大厂105号矿体无废采选探索与实践.pdf

第3 2 卷 2 0 1 2 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 2 A u g u s t2 0 1 2 大厂10 5 号矿体无废采选探索与实践① 全柏飞，邓金灿，邓建明 广西高峰矿业有限责任公司，广西南丹5 4 7 2 0 5 摘要阐述了大厂1 0 5 号矿体采矿废石、选矿尾矿的综合利用和采矿污水处理情况。采矿空区与废石、尾矿充填达到平衡，采矿 废水达标排放，最终实现1 0 5 号矿体无废开采。 关键词采空区；废石；尾矿；污水处理 中图分类号T D 9 8 2文献标识码A文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 8 0 2 7 1 ～0 4 广西高峰矿业有限责任公司通过采空区治理，深部 热液高温治理，实现了安全、高效开采；选矿系统通过选 矿厂提标升级、搬迁改造另建新厂，使有用金属在选厂 得到充分回收，尾矿直接用于井下充填，选矿废水循环 使用；采矿废水通过平衡坑口采矿生产和选厂生产用水 后，多余的水进人污水处理站处理，达到地表水Ⅲ类水 质标准后排放。通过对采矿空区与采矿废石、选矿尾矿 充填平衡以及采矿废水与坑口、选厂生产用水平衡、污 水处理等措施，最终实现1 0 5 号矿体无废开采。 1 矿体及公司概况 1 ．1 1 0 5 号矿体概况 1 0 5 号矿体主要赋存在广西南丹县大厂矿区，属 于大厂矿田的一部分。大厂矿田是我国重要的有色金 属矿产基地，矿产资源丰富。1 0 5 号矿体位于1 0 0 号 矿体的下部，实质为1 0 0 号矿体的深部延伸，开采难度 比1 0 0 号矿体大得多。1 0 5 号矿体主要特征①矿段 埋藏深度较大，已控制部分距地表约为8 0 0 ～12 0 0m 。 ②井下温度高，采矿作业面最高气温为4 0q C ，平均气 温3 1 ．5 ℃。③矿体是锡石一多金属硫化矿床，矿石物 质成份复杂、种类繁多，选矿工艺流程复杂，金属回收 困难。总体而言，1 0 5 号矿体为埋藏深，有价金属丰 富，开采、选别难度大的世界罕见特富矿。 1 ．2 公司概况 广西高峰矿业有限责任公司的前身为高峰锡矿， 公司由广西华锡集团、华锡2 1 5 地质队、河池矿业公 司、南丹县南星锑业公司、南丹县富源矿业公司五家组 成。公司先期主要开发1 0 0 号矿体以及1 0 0 1 、1 0 0 2 号等矿体，目前是1 0 5 号矿体唯一采矿权人。经过多 年建设，矿山现已形成10 0 0t ／d 3 3 万吨／年 采、选生 产能力，采矿主要提升系统具有12 0 0t ／d 的提升能 力，选矿在公司下属巴里选矿厂进行。 2 高峰坑口生产系统现状 1 0 5 号矿体在1 0 0 号矿体深部，高峰公司在开采 1 0 0 号等矿体时已建设有完善的开拓工程、供电、通 风、排水系统，这些系统能继续用于1 0 5 号矿体开发。 2 ．1 开拓系统 高峰公司原主要开采一7 9m 标高以上的1 0 0 号、 1 0 0 - 1 和1 0 0 2 号矿体，采用斜井 竖井开拓，并已形 成10 0 0t ／d 采出矿生产规模，主要提升系统具有l2 0 0 t ／d 的提升能力。 2 ．2 尾矿胶结充填系统 高峰公司在开采1 0 0 号矿体时已经建成了完整的 充填系统，尾矿胶结充填系统由地面砂浆制备站和井 下管道输送系统组成。 地面砂浆制备系统由卧式砂仓‘、胶凝材料筒仓和 给料系统、搅拌系统等组成，建设有两个相同的系统， 充填能力为8 0 0m 3 ／d ，能满足井下2 0 0 0t ／d 采矿能力 的充填要求。 2 ．3 排水系统 高峰公司已生产多年，根据井下涌水量情况建有 多个排水泵房，正常排水能力为8 4 0m 3 ／h 或1 68 0 0 m 3 ／d ，最大排水能力11 2 0m 3 ／h 或2 24 0 0m 3 ／d 。 2 ．4 采矿方法 由于1 0 5 号矿体为特富矿床，为了最大限度回收宝 贵的富矿资源，必须提高矿石回采率，减少在开采过程 中的矿石损失，只能选用充填采矿法或空场法嗣后充 填。采用充填采矿法回采，回采顺序为从上往下开采， 矿段或中段采用从两头往中间回采的后退式回采顺序。 ①收稿日期2 0 1 2 - 0 6 - 2 6 作者简介全柏飞 1 9 7 0 一 ，男，广西桂平人，工程师，主要研究方向为复杂锡石一多金属硫化矿分离与回收。 万方数据 矿冶工程 第3 2 卷 高峰公司在开采1 0 0 号矿体时所形成的以上措施 工程，为1 0 5 号矿体开采，提供了有力保障。1 0 5 号矿体 开采已经实现了采矿废石就近充填，而且具备了尾矿充 填的设施工程，因此，要实现无废开采，关键技术是选矿 厂兔级改造，有价金属综合回收以及采矿废水处理。 、、鲁 3 选矿工艺1 ‘ 3 ．1 巴里选厂生产工艺 1 0 5 号矿体矿石物质成份与1 0 0 号相同，成份复 杂、种类繁多。主要金属矿物有锡石、毒砂、磁黄铁矿、 铁闪锌矿、黄铁矿、白铁矿、胶黄铁矿、草莓状黄铁矿、 脆硫锑铅矿，次有黄铜矿、黝铜矿、黝锡矿、硫锑铅矿、 异辉锑铅矿等，脉石矿物有石英、萤石、方解石、石膏、 炭质沥青等。由于多期成矿活动，使金属矿物特别富 集，其含量在矿石中高达8 5 ％以上。其矿体平均品位 分别为S n1 ．2 3 ％、Z n1 3 ．0 8 ％、P b3 ．5 5 ％、S b3 ．3 9 ％、 A g1 3 0 ．6 0g ／t ，总金属含量达2 1 ．2 5 ％，属于特富矿 石。巴里选厂处理1 0 0 号矿体的原则流程为磁一浮．重 原则流程，产出锡精矿、铅锑精矿、铟锌精矿、硫精矿 等。巴里选厂生产流程见图1 。 破碎产品 尾矿混合硫精矿中度锡精矿 图1巴里选厂工艺流程 3 ．2 现用工艺的缺点 3 ．2 ．1 环境污染巴里选厂是2 0 世纪5 0 ～6 0 年代 建的选矿厂，建设时是处理巴里矿的矿石，选厂离巴里 矿坑口很近，随着巴里矿闭坑，高峰1 0 0 号矿体开采， 高峰公司租用巴里选厂处理1 0 0 号矿石。高峰坑口离 巴里选厂较远，有3 公里多。随着大厂镇的发展扩大， 选厂周边生活居民增多，选厂生产对居民区造成一定 的环境影响；其次，矿石从坑V I 运输至选厂，尾矿从选 厂输送至砂坪选厂综合处理等都要经过整个大厂镇中 心，给沿途居民生活造成一定的影响。 3 ．2 ．2 工艺流程不完善巴里选厂是由日处理量 1 5 0t 逐渐改扩建为现在的10 0 0t 。首先，厂房场地狭 窄，设备配置凌乱，选矿工艺流程难以完善，如锡石细 泥回收系统不完善；脱水设施沉降面积不够；没有中矿 再磨流程等。由于工艺流程不完善，限制选矿回收率 的提高，尾矿还须砂坪选厂再回收有价金属后才能输 送尾矿库堆存。其次，设备小而多，难以实现自动化 控制。 3 ．3 新选厂工艺 根据2 0 1 2 年河池绿色矿山示范基地建设和环保 规划的要求，政府计划3 年内将大厂矿区建成绿色矿 山示范基地，需要把镇区内的选矿厂搬迁到镇郊。为 了贯彻落实政府计划，高峰公司拟在高峰坑口新建一 选矿厂代替巴里选矿厂。新选厂充分吸取巴里选厂处 理1 0 0 号、1 0 5 号的生产实践经验，对巴里选厂生产过 程中存在的问题加以完善。新选厂仍采用磁．浮- 重的 原则流程，工艺流程见图2 。 破碎产品 尾矿混合硗糟矿中度镊糟矿 图2 新选厂工艺流程 新选厂的优点如下 1 厂址离高峰坑口近，只有5 0 0m 。避免了现巴 里选厂原矿运输和尾矿输送对环境产生污染。由于紧 万方数据 2 0 1 2 年0 8 月全柏飞等大厂1 0 5 号矿体无废采选探索与实践 邻坑口有利于尾充填和采矿废水输送选厂使用。 2 新选厂工艺降低了人选粒度，由0 ．2 5m m 降至 0 ．2m m ，有利于提高矿物单体解离度，使矿物回收或 分离更容易。 、，3 增加对锌硫混合精矿、摇床中矿再磨作业，使 矿物商能充分单体解离，有利于锌、硫分离和中矿锡石 回收。 4 新选厂锌硫分离采用无氰一段分离工艺，杜绝 了氰化物对环境的污染。 5 新选厂尾矿有用金属已经充分回收，尾矿可直 接充填井下。新选厂与巴里选厂尾矿金属含量对比见 表1 。 表1 尾矿金属含量对比 4 采矿固体废物排放平衡 4 ．1 采空区调查 根据1 0 5 号矿体详查报告，由于历史原因，在1 0 5 号矿体内及附近井巷，民采空区密集分布，空区规模、分 布范围及影响区域较大，是影响1 0 5 号矿体开发安全的 最大因素，也是诱发地压活动的主导因素。目前1 0 5 号 矿体 一7 9 ～一1 8 1m 存在空区总量约1 7 ．1 万m ’。 4 ．2 采矿废石量与空区量对比 4 ．2 ．1基建期根据1 0 5 号矿体开发利用方案，开发 基建期为一年。基建期是1 0 5 开发的措施工程，其中基 建掘进废石量为2 57 6 8 ．6m 3 ，选矿产生的尾矿体积为 5 ．7 4 万立方米。为了安全开发1 0 5 号矿体，基建期内必 须对目前存在的空区1 7 ．1 万立方米进行充填。废石和 尾矿总体积为9 ．6 1 万立方米，小于采空区体积1 7 ．1 万 立方米，需外购凤凰公司充填砂7 ．3 9 万立方米。 4 ．2 ．2 正常生产期根据1 0 5 号矿体开发利用方案， 正常采、选矿量为3 3 万吨／年，井下附产矿量按3 万 吨／年计，井下采矿产生的空区为7 ．3 1 万立方米／年， 井下年产生的废石量约0 ．6 5 万立方米。选矿尾矿量 为5 ．7 4 万立方米，废石和尾矿总体积为6 ．4 1 万立方 米，小于采空区体积7 ．3 l 万立方米，需外购凤凰公司 充填砂0 ．5 9 5 万立方米。 综合基建期和正常生产期，采矿产生的废石和选 矿产生的尾矿总体积都小于需要充填的空区体积，通 过外购凤凰公司充填砂，可以达到采矿空区与废石、尾 矿充填平衡。平衡见表2 。 表2 空区与废石、尾矿平衡表 5 采矿废水处理 5 ．1 废水使用、排放情况 1 0 5 号矿体在开发过程中，井下废水主要来源有 矿坑自然涌水、生产过程中降尘、降温回水和充填 滤水。 目前，高峰公司矿坑排水除了用来满足坑口本身 的E t 常生产和充填用水约20 0 0m 3 ／d 外，剩余部份主 要通过管道送往巴里选厂作为生产用水。因巴里选厂 实施搬迁新建选厂，新选厂生产污水经脱泥、脱药 残 留药剂 处理后循环使用，要求新鲜水补充量很少，只 占2 ％ 1 5 5m 3 ／d 。因此，坑V I 和新选厂正常生产用 水量约为21 5 5m 3 ／d 不计算选厂回水利用部份 ，富 余部份采矿废水只能由坑口通过管道外排。采选用水 量及外排水量见表3 。 表3 废水使用、排放表／ m 3 d ’1 由表3 可知采矿废水通过循环利用措施后，在旱 季，坑1 5 需外排水量为13 8 8m 3 ／d ；在雨季，最大需外 排水量达为1 01 2 3m 3 ／d 。 5 ．2 采矿废水处理 根据高峰矿外排废水水质分析报告，废水中除 z n 、S b 、C d 、S S 超标外，C r 6 、硫化物、氨氮、C O D 、P b 、 A s 、c u 的含量均符合国家地表水Ⅲ类水质标准。因此 将z n 、S b 、C d 、S S 纳人主要处理目标。 北京科技大学针对铜坑矿和高峰矿矿井废水处理 开展了一系列实验和中型试验，对试验结果以及各工 艺方案进行比较、分析，最后推荐采用“强化混凝沉淀 活性炭吸附 离子交换”的处理工艺。该工艺不仅 有效去除z n 、S b 、C d 、S S ，而且还能进一部去除废水中 万方数据 2 7 4 矿冶工程 第3 2 卷 的P b 、A s 、c u 和C r 6 ，降低出水中P b 、A s 、C u 和C r 6 的浓度，使处理后的采矿废水稳定达到国家地表水Ⅲ 类水质标准，工艺流程见图3 ，进水、出水、地表水Ⅲ类 水水质对比见表4 。 图3 污水处理工艺流程 表4 进水、出水、标准水水质表 5 ．3 选矿废水处理 选矿废水经过沉淀，进行简单脱泥、脱药处理后， 在选矿厂循环使用，不外排。 6 结语 1 高峰公司在开采1 0 0 号矿体时，已经实现了采 矿废石充填采空区，但选矿尾矿由于受选矿工艺流程 限制，有价金属无法充分回收，不能直接充填井下。经 过新建选厂并且进行工艺改造后，选矿尾矿达到充填 要求，可以直接输送井下胶结充填，实现了1 0 5 号矿体 无废开采。 2 采矿废水在选厂改造前，主要是供巴里选厂循 环使用，由于巴里选厂尾矿、水循环涉及砂坪选厂、长 坡选厂，因此，采矿废水大部分供这3 个选矿厂循环使 用，达到平衡，只是在雨季有少量废水外排。 3 选厂搬迁改造后，采矿废水只供新选厂循环使 用，选厂需补充水量很少，因此，大部分采矿废水需外 排。经过高峰公司建立污水处理站后，外排水水质达 到了国家地表水Ⅲ类水质标准，使矿区周边生态环境 得到了保护。 4 通过实施以上措施，利用采矿废石、选矿尾矿 充填采空区，采矿废水处理后达标排放，不仅为公司节 约了充填成本，更重要的是解决了尾矿堆存所产生的 一系列环保和安全问题，便于大厂镇对整个矿区的统 一规划和环境治理，进行绿色矿山建设。因此，实现 1 0 5 号矿体无废开采，具有重大的经济、环保、社会 意义。 参考文献 [ 1 ] 尾矿综合利用研究[ J ] ．有色金属 矿山部分 ，2 0 1 0 5 4 8 5 2 ． [ 2 ] 无废开采与井下尾矿库建设[ J ] ．金属矿山，2 0 0 5 z 1 1 4 1 1 4 3 ． [ 3 ]大厂1 0 0 号矿体矿化矿浮选的合理工艺[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 0 ，2 0 1 2 6 2 8 ． [ 4 ]大厂1 0 0 号矿体特富矿选矿优化流程的初步实践[ J ] ．矿冶， 1 9 9 6 ，5 3 3 3 3 9 ． [ 5 ]高峰矿区1 0 0 号矿体采空区治理与地压监测研究[ J ] ．矿业研究 与开发，1 9 9 6 ，2 5 3 1 8 2 5 ． 万方数据