生產(chǎn)實(shí)踐中影響全尾砂固結(jié)排放產(chǎn)量的因素

寧忠超

（蕪湖和成礦業(yè)發(fā)展有限公司，安徽 蕪湖 241000）

尾礦屬于選礦后的廢棄物，在我國(guó)尾礦的排放量巨大。除極小部分尾礦被利用外，其余絕大部分存放于地表尾礦庫中。使用地表尾礦庫存放尾礦存在很多問題：①占用大量土地；②直接造成環(huán)境污染；③尾礦壩存在潰壩的安全隱患等。由于土地的日益緊張，適合建設(shè)尾礦庫的地方越來越少。因此尾礦的妥善處理是迫切需要解決的重大技術(shù)難題[1]。利用礦山塌陷區(qū)排放尾砂是綠色開采技術(shù)的重要發(fā)展方向，這樣既解決了尾砂尾礦庫排放占用土地和環(huán)境破壞及安全隱患等問題，又使塌陷區(qū)得到治理，同時(shí)為土地復(fù)墾創(chuàng)造了條件。

西石門鐵礦的采礦方法主要以崩落法為主，因采礦活動(dòng)在地表相應(yīng)的采區(qū)形成了三個(gè)開采塌陷區(qū)。西石門鐵礦尾礦庫為國(guó)家三等庫，設(shè)計(jì)有效庫容為1790萬m3，設(shè)計(jì)壩標(biāo)高440m，現(xiàn)尾礦庫堆積標(biāo)高已達(dá)434m，剩余庫容為320萬m3，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足西石門鐵礦生產(chǎn)需求，從2007年開始五礦邯邢礦業(yè)有限公司就塌陷區(qū)堆放尾礦問題與中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）進(jìn)行過多次技術(shù)交流，并經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，研究，最終確定了全尾砂固結(jié)排放項(xiàng)目。西石門鐵礦北區(qū)塌陷區(qū)有效容積100萬m3，中區(qū)塌陷區(qū)有效容積500萬m3，如選礦尾砂能夠安全排入塌陷區(qū)內(nèi)，則不僅可以有效緩解西石門鐵礦尾礦庫庫容不足問題，還可以利用塌陷區(qū)排尾解決塌陷區(qū)占用土地和破壞環(huán)境及井下安全隱患為題，不僅塌陷區(qū)得到治理，同時(shí)為土地復(fù)墾創(chuàng)造了條件，其所創(chuàng)造的社會(huì)效益是巨大的。

1 全尾砂固結(jié)排放簡(jiǎn)介

尾砂的處理方式分為三類，分別為濕式排放、干式排放和固結(jié)排放。他們各自有自己的特點(diǎn)。

濕式排放：該方式不對(duì)尾砂進(jìn)行濃縮脫水處理，直接將尾砂排入露天塌陷區(qū)。該方式工藝簡(jiǎn)單，投資和運(yùn)行費(fèi)用低，但排尾量較少，塌陷區(qū)的有效利用率低，并且坑底滲漏的可能性很大，從而可能影響井下生產(chǎn)，因此風(fēng)險(xiǎn)較大。

干式排放：該方式將尾砂礦漿濃縮脫水成80%左右的干狀尾砂，然后通過皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)將尾砂排入露天塌陷區(qū)。該方式工藝相對(duì)較為簡(jiǎn)單，與濕式排放相比雖然投資和運(yùn)行費(fèi)用有所增加，但排尾量較大，塌陷區(qū)的有效利用綠高，坑底滲漏的可能性很小，因此比較安全。并且塌陷區(qū)排滿后，方便地表的復(fù)墾處理[2]。

全尾砂固結(jié)排放：全尾砂固結(jié)是在干式排放的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加入少量的膠凝材料對(duì)尾砂進(jìn)行固結(jié)，避免干狀尾砂泥化和揚(yáng)沙。該方式比干式排放效果更好，且更安全。但由于膠凝材料的使用，使得運(yùn)營(yíng)費(fèi)用相對(duì)較高。

結(jié)合礦區(qū)的實(shí)際并經(jīng)過綜合考慮，尤其是考慮北區(qū)塌陷坑排尾的安全，選擇干式全尾砂固結(jié)排放，將來在條件許可的情況下，可以逐步降低膠凝材料的用量，甚至達(dá)到干式排放，從而進(jìn)一步降低排尾成本。

2 全尾砂固結(jié)排放工藝流程圖

全尾砂固結(jié)排放工藝流程為由尾礦車間NT—45濃縮機(jī)給入HRC18m濃密機(jī)進(jìn)行濃縮處理，濃密機(jī)溢流水返回NT—45濃縮機(jī)，濃密機(jī)底流尾砂漿給入攪拌桶的同時(shí)加入2%～3%的膠凝材料進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后給入GP64盤式真空過濾機(jī)進(jìn)行濾水處理，最后高濃度的全尾砂固結(jié)排放產(chǎn)品經(jīng)由皮帶排入塌陷區(qū)[3]。

3 影響全尾砂固結(jié)排放產(chǎn)量的因素

經(jīng)過近一年的跟蹤觀察我們發(fā)現(xiàn)在日常生產(chǎn)中，全尾砂固結(jié)排放產(chǎn)量不穩(wěn)定，其具體表現(xiàn)為白天產(chǎn)量低，晚上產(chǎn)量高。我們綜合《全尾砂固結(jié)排放理論及工藝研究報(bào)告》及《尾砂固結(jié)技術(shù)研究》與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來對(duì)西石門鐵礦全尾砂固結(jié)排放項(xiàng)目進(jìn)行研究分析，認(rèn)為全尾砂固結(jié)排放的產(chǎn)量以下兩方面有關(guān)系：①尾砂漿的濃度及其+200目粒度含量有關(guān)系；②固結(jié)產(chǎn)品濃度高低有關(guān)系。因此我們選取了正常生產(chǎn)運(yùn)行中某一天24小時(shí)全尾砂固結(jié)排放的產(chǎn)量、尾砂漿濃度、尾砂漿中+200目粒度含量以及固結(jié)產(chǎn)品濃度來追蹤、分析。

圖1 全尾砂固結(jié)排放工藝流程圖

我們利用濃度壺法來稱量過濾機(jī)給料礦漿的濃度，用套篩對(duì)尾砂進(jìn)行+200目粒度含量進(jìn)行測(cè)定，對(duì)固結(jié)排放產(chǎn)品濃度進(jìn)行烘干測(cè)定。

3.1 全尾砂固結(jié)排放尾砂漿濃度與+200目粒度含量之間的關(guān)系

我們對(duì)全尾砂固結(jié)排放尾砂漿濃度與其所含+200目粒度含量之間進(jìn)行分析，所得數(shù)據(jù)及圖表如下。

表1 尾砂漿濃度與+200目粒度含量表

圖2 尾砂漿濃度與+200目粒度含量間關(guān)系圖

從數(shù)據(jù)表及圖表中我們可以得出：

（1）全尾砂固結(jié)排放尾砂漿的濃度隨著尾砂漿中+200目含量的降低而降低，隨著尾砂漿中+200目含量的增大而增大。

（2）全尾砂固結(jié)排放尾砂漿濃度從早9:00開始降低，在9:00～14:30之間隨著時(shí)間增長(zhǎng)而降低。

（3）全尾砂固結(jié)排放尾砂漿的濃度從14:30分開始增加直到21：00點(diǎn)，然后尾砂漿濃度開始保持穩(wěn)定。

綜上所述：我們對(duì)全尾砂固結(jié)排放尾砂漿濃度與其+200目粒度含量之間的關(guān)系進(jìn)行分析，因?yàn)檫x礦車間從7:00～11:00開始進(jìn)行“避峰填谷”導(dǎo)致+200目粒度顆粒含量減少，這是導(dǎo)致全尾砂固結(jié)排放尾砂漿濃度降低的直接原因。雖然選礦車間避峰填谷的時(shí)間為4個(gè)小時(shí)，但對(duì)于全固結(jié)排放尾砂漿濃度的影響時(shí)間則能達(dá)到12個(gè)小時(shí)。

3.2 全尾砂固結(jié)排放產(chǎn)量與尾砂漿濃度之間的關(guān)系

全尾砂固結(jié)排放產(chǎn)量與尾砂漿濃度之間進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)及圖表如下所示。

表2 尾砂漿濃度與+200目粒度表

通過數(shù)據(jù)表格及圖表我們可以得出如下結(jié)論：

（1）全尾砂固結(jié)排放的產(chǎn)量隨著尾砂漿濃度的增加而增加，隨著濃度的降低而降低。

（2）全尾砂固結(jié)排放的產(chǎn)量從早上9點(diǎn)左右開始隨著濃度的下降而開始急劇下降，直到晚上21點(diǎn)才開始正常。

（3）在10:00～20:00全尾砂固結(jié)排放的產(chǎn)量與尾砂漿濃度均相對(duì)較低。

3.3 全尾砂固結(jié)排放產(chǎn)量與固結(jié)產(chǎn)品濃度之間的關(guān)系

表3 全尾砂固結(jié)排放產(chǎn)量跟固結(jié)產(chǎn)品濃度表

圖4 全尾砂固結(jié)排放產(chǎn)量與固結(jié)產(chǎn)品濃度之間關(guān)系圖

全尾砂固結(jié)排放產(chǎn)量與固結(jié)產(chǎn)品濃度之間的關(guān)系進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)及圖表如上所示。

通過數(shù)據(jù)及圖表我們可以得出如下結(jié)論：

（1）全尾砂固結(jié)排放產(chǎn)量跟固結(jié)產(chǎn)品濃度成正比例關(guān)系，隨著固結(jié)產(chǎn)品濃度的增高而增高，隨著固結(jié)產(chǎn)品濃度的降低而降低；

（2）全尾砂固結(jié)排放產(chǎn)量跟固結(jié)產(chǎn)品濃度在0:00～9:00以及21:00～00之間均能達(dá)到較高水平，在此時(shí)間段全尾砂固結(jié)排放產(chǎn)量能達(dá)到66.2噸/時(shí)，固結(jié)產(chǎn)品濃度能達(dá)到79.4%；

（3）在9：00～21:00全尾砂固結(jié)排放的產(chǎn)量以及固結(jié)產(chǎn)品濃度均出現(xiàn)不同幅度的下降，在此時(shí)間段全尾砂固結(jié)排放的產(chǎn)量只有37.4噸/時(shí)，固結(jié)產(chǎn)品濃度僅有73.3%。

綜上所述：在實(shí)際生產(chǎn)中，全尾砂固結(jié)排放的產(chǎn)量在一天當(dāng)中是不穩(wěn)定的尤其是在白天振幅較大，我們對(duì)其進(jìn)行分析得出因白天選礦車間從7:00～11:00避峰填谷，導(dǎo)致了全尾砂固結(jié)排放尾砂漿+200含量的降低，從而導(dǎo)致了全尾砂固結(jié)排放尾砂漿濃度的降低，進(jìn)而導(dǎo)致了全尾砂固結(jié)排放產(chǎn)量以及固結(jié)產(chǎn)品濃度的降低，雖然白天選礦車間避峰填谷4個(gè)小時(shí)，但其影響全尾砂固結(jié)排放的產(chǎn)量時(shí)間長(zhǎng)達(dá)12個(gè)小時(shí)，在全尾砂固結(jié)排放尾砂漿濃度降低之前全尾砂固結(jié)排放每小時(shí)產(chǎn)量為66.2t/h，固結(jié)產(chǎn)品濃度最高達(dá)到79.4%，在尾砂漿濃度降低的過程中全尾砂固結(jié)排放每小時(shí)平均產(chǎn)量?jī)H為37.4t/h，固結(jié)排放濃度降低至僅有73.3%，從這我們可以看出選礦車間避峰填谷對(duì)全尾砂固結(jié)排放的產(chǎn)量影響是巨大的。

4 結(jié)論

全尾砂固結(jié)排放作為全尾砂處理技術(shù)，其在處理全尾砂的同時(shí)還能夠治理因采礦形成的塌陷區(qū)，其所產(chǎn)生的社會(huì)效益是巨大的，對(duì)于具體在實(shí)踐生產(chǎn)中影響其產(chǎn)量及產(chǎn)品濃度的原因我們得出如下結(jié)論：

（1）在實(shí)際生產(chǎn)中全尾砂固結(jié)排放的產(chǎn)量跟全尾砂固結(jié)排放尾砂漿濃度的關(guān)系是成正比的，合適的全尾砂濃度為50%以上。

（2）全尾砂固結(jié)排放尾砂漿的+200目粒度含量將會(huì)直接影響全尾礦固結(jié)排放尾砂漿的濃度，從而間接影響全尾砂固結(jié)排放產(chǎn)量，適宜的粒度為：+200目含量為49%以上。

（3）選礦車間避峰填谷4個(gè)小時(shí)直接影響全尾砂固結(jié)排放產(chǎn)量較低長(zhǎng)達(dá)12個(gè)小時(shí)并且使全尾砂固結(jié)排放的平均產(chǎn)量降低了28.8t/h，固結(jié)產(chǎn)品濃度降低了6.1%，相當(dāng)于降低了全尾砂固結(jié)排放43.5%的產(chǎn)量。