矿山建设与尾矿库管理课件

矿山建设与尾矿库管理中国冶金矿山企业协会顾问国家开发银行专家焦玉书（教授级高工）2011年4月16日矿山建设与尾矿库管理中国冶金矿山企业协会顾问11、十二五计划矿山要大发展，尾矿处理是大问题十二五计划为支撑国民经济增长，钢铁工业要平稳较快发展，预计2015年钢产量达到8亿吨，生铁产量7.44亿吨，成品矿需要量12亿吨，自给率要努力上升到45%，国产铁矿石年产量将达到16亿吨，见表1。表1我国钢、铁、铁矿石产量与进口铁矿石量项目单位200720082009201020112015粗钢产量万吨494895003156784626656600080000生铁产量万吨471424692854374590226230074400铁矿石产量万吨6824880805.2788017107155120000160000进口铁矿石万吨383004435662777.96180062000700001、十二五计划矿山要大发展，尾矿处理是大问题十二五计划为支撑2表2我国正在建设和拟立项开发的铁矿项目项目生产规模万t/年项目生产规模万t/年太钢袁家村2200吉林塔东350河北司家营南区1500湖北大洪山350司家营北区1500重钢太和300安徽霍丘1450辽宁翁泉沟300包钢白云西矿1000黑龙江羊鼻山300马钢罗河300山东云宝岭300马钢和尚桥450中钢仑山200首钢杏山400南阳许昌200鞍山砬子山200马钢白象山200邯郸中关200安徽草楼500首钢孟家沟600鞍钢西鞍山3000新疆蒙库400河北马城2500辽宁大台沟3000安徽张庄500表2我国正在建设和拟立项开发的铁矿项目项目生产规模万t3矿山名称位置合资企业股份生产规模（万吨/a）1987年恰那铁矿澳大利亚西澳州哈默斯利公司60%中钢集团40%10001992年马科纳铁矿秘鲁首钢独资股份占98.5%7002001年宝华瑞公司Baovalemineracao巴西铁四角地区宝钢50%Vale50%6002002年宝瑞吉公司澳大利亚力拓帕拉布杜东坡哈默斯利公司54%宝钢46%10002003年威拉拉公司澳大利亚必和必托Jimblebar唐港、武钢、马钢、沙钢10%；日本三井4.2%；伊藤忠4.8%；BHPB51%12002005年贵沙铁矿越南老街省昆钢集团公司越南钢铁公司150～3002006年澳大利亚帕尔玛铁矿西澳洲皮尔巴拉地区中信泰富出资4.15亿美元，取得帕尔玛铁矿开采权，中信泰富股份80%，中冶科工集团股份20%原矿8000万吨精矿2760万吨球团矿600万吨2006年澳大利亚金达必公司卡拉拉铁矿西澳洲尤尔岗地区鞍钢出资16亿澳元，认购金达必公司24%股权，同时合资开发，卡拉拉铁矿鞍钢股份占50%，金达必占50%原矿2000万吨精矿800万吨球团矿400万吨为了抵御国际铁矿供应商的垄断，我国还要加快境外铁矿开发的步伐，加大权益进口矿规模，“走出去”现在我国已进入快车道。表3“走出去”已进入快车道矿山名称位置合资企业股份生产规模（万吨/a）1987年恰那铁42008年澳大利亚中西部公司西澳洲尤尔岗地区中钢集团出资13.1亿美元收购中西部公司98.52%股权资源量5亿吨，WeldRang年产1500～2000万吨Koolanooka年产1200万吨2008年澳大利亚兰伯角公司兰伯角铁矿西澳洲皮尔巴拉地区中冶科工集团取得兰伯角采矿权，计划开发兰伯角铁矿原矿4500万吨铁精矿1500万吨2008年澳大利亚吉普森山铁矿公司吉普森山铁矿西澳洲尤尔岗地区首钢收购吉普森山公司股权成为控股股东开发吉普森山铁矿2008年澳大利亚ABM公司野河铁矿澳大利亚塔斯马尼亚洲沙钢收购英国斯坦科（Stemcor）控股公司所属的野河铁矿90%股份，出资1.08亿美元，取得矿山开采权，资源量2.83亿吨球团矿200万吨2008年澳大利亚CXM公司澳大利亚南澳洲武钢收购CXM公司增发的15%股权，并联合开发CXM5个优质铁矿资源，资源量20亿吨，初期按5亿吨计。此项目一度因军事禁区搁浅，后获批准。2009年澳大利亚WPG公司澳大利亚南澳洲武钢与WPG签署正式合作协议，成为第二大股东，开发南澳洲PeculiarKnob铁矿和Bueeard铁矿以及HawksNest铁矿初期年产330万吨和150万吨赤铁富矿，后期年产磁铁贫矿1350万吨，精矿600万吨2008年澳大利亚西澳洲尤尔岗地区中钢集团出资13.1亿美元52009年加拿大CLM公司加拿大魁北克省武钢与CLM公司达成协议，武钢出资2.4亿美元购买该上市公司股份，成为第二大股东，获得BloomLake25%股权，合作开发三个矿区23亿吨资源量武钢年获得400万吨高品位铁精矿2009年马达加斯加Bek-isopa矿区马达加斯加武钢以现金和技术入股获得Bek-isopa矿区勘探及开采权60%股份，涉及储量5.8亿吨2009年利比里亚利比里亚武钢获得帮矿区25年开发权，铁矿资源储量13.1亿吨，武钢占股份60%，中非基金20%，中利联公司20%。原矿2000万吨铁精矿800万吨2009年巴西EBX集团巴西武钢与EBX集团矿山和钢铁厂项目签约，武钢出资认购EBX集团下属的MMX公司股份，成为第二大股东，获得资源量6亿吨2009年澳大利亚FMG公司澳大利亚西澳洲皮尔巴拉地区华菱钢铁集团公司出资53亿人民币，购得FMG公司16.48%股权。每年获得1000万吨成品矿供应权2005年俄罗斯别列佐夫铁矿俄罗斯赤塔州鲁能集团出资9500万元人民币取得别列佐夫铁矿使用权，资源储量4.47亿吨，褐铁矿，现鲁能又将矿权转让给辽宁西洋集团原矿1000万吨精矿480～540万吨球团矿500万吨投资64亿元此项目实施遇到困难2009年加拿大CLM公司加拿大武钢与CLM公司达成协议，武62006年阿根廷希拉格兰德铁矿阿根廷中冶科工集团出资1亿美元，收购希拉格兰德70%股权。又投资2亿恢复生产，拥有生产经营和管理权。年产350万吨铁矿石，但磷含量高达0.45%～0.5%销售有困难2009年澳大利亚CXM公司澳大利亚南澳洲包钢与CXM达成合作协议，包钢出资4000万澳元，开发班格鲁铁矿，取得50%股权2007年澳大利亚IMX公司澳大利亚南澳洲通钢出资9000万元人民币，取得IMX公司9.99%股权年产200万吨含铁品位Fe42%的原矿，在中国辽宁营口选矿2010年塞拉利昂唐克里里（Tonkolili）塞拉利昂中铁物资出资2.57亿美元，获得塞拉利昂非洲矿业公司12.5%的股权，取得唐克里里铁矿矿产品以及项目建设中物资采购代理权，控制资源量51亿吨，上部赤铁矿资源量8亿吨2006年阿根廷阿根廷中冶科工集团出资1亿美元，收购希拉格兰7加大国产铁矿开发力度，年产量达到16亿吨，“走出去”加快境外铁矿开发步伐，加大权益进口矿规模努力达到3亿吨以上，进口矿依存率要由70%降到55%，此乃我国建立铁矿资源战略保障体系所急需。加大国产铁矿开发力度，年产量达到16亿吨，“走出去”加快境外8现在我国铁矿资源受制于国际供应商太严重了，2010年进口铁矿石6.18亿吨，比2009年多花了300亿美元，折合人民币1950亿元，相当于三峡大坝工程款，300亿美元可以买二艘“华盛顿”航空母舰，可以买200架F22战斗机，300亿美元相当于我国钢铁企业利润的2.2倍。实际上我国钢铁企业2010年为国际铁矿石供应商“打工”了。他们铁矿石生产成本20—30美元/吨，售价140—165美元/吨，钱都让他们赚走了，因此我们要下决心大力发展国产铁矿，大力发展境外开矿，“走出去”扩大权益进口矿规模。现在我国铁矿资源受制于国际供应商太严重了，2010年进口铁矿9但是我们也要看到：国内铁矿和境外铁矿开发，尾矿处理已成为重要问题，以国内铁矿计，年产16亿吨原矿，年尾矿产量要达到10.8亿吨，十年就是108亿吨，折合72亿m3,堆存到哪里呀？现在我国尾矿库已有12600多座，100万m3库容的尾矿库有800多座。最大库容是德兴铜矿有8.35亿m3,已利用库容3.45亿m3；尾矿坝坝高最高是峨口铁矿，为260m，已上升216m。但是我们也要看到：10当前国内外尾矿库主要问题：一是占用土地多；二是对生态环境的影响大；三是安全管理威胁大。现已成为当前国内外铁矿开发的重要问题。境外开矿项目也同样有尾矿堆积的问题，如今国际铁矿市场，DSO矿（不需选矿加工直接海运出口的铁矿资源）大多已被跨国公司占据，我们“走出去”开发的项目大多也是贫铁矿。当前国内外尾矿库主要问题：一是占用土地多；二是对生态环境的影11西澳洲中信泰富SINO铁矿，年产原矿8000多万吨，年生产成品矿2760万吨，一年排弃的尾矿接近6000万吨，堆在哪儿？如何堆存？就是大问题。西澳洲鞍钢卡拉拉铁矿年产原矿2000万吨，TFe36%，年生产成品矿800万吨，年排弃尾矿1200万吨。利比里亚武钢帮山铁矿年产原矿2500万吨，年产成品矿900万吨，年排弃尾矿1600万吨。国外环境保护要求更加严格，尾矿处理更是大问题。西澳洲中信泰富SINO铁矿，年产原矿8000多万吨，年生产成122、尾矿库管理矿山建设规模加大，排弃的尾矿量增多，应采取哪些对策措施呢？在这里从宏观战略角度来寻求解决尾矿处理的途径：2.1利用地下采空区，作为尾矿的贮存空间，减少地面尾矿的库容，少占土地我国开矿已走出环境换资源的轨道，保持生态环境、保证民生已摆在第一位。如今开矿政府和当地群众都要求地表农田不破坏，河流不改道，村庄不搬家，地下水不受影响，这就要求保护地表不沉陷，为做到这一点，只有用充填法，采空区用尾砂充填，将生产的尾矿送入井下，以采空区作为尾矿的贮存空间，是当今处理尾矿的正确决策。2、尾矿库管理矿山建设规模加大，排弃的尾矿量增多，应采取哪些13河北省司家营南区坑内矿，年产原矿1500万吨，用充填采矿法，不再用崩落法，所产尾矿都送入井下，做为充填料，地面只设置库容很小的周转库。河北省马城铁矿坑内开采，年产原矿2500万吨，用充填采矿法，地面尾矿库库容大大缩小，尾矿压滤后采用干堆，皮带输送至尾矿库，尾矿库占地只有400亩。河北省司家营南区坑内矿，年产原矿1500万吨，用充填采矿法，14马钢霍邱张庄铁矿，坑内开采，年产500万吨，采用大直径深孔阶段空场嗣后充填采矿法，年排弃尾矿279万吨，用于井下充填料247.76万吨，年尾矿库入库尾矿只有31.4万吨，折合19.64万m3,矿山寿命31年，尾矿库库容为630.4万m3,作为四等库，占地只有753亩。鞍钢西鞍山铁矿，为保持山形，维持“鞍山呈鞍形之山”的形象，地表不允许塌陷变形，设计只得坑内开采，采用充填法，该矿年产3000万吨，为世界上第一大型坑内矿，选矿所产尾矿，作为充填料，输送到井下，从而减少了地面负担。马钢霍邱张庄铁矿，坑内开采，年产500万吨，采用大直径深孔阶15河北钢铁集团常峪铁矿位于河北省滦县，坑内开采，采用阶段充填采矿法，年生产原矿260万吨，生产铁精矿76.62万吨，排弃尾矿135.29万吨，尾矿浓缩，浓度45%，送入充填站，与干选废石搅拌混合输入井下，输送浓度73%。尾矿加压输送系统，尾矿输送管道设置2条，一条工作一条备用，工作管用D273X14陶钢复合管，备用管用DN250焊接钢管，管道均埋深地下1.5m，根据充填要求，每天有3416.64吨/d尾矿用于井下充填，剩余683.04吨/d，尾砂需要进行压滤，脱水后干堆。充填结构见下图。河北钢铁集团常峪铁矿16矿山建设与尾矿库管理课件172.2报废闭坑的露天采矿场，作为尾矿库贮存尾矿，也是不建新尾矿库的重要替代措施马钢南山矿业公司，开发和尚桥铁矿，年产500万吨，又开发高村铁矿，年产1000万吨。高村为超贫磁铁矿，采出品位19%左右，尾矿量大，南山矿业公司现有凹山露天采矿场已生产50多年，即将闭坑，凹山采场就作为和尚桥、高村以及东山露天矿的尾矿库，从而减少了地面负担。2.2报废闭坑的露天采矿场，作为尾矿库贮存尾矿，也是不建新18矿山建设与尾矿库管理课件192.3尾矿综合利用，变废为宝，既创经济效益，又减少了地面尾矿堆存占地，创造了环境效益和社会效益马钢桃冲铁矿，坑内开采，选矿厂所排弃的尾矿，全部输送到当地的水泥厂做为水泥原料加以利用，变废为宝，与水泥厂互利双赢。武钢乌龙泉石灰石矿，将尾矿制砖，为该矿可持续发展创造了极为有利的条件，该矿年产成品矿200万吨，原设计尾矿库库容419.8万m3，堆积坝高82m，现在尾矿库堆积已满，无库容可利用，急需扩容加高尾矿坝，或另选新库址，而且该尾矿库下部还压矿500万吨，该矿决定实施尾矿制砖，年耗尾矿50万m3，加工标准墙体砖3亿块，实现固体废弃物综合利用，达到“零排放”，使乌龙泉打造成为一座名副其实的绿色矿山。2.3尾矿综合利用，变废为宝，既创经济效益，又减少了地面尾20我国现在年产6000亿块标砖，年耗用黏土10亿m3，毁坏农田50万亩，乌龙泉尾矿制砖后，一者不需再建新的尾矿库，二者对国家来说，还减少了因制砖占用的土地，一举两得。尾矿综合利用变废为宝，也是解决尾矿问题的重要举措。对尾矿库管理，不但着眼于国内尾矿库管理，还得“走出去”，加强对国外矿山项目的尾矿管理，这些项目都是我国独资或控股企业。我国现在年产6000亿块标砖，年耗用黏土10亿m3，毁坏农田212.4国外矿山尾矿处理实例2.4.1重钢吉普森山铁矿位于西澳中西部地区，矿山露天开采，年产原矿2500万吨，采出品位TFe40%，选后铁精矿年产1000万吨，尾矿排弃量1500万吨/年，尾矿干堆，过滤后尾矿含水15%，用皮带机输送至尾矿库，此法对水的循环利用有利，澳洲地区，西澳年降雨300mm，蒸发量1000mm，水资源珍贵，干堆有利。吉普森山所产废石与尾矿混合堆在一起。吉普森山铁矿精矿想用管道输送，距海港280Km，由吉尔顿港输出，管道长280Km，但沿线地主会不会同意恐怕还需落实。2.4国外矿山尾矿处理实例2.4.1重钢吉普森山铁矿222.4.2鞍钢卡拉拉铁矿鞍钢卡拉拉铁矿，也在西澳洲中西部地区，露天开采，年产原矿2000万吨，成品矿800万吨，尾矿年产1200万吨，尾矿干堆，与废石堆在一起，尾矿过滤，含水15%，用汽车运到尾矿（或称废石场）。2.4.2鞍钢卡拉拉铁矿鞍钢卡拉拉铁矿，也在西澳洲中西部地232.4.3武钢帮山铁矿位于利比里亚，矿山露天开采，此矿原为德国人经营，是一座停产后恢复生产的矿山，年产原矿2500万吨，精矿产量900万吨，一年排弃尾矿1600万吨，尾矿输送用常规办法，尾矿库库容32975万m3，可使用30年，尾矿库距选矿厂7Km，尾矿输送使用16/14-TU-AH型渣浆泵。2.4.3武钢帮山铁矿位于利比里亚，矿山露天开采，此矿原为242.4.4刚果（金）铜钴矿矿山位于非洲刚果（金）科卢韦齐市，年生产规模825万吨/a，年产铜20万吨，矿山露天开采，原矿含铜3.3%，含钴0.2%，选矿采用浮选工艺流程，年产尾矿量697.95万吨，堆积干容重1.4t/m3，矿山寿命19年，库容需要10714.99万m3。设计选定Kantala尾矿库，库容1.69亿m3，有效库容1.13亿m3，占地面积882公顷折合12337.5亩，坝高50m，初期坝工程量240万m3。坝长4396m，顶宽4m，初期坝上游设置土工布和砂砾石料组成的反滤层，防止污染，尾矿输送流程见图。2.4.4刚果（金）铜钴矿矿山位于非洲刚果（金）科卢韦齐市25尾矿由选矿厂向尾矿库输送，设置二条输送管道，一用一备，正常使用钢橡复合管，内径680mm，流速2.27m/s，矿浆浓度28.3%备用管用DN700普通钢管，长度均为8300m，尾矿输送泵站配备9台350ZBD(P)—1050型渣浆泵。尾矿输送工艺流程图尾矿由选矿厂向尾矿库输送，设置二条输送管道，一用一备，正常使262.4.5中信泰富SINO铁矿矿山位于西澳洲皮尔巴拉地区，靠近力托公司的丹皮尔港。矿山用露天开采，年产8000万吨原矿，矿石品位TFe30%，MFe20.2%，选矿工艺采用自磨—球磨—磁选工艺，一个系列处理原矿1000万吨/年，自磨机Ф12190mm×10970mm，无齿传动，环形马达型自磨机，功率28000Kw，自磨给矿粒度250～0mm，排矿粒度0.18mm～0mm，自磨后经第一阶粗磁选甩掉55%的合格尾矿，之后球磨，球磨机Ф7920mm×13560mm，功率15600Kw，球磨给矿粒度0.18～0mm，排矿粒度25微米（0.025mm）,再磁选甩掉15%的合格尾矿，尾矿产率70%左右。2.4.5中信泰富SINO铁矿矿山位于西澳洲皮尔巴拉地区，靠27尾矿干堆，浓