生產實踐中影響全尾砂固結排放產量的因素

寧忠超

（蕪湖和成礦業發展有限公司，安徽 蕪湖 241000）

尾礦屬于選礦后的廢棄物，在我國尾礦的排放量巨大。除極小部分尾礦被利用外，其余絕大部分存放于地表尾礦庫中。使用地表尾礦庫存放尾礦存在很多問題：①占用大量土地；②直接造成環境污染；③尾礦壩存在潰壩的安全隱患等。由于土地的日益緊張，適合建設尾礦庫的地方越來越少。因此尾礦的妥善處理是迫切需要解決的重大技術難題[1]。利用礦山塌陷區排放尾砂是綠色開采技術的重要發展方向，這樣既解決了尾砂尾礦庫排放占用土地和環境破壞及安全隱患等問題，又使塌陷區得到治理，同時為土地復墾創造了條件。

西石門鐵礦的采礦方法主要以崩落法為主，因采礦活動在地表相應的采區形成了三個開采塌陷區。西石門鐵礦尾礦庫為國家三等庫，設計有效庫容為1790萬m3，設計壩標高440m，現尾礦庫堆積標高已達434m，剩余庫容為320萬m3，已遠遠不能滿足西石門鐵礦生產需求，從2007年開始五礦邯邢礦業有限公司就塌陷區堆放尾礦問題與中國礦業大學（北京）進行過多次技術交流，并經過反復試驗，研究，最終確定了全尾砂固結排放項目。西石門鐵礦北區塌陷區有效容積100萬m3，中區塌陷區有效容積500萬m3，如選礦尾砂能夠安全排入塌陷區內，則不僅可以有效緩解西石門鐵礦尾礦庫庫容不足問題，還可以利用塌陷區排尾解決塌陷區占用土地和破壞環境及井下安全隱患為題，不僅塌陷區得到治理，同時為土地復墾創造了條件，其所創造的社會效益是巨大的。

1 全尾砂固結排放簡介

尾砂的處理方式分為三類，分別為濕式排放、干式排放和固結排放。他們各自有自己的特點。

濕式排放：該方式不對尾砂進行濃縮脫水處理，直接將尾砂排入露天塌陷區。該方式工藝簡單，投資和運行費用低，但排尾量較少，塌陷區的有效利用率低，并且坑底滲漏的可能性很大，從而可能影響井下生產，因此風險較大。

干式排放：該方式將尾砂礦漿濃縮脫水成80%左右的干狀尾砂，然后通過皮帶運輸系統將尾砂排入露天塌陷區。該方式工藝相對較為簡單，與濕式排放相比雖然投資和運行費用有所增加，但排尾量較大，塌陷區的有效利用綠高，坑底滲漏的可能性很小，因此比較安全。并且塌陷區排滿后，方便地表的復墾處理[2]。

全尾砂固結排放：全尾砂固結是在干式排放的基礎上，進一步加入少量的膠凝材料對尾砂進行固結，避免干狀尾砂泥化和揚沙。該方式比干式排放效果更好，且更安全。但由于膠凝材料的使用，使得運營費用相對較高。

結合礦區的實際并經過綜合考慮，尤其是考慮北區塌陷坑排尾的安全，選擇干式全尾砂固結排放，將來在條件許可的情況下，可以逐步降低膠凝材料的用量，甚至達到干式排放，從而進一步降低排尾成本。

2 全尾砂固結排放工藝流程圖

全尾砂固結排放工藝流程為由尾礦車間NT—45濃縮機給入HRC18m濃密機進行濃縮處理，濃密機溢流水返回NT—45濃縮機，濃密機底流尾砂漿給入攪拌桶的同時加入2%～3%的膠凝材料進行攪拌，攪拌均勻后給入GP64盤式真空過濾機進行濾水處理，最后高濃度的全尾砂固結排放產品經由皮帶排入塌陷區[3]。

3 影響全尾砂固結排放產量的因素

經過近一年的跟蹤觀察我們發現在日常生產中，全尾砂固結排放產量不穩定，其具體表現為白天產量低，晚上產量高。我們綜合《全尾砂固結排放理論及工藝研究報告》及《尾砂固結技術研究》與現場實際情況來對西石門鐵礦全尾砂固結排放項目進行研究分析，認為全尾砂固結排放的產量以下兩方面有關系：①尾砂漿的濃度及其+200目粒度含量有關系；②固結產品濃度高低有關系。因此我們選取了正常生產運行中某一天24小時全尾砂固結排放的產量、尾砂漿濃度、尾砂漿中+200目粒度含量以及固結產品濃度來追蹤、分析。

圖1 全尾砂固結排放工藝流程圖

我們利用濃度壺法來稱量過濾機給料礦漿的濃度，用套篩對尾砂進行+200目粒度含量進行測定，對固結排放產品濃度進行烘干測定。

3.1 全尾砂固結排放尾砂漿濃度與+200目粒度含量之間的關系

我們對全尾砂固結排放尾砂漿濃度與其所含+200目粒度含量之間進行分析，所得數據及圖表如下。

表1 尾砂漿濃度與+200目粒度含量表

圖2 尾砂漿濃度與+200目粒度含量間關系圖

從數據表及圖表中我們可以得出：

（1）全尾砂固結排放尾砂漿的濃度隨著尾砂漿中+200目含量的降低而降低，隨著尾砂漿中+200目含量的增大而增大。

（2）全尾砂固結排放尾砂漿濃度從早9:00開始降低，在9:00～14:30之間隨著時間增長而降低。

（3）全尾砂固結排放尾砂漿的濃度從14:30分開始增加直到21：00點，然后尾砂漿濃度開始保持穩定。

綜上所述：我們對全尾砂固結排放尾砂漿濃度與其+200目粒度含量之間的關系進行分析，因為選礦車間從7:00～11:00開始進行“避峰填谷”導致+200目粒度顆粒含量減少，這是導致全尾砂固結排放尾砂漿濃度降低的直接原因。雖然選礦車間避峰填谷的時間為4個小時，但對于全固結排放尾砂漿濃度的影響時間則能達到12個小時。

3.2 全尾砂固結排放產量與尾砂漿濃度之間的關系

全尾砂固結排放產量與尾砂漿濃度之間進行分析，數據及圖表如下所示。

表2 尾砂漿濃度與+200目粒度表

通過數據表格及圖表我們可以得出如下結論：

（1）全尾砂固結排放的產量隨著尾砂漿濃度的增加而增加，隨著濃度的降低而降低。

（2）全尾砂固結排放的產量從早上9點左右開始隨著濃度的下降而開始急劇下降，直到晚上21點才開始正常。

（3）在10:00～20:00全尾砂固結排放的產量與尾砂漿濃度均相對較低。

3.3 全尾砂固結排放產量與固結產品濃度之間的關系

表3 全尾砂固結排放產量跟固結產品濃度表

圖4 全尾砂固結排放產量與固結產品濃度之間關系圖

全尾砂固結排放產量與固結產品濃度之間的關系進行分析，數據及圖表如上所示。

通過數據及圖表我們可以得出如下結論：

（1）全尾砂固結排放產量跟固結產品濃度成正比例關系，隨著固結產品濃度的增高而增高，隨著固結產品濃度的降低而降低；

（2）全尾砂固結排放產量跟固結產品濃度在0:00～9:00以及21:00～00之間均能達到較高水平，在此時間段全尾砂固結排放產量能達到66.2噸/時，固結產品濃度能達到79.4%；

（3）在9：00～21:00全尾砂固結排放的產量以及固結產品濃度均出現不同幅度的下降，在此時間段全尾砂固結排放的產量只有37.4噸/時，固結產品濃度僅有73.3%。

綜上所述：在實際生產中，全尾砂固結排放的產量在一天當中是不穩定的尤其是在白天振幅較大，我們對其進行分析得出因白天選礦車間從7:00～11:00避峰填谷，導致了全尾砂固結排放尾砂漿+200含量的降低，從而導致了全尾砂固結排放尾砂漿濃度的降低，進而導致了全尾砂固結排放產量以及固結產品濃度的降低，雖然白天選礦車間避峰填谷4個小時，但其影響全尾砂固結排放的產量時間長達12個小時，在全尾砂固結排放尾砂漿濃度降低之前全尾砂固結排放每小時產量為66.2t/h，固結產品濃度最高達到79.4%，在尾砂漿濃度降低的過程中全尾砂固結排放每小時平均產量僅為37.4t/h，固結排放濃度降低至僅有73.3%，從這我們可以看出選礦車間避峰填谷對全尾砂固結排放的產量影響是巨大的。

4 結論

全尾砂固結排放作為全尾砂處理技術，其在處理全尾砂的同時還能夠治理因采礦形成的塌陷區，其所產生的社會效益是巨大的，對于具體在實踐生產中影響其產量及產品濃度的原因我們得出如下結論：

（1）在實際生產中全尾砂固結排放的產量跟全尾砂固結排放尾砂漿濃度的關系是成正比的，合適的全尾砂濃度為50%以上。

（2）全尾砂固結排放尾砂漿的+200目粒度含量將會直接影響全尾礦固結排放尾砂漿的濃度，從而間接影響全尾砂固結排放產量，適宜的粒度為：+200目含量為49%以上。

（3）選礦車間避峰填谷4個小時直接影響全尾砂固結排放產量較低長達12個小時并且使全尾砂固結排放的平均產量降低了28.8t/h，固結產品濃度降低了6.1%，相當于降低了全尾砂固結排放43.5%的產量。