銅尾礦的一種新型干堆技術

任壯林 劉 鎮 高清壽

(1.山東招金新疆伽師銅輝礦業有限公司，新疆 喀什844300；2.煙臺金洋旋流器有限公司，山東 煙臺 264003)

銅尾礦的一種新型干堆技術

任壯林1劉 鎮2高清壽2

(1.山東招金新疆伽師銅輝礦業有限公司，新疆 喀什844300；2.煙臺金洋旋流器有限公司，山東 煙臺 264003)

首先介紹了我國銅尾礦的現狀，并對現有銅尾礦的處理方法作了簡要總結。針對目前銅尾礦處理方法中存在的問題，以實現銅尾礦處理為目標，首先使粗細顆粒分級，再分別進行濃縮脫水的方法，確定了在目前條件下一種較為合理的銅尾礦新型干堆技術。同時，對該干堆技術中采用的主要設備作了簡單描述，并對該技術與其他干堆技術在適用范圍、技術、經濟等方面進行了對比。經實踐證明，通過該技術處理的銅尾礦，粗粒部分含水量可控制在18%以下，細粒部分含水量控制在23%以下，可直接實現皮帶輸送或汽車運輸，完全達到了干堆的要求。與常規處理方法相比，具有設備一次性投資少，干堆效果好，運行費用低，設備維修維護簡單等明顯優點，是目前為止一種技術上可行、經濟性上合理的尾礦干堆技術。該技術對其他類型的尾礦具有借鑒意義。

銅尾礦 濃縮脫水 干堆技術 干堆效果 運行費用

1 銅尾礦現狀

礦產資源是人類社會發展的重要物質基礎，現代社會人們的生產和生活都離不開礦產資源。隨著人類社會發展的進步，礦產資源的消耗在逐年增加，而伴隨著建筑業、電力等行業的發展，銅礦的需求也在逐年提高。

任何一種固體礦產的產出，必然伴隨著廢棄物包括尾礦的排放。自20世紀90年代以來，中國銅消費、生產一直保持高速增長態勢。隨之而來，銅尾礦的排放量也增長迅速。

我國銅尾礦具有數量大、粒度細、類型繁多、成分復雜的特點[1]。在1995—1996年，對1 173家大中型以上國有礦山企業進行調查，“全國礦山生態環境破壞及重建調查”發現歷年固體廢物累計產量達133.87億t，而其中銅尾礦是僅次于鐵尾礦的第二大尾礦來源。

據中國國土資源經濟研究所余良暉等測算：1949—2007年，全國銅尾礦的排放量大致為24億t，2007年已高達1.8億t[2]。銅尾礦在2003年以前呈現緩慢增長趨勢，2004年以后呈現較快增長趨勢，其中2009年就比2000年增長了71.81%[3]。

隨著銅尾礦量的大量增加，銅尾礦的處理面臨前所未有的考驗。

2 銅尾礦原有處理方法

目前最常用的銅尾礦處理的常用辦法是建立尾礦庫[4]，將來自選廠的銅尾礦直接濕排。這種處理辦法方便，但同時帶來了種種弊端。

(1)尾礦庫需要大面積的場地，而且用泵、管道組成龐大尾礦水力輸送系統，其動力、設備材料消耗高，造成尾礦輸送和處理費用過高。隨著尾礦量的增加，堆壩和管理工作量越來越大，越來越困難。因此會耗費大量的人力、物力、財力并要占用大量的農田、山地[5]。

(2)另外，近幾年來，由于土地資源越來越緊張,征地的費用越來越高，導致尾礦庫的基礎建設費用占整個采選企業費用的比例越來越大，以致于達到影響整個企業正常生產的地步，且尾礦庫的日常維護和運營也需消耗大量的資金。

(3)銅尾礦中殘留的選礦藥劑,尤其是含重金屬的尾礦對生態環境的影響非常嚴重,殘留在銅尾礦中的有毒、有害藥劑對附近居民飲水和農田土壤造成嚴重的污染，而硫化物產生的酸性水淋浸金屬離子，其流失對整個生態環境將會造成更深層次的危害。據不完全統計，目前我國因尾礦藥劑造成的直接污染土地面積已達7萬hm2，而間接污染土地面積竟已高達67萬hm2[6]。

(4)此外，尾礦庫存在很大的安全隱患，這是懸在每一個廠礦企業的心頭大事。可見，尋求更好的銅尾礦處理方法，解決傳統尾礦庫濕排的弊端具有更為深遠的意義。

3 銅尾礦干堆技術

3.1 干堆技術簡介

尾礦干堆是尾礦傳統貯存方法的一種變革，之前多用在黃金礦山，鑒于尾礦庫貯存的不利因素和國家對于尾礦庫整治的要求，近年來在銅礦山尾礦處理上也逐漸成為一種趨勢。

尾礦干堆技術利用各種設備，通過一定工藝將尾礦漿實現干料和水的最大化分離，達到含水量要求的干料可運輸至尾礦堆場貯存，水則可以作為選廠回水利用。

尾礦干堆的優點在于其占地面積少，安全性高，后續生產成本低，可有效延長原有尾礦庫的服務年限，降低尾礦庫或壩的維護和運營成本，而且為不具備建設尾礦庫條件的礦山開發提供了可能。同時，尾礦干堆對堆場要求的條件不苛刻，可利用廢棄的采礦坑作為堆場，回水利用率可達到80%以上；尤其在嚴重缺水地區優勢明顯，可減少對環境的污染，安全性較濕排要好[7]。

3.2 新型干堆技術

(1)干堆工藝。煙臺金洋旋流器有限公司針對目前尾礦干堆技術在應用上的一些問題，通過多年的理論研究和大量的實踐經驗，已成功地總結出一整套主要應用旋流器、脫水篩、濃密機和壓濾機等設備來處理金屬尾礦的有效新工藝——尾礦干堆工藝，見圖1。

圖1 尾礦干排工藝流程

(2)工藝優點。該工藝尤其適用于尾礦粒度-200目占80%以下的尾礦，具有設備一次性投資少、設備占地面積小、工藝流程短、干堆效果好、運行費用低、設備維修維護簡單等優點。

該尾礦干堆工藝流程的設計理念在于，對尾礦漿中粗粒級和細粒級物料都具有針對性處理。利用旋流器的分級作用實現粗細顆粒分級，粗顆粒由脫水篩處理，細顆粒由濃密機與壓濾機濃縮脫水。

旋流器底流濃度可達到65%～75%，但此情況，對于銅尾礦來說干堆效果尚不理想，利用脫水篩來處理旋流器底流，可進一步提高底流濃度，使之達到80%以上。同時泵送篩下產物至旋流器形成閉路系統，可進一步提高脫水篩的篩上產量，使盡可能多的粗粒尾礦通過旋流器與脫水篩實現干堆。

旋流器溢流，即細粒部分給入濃密機中，能大大減輕濃密機處理量的壓力，克服了濃密機溢流跑渾，有效地防止了壓耙、排礦口堵塞等隱患的發生。同時在濃密機的選擇方面，該工藝最大可能地減小了濃密機直徑，節約場地空間。另外添加絮凝劑后，濃密機底流濃度很快能達到25%以上，但達不到干堆要求。采用壓濾機處理濃密機底流，在得到澄清回水的同時，可進一步提高物料含水率，達到干堆要求。同時由于只需處理細粒級物料，降低了壓濾機處理量，可減少使用臺數，節省成本。

綜上所述，在銅尾礦經過該工藝處理以后，粗粒干料由脫水篩篩上得到，含水量可控制在18%以下，細粒干料由壓濾機得到，濾餅的含水量可控制在23%以下，能達到理想的干堆效果，同時濃密機和壓濾機產出的回水直接返回選廠使用。

4 干堆設備介紹

銅尾礦新型干堆工藝中關鍵設備包括高效濃縮旋流器、高頻振動脫水篩、液壓中心傳動濃密機和壓濾機等。

(1)高效濃縮旋流器。水力旋流器是一種利用離心力強化固液分離的設備[8]，其正常運行需要的離心力約為重力的幾百倍。水力旋流器具有很好的快速濃縮特性，一般情況下，可以將尾礦濃縮由10%～40%快速提高到45%～70%，具有很大的沉砂產率[9]。

本工藝流程采用煙臺金洋旋流器有限公司生產的高效濃縮旋流器，該類型旋流器區別于常規旋流器之處在于，高效濃縮旋流器采用多段變錐結構，第一段為大錐角錐體，可最大程度地提高旋流器內流體的切向速度，增大離心力場；第二段為較小錐角錐體，其錐段長度較大，可提供充足的空間和時間使被處理不同粒級的礦漿進行充分交換；第三段為帶有較大的錐體角度和直段結構的錐體。與普通旋流器相比，此類型旋流器具有底流產率大，處理能力高，底流濃度高等特點。處理同等工況條件尾礦時，與常規旋流器的底流產率相比，提高10%左右，同時降低了旋流器溢流的固含量，提高了旋流器的濃縮效率。

(2)高頻振動脫水篩。高頻振動脫水篩主要用于粗粒脫水和分級，尤其適用于尾礦干堆體系中干料的回收。

該工藝流程應用的高頻振動脫水篩的優點在于：篩體結構強度大，區別于煤炭行業用脫水篩，篩面摒棄傳統的鋼條材料而改用聚氨酯材料加工而成，不易堵塞，更換方便也更耐磨。

與普通脫水篩相比，具有脫水效果好，篩上料層厚，篩分效率高，篩分處理能力大，使用成本低等明顯特點。

(3)液壓中心傳動濃密機。濃密機為液壓中心傳動濃密機，該濃密機傳遞力矩大，效率高，使用安全，排泥徹底，不堵塞。負荷較大時，水下刮泥系統可手動進行提升，再逐步下降，逐層刮去污泥。該類型濃密機主要用于尾礦預先濃縮，尤其是尾礦中細粒級的濃縮。

(4)壓濾機。壓濾機主要用于黏度大、顆粒細的化工產品脫水和選礦廠精礦的脫水、黃金氰化洗滌等作業，其脫水效果好、適應性強、壓濾脫水后尾礦的處理方式靈活，無論含泥量大小都能夠使用，近年來在冶金礦山尾礦處理中也得到廣泛應用[10]。當尾礦重力脫水困難而要求尾礦濃度較高時，壓濾機是一種可行的選擇，壓濾后的干料含水率通常在12%～22%，滿足干堆要求。

5 各干堆技術對比

近幾年干堆技術發展迅速，出現了各種各樣的尾礦干堆技術，每種技術都有各自獨特的設計思路。針對各種不同的干堆技術，對各干堆技術的適用范圍、設備投資和運行成本等進行對比，見表1。

表1 各干堆技術對比

通過對各干堆技術進行對比可以看出，在滿足干堆要求的條件下，考慮到最終的運行成本，采用高效濃縮旋流器、高頻振動脫水篩、液壓中心傳動濃密機和壓濾機的新型尾礦干堆技術無論在適用范圍、設備投資和運行成本上優勢明顯。

6 應用效果

(1)江西某氧化銅礦，日產浮選尾礦600 t，尾礦濃度20%左右，細度-200目70%～75%。由于常年運轉，該廠尾礦庫已接近閉庫，庫容嚴重不足，即將面臨停產，且對附近村莊環境影響較大，已影響到附近居民的生活和安全。礦上經慎重考慮后，決定采用尾礦干堆工藝，解決目前尾礦無處排放的問題。

在得知該礦狀況后，金洋旋流器有限公司根據現場情況，設計了上述新型銅尾礦干堆工藝。采用該工藝后，效果非常明顯。

初次試車當天，單旋流器與脫水篩部分就實現干排率60%左右，干堆料含水量在17%左右；濃密機與壓濾機部分處理細粒尾礦，水分含量在23%以下，綜合含水量控制在22%以下，取得了極好的尾礦干堆效果，得到了該礦的一致好評，充分達到了選廠對尾礦干堆方面運輸及儲存的各種要求。

(2)新疆某銅鋅尾礦，尾礦量800 t/d，尾礦濃度18%左右，尾礦細度-200目70%左右，自建廠以來，回水問題一直是選廠面臨的首要問題。經研究，計劃采用尾礦干排，在考察了多種工藝后，選定金洋旋流器有限公司的新型尾礦完全干排工藝。

在項目實施前期，首先實施了旋流器和脫水篩的半干排工藝，經調試后，旋流器溢流細度-200目全通過，旋流器底流濃度達到65%以上，約占總尾礦量的60%～65%實現了尾礦干排，達到了干堆的要求。

在半干排運行穩定后，增加了后續的濃密機和壓濾機等細粒處理設備。正常運轉后，濃密機的底流濃度達到25%左右，濃密機溢流含固量<0.16 g/L，完全可以直接回水使用。壓濾機濾餅含水量控制在22%左右，經長期摸索試驗，現單臺壓濾機壓濾周期控制在45 min左右，極大地提高了壓濾機的處理能力，減輕了工人的勞動強度。

通過采用金洋尾礦干排工藝，該礦山已完全達到了綠色礦山——水最大化循環使用，無安全隱患的要求。

7 結 論

(1)銅尾礦量逐年增加，銅尾礦的合理處理勢在必行。

(2)在優先考慮安全與環境的前提下，銅尾礦實現干堆是目前一種最為行之有效的方式。

(3)采用高效濃縮旋流器、高頻振動脫水篩、液壓中心傳動濃密機和壓濾機等設備組合的新型銅尾礦干排工藝，可快速高效經濟地實現尾礦干堆，已成為銅尾礦處理方面一種較為成熟的工藝。

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(責任編輯 徐志宏)

A New Technology about Dry Storage of Copper Tailings

Ren Zhuanglin1Liu Zhen2Gao Qingshou2

(1.ShandongZhaojinXinjiangJiashiTonghuiMiningCo.，Ltd.，Kashi844300，China;2.YantaiJinyangCycloneCo.，Ltd.，Yantai264003，China)

The current situation of copper tailings was firstly introduced，and the existing disposal methods of copper tailings were summarized briefly.Aiming at the existing problems in the disposals of copper tailings，and with the purpose of realizing copper tailings disposal，a more reasonable and new dry storage technology of copper tailings under the present conditions was determined by the process of thickening and dewatering following by classification of coarse particles and fine particles.Secondly，the main equipment used in the dry storage technology was described in brief，and the contrast of this technique with other technologies was made from aspects of the scope of application，process and economy etc.The practice proved that through the technical processing on the copper tailings，the water content of coarse tailings can be controlled below 18%，and the water content of fine tailings below 23%.The tailings can be transported by the belt conveyor or automobile directly，which fully meet the requirements of dry storage.Compared with the conventional processing，this dry storage technology have advantages of less investment，lower operating costs and better dry storage effect，simply repairing and maintenance and so on.It is a kind of dry storage technique of being technically impossible and economically reasonable.This technology has a reference for the other similar mine.

Copper tailings，Thickening and dewatering，Dry storage technology，Dry storage effect，Operating costs

2014-06-10

任壯林(1962—)，男，高級工程師。

X751

A

1001-1250(2014)-09-156-04