尾礦庫高濃度輸送低濃度排放新工藝分析

陶武玲

（四川會東大梁礦業有限公司，四川 涼山州 615205）

文章提出一種新的排放工藝，也就是在經過濃縮處理之后，進行低濃度排放。實施這種排放方式，主要由于原有的排放方式的滲透性并不理想，沉積固結所需的時間較長，而且干灘條件不夠良好，換句話來講，就是難以符合修筑子壩的標準。采取低濃度排放的方式，無論是分選還是固結，都獲得了可觀的效果，有助于產生干灘，由此提高壩基強度，易于對子壩進行修筑，同時促使壩體更加可靠與安全。依次進行了水槽比較試驗、固結計算等，以定量的形式，對該工藝開展了優勢評估。

1 工程背景

對于四川會東大梁礦業而言，其屬于一家采選聯合企業。地處會東縣鉛鋅鎮，與縣城的距離大概為67Km，有公路相通，交通相對方便。會東鉛鋅礦屬于以鋅為主的簡單硫化鉛鋅礦床，是含鉛、鋅、銀等多種金屬的大型礦山。該鉛鋅礦中含Pb0.7%左右，含Zn9%左右，氧化率低，屬原生硫化鉛鋅礦。鉛的存在以方鉛礦為主，含微量白鉛礦。會東鉛鋅礦新選廠于2014年下半年建成投產，目前生產現場采用的是“優先浮鉛-選鉛尾礦再浮鋅”的工藝流程，為了提高鉛、鋅精礦的回收率，一是由于磨礦工藝的限制，磨礦產品粒級分布不合理，細粒級的含量占比較多，導致選廠排出的尾礦顆粒組成中細顆粒含量高，二是采用石灰作礦漿調整劑，礦漿pH值高（PH=11.0），礦石表面性質發生變化。因此，選廠排出的尾礦顆粒組成中細顆粒含量高。會東鉛鋅礦的尾礦漿與其他尾礦礦漿相比，同濃度條件下粘性偏大、顆粒細、粘性大、放礦濃度偏高，粗、細顆粒在壩前不分選，給小黑箐尾礦壩堆筑造成困難。小黑箐尾礦壩設計為上游法堆壩，由于選礦廠產生和排放的尾礦顆粒較細、放礦濃度偏高，尾礦在子壩壩前放礦后，粗、細顆粒難以分選，尾砂沉積及固結慢，子壩壩前根本形不成干灘，一直無法利用庫內尾砂構筑子壩。目前尾礦庫采用的筑壩材料為以前廢棄的尾礦庫內干尾礦砂，用汽車運輸老尾礦庫內的干尾砂至新庫壩上，通過機械碾壓筑壩。由于老尾礦庫內尾砂數量有限，干尾砂消耗完以后子壩堆筑材料來源將成為問題，而利用庫內壩前粗顆粒尾砂構筑子壩是最經濟可行的方案。因此，針對會東大梁礦業提出的利用現在生產過程中產生的尾礦進行筑壩可行性及堆壩試驗進行研究，以改善干灘長度，并探尋利用庫內壩前粗顆粒尾砂構筑子壩的可能。

2 兩種不同的尾礦排放

2.1 原排放工藝

對于所排出的尾礦漿而言，其濃度大概為26%～30%，若以這一濃度直接輸送的話，則會極大浪費資源，使運輸費用變得更多，并且也不能確保運輸效率。通過濃縮池的使用來進行濃縮處理，濃度能夠達到40%左右，隨后由泵送到尾礦庫，通過這樣的方式，避免了浪費資源的現象，有效節省了運輸費用，同時也能顯著提升運輸效率，回水循環利用。

2.2 新排放工藝

通過試驗研究得知，針對此種類一樣的尾礦，放礦濃度越低，所獲得的分級效果就越理想，并且有著更大的粗顆粒?；谶@樣的原理，對以往排放工藝開展優化，在回水流過排水系統之后，借助回水泵的作用，把回水再次抽到壩上，和高濃度的尾礦進行匯合，利用稀釋箱的作用對尾礦進行稀釋處理，促使其濃度大概為25%，在此基礎上，能夠達到尾礦排放的目的。實際上對于低濃度排放而言，并未轉變以往的運輸模式，而是在正式排放之后，通過加入一定量的水來進行稀釋，之后以分管的形式朝著庫區排放，回水同樣能夠被循環利用。

3 尾礦排放的試驗比較

3.1 高濃度排放水槽試驗

對于水槽試驗來講，其實際上屬于大比尺的試驗，選取高濃度放礦。管道分流同時引到尾礦，在經過1個閥門之后和流量計進行連接，以便能夠充分把握放礦流量，實際進行放礦時要最大程度和壩上一致，基于不同級放礦中間放置1個周期，通過這樣的方式，能夠確保沉積固結，結合放礦的過程與停放的時間，對與采樣點有關的參數進行監測，例如總的壓力以及高度等。在停放一定時間之后，開展試驗同時取樣進行土工試驗。圖1所示為放礦水槽。

圖1 放礦水槽

具體放礦中，先沉積于壩基的地方，通過水槽慢慢產生漫流，因為有著很強的挾砂能力，促使沉積灘坡度相對平緩。實際放礦流動中，對于粒徑超過0.074mm的顆粒，以很快的速度下沉，而粒徑沒有超過0.02mm的顆粒，持續向后進行擴散。通過不斷的流動慢慢達到固相沉積，與此同時，也實現了對顆粒的分選。通過試驗能夠得知，針對于顆粒級分布而言，濃度對其所造成的影響并不大。以大多數的尾礦而言，其粒徑處于0.044至0.074mm的范圍，對于粒徑超過0.074（+200目mm的尾礦顆粒，大約能夠占到整體的40%。結合土的工程分類，對于這一尾礦來講，顆粒總體上并不大，級配不夠理想，在排水固結方面有著很大的難度。

3.2 水槽試驗和庫區取樣結果比較

在完成水槽試驗之后，對多個位置進行取樣，并在相同的地方取上一定的尾礦，針對土樣以及尾礦，對兩者開展顆分試驗。通過水槽試驗，可以充分體現尾礦漿的分選情況，從流動的方向上來看，土粒比重存在降低的趨勢，當處于二十米范圍內的區域，粗顆粒含量呈現增加的趨勢，由于粗顆粒的沉積，在超過三十米之后的區域，含量逐漸降低，當尾礦粒徑處于0.044至0.074mm的范圍，含量出現較大的增長趨勢。通過開展水槽試驗，就是為了比較分析尾礦分選的不同。沿著礦漿流動的方向，對于庫區土樣而言，其顆粒比重也呈現了降低的趨勢。和高濃度放礦進行比較，庫區排放有著突出的差異，在四十米的范圍內，粒徑超過0.074mm的含量都超過了75%，而處于四十米范圍內的顆粒，其含量遠低過水槽的。由此對于低濃度礦漿而言，其在分選上較為徹底，易于形成尾礦的沉積。進一步能夠推斷，相比之下，低濃度放礦有著更為可觀的分選效果，能使大量的礦料沉積于壩基的地方，更易于產生坡度，除了與干灘的產生有關，也能直接決定壩的可靠性。

4 高低濃度尾礦固結模擬

（1）模型構建與參數選擇。初期尾礦壩的高度約有32m，每級子壩的高度都為10m，共50m，總壩高82m。模型屬于一維土柱，一共有十二層，每層高度均為三米，好比分成了十二個階段，達到分層排放。從開始放礦到結束，一共大概有31個月，由此可以得知，排放時間大概有78天，停放時間大概有三個月。在排放高度上升的情況下，水位線隨之變高，且處于最頂端的位置，換句話來講，各層均屬于飽和土。充分結合子壩的規模，對于子壩的修筑而言，處于五十米范圍內的料發揮著重要的作用，表1所示為實際的材料參數。

表1 材料參數

（2）水槽50米尾礦固結計算。即便停放時間超過三個月，水壓力的消散也不是很徹底。針對單向固結理論，探究內容僅和超凈孔壓力有關，與變形耦合沒有直接的聯系，同時借助其消散程度，對固結程度進行定義，以最差的一層來計算，可以進一步得知固結度是0.78。

（3）庫區50m尾礦固結計算。在水壓力消散方面，相比于水槽50m，庫區50m較為徹底，通過相關的計算，固定度為0.98，由此得知差不多完成固結。顯而易見，與高濃度排放進行比較，低濃度的有著較大的固結度，所以易于形成尾礦固結。

5 穩定性校核

（1）模型構建和參數選擇。依次在20m以及50m的地方取土樣，并且開展土工試驗，和干密度是類似的，對于20m位置的土樣，其干密度為1.975g每立方厘米，而對于50m位置的土樣，干密度則為1.6g克每立方厘米，通過測量獲得相應的滲透系數與抗剪強度。為更好提升可比性，實施徹底固結參數，就抗剪強度參數而言，相比于水槽，庫區的相對較高。針對已建成的二級子壩，對其壩體開展穩定性校核。通過對碎石的使用來開展堆筑，干灘長度達到三十米，有著正常的運轉條件。

（2）滲流水位線計算。通過對GEO-SEEP模塊的使用，獲得了相應的水位線圖，相比于高濃度放礦，低濃度有著較低的水位線，使得浸潤線埋深得到了進一步的提升，這易于形成尾礦固結，同時能夠促使壩體更加穩定。

（3）穩定性計算。基于滲流的計算，通過對極限平衡法的使用，來對靜力穩定開展分析，當處于正常的運轉條件，借助圓弧法開展計算。通過結果得知，對于30m干灘工況而言，并不能符合有關的設計標準，而實施低濃度放礦，則可以符合設計要求。表2所示為計算結果。

表2 計算結果

6 結論

在具體排放中，把回水泵接回放礦口，借助稀釋箱的作用，對尾礦漿進行稀釋處理，由此達到排放的目的。經過顆粒分選比較分析得知，通過稀釋排放的方式，能夠獲取更為可觀的分選效果，無論是滲透系數，還是粗顆粒的含量，都是相對較大的。通過開展固結計算得知，對于庫區50m位置的尾礦而言，差不多徹底固結，相比之下，水槽的固結程度僅達到0.78，有著相對差的效果。總而言之，在試驗以及計算的基礎上，證明了新的排放工藝具有較好的可行性。