某铅锌矿尾砂处理工程实例

某铅锌矿尾砂处理工程实例

0尾砂膏体充填固结充填材料建设方案随着金属矿山资源的日益匮乏，资源的地位变得越来越重要。因此，对于矿山公司来说，矿产资源的效率可持续开采是非常合理的，这限制了矿山的健康发展。针对某铅锌矿尾砂面临的井下采矿损失贫化大、尾矿库服务年限不足及矿山生产冬季从尾矿库回水困难等难题，对排放的尾砂进行了研究处理，本文从实际出发，结合矿山尾砂浓密试验及矿山现状，提出了尾砂膏体排放至尾矿库和尾砂膏体充填至井下的设计方案和意见，对尾砂处理的具体建设方案进行了比较，确定采用“894m（原30m浓密普通浓密机处）膏体浓密+搅拌站”方案。集中制备充填料浆，泵送膏体胶结充填，泵送膏体尾砂排放；充填管路输送采用“地表管道+充填钻孔+井下管道输送”方案，取得了较好的实际效果，解决了矿山面临的技术问题，同时也对类似的矿山起到了较好的借鉴作用，对于矿山的可持续发展具有十分重要的工程价值。1充填采矿法特征内蒙古某铅锌矿是一家银、铅、锌多金属矿山企业。矿山采矿生产能力1000t/d，年采矿量约30万t。开拓方式为竖井+斜井联合开拓，目前矿山采用全面法和浅孔留矿采矿法进行回采，采选生产40万t/a。全面法与浅孔留矿采矿法有着空场法的共同特点，在回采过程中，采空区主要依靠矿柱支撑，暂不做处理。在一个阶段或一组开采结束后，同时进行矿柱回采以及采空区处理。由于矿山暂未建立充填系统，空场法采矿后遗留的矿柱不能回收，产生的采空区也不能及时充填。并且随着采矿作业的持续进行，一方面遗留的矿柱越来越多，造成矿量浪费，经济损失。另一方面，采空区越来越大，最终形成一个大型采空区，可能造成地表塌陷，严重影响矿山安全生产。同时该矿山尾矿库实际库容不足，服务年限不足2a。随着采矿与选矿工作的持续进行，产生的尾砂将面临无处排放的问题，若该充填系统建成后，矿山将根据矿体情况适时采用充填法回采，可以极大地减少尾砂的排放，减轻矿山面临的环保压力。2矿山尾砂处理试验研究针对该铅锌矿的尾砂，进行了全尾砂浓密试验（包括物理性质测定、静态浓密试验以及动态浓密试验），并得到了相关试验数据，为矿山的尾砂处理提供了实践基础2.1全尾砂粒径、真密度对全尾砂进行了粒径分布测试和真密度测试，结果见表1。通过表1可得：全尾砂粒径分布较均匀，200目以下（-200目）占54.25%,400目以下（-400目）占36.24%，全尾砂真密度为2.839g/cm2.2尾砂的沉降试验通过全尾砂静态浓密试验，确定适合全尾砂特性的最佳絮凝剂类型、絮凝剂的最优添加量及最佳的矿浆稀释浓度(1）确定适合全尾砂特性的最佳絮凝剂类型。由图1可以看出，尾砂的沉降效果会随着絮凝剂的添加而改善。对5种絮凝剂（BASF5250、SNF625S、LB1530、BN625V及LB1825）不同添加量的效果进行对比分析可知，絮凝剂SNF625S和LB1530相对其他絮凝剂更优。该2种絮凝剂在添加量不同的情况下，均保持很好的沉降效果，而其他絮凝剂当添加量增加时，沉降速度才有所改善。同时，LB1530絮凝剂为国产絮凝剂，供货及价格具有相对优势。因此，经过综合考虑，选取絮凝剂LB1530为最优。(2）确定尾砂在LB1530型絮凝剂作用条件下的最佳添加量。分别采用9.50%、11.21%、12.96%、14.61%、16.27%的矿浆浓度按12.5,15,17.5g/t的尾砂比例加入LB1530型絮凝剂，找出最佳絮凝剂添加比例。其中，11.21%的矿浆浓度尾砂在添加不同絮凝剂量的试验结果见表2，沉降曲线如图2所示。从图2中可看出，尾砂在不同矿浆浓度的条件下，尾砂的沉降速度随着絮凝剂添加量的增加呈现先增大后减小的趋势，当絮凝剂用量增加到15g/t时达到最佳状态，而继续添加絮凝剂效果不明显，甚至沉降速度有所减小。因此，考虑综合成本、沉降效果等因素，确定LB1530型阴离子絮凝剂的添加比例为15g/t为最佳添加量。(3）确定最佳的矿浆稀释浓度。根据试验结果，选取LB1530型阴离子絮凝剂，絮凝剂添加量为15g/t，在9.50%～16.27%的浆体浓度下，测定其沉降速度，并计算固体通量。单位时间内垂直通过单位面积所传递的某种固体物理量称为固体通量综上所述，选择LB1530型阴离子絮凝剂，添加量15g/t，矿浆稀释浓度约为11%。2.3尾砂的澄清度通过全尾砂动态浓密试验可知，动态浓密沉降试验主要研究在11.21%的给料浓度下不同给料速度对溢流水澄清度以及底流浓度的影响。试验结果见表3。从表3可知，尾砂的给料速度与溢流水固含量呈正相关，即速度增加，溢流水固含量增加。造成这种现象的主要原因是由于进料速度加快，使得尾砂颗粒发生絮凝反应的时间缩短，絮凝反应不彻底，从而使得溢流水固含量逐渐增加从试验结果可知，尾砂给料速度为0.53～0.83t/m3充填料浆输送方案研究根据该矿山的实际情况，确定合适的初选充填系统方案有3种：方案1:894m(30m普通浓密机处）浓密+搅拌站；方案2:950m（采矿工业场地）浓密+搅拌站；方案3:928m（选厂附近工业场地）浓密+搅拌站，综合考虑技术可行性、投资、运营成本等5个影响指标，最后优选出最适合的充填方案(1）技术可行性方面：3个方案主要充填工艺基本类似，均需采用高效深锥浓密机对选厂低浓度尾砂进行浓密，再进行膏体充填或膏体排放，系统采用的设备及工艺，均有多个单位在实际生产中应用，技术较为成熟可靠，技术风险小，都是可行的。(2）投资方面：方案1主要利用了现有浓密机基础和压滤机厂房，溢流水池和排污池，土建费用相对减少；方案2把充填站建在高处，井下充填以自流输送为主，泵压输送为辅，泵的出口压力相对较小；方案3与方案1基本类似，主要是站址不同，无可利用的基础和厂房。所以投资方面：方案1<方案2<方案3。(3）运营成本方面：方案1选厂尾砂往浓密机输送可以采用自流，较方案2和方案3减少了尾砂泵送能耗，但其充填料浆输送距离相对较远；方案2中充填倍线7以内的采空区可以直接自流输送，充填能耗相对最低；方案3站址位于方案1与方案2的中间位置，尾砂输送和充填料浆输送均不能自流，能耗相对最高；3个方案往尾矿库高浓度排放时均需采用泵送，方案1泵送距离最近。因此，运营成本：方案1≈方案2<方案3。(4）管理方面：3个方案主要设备均采用集中布置的方式，管理均较为方便。(5）其它：方案1配电方面可以利用部分原来浓密机和压滤设施的电线电缆等，方案1利用现有工业场地，不需要另外占用场地建站。通过以上综合分析与比较，并结合多年的实践经验，优选采用方案1作为充填方案，即“894m(30m浓密普通浓密机处）浓密+搅拌站”方案，集中制备充填料浆，泵送膏体胶结充填，泵送膏体尾砂排放。充填管路输送采用“地表管道+充填钻孔+井下管道输送”。4充填方案的确定(1）针对尾矿库容不足、冬季尾矿回水难度大、井下损失贫化大等问题，提出了尾砂膏体排放至尾矿库和尾砂膏体充填至井下的研究方案，同时矿山按照确定的尾砂处理方案进行了系统建设，通过矿山充填实践可表明，充填效果较好，充填技术指标均达到了要求，这对国内类似矿山尾砂处理具有一定的借鉴意义。(2）通过对矿山尾砂