我国细粒尾矿堆存与处置技术2015

我国细粒尾矿堆存与处置技术,北京矿冶研究总院汇报人：周汉民2015年4月18日,汇报提纲,1细粒尾矿定义,中国有色尾矿库概论中认为细粒尾矿是：平均粒径dcp0.03mm-0.019mm含量一般50%+0.074mm含量10%+0.037mm含量30%尾矿堆积坝岩土工程技术规范（GB50547-2010）中规定，尾矿可根据其粒度成分和塑性指数按下表确定其类别和名称：,北京矿冶研究总院,北京矿冶研究总院,尾矿库金属非金属矿山重大危险源。随着矿产资源综合利用水平及选矿工艺技术水平的日益提高，尾矿入库量逐年增多，而尾矿粒径越来越细。细粒尾矿的堆存问题是尾矿处理技术遇到的难题之一，且广泛存在于我国铜矿、铅锌矿、氧化铝矿、磷矿等多领域。,2我国细粒尾矿堆存现状,2我国细粒尾矿堆存现状,上游法细粒尾矿筑坝与砂类尾矿筑坝形成的坝体结构的差别,北京矿冶研究总院,北京矿冶研究总院,2我国细粒尾矿堆存现状,2我国细粒尾矿堆存现状,目前我国细粒尾矿堆积坝高度多在20m左右，最高可达28m,北京矿冶研究总院,2我国细粒尾矿堆存现状,堆坝方法：废石与尾砂混合堆筑个别采用池填法，其它均采用渠槽法或水力旋流器法,北京矿冶研究总院,2.膏体尾矿的输送需使用容积式真空泵膏体尾矿的经济输送距离受到限制,1.什么是膏体尾矿尾矿大量脱水，形成的不离析、不沉淀、不脱水、可流动的非牛顿塑性流体，在泵送时不存在临界流速。从管道排出时，产生最小量的渗水，不会离析。,2我国细粒尾矿堆存现状-膏体堆存,尾矿膏体堆存,膏体浓缩设备,美国FLSmith矿业公司研制的道尔-爱姆科深锥膏体浓密机是目前世界上最先进的膏体制备浓缩设备，其制浆浓度可达到71%-75%,芬兰奥图泰公司制造的SUPAFLO膏体浓密机，能制备出最高浓度达70%的尾矿浆体,1972年在加拿大KiddCreek矿首次应用，堆放直径32m，高度20m,尾矿膏体堆存特点,2我国细粒尾矿堆存现状膏体堆存,尾矿膏体处理优点,1.添加剂絮凝剂&凝聚剂添加剂种类不同，尾矿在存储设施中流动时膏体状态不同,2.存储存储形成圆锥形，典型边坡角2-10膏层停止流动后干燥产生裂隙。新覆盖的膏体在夹缝中填充，形成更稳定结构层,尾矿膏体处理缺点,2我国细粒尾矿堆存现状膏体堆存,国外膏体尾矿发展据2008年统计数据，世界上现已投入运行的大规模膏体尾矿堆存项目有32个，其中19个在澳大利亚，平原地区一般采用中心放矿形式排放。我国膏体尾矿发展的制约因素技术上：很多技术难题依然没有解决，需要进行大量现场试验；尾矿浓缩和输送的设备制造、设计施工及后期管理方面缺乏经验；设计和试验周期长，一旦实验数据和实际运行数据不符将导致整个项目失败国情上：多山，人口众多，平原区多为居民区及耕地，通常考虑人口稀少，征地容易的山谷地区、用经济性好的上游法尾矿堆坝进行浆体尾矿堆存技术法规不同，环保理念差异：国外没有定性要求尾矿库一定要防渗，但对尾矿水外排要求较严格。我国对于普通尾矿，一般允许尾矿水外排，针对有毒尾矿，要求双层土工膜防渗，尾矿水不得外排，即使企业采用膏体尾矿堆存，也不能避免投入大量资金用于尾矿库的防渗处理。我国膏体尾矿堆存现状目前我国鲜有膏体尾矿地表堆存工程实践国内建有3座膏体充填系统，分别为金川镍矿膏体充填系统、大冶铜绿山铜矿充填系统及云南会泽铅锌矿膏体泵送系统,北京矿冶研究总院,2我国细粒尾矿堆存现状干式堆存,尾矿干式堆存,尾矿滤饼，含水量更低（20%），无法用管道输送，可采用皮带或卡车运输。,尾矿干堆优点,尾矿干堆缺点,2我国细粒尾矿堆存现状干式堆存,北京矿冶研究总院,2我国细粒尾矿堆存现状干式堆存,塌陷区尾矿干式排放实例：由铜兴公司和北京矿冶研究总院等科研单位针对塌陷区和尾砂特点制定，并建成了示范工程。工艺流程（如下图）：尾砂首先经过高压深锥浓缩成重量浓度为50，然后经过水隔离泵泵送至脱水车间，再经陶瓷过滤机脱水至含水15%的滤饼，最后经皮带输送至塌陷区。,（1）.尾矿浓缩与过滤颗粒组成较细，选用两套直径为25m的高压深锥浓缩池，尾矿浓缩后浓度50%左右；4台陶瓷过滤机，脱水后尾矿浓度达90%以上。,（2）.塌陷区尾矿干式排放工艺沟谷排放区设置装运皮带，往塌陷区排放；在塌陷区选择电耙耙运尾砂，使之形成台阶坡面形状，形成的尾砂台阶坡面工作面往外推进。,脱水后尾矿滤饼状态,塌陷区尾矿排放情况图,（3）.堆场防洪与复垦为防止雨季大气降雨将尾砂带入塌陷区，在塌陷区底部要铺设一层土工织物；尾砂堆存厚度达到约0.5m后，在塌陷区尾砂上铺设土工织物滤层使土工织物受力均匀；塌陷区四周修建排水沟；塌陷区排满后，在排放尾砂上铺设一层300mm厚的表土层，在表土层上种植当地耐旱草种。,2我国细粒尾矿堆存现状一次性筑坝,一次性筑坝可解决尾矿粒度较细难以堆坝、库深纵深较短或冰冻期长等条件下的尾矿库建设难题，具有基建投资较大、后期运行费用低、尾矿库管理简便、安全性高等特点,北京矿冶研究总院,3存在的问题,各方法优缺点比较：综合分析我国目前细粒尾矿堆存方法，仍难以解决大多数矿山的细粒尾矿堆存问题需发展细粒尾矿堆存、处置的新技术,北京矿冶研究总院,4解决问题的可能途径模袋法堆坝,北京矿冶研究总院,4解决问题的可能途径模袋法堆坝,北京矿冶研究总院,模袋法引入尾矿堆坝领域的四个作用机理,北京矿冶研究总院,尾矿库模袋堆坝工艺技术流程,4解决问题的可能途径模袋法堆坝,细粒尾矿筑坝难于解决，取砂难，固结慢。,可配套措施多，固结强度提高，利于坝体稳定。,远低于一次性筑坝，并且运行费用低，比干堆膏体等有明显优势。,筑坝,安全,效益,模袋法新型技术，基础研究不足，需在广泛应用的过程中加快理论研究。,模袋法优点,模袋法前景展望目前的实践经验指出：-200目颗粒含量90%的尾矿可以进行模袋法堆坝；细粒尾矿充灌袋技术：对于尾矿充灌粒度的适用性，细到什么程度的尾矿可以进行模袋法堆坝？模袋坝体坝型设计：在传统上游法上可以进行什么样的改进？是否可以采用其它坝型？模袋法在尾矿坝领导的绿色、环保发展前景。,4解决问题的可能途径模袋法堆坝,云南大平掌尾矿库,云南东川汤丹尾矿库,中电投山西铝业上封存赤泥库,甘肃厂坝铅锌矿尾矿库,新型技术，在水利等领域成功应用几十年。在矿山行业刚刚开始应用，目前应用案例较少，效果很好。,模袋法工程应用,武山铜矿尾矿库,凤凰山铜矿相思谷尾矿库,大冶铜山口尾矿库,金山金矿尾矿库,4解决问题的可能途径模袋法堆坝,4解决问题的可能途径充填,全尾砂胶结充填：特点是以全尾砂作为充填骨料,通过活化搅拌,在高浓度状态下输送到采场冬瓜山铜矿充填系统是目前国内较为先进的高浓度全尾砂胶结充填系统高水固结尾砂充填：使用“高水速凝固化材料”作胶凝材料，不用脱水便可凝结为固态充填体高水材料在我国已实现工厂化生产，自1990年开始已在中国煤炭系统沿空留巷开采中进行了巷旁支护实际工程应用高水固结充填：已在山东省焦家金矿、招远金矿灵山分矿、湖北铜绿山铜矿等矿山进行了工业化应用或工业试验,北京矿冶研究总院,4解决问题的可能途径改变筑坝工艺,改变筑坝工艺（中线法筑坝）：下游法和中线法都具有浸润线较低、抗震稳定性好的优点在满足砂量平衡的条件下，建议采用中线法筑坝,北京矿冶研究总院,土力学粒组划分中砂粒与粉粒分界线为0.05mm，而尾矿设计规范中要求溢流尾砂粒径为0.074mm，未来是否可以采用0.05mm作为中线法分级尾砂的标准还有待研究。,4解决问题的可能途径尾矿综合利用,