿固结体的铺设：在第二层空间区域内侧的堆场中部区域上利用堆石、粘土或尾矿堆筑高h=1.0~2.0m、顶宽b=1.0~1.5m内外坡比为1:1.5~2.0的内侧拦挡坝，在第二层空间区域内铺设透水性土工材料，并将第4）步中搅拌均匀的尾矿浆排放至已铺设透水性土工材料的该空间区域内，待尾矿浆自然沉淀填满后，利用尾矿在该空间区域外上侧堆积一个外侧尾矿拦挡坝，外侧尾矿拦挡坝的坝体高1.0~2.0m、顶宽1.0~1.5m、内外坡比1:1.5~1:3.0，将透水性土工材料包裹缝制起来，形成土工织物复合尾矿固结体，并最终完成第二层土工织物复合尾矿固结体的铺设；然后继续向堆场中部区域排放尾矿浆，填满并自然沉淀至第二层高度；
以此类推，直至完成最上一层土工织物复合尾矿固结体的铺设，最终完成堆场后期堆积区域的尾矿堆筑工作。
为保证各层土工织物复合尾矿固结体的固结强度不小于0.2Mpa，各层空间区域内的尾砂固结时间一般不小于7天。
所述的透水性土工材料采用加筋土工布或高强度编织袋为佳，其有效孔径为0.1mm~0.2 mm范围。
本发明一种细粒尾矿固化干堆方法，采用以上技术方案后具有积极效果：
（1）可根据选矿厂就近选择干堆场场址，可以采用四周筑坝、平地建设尾矿干堆场，缩短了堆场和选矿厂的距离，降低了尾矿输送成本；也可以傍山建设尾矿干堆场。
（2）尾矿坝建设工程量少，节省了尾矿坝建设投资和时间。
附图说明
图1是本发明一种细粒尾矿固化干堆方法的堆存示意图。
附图标记为：1-外侧基础拦挡坝，2-外侧尾矿拦挡坝，3-土工织物复合尾矿固结体，4-内侧拦挡坝，5-透水性土工材料，6-堆场中部区域，7-后期堆积区域。
具体实施方式
为进一步描述本发明，下面结合附图和实施例对本发明一种细粒尾矿固化干堆方法做进一步说明。
由图1所示的本发明一种细粒尾矿固化干堆方法的堆存示意图看出，本发明一种细粒尾矿固化干堆方法根据矿山规划需求确定场址，通过对尾矿干堆场场址的调查，了解尾矿干堆场场址的工程地质及水文地质情况；再根据选矿厂排出尾矿的浓度、粒径分布情况及矿物组成等通过配比试验确定尾矿固结剂材料。根据尾矿干堆场占地面积及尾矿排放流量将尾矿干堆场分为4~10层空间区域，每层空间区域长度80~200m、宽度L=40~60m；在最底部的第一层空间区域两侧利用堆石、粘土或尾矿分别堆筑高h=1.0~2.0m、顶宽b=1.0~1.5m、内外坡比a=1:1.5~1:3.0的外侧基础拦挡坝1及内外坡比为1:1.5~2.0的内侧拦挡坝4。在最底部的第一层空间区域内铺设透水性土工材料5，将浓缩至重量浓度为60±2%的、添加尾矿固化剂搅拌均匀的尾矿浆排放至已铺设透水性土工材料5的该空间区域内，待尾矿浆自然沉淀填满后，利用尾矿在该空间区域外上侧堆积一个外侧尾矿拦挡坝2，外侧尾矿拦挡坝2的坝体高h=1.0~2.0m、顶宽b=1.0~1.5m、内外坡比a=1:1.5~1:3.0，将透水性土工材料5包裹缝制起来，形成土工织物复合尾矿固结体3，并最终完成第一层土工织物复合尾矿固结体3的铺设；然后向堆场中部区域6排放尾矿浆，填满并自然沉淀至第一层高度。
由于分空间区域排放尾矿，可保证第一层空间区域中的尾矿有充足的固结时间，因此可直接铺设第二层空间区域并排放尾矿，但应保证第一层空间区域中的尾矿具有0.2Mpa的固结强度。
在第一层土工织物复合尾矿固结体3的固结强度≥0.2Mpa后，接着进行第二层土工织物复合尾矿固结体3的铺设：在第二层空间区域内侧的堆场中部区域6上利用堆石、粘土或尾矿堆筑高h=1.0~2.0m、顶宽b=1.0~1.5m内外坡比为1:1.5~2.0的内侧拦挡坝4，在第二层空间区域内铺设透水性土工材料5，并将浓缩至重量浓度为60±2%的、添加尾矿固化剂搅拌均匀的尾矿浆排放至已铺设透水性土工材料5的该空间区域内，待尾矿浆自然沉淀填满后，利用尾矿在该空间区域外上侧堆积一个外侧尾矿拦挡坝2，外侧尾矿拦挡坝2的坝体高h=1.0~2.0m、顶宽b=1.0~1.5m、内外坡比a=1:1.5~1:3.0，将透水性土工材料5包裹缝制起来，形成土工织物复合尾矿固结体3，并最终完成第二层土工织物复合尾矿固结体3的铺设；然后继续向堆场中部区域6排放尾矿浆，填满并自然沉淀至第二层高度。
以此类推，直至完成最上一层土工织物复合尾矿固结体3的铺设，最终完成堆场后期堆积区域7的尾矿堆筑工作，使尾砂均匀上升至计划高度。
注意在每层空间区域内铺设的透水性土工复合材料5需要在两侧预留30~100cm长度土工复合材料用于后期包裹缝制。
由于分区排放可保证第一排放区域尾砂有充足的固结时间，因此可直接铺设第二层尾砂，但应保证第一层尾砂具有0.2Mpa的固结强度。第一层尾砂堆积完毕后重复上述步骤，最终完成堆场后期堆积区域7的堆筑工作。
本发明一种细粒尾矿固化干堆方法的实施分为三个阶段：
第一阶段：尾矿干堆场区及选矿厂尾矿资料的调查与研究。系统地对尾矿干堆场区地基承载力、基础水文地质进行分析，并对选矿厂产出的尾矿浆进行浓度、流速、是否具有特殊化学特性等进行调查，并对通过试验确定适合尾矿矿浆的尾矿固化剂材料；
第二阶段：在对尾矿干堆场场区地基调查与研究基础上，确定尾矿干堆的总高度及袋装尾矿体边坡坡度；根据场区面积确定分区的尺寸大小及数量，并根据项目确定监测与安全检查方式、内容及制度的建立；应急预案的制定等。
第三阶段：在确定堆场尺寸及分区尺寸的基础上进行尾矿干堆场的设计和施工。
本发明所述细粒尾矿是指尾矿中-0.074mm粒级含量≥70%的尾矿，特别是指尾矿中-0.074mm粒级含量≥80%的尾矿。
Claims (4)
1.一种细粒尾矿固化干堆方法，所述的细粒尾矿是指尾矿中-0.074mm粒级含量≥80％的尾矿，其特征在于采用以下工艺：
1)尾矿干堆场场区调查：对尾矿干堆场场区所在位置的工程地质、水文地质、地层分布及物理力学性能进行系统的调查，通过技术、经济比较确定细粒尾矿干堆场的最优场址；
2)尾矿特性分析：对选矿厂产生的尾矿进行分析，包括尾矿粒度、尾矿浓度、矿物组成；
3)尾矿浓缩：将选矿厂产生的尾矿浓缩至重量百分浓度为55％～68％的高浓度尾矿浆；
4)固化剂添加：将浓缩后的高浓度尾矿浆导入尾矿搅拌机中，根据尾矿特性分析选择合适的尾矿固化剂加入到尾矿搅拌机中，经过充分搅拌均匀；所述的尾矿固化剂的主要成分为水泥、粉煤灰、石灰，三者的重量比为1.0:(2.0～6.0):(1.0～3.0)；尾矿固化剂添加量为每立方米尾矿浆中添加35～60千克尾矿固化剂；
5)根据尾矿干堆场占地面积及尾矿排放流量将尾矿干堆场分为4～10层空间区域，每层空间区域长度80～200m、宽度L＝40～60m；在最底部的第一层空间区域两侧利用堆石、粘土或尾矿分别堆筑高h＝1.0～2.0m、顶宽b＝1.0～1.5m、内外坡比a＝1:1.5～1:3.0的外侧基础拦挡坝(1)及内外坡比为1:1.5～2.0的内侧拦挡坝(4)；
在最底部的第一层空间区域内铺设透水性土工材料(5)，并将第4)步中搅拌均匀的尾矿浆排放至已铺设透水性土工材料(5)的该空间区域内，待尾矿浆自然沉淀填满后，利用尾矿在该空间区域外上侧堆积一个外侧尾矿拦挡坝(2)，外侧尾矿拦挡坝(2)的坝体高h＝1.0～2.0m、顶宽b＝1.0～1.5m、内外坡比a＝1:1.5～1:3.0，将透水性土工材料(5)包裹缝制起来，形成土工织物复合尾矿固结体(3)，并最终完成第一层土工织物复合尾矿固结体(3)的铺设；然后向堆场中部区域(6)排放尾矿浆，填满并自然沉淀至第一层高度；
在第一层土工织物复合尾矿固结体(3)的固结强度≥0.2Mpa后，接着进行第二层土工织物复合尾矿固结体(3)的铺设：在第二层空间区域内侧的堆场中部区域(6)上利用堆石、粘土或尾矿堆筑高h＝1.0～2.0m、顶宽b＝1.0～1.5m内外坡比为1:1.5～2.0的内侧拦挡坝(4)，在第二层空间区域内铺设透水性土工材料(5)，并将第4)步中搅拌均匀的尾矿浆排放至已铺设透水性土工材料(5)的该空间区域内，待尾矿浆自然沉淀填满后，利用尾矿在该空间区域外上侧堆积一个外侧尾矿拦挡坝(2)，外侧尾矿拦挡坝(2)的坝体高h＝1.0～2.0m、顶宽b＝1.0～1.5m、内外坡比a＝1:1.5～1:3.0，将透水性土工材料(5)包裹缝制起来，形成土工织物复合尾矿固结体(3)，并最终完成第二层土工织物复合尾矿固结体(3)的铺设；然后继续向堆场中部区域(6)排放尾矿浆，填满并自然沉淀至第二层高度；
以此类推，直至完成最上一层土工织物复合尾矿固结体(3)的铺设，最终完成堆场后期堆积区域(7)的尾矿堆筑工作。
2.如权利要求1所述的一种细粒尾矿固化干堆方法，其特征在于：所述的透水性土工材料(5)为加筋土工布，其有效孔径为0.1mm～0.2mm范围。
3.如权利要求1或2所述的一种细粒尾矿固化干堆方法，其特征在于：所述的外侧基础拦挡坝(1)、内侧拦挡坝(4)皆采用粘土堆筑而成，此时的外侧基础拦挡坝(1)内外坡比为1:2.0～1:3.0，内侧拦挡坝(4)的内外坡比为1:1.5～1:2.0。
4.如权利要求3所述的一种细粒尾矿固化干堆方法，其特征在于：上述第3)步中，将选矿厂产生的尾矿浓缩至重量百分浓度为58％～62％的高浓度尾矿浆。
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