矿山建设与尾矿库管理

1、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,1、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,表2 我国正在建设和拟立项开发的铁矿项目,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,加大国产铁矿开

2、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。,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2030美元/吨，售价140165美元/吨，钱都让他们赚走了，因此我们要下决心大

3、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。,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。,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

4、，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。,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。,2、尾矿库管理,矿山建设规模加大，排弃的尾矿量增多，应采取哪些对策措施呢？ 在这里从

5、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。,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

6、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。,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。,河北钢铁集团常峪铁

7、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。,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5

8、00万吨，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。,2.3 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

9、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。,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。,2.4 国外矿山尾矿处理实例,

10、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。,2.4.2 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12

11、00万吨，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）。,2.4.3 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。,2.4.4 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

12、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。,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,2.4.5中信泰富SINO铁

13、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12190mm10970mm，无齿传动，环形马达型自磨机，功率28000Kw，自磨给矿粒度2500mm，排矿粒度0.18mm0mm，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7920mm13560mm，功率15600Kw，球磨给矿粒度0.180mm，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。,尾矿干堆，浓度64%，用一条直径1200m

14、m尾矿管输送到8Km外的尾矿库，在尾矿库附近再浓缩到浓度73%，用500管6条（4条工作2条备用）向尾矿库输送。 这是PSI承包的工程项目，我曾是SINO铁矿评审专家组长，当时没研究尾矿干堆事宜，现在值得研究的是：干堆尾矿向尾矿库输送，重钢吉普森山铁矿用胶带机，鞍钢卡拉拉铁矿用汽车输送，中信泰富SINO铁矿通过尾矿管输送，此尾矿管直径1200mm，内衬9.5mm衬胶耐磨25年，6000万吨/a输送量，只用一条管子，20小时输送量8000吨/h，三种方法条件各异，应该做出方案比较。,年排尾矿6000万吨，用一条管输送好，还是用二条管输送好，我总感觉二条管似乎更优，一条坏了，另一条还可以工作。 西澳对矿山设计理念，制度规定与我国不同，他们坚持自磨与球磨不能安装在同一厂房内，因此不得不自磨建一个厂房，球磨另建一个厂房，他们坚持选矿设备选型计算设备需要量要加40%余量，即乘以1.4系数，选矿厂年处理原矿8000万吨，而实际能力为80001.4=1