CN105780784B - 一种适于在平地或山体旁对细粒尾矿进行干堆的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适于在平地或山体旁对细粒尾矿进行干堆的方法，采用在平地四边干堆筑坝、中间排尾矿方式或者选择在山体旁三边干堆筑坝、中间排尾矿方式，将尾矿干堆场的每一边分为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。本发明方法缩短了堆场和选矿厂的距离，降低了尾矿输送成本，节省了尾矿坝建设投资和时间，适应性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种尾矿干堆方法，尤其是涉及一种能够在平地或山体旁对细粒尾矿进行固化干堆的方法，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干堆处置细粒尾矿。
背景技术
目前, 国内的绝大多数尾矿还是采用湿式排放， 即建设尾矿库，采用尾矿库储存尾矿。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。这种处理办法虽然方便，但同时带来了种种弊端。首先，尾矿库需要大面积的场地，而且用泵、管道组成庞大尾矿水力输送系统，其动力、设备材料消耗高，造成尾矿输送和处理费用过高；其次，由于土地资源越来越紧张，征地的费用越来越高，导致尾矿库的基础建设费用占整个采选企业费用的比例越来越大，且尾矿库的日常维护和运营也需消耗大量的资金；再次，尾矿中残留的选矿药剂，尤其是含重金属的尾矿对生态环境的影响非常严重；最后，尾矿库存在很大的安全隐患，这是悬在每一个厂矿企业心头的大事。传统水力冲填法尾矿库内浸润线位置始终较高,对坝坡安全稳定不利。近年来尾矿坝失事的最主要因素即是尾矿库内水管理的不到位,例如山西襄汾9.8 新塔矿业有限公司尾矿库溃坝事故,除了造成严重人员和财产损失,还对下游生态环境造成了毁灭性的影响。
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。尾矿储存方式由筑坝式排放改为干式堆存排放，库内无存水，避免了溃坝、漫坝、垮坝事故的发生，从而解决尾矿堆存的安全性问题；干排干堆还可节省大量的山地、林地甚至耕地，为国家节省大量的土地资源。
目前国内关于尾矿干堆堆存的方法很多，如《矿业工程》2011年10月第5 期介绍了一种“尾矿干堆处理技术”，其采用的尾矿干堆关键技术是：选矿厂产生的尾矿浆,经浓缩机浓缩,再经渣浆泵送入压滤车间搅拌槽, 经压滤渣浆泵喂料、压滤机压滤,充分挤压后形成片状的尾渣饼,重量浓度达到80%以上,含水量仅约20%。尾矿滤饼经带式运输机运输,将其分层堆存在尾矿干堆场中。压滤的出水进入沉淀池,沉淀池上部清水溢流进入清水池,清水池中的清水由水泵加压供选厂生产用。沉淀池底流细粒尾矿浆经液下渣浆泵压力输送至搅拌槽,再次进入压滤流程。该尾矿压滤干堆技术在实际工程中应用后，日处理量可达5000t，实现了尾矿干堆，并带来了一定的经济效益、环境效益和安全效益，但由于该技术设计的尾矿干堆场仍然需要建设拦砂坝、溢洪道、渗滤水收集系统、水质监测井等设施，而且压滤技术对细粒度尾矿的处理量小，建设与运营成本较高，不适合在平地对细粒尾矿进行大规模干堆应用。
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适于在平地或山体旁对细粒尾矿进行干堆的方法，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，本发明一种适于在平地或山体旁对细粒尾矿进行干堆的方法采用的技术解决方案是：
本发明一种适于在平地或山体旁对细粒尾矿进行干堆的方法采用以下工艺：
1）尾矿干堆场场址选择、尾矿特性分析及尾矿固化剂选择
①尾矿干堆场场区及尾矿特性调查、分析：对尾矿干堆场场区所在位置的地基承载力、基础水文地质进行调查、分析，通过技术、经济比较确定细粒尾矿干堆场的最优场址；对选矿厂产出的尾矿浆的尾矿重量浓度、流速进行调查，对尾矿特性进行分析，包括尾矿粒度、矿物组成，以便选择合适的尾矿固化剂材料；
②尾矿固化剂选择：在对尾矿特性进行调查、分析的基础上，通过试验确定合适的尾矿固化剂；
2）尾矿干堆场设计
①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；根据设计的尾矿堆存量确定尾矿干堆场占地面积；
②采用在平地四边干堆筑坝、中间排尾矿方式或者选择在山体旁三边干堆筑坝、中间排尾矿方式，根据尾矿干堆场占地面积及尾矿排放流量将尾矿干堆场的每一边分为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设计采用堆石、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；
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，将第1）步中选择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）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。
所述的透水性土工材料为加筋土工布或高强度编织袋，其有效孔径为0.1mm~0.2mm范围。
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。
本发明一种适于在平地或山体旁对细粒尾矿进行干堆的方法，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。
（3）尾矿干堆不仅能够节约用水，减少药剂消耗，降低其对周边生态环境的影响，大大提高了尾矿堆体的安全富余度,有助于堆体的长期稳定。
附图说明
图1是本发明一种适于在平地或山体旁对细粒尾矿进行干堆的方法的堆存示意图。
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适于在平地或山体旁对细粒尾矿进行干堆的方法做进一步说明。
由图1所示的本发明一种适于在平地或山体旁对细粒尾矿进行干堆的方法的堆存示意图看出，本发明一种适于在平地或山体旁对细粒尾矿进行干堆的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。
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；根据设计的尾矿堆存量确定尾矿干堆场占地面积。
采用在平地四边干堆筑坝、中间排尾矿方式或者选择在山体旁三边干堆筑坝、中间排尾矿方式；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。
本发明一种适于在平地或山体旁对细粒尾矿进行干堆的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。
本发明在某有色矿山应用后，与新征尾矿库相比，减少尾矿堆存占地30%以上，减少尾矿运输及堆存成本40%以上，效果显著。
Claims (4)
1.一种适于在平地或山体旁对细粒尾矿进行干堆的方法，所述细粒尾矿是指尾矿中-0.074mm粒级含量≥70％的尾矿，其特征在于采用以下工艺：
1)尾矿干堆场场址选择、尾矿特性分析及尾矿固化剂选择
①尾矿干堆场场区及尾矿特性调查、分析：对尾矿干堆场场区所在位置的地基承载力、基础水文地质进行调查、分析，通过技术、经济比较确定细粒尾矿干堆场的最优场址；对选矿厂产出的尾矿浆的尾矿重量浓度、流速进行调查，对尾矿特性进行分析，包括尾矿粒度、矿物组成；
②尾矿固化剂选择：在对尾矿特性进行调查、分析的基础上，通过试验确定合适的尾矿固化剂；
2)尾矿干堆场设计
①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；根据设计的尾矿堆存量确定尾矿干堆场占地面积；
②采用在平地四边干堆筑坝、中间排尾矿方式或者选择在山体旁三边干堆筑坝、中间排尾矿方式，根据尾矿干堆场占地面积及尾矿排放流量将尾矿干堆场的每一边分为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设计采用堆石、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)；
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，将第1)步中选择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)，上述第4)步骤中的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)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所述的一种适于在平地或山体旁对细粒尾矿进行干堆的方法，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所述的一种适于在平地或山体旁对细粒尾矿进行干堆的方法，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1、2或3所述的一种适于在平地或山体旁对细粒尾矿进行干堆的方法，其特征在于：在上述第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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