新型尾礦無害化處理工藝及實踐

王安理，李建政，馬秀勤

(靈寶市金源礦業(yè)有限責(zé)任公司, 河南 靈寶 472500)

尾礦處理是礦山生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，也是選礦廠建設(shè)和運營的重要組成部分。我國大型正規(guī)礦山的尾礦，多數(shù)采用尾礦庫直排的方式處理，尾礦庫屬自然沉淀、澄清脫水工藝，脫水效率非常低下。我國的尾礦庫呈數(shù)量多、規(guī)模小、安全度低的特點。為解決尾礦庫存在的環(huán)境、安全、占地等方面的問題，探索和開發(fā)安全、高效的尾礦處理工藝技術(shù)，顯得尤為迫切和重要。

靈寶市金源礦業(yè)有限責(zé)任公司積極實施“以金為主、綜合開發(fā)利用”的發(fā)展戰(zhàn)略。2006年6月，針對小秦嶺北礦帶金鉬多金屬礦石資源，自主開發(fā)了小秦嶺石英脈金鉬多金屬礦石資源綜合利用新工藝，綜合回收金、銀、鉬、銅、鉛和硫，在原有規(guī)模為350t/d全泥氰化炭漿廠(簡稱炭漿廠)的基礎(chǔ)上，擴建了規(guī)模為1000t/d的多金屬綜合回收選礦廠(簡稱千噸選廠)。擴建后尾礦排放量是原來的3倍以上，由于沒有新建尾礦庫，原尾礦庫庫容迅速縮小，擺在面前的問題是尾礦得不到安全堆存；同時，生產(chǎn)用水量增加了3倍多，而小秦嶺地區(qū)經(jīng)過近30年的開采，礦山涌水量急劇下降，雖多方引水但水量依然缺口較大。尾礦水?dāng)?shù)量雖多，但尾礦水回用率不足40%，常因缺水而被迫停車。金源公司針對尾礦的安全堆存和尾礦水重復(fù)利用問題進行了深入的研究，自主開發(fā)了新型尾礦無害化處理工藝。

1 新型尾礦無害化處理工藝

1.1 尾礦性質(zhì)簡述

1.1.1 千噸選廠尾礦性質(zhì)

千噸選廠入選的是低品位石英脈金鉬多金屬礦石，工藝包括混合浮選、氰化提金、浮選鉬、鉛、銅，綜合回收了金、鉬、鉛和銅。尾礦成分主要是石英、碳酸鈣等礦物，尾礦產(chǎn)率99%，尾礦比重2.9t/m3,尾礦礦漿濃度為26%～29%，礦漿pH值為6～7,-200目粒級占60%～65%，但—400目粒級占38.68%，粒度粗細(xì)組成很不均勻。尾礦粒度組成見表1。

表1 千噸選廠尾礦粒度篩析結(jié)果

1.1.2 炭漿廠尾礦性質(zhì)

炭漿廠為了提高金的回收率，而采用原礦二段閉路細(xì)磨工藝，其尾礦粒度為-200目占90%～93%，礦漿濃度45%～48%，尾礦數(shù)量350t/d，尾礦水含氰化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.05%。

1.2 尾礦無害化處理工藝

新型尾礦無害化處理工藝，是指尾礦經(jīng)濃縮-過濾二段脫水后，得到尾礦干渣和回水，尾礦干渣直接堆存于尾礦堆場，回水全部循環(huán)利用，只建尾礦堆場無需建尾礦庫。尾礦無害化處理工藝流程見圖1。

千噸選廠尾礦自流至深錐濃密機進行濃縮脫水，將礦漿濃度由26%～29%提高至62%～65%，然后用泵將濃縮底流礦漿揚送至陶瓷過濾機過濾脫水，所得尾礦干渣含水13%以下。尾礦干渣用皮帶輸送機輸送至尾礦堆場，采用裝載機攤鋪、逐層碾壓、夯實后覆土、即可恢復(fù)植被或復(fù)懇；濃密機溢流水和陶瓷過濾機濾液水統(tǒng)稱為回水，回水經(jīng)回水處理系統(tǒng)凈化后，供生產(chǎn)循環(huán)重復(fù)使用。

圖1 尾礦無害化處理工藝流程

炭漿廠尾礦自流至攪拌槽，攪拌槽起到緩沖和攪拌的作用，用泵直接揚送至陶瓷過濾機過濾，濾渣和千噸選廠尾礦濾餅用同一條皮帶輸送機輸送至尾礦堆場，濾液水供炭漿廠重復(fù)使用。

2 工藝的特點

2.1 節(jié)水環(huán)保的“零”排放尾礦處理工藝

尾礦水通常含有各種選礦藥劑、金屬離子，甚至含有劇毒的物質(zhì)，不能直接排放。本工藝用吸附法將回水二次凈化處理后供生產(chǎn)重復(fù)使用，既節(jié)約了水資源，又避免了廢水外排污染環(huán)境?；厮梦椒▋艋幚?，既可以回收水中的微量金，提高礦產(chǎn)綜合回收利用率，又可以脫去水中的油、藥等有害物質(zhì)，避免水中油、藥等累積后影響生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)。而對于藥劑制度簡單的選礦水，可直接重復(fù)使用，無需吸附凈化，比如單一金屬選礦、全泥氰化等工藝。千噸選廠回水重復(fù)利用率達到92.6%以上，領(lǐng)先于環(huán)境保護部、國土資源部、衛(wèi)生部聯(lián)合制訂的關(guān)于礦山生態(tài)環(huán)境保護與污染防治技術(shù)政策規(guī)定的，到2010年有色系統(tǒng)選礦的水重復(fù)利用率應(yīng)達到75%的目標(biāo)。雖然尾礦干渣含有13%～15%的水分，以及微量的有毒有害物質(zhì)，但是已被完全封閉在堆場中，避免外滲和擴散，經(jīng)過長期的露天暴曬和自然降解，基本消除了對環(huán)境的危害。因此，工藝被稱做節(jié)水環(huán)保的“零”排放尾礦處理工藝。

2.2 安全經(jīng)濟的尾礦處理方式

尾礦堆場的穩(wěn)定性主要取決于尾渣的壓實度，保證壓實度的關(guān)鍵是控制尾渣含水率。本工藝尾礦渣含水率低于13%～15%，直接干式堆存，可只建尾礦堆場無需建尾礦庫。壓濾尾礦含水一般在18%～25%，需在中轉(zhuǎn)堆場自然晾曬脫水后再轉(zhuǎn)運至永久堆場，不能直接堆存。本工藝尾礦干渣直接用裝載機攤鋪，同時進行碾壓、壓實，然后覆土即可恢復(fù)植被或復(fù)墾，尾礦的壓實度可以達到0.95以上，尾礦安全性能好。及時恢復(fù)植被，可以避免沙塵飛揚污染大氣，防止雨水沖刷堆場坡面，影響堆場穩(wěn)定，簡化了尾礦處理工藝。正常情況下，尾礦堆場無水，尾礦管理工作簡單。尾礦庫的基建投資，一般占礦山建設(shè)總投資10%以上，占選廠投資的20%左右，尾礦設(shè)施的運行成本占選廠生產(chǎn)成本的30%以上，顯然，不建尾礦庫可以減少礦山投資和運行成本。尾礦濃縮直排尾礦庫與無害化處理對比見表2。

表2 尾礦濃縮直排尾礦庫與無害化處理對比

2.3 高效自動化的尾礦處理設(shè)備

2.3.1 高效的尾礦濃縮脫水設(shè)備

濃縮脫水是尾礦處理的重要環(huán)節(jié)，工藝采用國家專利高效濃縮設(shè)備——深錐濃密機(專利號ZL200720093039.8)，獲得了高濃度底流和低含固量溢流。深錐濃密機由深錐、給料裝置、攪拌裝置、控制箱等組成，礦漿首先進入給料裝置，易沉降的大顆粒迅速沉降至錐部，細(xì)顆粒從給料裝置下部分散至濃相沉積層進一步沉降，澄清的溢流水從上部溢流堰排出，下部錐底排出高濃度的底流。與普遍采用的濃密機相比，深錐濃密機在外形上的顯著特點是高度大，其高徑比是2.1～2.4。實踐表明，深錐濃密機處理多金屬金鉬礦石浮選尾礦，其底流礦漿濃度可以達到65%以上。高濃度礦漿為降低過濾機濾餅水分和提高過濾機生產(chǎn)能力創(chuàng)造了很好的條件，溢流中懸浮物含量小于160×10-6，可做為生產(chǎn)用水使用。據(jù)資料顯示，由水力旋流器-濃密機串聯(lián)濃縮流程，尾礦綜合濃縮濃度僅達到45%～50%。其他高效重力沉降脫水設(shè)備，雖然對濃縮機設(shè)備結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，但是需要添加絮凝劑輔助脫水才能有較好的濃縮效果。本專利設(shè)備無需添加絮凝劑、無需旋流器，即可達到高濃度的濃縮礦漿和清澈的溢流。

2.3.2 自動節(jié)能的尾礦過濾設(shè)備

尾礦能否直接堆存的關(guān)鍵，是尾礦含水率的高低，尾礦過濾是控制尾礦含水率的最后工序。過濾設(shè)備主要有壓濾機、帶式過濾機、筒式過濾機等。本工藝選用集微孔陶瓷、超聲技術(shù)、自動化控制于一體的新型、高效、節(jié)能、環(huán)保的固液分離設(shè)備——陶瓷過濾機過濾尾礦，替代傳統(tǒng)的壓濾機。陶瓷過濾機工作周期，由礦漿給入、濾餅形成、濾餅干燥、濾餅卸料、反沖洗五部分組成。其特點是效率高、操作簡單，可以實現(xiàn)尾礦100%全部處理，濾渣含水率13%～15%，松散度良好，可以直接堆存、運輸、壓實，不需用干燥機干燥。濾液水象自來水一般可循環(huán)利用。尾礦陶瓷過濾與尾礦壓濾對比結(jié)果，見表3。壓濾機主要用于粘度大、顆粒細(xì)的化工產(chǎn)品和選礦廠精礦的脫水、黃金氰化洗滌等作業(yè)，在尾礦處理方面應(yīng)用較少。

表3 尾礦陶瓷過濾與尾礦壓濾對比結(jié)果

3 工藝的適用范圍

3.1 適用于新、老礦山企業(yè)尾礦處理

礦山企業(yè)新建選礦廠選擇該工藝，只建尾礦堆場無需建尾礦庫，可以減少基建投資，加快建設(shè)速度，避免投入大量資金用于征地、農(nóng)林、青苗補償?shù)?，保證尾礦的安全堆存。老礦山企業(yè)選礦廠擴建與否均可采用本工藝，能延長現(xiàn)役尾礦庫使用壽命，尾礦干渣既可以干式直接堆存，還可以用于筑壩，現(xiàn)役尾礦庫終期庫容利用系數(shù)可達1.0～1.4或更高[1]。

3.2 適用于干旱缺水地區(qū)礦山企業(yè)尾礦處理

對于北方干旱、缺水的地區(qū)，尾礦水可循環(huán)使用，回水利用率高，既可以節(jié)約水資源，又可以避免污染地下水資源，從根本上解決了環(huán)境污染問題。還可以綜合回收尾礦水中的有價元素。

4 實施效果

千噸選廠尾礦水的重復(fù)使用，可回收其中的

微量金，節(jié)約各類選礦藥劑費，供水費用等約120萬元/a。至2009年底，已累計節(jié)水約317萬t，填溝造地約16.49畝，回水循環(huán)重復(fù)利用率達到92.6%，從根本上解決了千噸選廠生產(chǎn)用水問題。

炭漿廠回水的重復(fù)循環(huán)使用，每年可以減排含氰廢水12萬m3,回水中的氰離子和堿得到循環(huán)利用，可節(jié)約氰化鈉約45t/a、石灰30 t/a。不需另建污水處理設(shè)施，可減少含氰廢水處理費用18萬元/a，杜絕了含氰廢水污染水資源。

尾礦直接堆存于尾礦堆場，無需建尾礦庫，尾礦管理人員比尾礦庫少10人。按10年計算，人工費可減少200萬元；按10年服務(wù)年限計算，尾礦堆場比尾礦庫投資少459.94萬元；尾礦逐層壓實，保證了尾礦的安全堆存。

5 結(jié) 論

尾礦無害化處理工藝是一種新型尾礦堆存方法，運用新工藝設(shè)備技術(shù)手段，將尾礦含水率控制在13%～15%以下。尾礦堆存于尾礦堆場，只需建尾礦堆場，無需建尾礦庫，實現(xiàn)了節(jié)水、環(huán)保、安全、效益的有機結(jié)合和統(tǒng)一，促進人與自然的持續(xù)和諧發(fā)展。

[1] 遲春霞，沈強.尾礦干堆技術(shù)探討[J].黃金，2008，10(10)：47-49.