武鋼金山店鐵礦尾礦干堆技術(shù)方案比選

楊強(qiáng)勝 朱君星 段蔚平

(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司)

武鋼金山店鐵礦尾礦干堆技術(shù)方案比選

楊強(qiáng)勝1,2,3朱君星1,2,3段蔚平1,2,3

(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國(guó)家工程研究中心有限公司)

針對(duì)武鋼金山店鐵礦尾礦庫(kù)建設(shè)存在的征地多、投資大、工期長(zhǎng)且難以滿足綠色礦山建設(shè)和環(huán)保要求等問(wèn)題，提出了尾礦干堆的新型技術(shù)方案。現(xiàn)有的尾礦干堆技術(shù)方案有尾礦脫水干堆、尾礦固化干堆和尾礦固結(jié)干堆等3類，通過(guò)技術(shù)、工程、設(shè)備與經(jīng)濟(jì)綜合比選，采用工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備較少、能耗較低、管理方便的尾礦固化干堆方案，該方案有助于解決武鋼金山店鐵礦尾礦安全處置問(wèn)題，可為類似礦山提供參考。

尾礦干堆 固化干堆 綠色礦山 方案比選

目前我國(guó)是全球大宗尾礦堆存量最大的國(guó)家，據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2013年大宗尾礦產(chǎn)生量約16.49億t。面對(duì)巨大的尾礦排放量，國(guó)內(nèi)尾礦排放方式仍采用傳統(tǒng)的以濕排為主構(gòu)筑尾礦庫(kù)的方式儲(chǔ)存，該堆存工藝易對(duì)礦區(qū)環(huán)境造成危害且占用土地，易產(chǎn)生由尾礦庫(kù)引起的安全隱患[1-3]。尾礦干式排放可減少對(duì)環(huán)境的污染，增加尾礦庫(kù)的安全性，因而成為解決尾礦排放的有效途徑之一[4-5]。為此，針對(duì)武鋼金山店鐵礦的尾礦安全處置問(wèn)題，采用尾礦干式排放的新型工藝。

1 尾礦干堆材料

1.1 尾礦化學(xué)成分

金山店鐵礦尾礦化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 尾礦化學(xué)成分 %

元素TFeMFeSCaOAl2O3SiO2MgO含量8.290.354.9911.498.0135.827.38

1.2 固化尾礦坍落度與強(qiáng)度

固化尾礦的坍落度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。固化尾礦強(qiáng)度測(cè)試采用驗(yàn)證性試驗(yàn)，該試驗(yàn)在室內(nèi)溫度(22±2) ℃，濕度90%的養(yǎng)護(hù)條件下進(jìn)行，結(jié)果見(jiàn)表3。

由表2、表3可知：隨著尾礦濃度的提高、膠骨比的增加其坍落度逐漸減?。谎訒r(shí)越長(zhǎng)，其坍落度越小，尾礦固化體的穩(wěn)定性和強(qiáng)度得到了相應(yīng)的提高；膠骨比增加，強(qiáng)度提高但運(yùn)營(yíng)成本也隨之增加。綜合分析，尾礦固化干堆擬采用尾礦濃度60%、膠骨比1∶(30～40)的方案。

表2 固化尾礦坍落度

表3 固化尾礦單軸抗壓強(qiáng)度

2 尾礦干堆方案比選

2.1 方案介紹

2.1.1 尾礦脫水干堆

將φ70 m普通濃縮機(jī)(大井)底流濃度為27%～30%的尾礦泵入水力旋流器分級(jí)，粗粒至脫水篩脫水后，含水率≤15%的尾礦通過(guò)皮帶機(jī)排放露天干堆場(chǎng)地；旋流器溢流(細(xì)粒)及脫水篩下的渾水分別流至高效濃密機(jī)，濃密機(jī)底流(濃度≥40%)進(jìn)入壓濾機(jī)脫水，濾餅(含水率≤20%)再通過(guò)皮帶機(jī)排放至露天干堆場(chǎng)地。濃密機(jī)溢流與壓濾機(jī)脫水作為選礦回水之用(圖1)。

圖1 尾礦脫水干堆工藝

2.1.2 尾礦固化干堆

將φ70 m普通濃縮機(jī)(大井)底流濃度為27%～30%的尾礦通過(guò)底流泵管道進(jìn)入φ20 m高效濃密機(jī)，高效濃密機(jī)底流(≥60%濃度)的尾礦與膠骨比(灰砂比)為1∶(20～40)的干式固化劑混合攪拌，通過(guò)管道自流至干堆場(chǎng)地(圖2)。濃密機(jī)溢流作為回水自流至選廠。

圖2 尾礦固化干堆工藝

2.1.3 尾礦固結(jié)干堆

將φ70 m普通濃縮機(jī)(大井)底流濃度為27%～30%的尾礦泵入水力旋流器分級(jí)，水力旋流器底流(濃度為60%的粗粒)通過(guò)管道排入干堆場(chǎng)地一側(cè)。旋流器溢流進(jìn)入φ20 m高效濃密機(jī)，濃密機(jī)底流(濃度≥40%)通過(guò)管道排入干堆場(chǎng)地另一側(cè)。旋流器底流與濃密機(jī)底流在場(chǎng)地坑內(nèi)交替排放，即一層粗粒一層細(xì)粒；排水通道為粗粒尾礦，利用堆載尾礦的自重壓力逐漸排出飽和尾礦內(nèi)的孔隙水。由設(shè)置于尾礦堆外側(cè)的排水溝集中將水泵入選廠與濃密機(jī)的溢流(自流至選廠)，兩者一并作為回水利用(圖3)。

圖3 尾礦固結(jié)干堆工藝

2.2 方案比選

上述3類尾礦干堆方案特點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表4。

表4 方案比較

由表4并結(jié)合方案技術(shù)、工程、設(shè)備、經(jīng)濟(jì)等方面的綜合比選分析結(jié)果可知，推薦采用尾礦固化干堆方案。

3 結(jié) 語(yǔ)

尾礦安全處置是武鋼金山店鐵礦生產(chǎn)亟需解決的問(wèn)題，為此，對(duì)尾礦干堆方案進(jìn)行了詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，選擇了較為理想的尾礦干堆方案——尾礦固化干堆，對(duì)于解決該礦尾礦安全處置問(wèn)題、保護(hù)礦區(qū)環(huán)境具有一定的參考價(jià)值。

[1] 段蔚平，郭金峰，汪 斌，等.我國(guó)金屬礦山尾礦堆存技術(shù)及發(fā)展方向[J].金屬礦山，2013(12)：118-122.

[2] 鄧全淋，趙華倫，王恒峰，等.里伍銅礦尾礦干堆處理技術(shù)研究[J].四川有色金屬，2011(9)：5-19.

[3] 葉躍威，何益民，斯建國(guó)，等.遂昌金礦氰化尾礦干堆生產(chǎn)實(shí)踐[J].黃金，2013(2)：69-71.

[4] 彭 華,劉松韜,張清華，等.云南鎮(zhèn)沅金礦尾礦干堆工藝研究[J].云南冶金，2010(12)：54-57.

[5] 林建廣，王漢生，王 芳，等.尾礦干排與傳統(tǒng)濕排工藝的安全經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2013(6)：119-182.

2015-08-07)

楊強(qiáng)勝(1984—)，男，助理工程師，碩士研究生，243000 安徽省馬鞍山市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)西塘路666號(hào)。