[发明专利]一种基于性质改良的细粒尾矿分级分区高浓度上游式筑坝工艺及方法

说明书

本发明属于细粒尾矿地表堆存技术领域，具体为一种基于性质改良的细粒尾矿分级分区高浓度上游式筑坝工艺及方法，包括选矿厂、全尾矿矿浆管路、渣浆泵、水力旋流分级器。本发明针对细粒全尾矿难以沉积固结、物理力学性质差等特点，采用工艺成熟的上游式堆坝方法与安全环保性较好的高浓度尾矿排放工艺相结合的方式，通过采取针对性的改良措施，提高入库尾矿的物理力学性质，解决了细尾矿难于沉积固结、蒸发速率慢、尾水下渗造成环境破坏、粗尾矿力学性质难以提高等问题，基于性质改良的分级高浓度尾矿堆存工艺具有含水量低、力学性质好、坝体安全系数高、细粒尾矿蒸发干燥快、沉积固结快、改良尾矿生态、环保性好等优点。

技术领域

本发明涉及细粒尾矿地表堆存技术领域，具体为一种基于性质改良的细粒尾矿分级分区高浓度上游式筑坝工艺及方法。

背景技术

矿业是我国国民经济的支柱产业之一，由于大部分矿产资源品位较低，加之选矿工艺的不断优化，导致选矿过程中产生大量的尾矿，并且粒度越来越细，选厂产生的尾矿除一小部分用于矿山充填或综合利用外，绝大部分仍以矿浆形式排放到尾矿库中。经统计，目前我国有12000余座尾矿库，尾矿堆存量已达上百亿吨，且以每年6亿吨的速率增长。目前常用的尾矿筑坝方式主要有三种：上游式、中线式和下游式。由于上游法尾矿库堆坝方式具有工艺简单，成本低，便于管理等优点，而被矿山企业广泛采用，并积累了丰富的管理经验，在尾矿堆存方法改进中仍具有重要的借鉴意义，尾矿地表堆存处理工艺经历了湿式尾矿、干堆尾矿到膏体(高浓度)尾矿的发展道路。目前我国尾矿处理仍主要采用湿式处理方式，排放尾矿浓度一般在30％-40％，采用水力输送至尾矿库，尾矿在尾矿库中自然沉积，大量尾水的存在不仅对尾矿库周边环境造成了严重的破坏，而且导致尾矿沉积固结缓慢，浸润线较高，使堆积坝力学性能较差，影响坝体的稳定性，为解决传统尾矿处理方式中存在的缺陷，国内外科研工作者进行了积极探索。20世纪90年代提出了膏体(高浓度)尾矿堆存技术，该工艺综合湿式排放和干式堆存的优缺点，逐步形成的一种半干式的尾矿处置方法，高浓度尾矿和膏体尾矿的概念不同。目前，关于膏体尾矿的研究较多，膏体较为通用的定义是一个定性的范畴，即物料表现为不离析、均质、初始屈服应力不等于零的固体质量浓度的范畴。膏体尾矿将尾矿浆浓缩至“牙膏”状态，浓度介于湿式个干式尾矿之间，膏体的具体浓度范围与尾矿的性质有关，一般约为65％～75％。Andy Fourie指出，虽然膏体尾矿在尾矿处理中应用非常广泛，但实际上世界范围内仅有两三个矿山实现了真正的膏体尾矿地表堆存，绝大多数矿山企业的“膏体”尾矿实际上并非真正意义上的膏体尾矿，而是实际意义上的“高浓度尾矿”。研究发现不是所有的尾矿都能形成膏体，膏体尾矿对颗粒级配、浓度均有一定的要求，应对具体的尾矿进行相关试验。然而，高浓度尾矿的概念则比较宽泛，高浓度尾矿可以看做是一种“似膏体”状浆体，高浓度矿浆的浓度略低于膏体尾矿，所有的尾矿经浓缩后都可以成为高浓度尾矿，高浓度尾矿处理与膏体尾矿堆存工艺类似，因此，高浓度尾矿的堆存处理比膏体尾矿处理涵盖面更广，实际应用也比较广泛，高浓度由砂泵输送至尾矿堆场进行排放，沉积后的高浓度尾矿借助风吹、阳光等自然条件而迅速干燥，干燥后尾矿的力学性质明显改善，实际形成的尾矿堆场类似于干堆渣场，提高了坝体的稳定性。高浓度尾矿的排放形式，一般可以分为下山谷式、四周式和中央式三类。下山谷式是料浆从山谷顶端往下排放的方式，四周式是尾矿排放口均匀散布于尾矿库四周，整个尾矿长的形状类似于“凹”型，中央式是排放口位于中央，料浆从排放口排出，形成一定的锥体结构，高浓度尾矿浓缩工艺主要采用膏体浓缩机、倾斜板浓缩机或高压浓缩机，也可采用高效浓缩机多段浓缩，并辅以絮凝剂使用，形成高浓度尾矿。随着尾矿浓缩技术和工艺的日益成熟，高浓度尾矿处置技术因其在安全、环保、节约水资源等方面的优势而越来越受到重视，高浓度尾矿处置技术将会在矿山企业得到广泛的推广和应用，但是，对于细粒尾矿而言，由于粒度较细，即便采用高浓度尾矿堆存方式，沉积固结速度仍非常缓慢，力学性质较难改善。