新型尾矿无害化处理工艺及实践.pdf

第1 9 卷第9 期2 0 1 0 年9 月中国矿业C H I N AM I N I N GM A G A Z I N EV 0 1 ．1 9 。N o ．9S e p2 0 1 0新型尾矿无害化处理工艺及实践王安理，李建政，马秀勤 灵宝市金源矿业有限责任公司，河南灵宝4 7 2 5 0 0 摘要本文介绍了一种新型尾矿无害化处理工艺。只建尾矿堆场，无需建尾矿库，尾矿渣直接堆存尾矿堆场，回水全部重复利用。从根本上解决了尾矿处理的安全、环保等问题，实现尾矿安全、高效、环保、节水的有机统一。关键词无害化处理；尾矿堆场；回水重复利用；深锥浓密机中图分类号T D 9 2 6 ．4文献标识码A文章编号1 0 0 4 4 0 5 1 【2 0 1 0 0 9 0 0 6 3 - - 0 3An e wE C O - f r i e n d l yt r e a t m e n tt e c h n o l o g ya n di n d u s t r i a lp r a c t i c ef o rt a i l i n g sW A N GA n l i ，L IJ i a n - z h e n g ，M AX i u q i n J i n y u a nM i n i n gC o m p a n yL t d ．，L i n g b a o4 7 2 5 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t An e wE C O - f r i e n d l yt r e a t m e n tt e c h n o l o g yf o rt a i l i n g si si n t r o d u c e d ．O n l yt a i l i n g ss t a c k ，n ot a i l i n g sP o n d ．T a i l i n g sS l a gs t o c k p i l i n gi st a k e np l a c ed i r e c t l yo nt a i l i n g ss t a c k ，a n da l lb a c k w a t e rc a nb er e c y c l e d ．T h es a f e t ya n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o ni s s u e sc a nb es e t t l e da tr o o tb yt h i sn e wE C O - f r i e n d l yt r e a t m e n tt e c h n o l o g y ．S a f e t y ，h i g he f f i c i e n c y ，f r i e n d l ye n v i r o n m e n ta n dw a t e rs a v i n gc a nc o m et r u et o g e t h e r ．K e yw o r d s E C O - f r i e n d l yt r e a t m e n t ；t a i l i n g ss t a c k ；b a c k w a t e rr e c y c l i n g ；d e e p - c o n et h i c k e n e r尾矿处理是矿山生产的重要环节，也是选矿厂建设和运营的重要组成部分。我国大型正规矿山的尾矿，多数采用尾矿库直排的方式处理，尾矿库属自然沉淀、澄清脱水工艺，脱水效率非常低下。我国的尾矿库呈数量多、规模小、安全度低的特点。为解决尾矿库存在的环境、安全、占地等方面的问题，探索和开发安全、高效的尾矿处理工艺技术，显得尤为迫切和重要。灵宝市金源矿业有限责任公司积极实施“以金为主、综合开发利用”的发展战略。2 0 0 6 年6月，针对小秦岭北矿带金钼多金属矿石资源，自主开发了小秦岭石英脉金钼多金属矿石资源综合利用新工艺，综合回收金、银、钼、铜、铅和硫，在原有规模为3 5 0 t ／d 全泥氰化炭浆厂 简称炭浆厂 的基础上，扩建了规模为1 0 0 0 t ／d 的多金属综合回收选矿厂 简称千吨选厂 。扩建后尾矿排放收稿日期2 0 1 0 0 4 0 7作者简介王安理 1 9 5 9 一 。男，汉族，河南灵宝人。选矿高级工程师，河南省学术带头人，现任灵宝市金源矿业有瞅止任公司党委委员、副总工程师，兼任金源公司科技研发中心主任。量是原来的3 倍以上，由于没有新建尾矿库，原尾矿库库容迅速缩小，摆在面前的问题是尾矿得不到安全堆存；同时，生产用水量增加了3 倍多，而小秦岭地区经过近3 0 年的开采，矿山涌水量急剧下降，虽多方引水但水量依然缺口较大。尾矿水数量虽多，但尾矿水回用率不足4 0 ％，常因缺水而被迫停车。金源公司针对尾矿的安全堆存和尾矿水重复利用问题进行了深入的研究，自主开发了新型尾矿无害化处理工艺。1 新型尾矿无害化处理工艺1 ．1 尾矿性质简述1 ．1 ．1 千吨选厂尾矿性质千吨选厂入选的是低品位石英脉金钼多金属矿石，工艺包括混合浮选、氰化提金、浮选钼、铅、铜，综合回收了金、钼、铅和铜。尾矿成分主要是石英、碳酸钙等矿物，尾矿产率9 9 ％，尾矿比重2 ．9 t ／m 3 ，尾矿矿浆浓度为2 6 ％～2 9 ％，矿浆p H 值为6 ～7 ，一2 0 0 目粒级占6 0 ％～6 5 ％，但一4 0 0 目粒级占3 8 ．6 8 ％，粒度粗细组成很不均匀。尾矿粒度组成见表1 。 万方数据 6 4中国矿业第1 9 卷1 ．1 ．2 炭浆厂尾矿性质炭浆厂为了提高金的回收率，而采用原矿二段闭路细磨工艺，其尾矿粒度为一2 0 0 目占9 0 ％～9 3 ％，矿浆浓度4 5 ％～4 8 ％，尾矿数量3 5 0 t ／d ，尾矿水含氰化钠质量分数0 ．0 5 ％。1 ．2 尾矿无害化处理工艺新型尾矿无害化处理工艺，是指尾矿经浓缩一过滤二段脱水后，得到尾矿干渣和回水，尾矿干渣直接堆存于尾矿堆场，回水全部循环利用，只建尾矿堆场无需建尾矿库。尾矿无害化处理工艺流程见图1 。千吨选厂尾矿自流至深锥浓密机进行浓缩脱水，将矿浆浓度由2 6 ％～2 9 ％提高至6 2 ％～6 5 ％，然后用泵将浓缩底流矿浆扬送至陶瓷过滤机过滤脱水，所得尾矿干渣含水1 3 ％以下。尾矿干渣用皮带输送机输送至尾矿堆场，采用装载机摊铺、逐层碾压、夯实后覆土、即可恢复植被或复恳；浓密机溢流水和陶瓷过滤机滤液水统称为回水，回水经回水处理系统净化后，供生产循环重复使用。原矿旺型测1 量| {酴氅垛kd兰嫂图1 尾矿无害化处理工艺流程炭浆厂尾矿自流至搅拌槽，搅拌槽起到缓冲和搅拌的作用，用泵直接扬送至陶瓷过滤机过滤，滤渣和千吨选厂尾矿滤饼用同一条皮带输送机输送至尾矿堆场，滤液水供炭浆厂重复使用。2 工艺的特点2 ．1节水环保的“零”排放尾矿处理工艺尾矿水通常含有各种选矿药剂、金属离子，甚至含有剧毒的物质，不能直接排放。本工艺用吸附法将回水二次净化处理后供生产重复使用，既节约了水资源，又避免了废水外排污染环境。回水用吸附法净化处理，既可以回收水中的微量金，提高矿产综合回收利用率，又可以脱去水中的油、药等有害物质，避免水中油、药等累积后影响生产技术指标。而对于药剂制度简单的选矿水，可直接重复使用，无需吸附净化，比如单一金属选矿、全泥氰化等工艺。千吨选厂回水重复利用率达到9 2 ．6 ％以上，领先于环境保护部、国土资源部、卫生部联合制订的关于矿山生态环境保护与污染防治技术政策规定的，到2 0 1 0 年有色系统选矿的水重复利用率应达到7 5 ％的目标。虽然尾矿干渣含有1 3 ％～1 5 ％的水分，以及微量的有毒有害物质，但是已被完全封闭在堆场中，避免外渗和扩散，经过长期的露天暴晒和自然降解，基本消除了对环境的危害。因此，工艺被称做节水环保的“零”排放尾矿处理工艺。2 ．2 安全经济的尾矿处理方式尾矿堆场的稳定性主要取决于尾渣的压实度，保证压实度的关键是控制尾渣含水率。本工艺尾矿渣含水率低于1 3 ％～1 5 ％，直接干式堆存，可只建尾矿堆场无需建尾矿库。压滤尾矿含水一般在1 8 ％～2 5 ％，需在中转堆场自然晾晒脱水后再转运至永久堆场，不能直接堆存。本工艺尾矿干渣直接用装载机摊铺，同时进行碾压、压实，然后覆土即可恢复植被或复垦，尾矿的压实度可以达到0 ．9 5 以上，尾矿安全性能好。及时恢复植被，可以避免沙尘飞扬污染大气，防止雨水冲刷堆场坡面，影响堆场稳定，简化了尾矿处理工艺。正常情况下，尾矿堆场无水，尾矿管理工作简单。尾矿库的基建投资，一般占矿山建设总投资1 0 ％以上，占选厂投资的2 0 ％左右，尾矿设施的运行 万方数据 第9 期王安理等新型尾矿无害化处理工艺及实践6 5成本占选厂生产成本的3 0 ％以上，显然，不建尾排尾矿库与无害化处理对比见表2 。矿库可以减少矿山投资和运行成本。尾矿浓缩直表2 尾矿浓缩直排尾矿库与无害化处理对比尾矿浓缩直排尾矿库工艺新型尾矿无害化处理丁艺尾矿库总投资7 5 7 ．2 6 万元其中一期- [ 程2 7 2 ．2 5 万元二期工程3 2 1 ．7 9 万元浓缩及脱水工程1 6 3 ．2 2 万元定员1 4 人，1 0 年费用2 5 2 万元服务年限1 0 年运行成本1 0 ．5 6 元／t ，1 0 年需4 2 2 4 万元1 0 年总计费用5 2 3 3 ．2 6 万元回水利用率6 0 ％～6 5 ％尾矿堆场总投资2 9 7 ．3 2 万元其中堆石棱体工程2 5 ．9 8 万元拦洪埙工程2 4 ．6 7 万元排洪隧洞工程1 0 6 ．6 4 万元；马道排水沟及岸边截水沟7 2 ．2 3万元；其他工程6 7 ．8 万元定员4 人，1 0 年费用7 2 万元服务年限1 2 ．3 年运行成本1 1 ．1 8 ，1 0 年需4 4 7 2 万元1 0 年总计费用4 8 4 1 ．3 2 万元，节约3 9 1 ．9 4 万元回水利用宰9 2 ．6 ％以上2 ．3 高效自动化的尾矿处理设备2 ．3 ．1 高效的尾矿浓缩脱水设备浓缩脱水是尾矿处理的重要环节，工艺采用国家专利高效浓缩设备深锥浓密机 专利号Z L 2 0 0 7 2 0 0 9 3 0 3 9 ．8 ，获得了高浓度底流和低含固量溢流。深锥浓密机由深锥、给料装置、搅拌装置、控制箱等组成，矿浆首先进入给料装置，易沉降的大颗粒迅速沉降至锥部，细颗粒从给料装置下部分散至浓相沉积层进一步沉降，澄清的溢流水从上部溢流堰排出，下部锥底排出高浓度的底流。与普遍采用的浓密机相比，深锥浓密机在外形上的显著特点是高度大，其高径比是2 ．1 ～2 ．4 。实践表明，深锥浓密机处理多金属金钼矿石浮选尾矿，其底流矿浆浓度可以达到6 5 ％以上。高浓度矿浆为降低过滤机滤饼水分和提高过滤机生产能力创造了很好的条件，溢流中悬浮物含量小于1 6 0 1 0 ～，可做为生产用水使用。据资料显示，由水力旋流器一浓密机串联浓缩流程，尾矿综合浓缩浓度仅达到4 5 ％～5 0 ％。其他高效重力沉降脱水设备。虽然对浓缩机设备结构进行了优化，但是需要添加絮凝剂辅助脱水才能有较好的浓缩效果。本专利设备无需添加絮凝剂、无需旋流器，即可达到高浓度的浓缩矿浆和清澈的溢流。2 ．3 ．2自动节能的尾矿过滤设备尾矿能否直接堆存的关键，是尾矿含水率的高低，尾矿过滤是控制尾矿含水率的最后工序。过滤设备主要有压滤机、带式过滤机、筒式过滤机等。本工艺选用集微孔陶瓷、超声技术、自动化控制于一体的新型、高效、节能、环保的固液分离设备陶瓷过滤机过滤尾矿，替代传统的压滤机。陶瓷过滤机工作周期，由矿浆给入、滤饼形成、滤饼干燥、滤饼卸料、反冲洗五部分组成。其特点是效率高、操作简单，可以实现尾矿1 0 0 ％全部处理，滤渣含水率1 3 ％～1 5 ％，松散度良好，可以直接堆存、运输、压实，不需用干燥机干燥。滤液水象自来水一般可循环利用。尾矿陶瓷过滤与尾矿压滤对比结果，见表3 。压滤机主要用于粘度大、颗粒细的化工产品和选矿厂精矿的脱水、黄金氰化洗涤等作业，在尾矿处理方面应用较少。表3 尾矿陶瓷过滤与尾矿压滤对比结果3 工艺的适用范围3 ．1适用于新、老矿山企业尾矿处理矿山企业新建选矿厂选择该工艺，只建尾矿堆场无需建尾矿库，可以减少基建投资，加快建设速度，避免投入大量资金用于征地、农林、青苗补偿等，保证尾矿的安全堆存。老矿山企业选矿厂扩建与否均可采用本工艺，能延长现役尾矿库使用寿命，尾矿干渣既可以干式直接堆存，还可以用于筑坝，现役尾矿库终期库容利用系数可达1 ．O ～1 ．4 或更高uJ 。3 ．2 适用于干旱缺水地区矿山企业尾矿处理对于北方干旱、缺水的地区，尾矿水可循环使用，回水利用率高，既可以节约水资源，又可以避免污染地下水资源，从根本上解决了环境污染问题。还可以综合回收尾矿水中的有价元素。4 实施效果于吨选厂尾矿水的重复使用，可回收其中的 下转第8 8 页 万方数据 8 8中国矿业第1 9 卷为O ．5 0 。 2 用P F S S 混凝剂处理工业废水，不仅用量少，p H 值使用范围宽，而且形成矾花大，沉降速度快。P F S S 在混凝过程中兼有金属离子的电中和作用和高分子的吸附架桥作用，C O D 、色度、浊度去除率较高，无毒无害，明显优于P F S 的处理效果。I参考文献[ 1 ]栾兆坤，汤鸿霄．我国无机高分子絮凝剂产业发展现状与规划E J ] ．工业水处理。2 0 0 0 。2 0 1 1 6 ．[ 2 ]董申伟，等．聚合氯化铝的盐基度与混凝性能关系研究[ J ] ．工业水处理。2 0 0 7 ．2 7 2 5 3 5 6 ．[ 3 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年计算，人工费可减少2 0 0 万元；按1 0 年服务年限计算，尾矿堆场比尾矿库投资少4 5 9 ．9 4 万元；尾矿逐层压实，保证了尾矿的安全堆存。5结论尾矿无害化处理工艺是一种新型尾矿堆存方法，运用新工艺设备技术手段，将尾矿含水率控制在1 3 ％～1 5 ％以下。尾矿堆存于尾矿堆场，只需建尾矿堆场，无需建尾矿库，实现了节水、环保、安全、效益的有机结合和统一，促进人与自然的持续和谐发展。l参考文献[ 1 ]迟春霞，沈强．尾矿干堆技术探讨E J ] ．黄金，2 0 0 8 ，1 0 1 0 14 7 4 9 ．采采米来米米米米米米柴米米米米米米米米米采米{ I 素米米米米米米米米米米米米米米米米米米米采米{ | e 粜睾米 上接第8 4 页出技术上可行、经济上合理的流程方案。从某种角度来讲，这对我们选矿工作提出了更高的要求。本项目在初步可选性试验资料的基础上，设计流程作了如上所述的优化和改进。①未产硫精矿和高硫铁精矿，产品方案只有T F e 品位6 1 ．5 ％的铁精矿；②将先浮后磁流程改为先磁后浮，节省了许多浮选机槽数和浮选药剂消耗量。上述设计流程的优化和改进，从理论上分析是可行的，但仍需试验的验证。笔者已建议投资企业在可能采取代表性矿样时进行验证试验，以便设计工作建立在可靠的科学依据之上。同时，通过本文的内容阐述，也希望同行专家学者给予赐教与指导，给我们的方案提出建设性意见。一参考文献[ 1 ]选矿设计手册编委会．选矿设计手册[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 8 ，7 ．[ 2 ]青海省地质局中心实验室．青海省格尔木市肯德可克铁矿初步可选性试验报告J R ] ．1 9 7 9 ． 万方数据