CN112412531A - 一种尾矿库销库的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于尾矿库处理技术领域，公开了一种尾矿库销库的方法，包括步骤1：利用开采废石和回采尾砂分级式制备充填料；步骤2：分级式充填料脱水；步骤3：分级式充填料的浆料处理；步骤4：充填；在本发明中，形成废石开采与尾矿库回采尾砂之间的置换，具体表现开采废石制成砂石骨料，并利用回采尾砂充填废石开采所形成的空区，以实现尾矿库销库处理的利益最大化；具体对尾矿库的回采尾砂进行分级处理，其中：粗颗粒尾砂在深度去除污染物或无害化处理后作为砂石骨料进行售卖；筛上细颗粒尾砂与砂石废料混合，对开采废石所形成的空区进行充填；筛下细颗粒尾砂对充填浆料浓度进行调整，并且还可用做新型胶结剂的制备原料。

Description

一种尾矿库销库的方法
技术领域
本发明属于尾矿库处理技术领域，具体涉及一种尾矿库销库的方法。
背景技术
尾矿库是用以贮存金属、非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿的场所，而随着经济的发展，社会对矿产品的需求大幅度增加，加之可利用矿产的品位日益降低，矿产开发规模随之加大，产生的尾矿量不断增加，使得尾矿堆存占地大、环境污染严重、安全隐患多等问题日益突出。
我国共有尾矿库近8000座，总量居世界第一；其中，“头顶库”(初期坝坡脚起至下游尾矿流经路径1公里范围内有居民或重要设施的尾矿库)1112座，涉及下游居民40余万人，一旦防控不力发生溃坝，极有可能酿成重特大事故；由此可知，对尾矿库的处理是一个丞待解决的问题。
目前，对尾矿库提出了隐患治理、升级改造、闭库及销库、尾矿综合利用和下游居民搬迁等五种治理方式。一座“头顶库”可以采用一种或几种并用的方式进行治理。以上五种治理方式中，除销库和尾矿综合利用外，采用其他的治理方式，尾矿库还是存在于地表，这个高势能的危险源还是没有消除。
发明内容
鉴于此，为实现尾矿库的有效处理，本发明的目的在于提供一种尾矿库销库的方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种尾矿库销库的方法，包括如下步骤：
步骤1：充填料制备
对目标尾矿库进行尾砂回采，并根据目标尾矿库中贮存的尾矿量和回采周期确定尾砂回采规模；
根据所述尾砂回采规模，在目标地下矿区内选择砂石骨料料场；在所述砂石骨料料场开采废石，形成开采空区，所述空区满足尾砂回采量的贮存；
在所述砂石骨料料场对废石进行破碎、筛分、洗砂后，获得砂石骨料和砂石废料；对所述砂石废料进行分级，得到细砂石废料和粗砂石废料，且所述粗砂石废料的固体质量占原砂石废料固体总质量的20％～25％；
在所述砂石骨料料场对尾砂进行分级，得到细颗粒尾砂和粗颗粒尾砂；对所述细颗粒尾砂进行二次分级，得到筛上细颗粒尾砂和筛下细颗粒尾砂；
步骤2：脱水
将所述细砂石废料和筛上细颗粒尾砂混合送入充填站卧式砂仓，在砂仓内进行自然沉降、溢流脱水，得到含水率为30％～50％的细颗粒浆料，溢流水通过溢流管返回目标尾矿库污水净化站；
将粗砂石废料脱水至含水量低于5％；
步骤3：浆料处理
在所述细颗粒浆料中加入胶凝材料，均匀混合，得到混合浆料，且所述细颗粒浆料：胶凝材料＝(3～12)：1；向所述混合浆料中添入筛下细颗粒尾砂，调整所述混合浆料重量浓度为55％～65％；
在所述粗砂石废料中加入胶凝材料，均匀混合，得到混合干料；
步骤4：充填
在所述空区设置充填井和充填管，将所述混合浆料通过充填管运送至井下空区，将所述混合干料通过充填井运送至井下空区；
所述混合干料与所述混合浆料在井下混合均匀后，充填至井下采空区，形成充填体。
优选的，所述砂石骨料和所述粗颗粒尾砂进行售卖或使用。
优选的，在售卖或使用所述粗颗粒尾砂之前，还包括对粗颗粒尾砂进行成分检测，根据检测结果判断所述粗颗粒尾砂中是否残留有害物质；若是，对所述粗颗粒尾砂进行深度去除污染物或无害化处理。
优选的，在所述步骤3中，剩余的筛下细颗粒尾砂烘干后售卖至水泥厂，制备胶结剂；且烘干后所述筛下细颗粒尾砂的含水量小于1％。
优选的，所述胶结剂包括：1％～3％碱性激发剂、1％～7％矿渣、0～2％水泥、80％～90％筛下细颗粒尾砂、15％～35％液体激发剂；所述碱性激发剂由碱金属氢氧化物和其可溶性硅酸盐组成；所述液体激发剂为水。
优选的，所述胶凝材料为胶结剂、水泥、石灰、石膏、水玻璃中的一种或几种的混合物，当为混合物时，混合比例为任意比。
优选的，所述尾砂采用取干砂或取砂浆的方式进行回采，且所述砂浆中固体浓度为40％～50％。
优选的，在选择所述砂石骨料料场时，还包括：对目标地下矿区的地质资料进行分析，选择满足砂石骨料质量需求的区域作为砂石骨料料场。
优选的，将所述细砂石废料和筛上细颗粒尾砂混合送入充填站卧式砂仓时，所述细砂石废料与所述筛上细颗粒尾砂的混合质量比为1～3:7～9。
优选的，所述充填管在每次充填结束后均用水冲洗充填管，产生的冲管水通过井下排水系统回收利用或者与混合干料混合形成充填体。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
在本发明中，形成废石开采与尾矿库回采尾砂之间的置换，具体表现开采废石制成砂石骨料，并利用回采尾砂进行废石开采所形成的空区充填，由此将尾砂置换为砂石骨料，以实现尾矿库销库处理的利益最大化。
具体的，对尾矿库的回采尾砂进行分级处理，其中：粗颗粒尾砂在深度去除污染物或无害化处理后作为砂石原料进行售卖；筛上细颗粒尾砂与砂石废料混合，对开采废石所形成的空区进行充填；筛下细颗粒尾砂对充填浆料浓度进行调整，并且还用做新型胶结剂的制备原料；综上，实现对尾矿库回采尾砂的充分利用，真正实现“无尾矿山”。
上述，关于筛下细颗粒尾砂制备新型胶结剂：通过多次分级使得筛下细颗粒尾砂的粒径较小，由此有效节省了新型胶结剂制备时的破碎成本，并大大降低了水泥用量，进而降低充填成本。
另外，基于本发明所提供的方法，还能提高尾砂和砂石废料混合在进行空区充填时所形成的充填体的结构强度，从而有效保证空区的充填安全。
附图说明
图1为本发明所提供的尾矿库销库的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中，提供了一种尾矿库销库的方法，具体结合图1所示，所述的方法包括如下步骤：
步骤1：充填料制备
对目标尾矿库进行尾砂回采，并根据目标尾矿库中贮存的尾矿量和回采周期确定尾砂回采量；
根据尾砂回采量，在目标地下矿区内选择砂石骨料料场；在砂石骨料料场开采废石，形成开采空区，空区满足尾砂回采量的贮存；
在砂石骨料料场对废石进行破碎、筛分、洗砂后，获得砂石骨料和砂石废料；对砂石废料进行分级，得到细砂石废料和粗砂石废料，且粗砂石废料的固体质量占原砂石废料固体总质量的20％～25％；
在砂石骨料料场对尾砂进行分级，得到细颗粒尾砂和粗颗粒尾砂；对细颗粒尾砂进行二次分级，得到筛上细颗粒尾砂和筛下细颗粒尾砂；
具体，在本步骤中，尾砂采用取干砂或取砂浆的方式进行回采，且砂浆中固体浓度为40％～50％。
关于取干砂：利用推土机、挖掘机等机械在尾矿库内挖采干砂，经自卸汽车运至尾矿库岸边；再利用装载机将尾矿送入受料仓，干砂经皮带运至砂石骨料料场；
关于取砂浆：利用浮体潜水渣浆泵将库尾不适宜干采的尾矿输送至岸边山坡上，调整砂浆中固体浓度为40％～50％后泵送至砂石骨料料场。
具体，在本步骤中，在选择砂石骨料料场时，还包括：对目标地下矿区的地质资料进行分析，选择满足砂石骨料质量需求的区域作为砂石骨料料场。示例的，砂石骨料质量要求包含岩石质量指标(RQD)、抗压强度、软化系数、干密度、吸水率、硫酸盐及硫化物含量、密度、有机质含量等指标。
具体，在本步骤中，进行废石开采的方式可采用大直径深孔空场嗣后充填法、分段空场嗣后充填法或浅孔留矿嗣后充填法；
关于上述三种开采方法的适用条件及所占比例为(以山东省一座占地27.2公顷，总库容370万m3，总坝高65m的三等山谷型尾矿库的矿区为例)：
大直径深孔空场嗣后充填法：矿体厚度≥10m，倾角≥70°；或者矿体厚度≥20m；占开采量的70％；
分段空场嗣后充填法：矿体厚度5m～10m；或者矿体厚度10m～20m，且矿体倾角小于70°；占开采矿量的27％；
浅孔留矿嗣后充填法：矿体厚度小于5m；占开采矿量的3％。
矿山现有的井下开拓和提升系统的能力为2000t/d，设计开采废石的能力与之相同，也为2000t/d。废石体重按2.7t/m3计，可形成采空区约741m3/d。其中，井下废石的开采、提升和运输利用现有设施。
进一步的，在上述示例下，应建一座规模2000t/d的砂石骨料料场，在该砂石骨料料场中砂石骨料制备具体采用一段闭路破碎+整形破碎+筛分+洗砂的流程。具体，利用锤式破碎机进行一段破碎，破碎产品经带式输送机输送至双层圆振筛进行一段筛分，筛上产品(+31.5mm)经带式输送机输送回一段破碎机构成闭路，筛中产品(20mm～31.5mm)作为骨料产品经带式输送机运至骨料仓，筛下产品(0mm～20mm)与废石仓内的物料合并后由带式输送机给入立轴破碎机进行整形，整形产品通过溜槽给入双层圆振筛进行二段筛分，其中筛上产品(10mm～20mm)和筛中产品(5mm～10mm)作为骨料产品分别由带式输送机进入骨料仓，筛下产品分别自流给入轮式洗砂机除去细泥，细砂分别给入直线振动筛进行脱水，筛下产品返回洗砂机，筛上产品(0.075mm～5mm)作为机制砂产品经带式输送机运至机制砂仓，洗出的细泥则作为砂石废料进行后续的空区充填。
步骤2：脱水
将细砂石废料和筛上细颗粒尾砂混合送入充填站卧式砂仓，在砂仓内进行自然沉降、溢流脱水，得到含水率为30％～50％的细颗粒浆料，溢流水通过溢流管返回目标尾矿库污水净化站；
将粗砂石废料脱水至含水量低于5％；
具体，在本步骤中，砂石废料和筛上细颗粒尾砂混合送入充填站卧式砂仓时，细砂石废料与筛上细颗粒尾砂的混合质量比为1～3:7～9。
步骤3：浆料处理
在细颗粒浆料中加入胶凝材料，均匀混合，得到混合浆料，且细颗粒浆料：胶凝材料＝(3～12)：1；向混合浆料中添入筛下细颗粒尾砂，调整混合浆料重量浓度为55％～65％；
在粗砂石废料中加入胶凝材料，均匀混合，得到混合干料；
具体，在本步骤中，剩余的筛下细颗粒尾砂烘干后售卖至水泥厂，制备胶结剂；且烘干后筛下细颗粒尾砂的含水量小于1％。
具体，在本步骤中，胶结剂包括：1％～3％碱性激发剂、1％～7％矿渣、0～2％水泥、80％～90％筛下细颗粒尾砂、15％～35％液体激发剂；其中：碱性激发剂由碱金属氢氧化物和其可溶性硅酸盐组成；液体激发剂为水。
关于胶结剂的制备：首先将碱性激发剂、矿渣、水泥、筛下细颗粒尾砂一起磨粉50分钟；然后粉状混合物加入液体激发剂中均匀混合即可。
具体，在本步骤中，胶凝材料为胶结剂、水泥、石灰、石膏、水玻璃中的一种或几种的混合物，当为混合物时，混合比例为任意比；其中，优选采用上述通过筛下细颗粒尾砂制备的胶结剂。
步骤4：充填
在空区设置充填井和充填管，将混合浆料通过充填管运送至井下空区，将混合干料通过充填井运送至井下空区；
混合干料与混合浆料在井下混合均匀后，充填至井下采空区，形成充填体；
具体，在本步骤中，充填管在每次充填结束后均用水冲洗充填管，产生的冲管水通过井下排水系统回收利用或者与混合干料混合形成充填体。
上述，硬化后的充填体强度达2MPa～4MPa，能有效满足保证空区的充填安全。
另外，对于上述制备的砂石骨料和粗颗粒尾砂进行售卖或使用。
进一步的，在售卖或使用粗颗粒尾砂之前，还包括对粗颗粒尾砂进行成分检测，根据检测结果判断粗颗粒尾砂中是否残留有害物质；若是，对粗颗粒尾砂进行深度去除污染物或无害化处理。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种尾矿库销库的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：充填料制备
对目标尾矿库进行尾砂回采，并根据目标尾矿库中贮存的尾矿量和回采周期确定尾砂回采规模；
根据所述尾砂回采规模，在目标地下矿区内选择砂石骨料料场；在所述砂石骨料料场开采废石，形成开采空区，所述空区满足尾砂回采量的贮存；
在所述砂石骨料料场对废石进行破碎、筛分、洗砂后，获得砂石骨料和砂石废料；对所述砂石废料进行分级，得到细砂石废料和粗砂石废料，且所述粗砂石废料的固体质量占原砂石废料固体总质量的20％～25％；
在所述砂石骨料料场对尾砂进行分级，得到细颗粒尾砂和粗颗粒尾砂；对所述细颗粒尾砂进行二次分级，得到筛上细颗粒尾砂和筛下细颗粒尾砂；
步骤2：脱水
将所述细砂石废料和筛上细颗粒尾砂混合送入充填站卧式砂仓，在砂仓内进行自然沉降、溢流脱水，得到含水率为30％～50％的细颗粒浆料，溢流水通过溢流管返回目标尾矿库污水净化站；
将粗砂石废料脱水至含水量低于5％；
步骤3：浆料处理
在所述细颗粒浆料中加入胶凝材料，均匀混合，得到混合浆料，且所述细颗粒浆料：胶凝材料＝(3～12)：1；向所述混合浆料中添入筛下细颗粒尾砂，调整所述混合浆料重量浓度为55％～65％；
在所述粗砂石废料中加入胶凝材料，均匀混合，得到混合干料；
步骤4：充填
在所述空区设置充填井和充填管，将所述混合浆料通过充填管运送至井下空区，将所述混合干料通过充填井运送至井下空区；
所述混合干料与所述混合浆料在井下混合均匀后，充填至井下采空区，形成充填体。
2.根据权利要求1所述的一种尾矿库销库的方法，其特征在于：所述砂石骨料和所述粗颗粒尾砂进行售卖或使用。
3.根据权利要求2所述的一种尾矿库销库的方法，其特征在于：在售卖或使用所述粗颗粒尾砂之前，还包括对粗颗粒尾砂进行成分检测，根据检测结果判断所述粗颗粒尾砂中是否残留有害物质；若是，对所述粗颗粒尾砂进行深度去除污染物或无害化处理。
4.根据权利要求1所述的一种尾矿库销库的方法，其特征在于：在所述步骤3中，剩余的筛下细颗粒尾砂烘干后售卖至水泥厂，制备胶结剂；且烘干后所述筛下细颗粒尾砂的含水量小于1％。
5.根据权利要求4所述的一种尾矿库销库的方法，其特征在于：所述胶结剂包括：1％～3％碱性激发剂、1％～7％矿渣、0～2％水泥、80％～90％筛下细颗粒尾砂、15％～35％液体激发剂；
所述碱性激发剂由碱金属氢氧化物和其可溶性硅酸盐组成；
所述液体激发剂为水。
6.根据权利要求3或4所述的一种尾矿库销库的方法，其特征在于：所述胶凝材料为胶结剂、水泥、石灰、石膏、水玻璃中的一种或几种的混合物，当为混合物时，混合比例为任意比。
7.根据权利要求1所述的一种尾矿库销库的方法，其特征在于：所述尾砂采用取干砂或取砂浆的方式进行回采，且所述砂浆中固体浓度为40％～50％。
8.根据权利要求1所述的一种尾矿库销库的方法，其特征在于，在选择所述砂石骨料料场时，还包括：对目标地下矿区的地质资料进行分析，选择满足砂石骨料质量需求的区域作为砂石骨料料场。
9.根据权利要求1所述的一种尾矿库销库的方法，其特征在于：将所述细砂石废料和筛上细颗粒尾砂混合送入充填站卧式砂仓时，所述细砂石废料与所述筛上细颗粒尾砂的混合质量比为1～3:7～9。
10.根据权利要求1所述的一种尾矿库销库的方法，其特征在于：所述充填管在每次充填结束后均用水冲洗充填管，产生的冲管水通过井下排水系统回收利用或者与混合干料混合形成充填体。
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