选矿厂设计6 第六章 选矿厂尾矿设施和环境保护

第六章选矿厂尾矿设施和环境保护6.1尾矿设施及其综合利用

6.2选矿厂通风除尘

6.3选矿厂环境保护6.1尾矿设施尾矿设施包括：尾矿输送设施、尾矿堆置设施选择尾矿设施的主要影响因素：物料粒度细粒且含水多的尾矿可采用水力输送至尾矿库，比如用砂泵输送；粗粒干尾矿可采用运输机械运送到堆置场，比如皮带输送机等。6.1.1尾矿库址选择的基本原则1)不占或少占耕地，不拆迁或少拆迁居民住宅；2)选择天然洼地等有利地形，形成满足服务年限的库容；3)尽可能接近和低于选矿厂，以实现自流输送；4尾矿库应位于厂区、居民区主导风向的下风向；5)汇雨面积应当小，当具有开挖溢洪道等有利地形时可大；6)具有较好的工程地质条件，避开溶洞、淤泥、滑坡等不

良地质构造；7)坝址附近具备足够的筑坝材料，以因地制宜；8)库址、尾矿输送和存储方式、设施的确定，应进行多方案比较，选择技术经济双优的方案。6.1.2细粒含水尾矿的输送和堆积组成：水力输送系统、尾矿库、排水及回水系统水力输送方式：自流、泵输送、联合输送，可以根据选矿厂尾矿的排出点和尾矿库的地势高差确定输送方案，一般将尾矿在厂内浓缩后或不经浓缩直接由管道及砂泵输送至尾矿库。（1）尾矿库的类型和容积计算尾矿库是堆存尾矿的场所，多由堤坝和山谷围截而成，类型：山谷型、山坡型、平地型尾矿库容积的确定：

qw：选矿厂排出的尾矿量，t/a；

V：选矿厂在服务年限内所需要的尾矿库总容积，m3；

n：选矿厂的服务年限，a；

ρs：尾矿的松散密度，t/m3;μ：尾矿库充满系数，0.6～0.85。（2）尾矿库的筑坝形式广泛采用的是初期坝和后期坝的组合筑坝形式；初期坝就地取材，这个阶段的坝容一般满足0.5～1年的尾矿量，由施工单位负责修筑；后期坝由选矿厂尾矿逐渐堆积而成，因此常称为尾矿堆积坝。对于几个微米级的悬浮颗粒，应采用尾矿冲击筑坝法，在筑坝期间做到分散排放矿浆，并注意随着坝体的增高而加长管路，以维持坝体稳定。（3）尾矿库的排水系统主要排水形式：排水管、隧洞、溢洪道等，可根据流量确定。国内的尾矿库一般将洪水和尾矿澄清水合用一个排水系统。为了减小尾矿库库容及降低选矿厂新水消耗，磁选厂和重选厂的尾矿水常在厂区进行浓缩，其溢流水直接供于选矿生产，而浓缩机底流再被输送到尾矿库或在厂区压滤、晾干。（4）尾矿水的净化尾矿库的澄清水必须符合相关设计卫生标准，方可排放到公共水源，若回用于选厂，则以不影响工艺技术指标为判据。如果尾矿库的澄清水不满足外排及回用标准，则必须采取适宜的净化措施，如二次沉淀、活性炭吸附、混凝处理等。6.1.3粗粒干尾矿的输送和堆积利用箕斗或矿车沿斜坡轨道提升运输尾矿，然后倒卸在锥形尾矿堆上（常用方法）：适于地形平坦、尾矿场距离较近时采用。利用铁路自动翻车运输向尾矿场倾卸：适于距选矿厂较远，尾矿厂低于路面的斜坡场地。利用架空索道运输：适于地形复杂的山区，特别是原矿采用此法输送的选厂，可沿索道回线输送废石即可。利用移动胶带输送机输送：适于气候温暖且距离较近的地区。6.1.4尾矿的综合利用尾矿的危害：环境污染、生态破坏、安全事故、占用土地。海城尾矿坝溃坝：人为泥石流山西尾矿库溃坝（2008.9），造成56人死亡山西省省长、副省长引咎辞职2010年9月21日发生在茂名信宜市、造成22人死亡的信宜紫金矿业有限公司银岩锡矿高旗岭尾矿库溃坝事件，原因有：第一，诱因是台风引起的特大暴雨降雨量超过200年一遇；第二，直接原因是尾矿库排水井在施工过程中被擅自抬高进水口标高，企业对尾矿库运行管理安全责任不落实；

第三，间接原因是尾矿库设计标准水文参数和汇水面积取值不合理，致使该尾矿库实际防洪标准偏低。

结果，15名相关责任人员被移交司法机关处理，包括4名厅级干部在内的21名相关责任人员被追究纪律责任。尾矿综合利用的几个措施全尾铰接充填对有价元素进行再次回收利用尾矿制作建筑材料

传统的尾矿充填多采用分级脱泥尾砂作为胶结充填的主要骨料，尾砂利用率一般只有50%左右。

全尾砂胶结充填的关键技术包括：高浓度尾矿的制备、胶结材料的选择，以及胶结料浆的输送技术。全尾胶结充填1高浓度尾矿的制备

高浓度尾矿或膏体尾矿的制备是全尾矿胶结充填的基础。目前，常用的浓缩脱水技术主要包括：浓缩-过滤脱水技术、高效重力沉降浓缩技术、储仓自然沉降浓缩等。(1)浓缩-过滤两段脱水工艺稀尾矿经过浓缩后，采用过滤的方法首先将稀矿浆制成滤饼，然后再加水调浆制备成具有一定浓度和流动性的膏体。主要缺点：过滤设备投资大、脱水生产成本高，流程复杂。应用实例：1）张马屯铁矿选矿尾矿浓缩-压滤后，获得水分为20-25%的滤饼，然后采用双轴搅拌机和高速搅拌机将滤饼与水、水泥混匀，制成固体质量分数为60-65%的膏体充填料浆，送至采空区充填。2）金川集团有限公司

φ250旋流器和φ100m高效浓缩机配套使用,将选矿尾矿浓缩至固体质量分数达50%以上；然后用DZG30/80水平带式真空过滤机对尾砂浆再次脱水，浆制成含水率为20%左右的尾砂滤饼；最后用ATD-AⅢφ600双轴叶片搅拌机（一段）和ADT-φ700双轴螺旋搅拌机（二段），将尾砂滤饼和炉渣(或水泥)一起搅拌，制成固体质量分数为84%～86%的膏体充填料。(2)高效重力沉降浓缩技术

借助高效重力沉降脱水设备，将尾矿浆一次浓缩至固体质量分数达60%以上。在实施过程中，普遍采用絮凝技术强化微细颗粒的沉降。所使用的浓缩设备与普遍的浓密机相比，在外形上的显著特点为：高度大、底流排料锥角小、高度和直径比一般为1.5-2。典型设备主要有：PPSM型浓密机、Ultrasep高效浓密机、Bateman-WesTech深床膏体浓密机、NGS型高效深锥浓密机、HRC高压浓缩机等。

PPSM型浓缩机是一种单段脱水装备，其机壳是一个锅状底的圆槽，上部有絮凝及给料井围绕中心竖轴，轴下部装有螺旋、耙板和紊动杆，槽底有排膏器。设备的技术关键是絮凝剂的合理加入、搅拌以及精心设计的给料井和澄清区。在PPSM型浓缩机内澄清速度非常快，几乎看不到干涉沉降区。

PPSM型浓缩机主要是为全尾膏体井下回填而研制的，但在尾矿地表堆存、中间产品深度浓密、浸出后逆流洗涤方面，也具有广阔的应用。①PPSM型浓密机

NGS型深锥浓缩机主要由深锥、给料装置、搅拌装置、控制箱、给药装置和自动控制系统等组成。矿浆首先进入消气桶处理，然后给入旋流给料箱，经过给料桶絮凝后的矿浆进入浓相沉积层，通过浓相沉积层的再絮凝、过滤、压缩作用，澄清的溢流水（固体含量<500mg/L）从上部溢流堰排出，下部锥底排出固体质量分数为40-70%的高浓度底流。其主要特点：①采用絮凝剂增大颗粒的粒度；②严格控制深锥浓缩机浓相层高度；③作业条件的自动控制。②NGS型深锥浓缩机

Ultrasep高效浓密机是一种无耙浓密机，利用其底部小锥角排料、独特的内部结构设计和高效絮凝作用，实现对尾矿的高浓度浓缩。其内部结构包括给料锥、稀释锥和下部的三角锥，对给料的自动稀释作用为微细颗粒创造了一种自然沉降条件，提高了絮凝沉降的速度和效率。与常规浓密机相比，颗粒在浓密机中的停留时间大大缩短，而深锥排料则保证了尾矿排放的高浓度。③Ultrasep高效浓密机

利用砂仓长时间自然沉淀的方法能够制备高浓度尾砂浆，但受颗粒自然沉降速度的限制，生产效率低，适合在小型矿山使用。应用实例1）南京铅锌银矿

(3)储仓自然沉降浓缩2）金城金矿金城金矿充填塔采用高压风流态化造浆，控制好塔中所剩溢流水的深度(上部水深保持3.61m)，经风动造浆时间20min左右，风能均衡地将砂仓中的砂浆搅匀，然后用少许风保持浓度的均匀。

塔中尾砂经高压风获得均衡尾砂浓度，用塑料管自流入高效搅拌槽。根据充填需要的灰砂比和浓度，适当加水和水泥，制成固体质量分数为72%的充填浆料，自流输送至井下充填系统。2全尾矿胶结材料

充填体表面强度要求达到1～2MPa，其它部分要求达到0.5～1MPa。水泥是最为常用的胶结材料，但为了形成较大的胶结强度，水泥用量较大，通常达到200-300kg/m3。为了降低成本，国内外对一些新型胶结材料和具有胶凝性能的工业废弃物进行了广泛的研究和应用。(1)高水速凝材料

高水速凝固化充填最突出的特点是初凝快、充填体早期强度高，充填体不收缩、不泄水,破坏后有自愈能力。

高水速凝固化胶结充填技术是充填技术的新发展，已在招远金矿、龙首矿、栖霞山铅锌银矿、大厂矿务局、鸡冠嘴金矿、凡口铅锌矿、焦家金矿、富家矿等多家矿山应用。生产中使用的一种高水基单浆胶凝材料，由磨细的特种水泥熟料、硬石膏、生石灰及各类添加剂按一定比例混合拌匀而成，使用方便，价格较低。

另一种单浆高水胶固材料是由石灰质原材料、粘土质、铝质和石膏等原料，配以少量缓凝、快硬添加剂，经破碎粉磨加工制成的一种固体粉料，材料的主要矿物成分有3CaO·SiO2

、CaO·Al2O3

、3CaO·3Al2O3·CaSO4

、2CaO·SiO2等。(2)水泥及水泥代用品传统水泥胶结混凝土充填材料中所用水泥一般为425#普通硅酸盐水泥，用量为150～300kg/m3、水灰比约1.2～1.3，充填体的抗压强度为5.0～10.0MPa，水泥在胶结充填成本中占30～60%。高炉渣是冶炼生铁时的副产品，通常认为是结晶相与玻璃相的聚合体。其中的玻璃相是活性组分，结晶相是惰性组分。我国大多数高炉渣的玻璃体含量达80%以上，碱度（CaO/SiO2）为1.0左右，是比较好的水泥代用品。是目前高炉渣综合利用的一个重要的方面。

粉煤灰是火力发电厂排出的一种工业废渣，它是煤粉在1200℃～1500℃的高温悬浮燃烧过程中，所含的粘土质矿物发生分解、氧化、熔融而形成的细小液滴，在排出炉外时，经急速冷却，形成粒经为1～50μm的微细球形颗粒，连同未被燃烧的可燃物一起由收尘器所收集或由水流管道排放出的固体废料。粉煤灰中大部分是玻璃相，还有少量未燃碳和石英、莫来石等晶体矿物，其CaO/SiO2的比值大约为0.1，在充填胶凝材料中可以部分取代水泥。应用实例1）张马屯铁矿

张马屯铁矿采用高炉渣细磨产品代替部分水泥后，胶结充填生产成本大幅度降低。将矿山附近炼铁厂的高炉渣用球磨机加水进行细磨至-0.074mm占60%以上，然后在双轴搅拌机内与尾砂、水泥混合制成浆体，送入井下采空区进行胶结充填。每年可节省水泥1.44万t。2）芬兰奥托昆普公司

芬兰奥托昆普公司所属的维汉蒂矿，在全尾胶结充填系统中，用高炉渣取代90%的波特兰水泥或用粉煤灰取代70%的水泥，获得了显著的经济效益。3）加拿大

加拿大的基德克里克矿及其他一些矿山，在全尾胶结充填系统中，用高炉渣或粉煤灰取代30～60%的普通硅酸盐水泥。也获得了显著的经济效益。3全尾矿胶结料浆的输送国内全尾矿胶结料浆的输送主要包括高浓度自流输送和膏体泵输送两种，前者适用于短距离输送，后者适用于长距离输送。德国PM公司生产的液压双缸活塞泵的输送能力为40～80m3/h，出口压力为4～9MPa。在德国的格隆德矿使用，获得了另人满意的效果。德国Schwing公司生产的KSP80HD充填泵的输送能力为40～50m3/h，出口压力为10MPa。在铜录山铜矿使用，取得了良好的效果。

金川尾砂膏体泵送充填系统,地面泵站采用KSP-140KHD型全液压双缸活塞泵，井下1250水平接力泵站采用KOS-2170型全液压双缸活塞泵。主要参数为：流量60～80m3/h，瞬间最大流量不超过100m3/h；泵出口持续工作压力不超过8MPa，瞬间最大工作压力不超过10MPa。6.2选矿厂的通风除尘选矿厂主要的废气来源包括：（1）矿石在破碎筛分系统的矿仓、破碎机、振动筛、带式

输送机的卸料点和收料点等处。（2）在磁化焙烧的回转窑和竖窑一级干燥车间。以上位置均有粉尘和烟尘散发出来，严重污染工作环境和大气，对人体极为有害，必须予以防范和治理。6.2.1通风除尘的主要措施（1）物料加湿加湿方法：将喷雾器安装在产生过剩压力处；加水量：W=Q(d2-d1)Q为物料量；d2为物料最终含水量，金属矿石一般为5%以内；d1为物料原始含水量，%

注意事项：加湿不影响物料性质；防止将水溅落到设备运转部件；喷嘴到料层上表面距离不小于300mm.

一般将喷雾器设于进破碎机前和破碎后产品的皮带机上部，并应高于拦矿板，小于800mm的皮带设一个，大于此宽可以设两个。另外还应注意喷雾方向。（2）设备密闭及抽风除尘：首先将产生烟尘的部件或设备用密闭罩盖起来，将粉尘局限在相对较小的空间内，然后把含尘气体集中后抽出处理。设置密闭罩集尘及相应的除尘设施，是改善选矿厂破碎车间空气质量的重要措施。设置何种类型的密闭罩和除尘器、以及在生产过程中如何操作和设置，则需因地、因物制宜。一、密闭罩的布置和形式防尘密闭罩是一种防尘装置，有3种形式和布置方式，即局部密闭罩、整体密闭罩、大容积密闭罩。

①局部密闭罩是将局部产尘点密闭起来的密闭罩。它的特点是容积比较小，工艺设备露在罩外，观察和操作方便。但不太适合扬尘气流或诱导空气流较大的场合。一般用于扬尘气流速度不大且为连续扬尘点，如皮带运输机的转运点，球磨机进料口等处。②整体密闭罩是将产尘设备或地点，全部或大部分密闭起来，只把设备传动部分留在罩外的密闭罩。特点是密闭罩本身成为独立整体，容易做到严密，适用于由振动性设备或扬尘气流速度较大，以及阵发性散发粉尘的地方，以及全面产尘的尘源。如振动筛，干粉料皮带运输机，干碾机等。③大容积密闭罩

将多个扬尘设备或地点全部密闭起来的密闭罩称为大容积密闭罩或密闭室。其特点是罩内容积大，可以利用罩内循环气流消除或减小局部正压，设备检修可在罩内进行。

适用于多点扬尘，阵发性扬尘，扬尘气流速度较大的设备或地点。如多交料点的皮带运输机转运点及振动筛机组等。二、密闭罩的布置和操作要求①在便于操作和检修的前提下，罩的结构要尽可能严密。②罩内应保持一定的均匀负压，避免粉尘从罩的缝隙外逸。③吸气罩的布置，根据扬尘点物料和气流的运动状态，应

使吸气罩避开扬尘点中心，避免夹带大量物料的气流冲

至罩口被吸走。

④吸气罩口风速分布要均匀，罩子扩张角一般不大于60°，

罩口平均风速按物料的干湿，粗细