一座不排尾矿选矿厂的设计与建设回顾.pdf

一 座不排尾矿选矿厂的设计与建设回顾 √ 广 ’ 、 nD} ． 北京有色冶金设计研究总院 酝 旭王忠桓 褚食方 J J ‘ l 一一 ‘【 摘要 】 在国家重点文物古迹和风景名胜保护区南京牺霞山进行矿山 改扩建设计 与建设 中．遵循国家有关政策怯规， 遁甩国内外先进技术，扎实开展调查研究和技术试验在可行性论证及施 工图泣计中． 重视环境工程及社会效益． 慎重 妊宗教、环保方面的特殊l可瞳． 职得了宝贵的经 J ’ ． 关 麓 词 尾 砂 充 填 细 泥 处 理 境 保 护 社 会 效 益 无 尾 矿 选 矿 厂，送 厂 ， 科 一 J r 、■ ⋯。 ． ． ． 现了河谷淤积危害，对农作物、牧场以水源 污染 。早期的治理手段是筑坝拦 截 岩 渣 滚 选矿厂不排尾矿是指它的拣选过程不向 落，防止废渣浆和污水漫溢，再用生化技术 采场和选厂以外地区排放非回收 目的物 净化污水，净化后的污水外排或重复利用。 废石和尾砂。如果说在2 0 世纪中叶提 出选矿 但由于各国政府当时制定的排污标准较低， 厂不外排废弃物时，还令人难以置信的话， 久之仍造成畜禽 中毒，农作物枯萎和对人体 那么在今天，它已逐步变为现实。各国的矿 产生 的慢性危害。 业工程技术人员都在积极开展使矿I U 建设与 我国政府对解放后接管的矿山及新建的 保护环境同步的技术开发与研究，为矿山废 一批矿山，曾利用前苏联的援助和技术，将 石和甩砂开辟新的应用领域。环保设施已成 矿山废弃物的处理纳入规范化管理。但由于 为矿山开发，设计与建设的重要组成部分。 当时国民经济尚处于恢复期，百废待兴，资 近年来，随着工程技术的发展，处于边 金短缺，使废弃物的处理相对落后于矿山的 缘交叉学科的矿业工程科学的门类划分和工 生产性建设。一般多采取筑坝措施，利用自 作内容出现了许多新的变化。如何在矿山开 然曝晒，有害物质分解，而后排放。部分企 发的同时保护生态环境，最大限度的减少矿 业还以增加覆土还田工程缓和矛盾 。 山建设对自然环境、地形地貌的破坏，已成 随着世界性生态环境的恶化及科学技术 为矿 物工程技 术人 员的重要工作内 容。 的 发展，采矿业在本世纪 6 0 年 代 出现 了用废 人类 自出现采矿业，尤其是出现大工业 渣石回填采空区及利用尾砂的粗粒级部分充 开采和选矿工业后，废渣大量增加，进而 出 填采空区的技术，但 当时并不普及。企业因 n口 叻凹n口 ‘ q口 作条件下证明，也即用新给矿提供新硫化物 同元素硫 团聚 。 半工业试验的成功 证实 9 0 左 右的 高 的金回收率，晌确是通过部分氧 化 总 硫 化 物取得的。朗尼特里矿不同矿石硫化物氧化 边界点变 化很 大。有些矿石硫 化物氧化 率为 4 0 ～5 0 ’而其它 矿石 在 同样操作温 度条 件下 则高达8 O ～ 9 0 。因此 ，在 氧化细粒 硫化物和 限制粗 粒硫化物的氧化 时 可以选 择不同的温度控制。金 回收率对氧化的成矿 硫化物 类型很敏感 ，但 对硫 的氧化 总量不 敏 感 。 根据成功 的半工业试验研究 ，朗尼特里 矿建设了规模为2 2 6 8 t ／ d 的硫化物处理 厂 ， 估计建筑及安装加压氧化设施投资为6 8 0 0 万 美元 包括购买 制氧厂设备 、尾 矿设施和 回 水设施 。处 理厂的 平均 经营成 本 估 计 为 1 8 ． 7 美 元／ t 。 参 考文献 略 责 任编辑李怀先 一 4 2 一 有色矿山一1 9 0 5 ． 5 维普资讯 其投资较大，而 国家对企业排污又没有强硬 规定 ，仍 沿用筑坝堆 积方式 。不少 矿山生产 采用直流用水方式，废水直泄江河。有些排 放的尾矿污水甚至还含有剧毒化学物，但均 以 微量”，尚未超出当时国家规定排放标 准为由 ，任意排放 。直 至7 O 年 代 ，云 南早期 建设的矿山企业，还在把尾渣浆直接排入金 沙江。按其生产规模及生产年 限，平均每年 约有4 0 0 5 9 9 万t 尾砂进入金沙江， 形成严重 的河床淤积危害，对地方生态及养殖业的损 害更是难以估量。这实际上是重开发、轻危 害、重近期 ，轻远 期的基建 指导 思 想 造 成 的 。 国内真正 在矿业开发 中重视 环境工程 ，’ 始于7 0 年代末，特别是改革开放后，在学习 国外新技术的实践中，逐步加深了对生产与 环保关系的认识，由被动环保变为主动开展 工作，环保工作 出现了新的局面。 文中介绍的这座不排尾矿选矿厂，是8 O 年 代初着 手进行改扩建 的。它座落在南 京风 景秀丽的栖霞 山旅游 区，有 国家 重点 文物及 宗教保护单位，人 口密集，客观上增加了设 计建设 工作 的难度 。 2南京铅锌银矿概况 南京铅锌银矿 曾称栖霞山锰矿，栖霞 山铅锌矿 位于 南 京 东 郊，距 市 中 心 约 1 9 k in,北距长江 i ． 5 k inl周 边经济 发达 ，工 厂林 立， 京沪铁路横贯 矿区，矿 区至 长江 各 码头均 有公 路相 通，水 陆交通 便利。 矿 区地形为东高西低 的低 丘陵，东部最 高点海拔2 8 4 m， 山形平缓 ，淘谷发育。中部 【 【 I 地 的海拔 高度在 1 O 8 0 m之间。 矿区附近有九乡河 自南向北流入长江， 是矿 区部分水源 。 被称 为六 朝名胜 ，佛教 四大丛林之一 的 栖霞寺及风景区座落在矿区范围内。 设矿 为中型含 铅锌硫锰 的多金属 矿床， 并伴生贵金属 。8 O 年 代末取得铅锌矿 石C 级 以上储 量4 0 9 万t 左右，单一 硫矿石D 级以上 储量7 O O 万 |伴生银矿石1 8 0 0 t ， 金1 4 余吨。 解放前 已露 天开 采锰 矿，解放 后继续露 天采锰，至深部时发现铅锌矿体。1 9 7 1 年转 为地下 开采铅锌矿， 1 9 7 7 年停止采锰 。选矿 厂是由小到大逐步发展的。1 9 5 9 年建成两个 系5 o o t ／ d ／ j 、 选厂，厂房为简易结构。中间 曾一度停产，1 9 7 0 年恢复生产，1 9 7 8 年选厂 年处理量达5 万t ，1 9 7 9 年底选厂形成 l O t ／ d 规 模 。 矿山经 多年 发展， 获得 了较好 的经济 教 益。但由于生产工艺落后，设备过于简陋， 矿山生产对环境的不 良影响 日益显著，矿山 的发展遇到三大主要障碍。 1 地上有数 万]r 12 。 采 空区和溶洞 ，形成对地表 的不安全 隐 患，影响风景区原貌。 2采出的矿石经 窿 口附近破 碎厂粗碎后 ，用柴油机牵 引矿石 列车经 1 ． 3 k in铁路运输 ，三次跨越公 路 到达 选厂区，再换用机械卷扬斜坡道将矿石提升 约4 5 m后，改用电动机车牵引矿石列车 行经 8 0 m左右，卸入磨矿厂粉矿仓 。磨矿产 品用 泵扬 至7 O m远 的浮谴 厂 。 ’ 显然 ，这 样一 套生 产系统严重制约着选厂的发展。 3 浮选 尾矿不经处理 ，直接排入 长江。鉴此 ，矿 山 同北京有色冶金殴计研究总院协作，决心加 紧 矿山改造 ，解 决环境 问题 。 矿 山技 术改造工作分两个 阶段进行 。其 中1 9 7 9 年和 1 9 8 4 年还 曾两度拟 同 国外 合作开 发 ，并 进行 了大量 工作 。第一 阶段 工作 是对 第一期工程进行技术改 造，形 成i o 万t ／ ． 生 产能力。技改内容包括解决采空区充填设 施彻底改造 矿石 运输 系统 ，并 更新部分 设 备，重建厂房，改进生产工艺；增加环境工 程 。同时 ，矿 山与设计 院台作进 行昆矿充填 试验 。第二 阶段 工作 是矿 山的二 期 工 程 建 设，主要内容有对深部矿石进行小型及连 选试验 }水处理 试验 尾 矿的分级、细粒级 脱 水堆存与利用试验 和充填力 学试 验， 以便 为将 矿山规模扩 大到 2 0 万 t ／ a 提供 良好 可 靠 一 直不排尾矿选矿厂的设计与建设回顾张旭 一 4 3 维普资讯 的工艺指标。 3 设计指导思想 3 ． 1 根据 国家产业政 策 ， 运 用当代成熟技术 进 行 技术改造 。 3 ． 2 根据 国家环保 政策和法规 ， 在技 改的同 时，设计完善 环境 工程，做到 同时设计 ，同 时建 设，同时运行 。 3 ． 3 根据 国家 文物保护政策 ，在企业 技 改 中，不 破 坏文物景观 ，对 可能产生 的影响， 设计预 防措施工程 ，注意厂房建筑 形态 同文 物景观 协调 。 3 ． 4 根据 国家宗教政 策，企业 的改造 设 计 要保护庙宇及周围设施，对已产生的不 良影 响，要 采取扑救措施 。 3 ． 5 遵守地方法规和当地政府的城市 整 体 规划 。 3 ． 6 加强设计与生产 理论与实践的结台， 确保建设项 目技术先进可靠。 4 采取的措施 按 照工程 总体规 划，特别是在配 合中外 合作 进行 的工作 中 ，对外部 条件进行 了大量 调查研 究。包括 向企业主管部 门了解 对企业 发展 的指导性 政策 ； 走访 技术 协作 部门 ， 向诸 如铁路、供电、水源等部门详细了解使用规 定，走访宗教、城市规划和文物管理部门， 了解 政策 法规，并向上述 各部 门介 绍本企业 建设规划，沟通思想，听取各方面意见。在 厂址选择、废渣废水排放，堆存等重要问题 上，反复词查论证 ，多方案 比较 。制定采 空 区充填物料利用 的试验 方案j收集其它行业 处 理和利用工业废 弃物的经验与污水处理技 术。 由于多种原 因，中止了同 国外 的合作开 发计划，而矿区的地方产业迅速发展，外部 条件变得不利于铅锌银矿开发方案的实施。 因此 ，设 计工作的重点转移到 了第一期 工程 的改扩建 。经 反复论 证，并经 主 管 部 门 认 定，魁定铅锌银矿0 ． 3 k in 的发展范围。突出 问题是不能利用的那部分尾矿的堆存选址有 很大困难，具体工作分两个 阶段进行。 4 ． 1 一期改扩建工程的主耍内容 4 ． 1 ． 1 设计 中采 用 了由铅锌银矿 与江 苏 冶 金研究所合作进行 的 “ 无氰工艺”小型及工 业规 模选矿试验 成果 ，为解 决选矿生产的剧 毒污水危害环境问题创造 了先决条件。 4 ． 1 ． 2 经工业规模尾矿分级及粗砂充 填 试 验，取得在现有选矿工艺条件下，粗细尾砂 在某一级 别下 的 比例 ，为 设计提供 了可靠依 据 。 4 ． 1 ． 3 收集分析现行工业生产中各种 产 物 排 出水 的水质 化验 结果 ，为污水处理工 艺提 供了可靠原始资料。 4 ． 1 ． 4 进行精尾矿产物的沉降过滤及 压 滤 小 型试验 。 4 ． 1 ． 5 制定改扩建 工程 的尾矿废水处 理 方 案 。 4 ． 1 ． 5 ． 1 选矿采 用 无氰工艺 ， 简化了污 水处理 设施 。对不 能做充填料的 细尾砂 ，有 两个解 决方案 。 1分级 后 一3 7 v ．m 部 分 约 占总 尾砂 量的5 8 ． 7 ，脱 水后 并 入 硫 精 矿，形成含硫2 6 ． 3 的低品位 精 矿 销 售。 2在厂 区附近芦苇坑购地5 9 9 9 4 m ， 筑容 积 1 5 万m。 尾矿库 ，服务期 为1 0 年 。 4 ⋯ 1 5 2 按新选矿工 艺生 产 ， 污水 中铅离子 和C OD含量超标 ，酸 根离子 的含 量偏 高。为 此，设计 了备有 漂 白粉添加装置 的污水处理 站 ，并备有 加速澄清池和加药槽 等 。 4 ． 1 ． 5 ． 3因细尾砂处理 方案不 理 想，项 目 审查未 与通 过。一 期改扩建 工程 施 工中，叉 建立 了一 套细尾 砂压榨脱水 工业试 验装置 ， 并再 次开 展试验工作 。 实际上，直至一 期工 程建 设 中，仍 未解 决尾矿不排放的问题。 4 ． 2 二期改扩 建 工程 的工作 内容 因一期工程未能 彻底 解决 细尾砂 不排放 的问题，矿 山继续 外排尾 矿并 缴纳 环境 污染 一 4 4 一 有色矿 ～1 0 5 ．5 维普资讯 赔偿费。为建设l O O O t ／ d 选矿广和提高 技 术 经济效益，设计院与矿山进行矿石可选性试 验和流程试验 ，同时进行 选矿 回水 及污水处 理大型试验 。 4 ． 2 ． 1 按采矿方案采样进行小型试验 和 连 选试验，经技术经济比较，选择优先浮选工 艺。 4 ．2 ． 2 与 浮选试验 同步 进行 回水可行 性 及 条件试验。结果证明，铅锌硫浮选精矿溢流 水可直接返 回到后续浮选作业，对指标无不 利影响 ，回水利用率 可达6 6 ． 4 回水率计 算没有包括脱水精矿带走的部分，实际上 选矿生产全过程设有外排废水。 4 ． 2 ． 3 根据采矿充填试 验及一期 工程 生 产 实践 ， 二期工程在磨矿细度6 3 一2 0 0 目时， 充填设计将可利用尾矿粒度 下 限 由 3 7 g m 扩大到 2 0 I l m，减少 了细尾砂量。 4 。 2 ． 4 否 定了一 期工程设计的设置 尾 矿 库 方案。通过对硫精矿、细尾砂的压榨脱水工 业试验，发现 一2 0 F m和一3 7 Il m尾砂的 压榨 周期和滤渣水 份相 差很 大， 以较低 压强压榨 细尾 砂， 添加 絮凝剂 比不加 絮凝 荆 的 周 期 长 ，滤 渣水 份大，说明絮凝 剂在浓缩脱 水和 过滤脱水中的作用不同。试验还获得了在较 低压强 O ． 5 MP a 条件下，设备单 位 面 积 处理 细尾砂的能力 。 4 ． 2 ． 5 试验 结果 还表 明，细尾砂 压榨 脱 水 后，滤渣能保持 团块 状形 态，并按一 定堆积 角堆放 ，这 时如 利用滤渣 内有 均 布 状 态 水 份，立 即加入一 定量凝 固剂并 混匀，亦 可作 为矿山废石充填 系统 的补充填充料 ，从而 使 尾砂得到彻底处理 。 4 ． 2 ． 6 根据对精、尾矿沉降试验，结 台生 产实践，进行硫精矿和细尾砂脱水工艺设许 和设 备选 型，协调采 矿充填工序间断作业 与 精 矿、尾 矿脱 水连续生产 之间的矛盾 。 4 ． 2 ． 7 由于生 产部门同环境监测部 门 对 污 水 的测定 指标差 别较大，设计 中委托 南京 大 学进一步 定，并做净化和 回水 试验 ，据此 设计了污水处理工艺屎设施。 4 ． 2 ． 8 精 心设计各精矿和尾矿 脱出废 水 的 输送、储存 、澄清和清淤设施，所有澄清水 汇集到澄清处理池，使多余的水符台 国家排 放标 准。 4 ． 2 ． 9 建立有先进技术装备的环境监测站。 5 工程建设 南京铅锌 银矿 的一 期工程，初步设 计于 1 9 8 0 年 1 1 月完成， 1 9 8 2 年 9月完 成施工 图设 计并开始施工。施工管理由企业承担 ，工程 进展顺 利 ，质量 可靠 ， 1 9 8 6 年上半年全面建 成投 产，但 尾矿处理 设施未 施工 。 二期 工程设计于 1 9 8 9 年 6月开始 ，同年 底完成设 计，1 9 9 0 年初 进行 了设计审查。 审 查在肯定混台硫精矿与细尾砂脱水的尾矿处 理方案的同时，为避免因产出单一低品位硫 精矿可能 出现的 销售 困难，要 求硫 精与细尾 脱水 系统 具备分 、合 的灵 活性 。 二期工程 的设计与施工正 处在 国家实行 改革开放政策初期，国有企业的基建投资已 不再由国家全包，国家投资额仅占总概算额 的1 ／ 4 ，并 以贷款形式投入，其余3 ／ 4 由企业 白筹。施工管理 由设 计部 门的工程承包部按 概算总额承包，最终一次交付委托方。 施工管理 中，因对在狭 窄场 地新旧工程 交 错厂区施工难度 认识 不足 ，组 织 工 作 不 细，在 涉及环境工程 的尾矿 细泥浓缩机基础 施工 中遇 到严 重障碍 ，最 终导致浓缩池工 程 无法进行 ，投 有实现 环境 工程与生产工程 的 “ 三同时” 。面对这 一状况，铅锌银 矿不得 不做 出新的决策，对己建成工程结算，未开 工或已开工但无法继续进行的工程，由矿方 白行组织 施工完成。 6 几点体 会 由北 京有色 冶金设 计研 究总 院同南京铅 锌银 矿协作 进行的技改与扩 建工 程，正值1 0 年动乱结束，国家实行改革开放政策的社会 一 直不排尾矿选矿厂的设计与建设回顾张矩 维普资讯 ⑧ “卅 蒸汽加热解吸柱在炭浆厂的应用 厶 姜 解 每 75。 卿 聂 ／ j 7 五 关 键 词 活 性 炭蒸 汽 加 热解 吸应 用 、 c r 1 J一 ／ ＼ 二 一。 r J ／ ． 娜， 选矿 个 采 磅 1蒸 汽柱的 使用5 0 t／ d l 个 炭 浆 厂 。后 沟和黄土 梁 这 两 个 坑 。 变革时期，经济体制由计划经济向社会主义 市场经济过渡 。对于一个 由小 型逐 步发展成 为中型的矿山企业而 言，一度 出现 的企业规 摸 的不确定和行政隶属关 系上 的模 栅 ，国家 政策 法规 的不明确 ，延误 了建设周 期。工作 中，往往由于缺少宏观有效的政策指导 ，以 及 各种 复杂关系成为技术进步 的障碍 。对 南 京铅锌 银矿这座地理 位置 比较特 殊的 矿山， 开 发建 设工作 中除 了充分 利用各 种成 熟的工 程技术外，还要熟悉诸 如 社 会 ，文 化，宗 教 ，环境、市政 ，土 地管理等 方面的知 识及 法规，才能 使建 设工作顺 利进 行。 另外，无论国家宏观政策如何改变，具 体行业 的工作 必须有章可循 ，依法 办事。正 确处理社会 效益与经济效益的 关系，树立全 局 观念 。 随着新 技术 、新材料的不 断涌现， 国内 一 些矿 山正 在试 验研究采用 更高强度的粘 合 材料 ，用于矿 山的全 尾砂充填 。 目前，南 京 铅锌银矿也正 在进行引进与 试 验 。一 旦 成 功，将对 尾矿处理产生 巨大影 响，使该 矿真 正成为更先进 、高效 、经 济的不排尾矿 ，无 环 境污染 的新型矿 山。 参考文献 略 责任 编辑康 晓葛 有色矿 山一】 5 ． 维普资讯