宝山尾矿库扬尘治理措施.pdf

宝山尾矿库扬尘治理措施 ① 杨自然１， 王广平１， 王铁刚１， 田学达２ （１．湖南宝山有色金属矿业有限责任公司，湖南 郴州 ４２４４０２； ２．湘潭大学 环境工程系，湖南 湘潭 ４１１１０５） 摘 要 根据宝山尾矿库的尾砂粒度、坝高、干滩长度、风向、降雨量、尾砂排放方式等实际情况，采用强化尾矿排放管理、降低干滩 长度、提高库内水位以及干滩喷淋等方法进行尾矿库扬尘治理，取得了较好的效果。 关键词 尾矿库； 扬尘； 治理 中图分类号 ＴＤ７１４文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１６．０３．００２ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１６）０３－０００６－０３ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｄｕｓｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｂａｏｓｈａｎ Ｔａｉｌｉｎｇｓ Ｐｏｎｄ ＹＡＮＧ Ｚｉ⁃ｒａｎ１， ＷＡＮＧ Ｇｕａｎｇ⁃ｐｉｎｇ１， ＷＡＮＧ Ｔｉｅ⁃ｇａｎｇ１， ＴＩＡＮ Ｘｕｅ⁃ｄａ２ （１．Ｈｕｎａｎ Ｂａｏｓｈａｎ Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｃｈｅｎｚｈｏｕ ４２４４０２， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｘｉａｎｇｔａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｘｉａｎｇｔａｎ ４１１１０５， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂａｏｓｈａｎ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｐｏｎｄ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ， ｔｈｅ ｄａｍ ｈｅｉｇｈｔ， ｄｒｙ ｂｅａｃｈ ｌｅｎｇｔｈ， ｌｏｃａｌ ｗｉｎｄ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ， ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｍｅｔｈｏｄ， ｓｅｖｅｒａｌ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ａｄｏｐｔｅｄ ｔｏ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｄｕｓｔ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｂａｏｓｈａｎ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｐｏｎｄ， ｂｒｉｎｇｉｎｇ ｉｎ ｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ ｒｅｓｕｌｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｐｏｎｄ； ｄｕｓｔ； ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ 尾矿库的尾矿具有嵌布粒度细、量大、无粘性、含有 毒药剂、易风化与易流动等特点，造成尾砂启动风速较 低、易形成大规模扬尘，是矿区周边大气污染物的主要 来源。 多年来，科技工作者对尾矿库扬尘的形成、危害 及防治方法进行了一些研究，取得了较好的进展［１－５］。 湖南宝山有色金属矿业有限责任公司成立于 ２００７ 年 ９ 月，前身为宝山铅锌银矿，是由国家大型企 业破产改制后组建的国有企业。 公司座落在湖南桂阳 县，位于郴州市西 ３０ ｋｍ。 公司为有色采选企业，主要 开采铅锌矿石，采掘总量 ５０ 万吨／ 年，采矿量为 ３０ 万 吨／ 年，主要产品有铅精矿、锌精矿和硫精矿。 宝山尾 矿库周边有子龙村、月亮村、石岭村和宝山矿区，居民 较多。 随着宝山尾矿库堆存量增多，坝体增高，干燥、 风大时极易产生扬尘，治理宝山尾矿库扬尘问题是宝 山公司关注的课题。 １ 宝山尾矿库基本情况 宝山尾矿库位于选矿厂西南约 １．５ ｋｍ 的山谷中， 是山谷型尾矿库，由原冶金勘察总公司长沙分公司进 行勘察、西北有色冶金设计院设计，于 １９７３ 年 ３ 月建 成投产。 宝山尾矿库卫星照片见图 １。 图 １ 宝山尾矿库卫星照片 尾矿库库区总占地面积 ５６ 万平方米，设计总库容 为 １ ０５１ 万平方米，有效库容 ８４０ 万平方米，现已堆存 尾矿约５６０ 万平方米。 尾矿库坝体现已堆积标高 ３１５ ｍ， 最终设计标高 ３２０ ｍ。 根据库容和坝体高度，宝山尾 矿库确定为三等库，尾矿库投产后陆续建主坝、１＃、２＃、 ３＃、４＃、７＃、８＃副坝及排水系统。 ①收稿日期 ２０１６－０１－０７ 作者简介 杨自然（１９６６－），男，湖南涟源人，高级工程师，主要从事选矿生产管理与工艺技术研究工作。 通讯作者 田学达（１９６４－），男，湖南永州人，教授，主要从事矿物加工工程与环境工程的教学与研究工作。 第 ３６ 卷第 ３ 期 ２０１６ 年 ０６ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３６ №３ Ｊｕｎｅ ２０１６ ２ 尾矿库扬尘治理措施 根据宝山尾矿库的尾砂粒度、坝高、干滩长度、风 向、降雨量、尾砂排放方式等实际情况，公司采用针对 性较强、经济适用的方法对尾矿库扬尘进行了治理，取 得了较好的效果。 ２．１ 尾矿库区气象条件分析 尾矿库区属温带与亚热带交换位置，春季多雨，秋 季干燥，年平均温度 ２０ ℃，根据桂阳县气象站 １９５８ 年 以来的气象统计资料，全年平均降雨量 １ ５００ ｍｍ 左右， 最大日降雨量 １７９．７ ｍｍ，历年总蒸发量 １ １０３．５ ｍｍ，矿 区以南北风居多，风速一般为 ０．７～２．９ ｍ／ ｓ，平均 ２ ｍ／ ｓ， ８ 级以上大风历年平均为 ６ 天左右。 图 ２ 是宝山尾矿 库常年主导风向图。 图 ２ 宝山尾矿库常年主导风向 ２．２ 尾矿粒径分析 宝山铅锌矿矿石性质较复杂，矿物嵌布粗细不均 匀，多家研究单位的试验研究表明，磨矿细度达到 －０．０７４ ｍｍ 粒级占 ８０％左右矿物才能实现充分单体解 离，获得较好的选矿指标。 选矿厂现实际磨矿细度为 －０．０７４ ｍｍ 粒级占 ７５％ ～７８％，尾矿粒级组成见表 １。 从表１ 可知，宝山尾矿中－１８０ μｍ 粒级含量达到 ８０．４６％， 尾矿粒度细，易产生扬尘。 表 １ 宝山尾矿粒径分析 粒径／ μｍ含量／ ％累计含量／ ％ ＋３８０ １．３１１．３１ －３８０＋１８０ １８．２３１９．５４ －１８０＋１２０ ５４．８１７４．３５ －１２０＋７５ １７．２１９１．５６ －７５＋３８ ６．０６９７．６２ －３８ ２．０８１００．００ ２．３ 尾矿库扬尘治理的主要措施 ２．３．１ 强化尾矿排放管理 宝山尾矿库除主坝外，还 有 １＃、２＃、３＃、４＃、７＃、８＃副坝，副坝较多，管理难度大。 一 是要制定科学合理的排砂计划，保证尾矿库各坝内尾 砂均匀上升。 二是采用多管小流量分散放矿方式，选 厂目前处理能力为 １ ０００ ｔ／ ｄ，原来采用放矿支管 １～２ 根，现在采用 ２～３ 根。 三是根据天气、尾矿库扬尘情 况，采用灵活的轮流放矿方式。 轮流放矿能保证各坝 体前尾砂充分润湿，减少扬尘的产生。 ２．３．２ 提高库内水位，降低干滩长度 尾矿库干滩长 度是影响坝体安全的重要参数之一，同时也是产生尾 砂扬尘的主要场所。 在保证坝体安全的情况下，合理 确定干滩长度，减少扬尘污染，是尾矿库管理中要解决 的一个关键问题。 表 ２ 是国家规定的尾矿库级别与坝 的最小安全超高和最小干滩长度的关系。 表 ２ 上游式尾矿库坝最小安全超高和最小干滩长度 坝级别最小安全超高／ ｍ最小干滩长度／ ｍ １１．５１５０ ２１．０１００ ３０．７７０ ４０．５５０ ５０．４４０ 在治理宝山尾矿扬尘之前，对尾矿库各坝的干滩 长度和干滩坡比进行了测量，结果见表 ３。 从表 ３ 可 以看出，宝山尾矿库主坝和副坝干滩长度均过长，导致 干滩面积过大。 表 ３ 宝山尾矿库坝高及干滩长度 坝名 基础坝标高 ／ ｍ 坝顶标高 ／ ｍ 干滩长度 ／ ｍ 干滩坡比 ／ ％ 干滩面积 ／ ｍ２ 主坝２９３３１５３０００．８０１１２ ０００ １＃３０５３１５２４０１．４５１１２ ０００ ２＃３０５３１５１５０１．６７２６ ０００ ３＃３０５．６３１５１４０１．９２２６ ０００ ４＃３１１．９３１５１５０２．００５ ０００ ７＃３０５３１５．２１８０１．２２２４ ０００ ８＃３０６３１５．２２１０１．８０１６ ０００ ２０１５ 年 ５ 月，将尾矿库排水水位提升 ０．５ ｍ 后，实 际测量的各坝干滩长度为主坝 １２０ ｍ， １＃副坝 １３０ ｍ， ２＃副坝１１０ ｍ， ３＃副坝７０ ｍ， ４＃副坝７０ ｍ， ７＃副坝６０ ｍ， ８＃副坝 ８０ ｍ。 降低干滩长度，减少干滩面积，对减少扬尘发生起 到了很好的作用。 ２．３．３ 干滩喷淋降尘 根据宝山尾矿库坝多、库区面 积大的特点，以及宝山矿区的风向起风特点，研究制定 了尾矿库水管、水泵、喷头安装实施方案。 供水管网全 部采用尾矿库回水及排渗水。 主坝、７＃副坝供水采用 尾砂坝排渗水及回水泵；１＃副坝采用 １＃加压站的尾砂 ７第 ３ 期杨自然等 宝山尾矿库扬尘治理措施 坝回水及 １＃站向 ２＃加压站供水的水泵；２＃、３＃副坝采用 废水处理厂的尾砂库回水和废水处理原有回水泵。 根据尾砂坝各坝的长度、干滩面积、扬尘程度，确定 各坝的水管管路长度、水管管径及喷头个数，主坝水管 安装在尾矿库内离坝约 １０ ｍ 远处，一是考虑能充分喷 淋润湿尾砂，二是防止水管炸裂，冲洗尾矿库坝体。 支 管喷头按 ６～８ ｍ 的间距安装，支管采用长度约 ３００ ｍｍ 的 ４″钢管，钢管加压打扁，出水口用 ４″球阀控制，保证 喷淋尽可能分散形成水帘，以充分润湿尾砂。 各坝供 水管路长度及安装喷头个数如表 ４ 所示。 宝山尾矿库 除尘安装供水管网示意图见图 ３。 表 ４ 各坝供水管路长度及安装喷头个数 坝名安装管道管道长度／ ｍ安装喷头个数 ４″ＰＥ管４４０ 主坝４″钢管１２０４９ ２″钢管８０ ４″ＰＥ管３４０ １＃副坝４″钢管２６０７６ ２″钢管１８０ ２＃、３＃副坝 １０″ＰＥ管１２０ ６″钢管１００ ４″钢管１８０ ２″钢管１２０ ５６ ７＃副坝２″钢管８０１３ N 4- 27; 2 3- 2- 17; 2 . , , 7- 7; 3 0C , ; * 3 C 3 DN100 DN100 DN150 DN100 DN100 DN100 DN50 DN50 DN50 DN250 DN100 DN150 .; . 7; . 图 ３ 宝山尾矿库除尘安装供水管网示意 由于泵的选型、供水管路的安装位置、喷头的安 装间距以及倾角设计方案正确，喷淋降尘效果相当 明显，用较少的投资解决了宝山尾矿库扬尘污染的 难题。 ３ 结 语 在对宝山尾矿库扬尘的治理实践中，根据宝山尾 矿库的实际情况，采取了具有较强针对性和实用性的 措施，取得了较好的扬尘治理效果。 在强化对尾矿库 的管理、减少尾矿库扬尘污染方面，以下几点具有重要 的参考价值 １） 降低尾矿库的干滩长度，适当提高库内水位， 是防治扬尘的主要措施。 由于水位提高势必导致尾矿 各坝的浸润线提高，从而危及坝的安全性，要在保证坝 体绝对安全的前提下，加强对浸润线的监测。 ２） 采用供水管网喷淋润湿尾砂除尘，要根据天 气、风向、风速等实际情况，在保证尾砂润湿、不产生扬 尘的前提下，严格控制水泵的开停时间，减少资源浪费 及单位成本。 ３） 减少尾矿库扬尘，加强管理是关键。 均匀合理 排砂，轮流放矿，多管放矿，强化尾矿库位移、沉降、浸 润线高低的观测和在线监测，加强供水管网喷头的维 护管理，强化尾砂巡坝和责任意识，既保证坝体安全， 又达到环保排放，减少扬尘污染的目的。 参考文献 ［１］ 高 峰，杨 平． 尾矿库扬尘污染研究与防治［Ｊ］． 现代矿业， ２０１５（４）１６２－１６３． ［２］ 李荣海，于 淼，朱万刚． 尾矿库扬尘综合治理措施研究［Ｊ］． 金 属矿山，２０１１（１）１４２－１４４． ［３］ 王 成． 尾矿库扬尘影响分析及污染防治措施建议以铅锌矿尾 矿库为例［Ｊ］． 内蒙古煤炭经济，２０１４（１）１６６－１６７． ［４］ 徐 洁，钱柏青，孔祥龙． 老鸦岭水库型尾矿库后期干滩面扬尘分 析及防治措施［Ｊ］． 有色金属工程，２０１３，３（４）４５－４７． ［５］ Ｃ Ｈ 帕诺夫． 固定尾矿库扬尘表面的经验［Ｊ］． 国外金属矿山， １９９８（６）６２－６４． 􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎 （上接第 ５ 页） ［８］ 金文斌，黄小平，高文鹏． 大颗粒物料在垂直管内最小输送速度的 试验研究［Ｊ］． 矿业研究与开发，１９９７，１７（２）１７－２０． ［９］ 夏建新，倪晋仁，黄家桢． 粗颗粒物料在垂直管流中的滞留效应 ［Ｊ］． 矿冶工程，２００２，２２（３）３７－４０． ［１０］ 姜 龙，李鹏程，田 龙，等． 垂直管水力提升临界淤堵流速的实 验［Ｊ］． 有色金属，２００６，５８（１）８２－８５． ［１１］ 陈光国，阳 宁，唐达生． 水力提升颗粒及颗粒群浮游运动规律 研究［Ｊ］． 矿冶工程，２０１０，３０（４）９－１３． ［１２］ “十五”深海采矿扬矿系统实验室试验研究报告［Ｒ］． 长沙长 沙矿冶研究院，２００７． ［１３］ 钱 宁，万兆惠． 泥沙运动力学［Ｍ］． 北京科学出版社，１９８６． ［１４］ Ｅ Ｊ 瓦斯普． 固体物料的浆体管道输送［Ｍ］． 黄河水利委员会科 研所 译． 北京水利出版社，１９８０． ［１５］ 佟庆理． 两相流动理论基础［Ｍ］． 北京冶金工业出版社，１９８２． ［１６］ Ｅｎｇｅｌｍａｎｎ Ｈ Ｅ． Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｌｉｆｔｉｎｇ ｏｆ Ｌａｒｇｅ⁃ｓｉｚｅ Ｐａｒｔｉ⁃ ｃｌｅ ａ Ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｔｏ Ｍａｒｉｎｅ Ｍｉｎｉｎｇ［Ｃ］∥Ｏｆｆｓｈｏｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ． Ｈｏｕｓｔｏｎ，Ｔｅｘ，１９７８７３１－７４０． ［１７］ Ｎｉｎｇ Ｙａｎｇ， Ｇｕａｎｇｇｕｏ Ｃｈｅｎ， Ｄａｓｈｅｎｇ Ｔａｎｇ． Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ Ｓｉｎｇｌｅ Ｐａｒ⁃ ｔｉｃｌｅ ａｎｄ Ｇｒｏｕｐ Ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｎ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｌｉｆｔｉｎｇ Ｐｉｐｅ ｉｎ Ｃｈｉｎａ［Ｃ］∥Ｐｒｏ⁃ ｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｉｎｔｈ （２０１１） ＩＳＯＰＥ Ｏｃｅａｎ Ｍｉｎｉｎｇ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ． Ｍａｕｉ， Ｈａｗａｉｉ， ＵＳＡ， ２０１１１５３－１５７． ８矿 冶 工 程第 ３６ 卷