專利名稱：一種尾礦濕式排放固結(jié)堆存方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尾礦排放堆存方法，尤其涉及一種尾礦濕式排放固結(jié)堆存方法。 屬于非煤礦山尾礦堆存技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前尾礦堆存方法有濕式、干式及介于兩者之間的半干式。大多數(shù)選礦廠的尾礦采用傳統(tǒng)濕式處理，即尾礦以礦漿的形式直接輸送至尾礦庫進行儲存，尾礦漿濃度不大于 60% ；20世紀(jì)80年代興起的干式堆存方法，是將尾礦礦漿經(jīng)壓濾后，處理成尾礦濾餅的形式進行排放，尾礦濾餅濃度約80%。20世紀(jì)90年代后期綜合濕式堆存和干式堆存的優(yōu)缺點，逐步形成了半干式排放方法，即膏體排放，膏體排放是將尾礦礦漿濃縮至膏體狀尾砂， 其濃度大于濕式尾礦漿濃度而小于干式尾礦漿濃度，濃度約為60% 80%。
尾礦濕式排放是目前常用排尾方式，工藝簡單且經(jīng)濟，壩前粒徑分級比較均勻，但是該方法使得大量污水直接排至尾礦庫內(nèi)，浪費水嚴(yán)重；尾砂中攜帶的超標(biāo)重金屬、硫、砷等污染物質(zhì)及殘存的選礦藥劑能夠直接造成環(huán)境污染；粒徑極細(xì)的尾礦干燥后形成的飄塵會隨風(fēng)飄揚，產(chǎn)生大氣浮塵污染；尾礦風(fēng)化過程中可形成溶于水的化合物或重金屬離子，經(jīng)地表水或地下水帶走，會嚴(yán)重污染周圍水系及土壤，危害人體健康，影響農(nóng)作物、森林、禽畜和魚類的生長與繁殖。更為嚴(yán)重的是，由于尾礦庫堆存的尾礦粒徑極細(xì)且沒有凝聚力或凝聚力很小，浸潤線偏高，尾礦庫壩體穩(wěn)定性差，一旦發(fā)生潰垮，危害性最大。
尾礦干式排放是將脫水后的尾礦濾餅堆存于地表，使用推土機推平壓實，可以形成不飽和致密穩(wěn)固的尾礦堆，從而實現(xiàn)安全堆存尾礦的目的。要實現(xiàn)尾礦干式堆存的關(guān)鍵在于，尾礦礦漿經(jīng)過脫水后達(dá)到相當(dāng)高的濃度，在堆積過程中不會發(fā)生離析，滲析水量很少，具有一定的支撐強度。該方法具有明顯的優(yōu)點占地少，對堆放場地要求的條件不苛刻， 回水利用率高，在嚴(yán)重缺水地區(qū)優(yōu)勢明顯。還可減少對環(huán)境的污染，安全性較濕式排放要好，但是該方法運營費用高，設(shè)備多，管理不便，在降雨較大地區(qū)能夠?qū)崿F(xiàn)的可能性較小，大型礦山很難實現(xiàn)。相對于尾礦濕排，尾礦干式堆放的安全隱患和環(huán)境危害依然存在；干堆的尾礦由于沒有凝聚力或凝聚力很小，遇水極易發(fā)生泥化，甚至發(fā)生崩潰，因此對干堆區(qū)域和地點有嚴(yán)格限制。
膏體尾礦堆存方法不但節(jié)省新水和降低電力消耗，還能有效減少選礦藥劑的投入，與濕式尾礦庫相比，膏體尾礦庫基建投資相似，減少了尾礦水滲透的危險，大量減少新水使用，并減少了水污染。但是膏體排放前要投入大量的時間和精力進行現(xiàn)場試驗來確定膏體尾礦庫的堆積坡度和排放濃度，同時膏體排放具有一定的困難和局限性，投資高，技術(shù)復(fù)雜，不確定性大，尾礦的粒徑無法分級，且尾礦沒有凝聚力或凝聚力很小，遇水易泥化，安全隱患和環(huán)境危害依然存在，甚至比濕式排放更為嚴(yán)重。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠消除尾礦庫安全隱患并降低環(huán)境污染的尾礦濕式排放固結(jié)堆存方法。
本發(fā)明技術(shù)解決方案是
一種尾礦濕式排放固結(jié)堆存方法，其步驟是
(I)尾礦濃密將低濃度尾礦漿濃密成為高濃度尾礦漿；
(2)加料攪拌將膠凝材料加入高濃度尾礦漿中，并攪拌混合均勻成為加料礦漿；
(3)輸送排放將加料礦漿輸送至指定尾礦庫進行堆存；
(4)固結(jié)加料礦漿在尾礦庫析水固結(jié)，固結(jié)硬化后的尾礦砂膠結(jié)為一個整體；
(5)檢測每天檢測來料低濃度尾礦漿的濃度，濃密后的高濃度尾礦漿的含水量， 入庫的加料礦漿固結(jié)過程中平均每天的析水量，入庫加料礦漿固結(jié)后第3天的抗剪強度、 第7天的抗剪強度和第28天的抗剪強度；
(6)在尾礦庫堆存完尾礦后應(yīng)進行閉庫處理。
在上述步驟(2)中，具體膠凝材料的選擇，以及膠凝材料與高濃度尾礦漿中尾礦砂的重量比應(yīng)根據(jù)抗剪強度試驗進行確定；試驗要求加料礦漿固結(jié)7天后的凝聚力不小于 IOOkPa,膠凝材料與高濃度尾礦漿中尾礦砂的重量比應(yīng)大于固結(jié)尾礦泥化臨界值φ。
上述步驟⑷的固結(jié)條件為入庫的加料礦衆(zhòng)固結(jié)時間不小于3天,夏天入庫的加料礦漿溫度不得大于30°C，冬季入庫的加料礦漿不得低于5°C，固結(jié)后的尾礦里表溫差不得大于25°C，降溫速率不得大于2V /天，固結(jié)后的尾礦表面與大氣的溫差不得大于20°C。
本發(fā)明的技術(shù)效果是本發(fā)明將選礦廠排出的來料低濃度尾礦漿經(jīng)濃密機濃縮至近似膏體的高濃度尾礦漿(濃度為60% 70%)，加入膠凝材料(如普通硅酸鹽水泥、 礦渣硅酸鹽水泥及膠固粉，膠凝材料可通過商業(yè)購買)，通過攪拌桶攪拌均勻后，泵送至尾礦庫進行排放。排放后的加料礦漿膠結(jié)硬化后形成具有一定固結(jié)強度的固結(jié)體，使松散的尾礦砂凝結(jié)為一個整體，不會發(fā)生遇水泥化現(xiàn)象，還能夠避免產(chǎn)生大氣浮塵污染，大大降低了對周圍大氣環(huán)境的影響；尾礦砂之間的內(nèi)摩擦角為10° 35°，凝聚力由原來的O IOkPa提高到不小于IOOkPa,凝聚力至少提高了 10倍，增強了尾礦的抗剪強度指標(biāo)，提高了尾礦堆存的穩(wěn)定安全。另外，尾礦固結(jié)后減小尾礦砂粒間的空隙體積，并使?jié)B透系數(shù)由 2Χ1(Γ2 I. 25Xl(T4cm/s (厘米/秒)減小為1Χ1(Γ4 I X l(T6cm/s，減少了雨水的入滲量和污水的下滲量，因此本發(fā)明可以大大降低對地下水環(huán)境和地表水的污染，進一步減弱對農(nóng)作物、森林、禽畜和魚類生長與繁殖的影響，并且可以提高尾礦堆積邊坡的穩(wěn)定安全性， 從而消除滑坡、潰壩等重大事故的發(fā)生，保證人的生命和財產(chǎn)安全。本發(fā)明方法尤其適用于地震烈度較大、地質(zhì)條件復(fù)雜、對下游危害較嚴(yán)重的地區(qū)。


圖I為本發(fā)明尾礦濕式排放固結(jié)堆存方法流程示意圖。
具體實施例方式
如圖I所示，本實施例選礦廠排出的來料尾礦礦漿濃度為25% (尾礦固體顆粒所占重量比)，尾礦細(xì)度為-O. 074mm(即尾礦礦砂粒徑小于O. 074mm)占75%。
本實施例采用4臺深錐濃密機、12個膠凝材料倉和12套高濃度攪拌槽。每套攪拌設(shè)備設(shè)置I個膠凝材料倉和I套高濃度攪拌槽，每3套攪拌設(shè)備共用I座深錐濃密機，每個膠凝材料倉對應(yīng)一套高濃度攪拌槽，并設(shè)置其他輔助設(shè)備和輔助設(shè)施，如事故池、除塵器、 備件庫和控制室等設(shè)施。
本發(fā)明實施例尾礦濕式排放固結(jié)方法的具體步驟為
(I)供砂選礦廠采用渣漿泵將濃度25%的低濃度尾礦漿輸送至深錐濃密機中。
(2)濃密在選礦廠內(nèi)濃度25%的低濃度尾礦漿通過深錐濃密機進行濃密，至少 80%的水量溢出后可以直接回收利用，從而增加了回水利用率，尾礦礦漿濃密后的濃度為 60% 70%。使用深錐濃密機進行濃密可以添加聚丙烯酰胺絮凝劑，聚丙烯酰胺絮凝劑作用是使液體中分散的微小顆粒形成絮凝物，從水中分離出來，加快泥水分離速度。
(3)加料將濃密后的尾礦礦漿(濃度為60% 70% )引至高濃度攪拌槽中，把膠凝材料倉中的膠凝材料加入濃密后的高濃度尾礦漿中，利用高濃度攪拌槽進行攪拌混合均勻成為加料礦漿。由于不同礦山的尾礦所含礦物不同，選擇的具體膠凝材料及其添加量 (膠凝材料與高濃度尾礦漿中尾礦砂的重量比)應(yīng)根據(jù)抗剪強度試驗進行確定，試驗要求添加有膠凝材料的高濃度尾礦漿(即入庫加料礦漿)固結(jié)后第7天抗剪指標(biāo)中的凝聚力不小于IOOkPa,并且膠凝材料添加量(膠凝材料與高濃度尾礦漿中尾礦砂的重量比)應(yīng)大于固結(jié)尾礦泥化臨界值φ;當(dāng)膠凝材料添加量小于φ時，尾礦砂固結(jié)后遇水72小時后會發(fā)生泥化現(xiàn)象，當(dāng)膠凝材料添加量大于φ時，尾礦砂固結(jié)后遇水72小時后不會發(fā)生泥化，則稱定值 φ為固結(jié)尾礦泥化臨界值。本實例膠凝材料采用325普通硅酸鹽水泥，本實施例經(jīng)抗剪試驗后，325普通硅酸鹽水泥與高濃度尾礦漿中尾礦砂的重量比按I : 10下放至高濃度攪拌槽中，經(jīng)高濃度攪拌槽攪拌后，配制成濃度為65 %的添加有膠凝材料的高濃度尾礦漿。
膠凝材料有水泥、高水材料、赤泥、膠固粉、新型固結(jié)材料等，膠凝材料以水泥為主，逐步使用新型固結(jié)材料，如淄博海州充填膠結(jié)材料有限公司生產(chǎn)的新型固結(jié)材料。
膠凝材料的具體選擇和添加量實例見表I。
表I
權(quán)利要求
1.一種尾礦濕式排放固結(jié)堆存方法，其步驟是(1)尾礦濃密將低濃度尾礦漿濃密成為高濃度尾礦漿；(2)加料攪拌將膠凝材料加入高濃度尾礦漿中，并攪拌混合均勻成為加料礦漿；(3)輸送排放將加料礦漿輸送至指定尾礦庫進行堆存；(4)固結(jié)加料礦漿在尾礦庫析水固結(jié)，固結(jié)硬化后的尾礦砂膠結(jié)為一個整體；(5)檢測每天檢測來料低濃度尾礦漿的濃度，濃密后的高濃度尾礦漿的含水量，入庫的加料礦漿固結(jié)過程中平均每天的析水量，入庫加料礦漿固結(jié)后第3天的抗剪強度、第7天的抗剪強度和第28天的抗剪強度；(6)在尾礦庫堆存完尾礦后應(yīng)進行閉庫處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種尾礦濕式排放固結(jié)堆存方法，其特征在于在步驟(2)中， 具體膠凝材料的選擇，以及膠凝材料與高濃度尾礦漿中尾礦砂的重量比應(yīng)根據(jù)抗剪強度試驗進行確定，試驗要求加料礦漿固結(jié)7天后的凝聚力不小于IOOkPa,膠凝材料與高濃度尾礦漿中尾礦砂的重量比應(yīng)大于固結(jié)尾礦泥化臨界值
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種尾礦濕式排放固結(jié)堆存方法，其特征在于步驟(4)的固結(jié)條件為入庫的加料礦漿固結(jié)時間不小于3天，夏天入庫的加料礦漿溫度不得大于30°C， 冬季入庫的加料礦漿不得低于5°C，固結(jié)后的尾礦里表溫差不得大于25°C，降溫速率不得大于2V /天，固結(jié)后的尾礦表面與大氣的溫差不得大于20°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種尾礦濕式排放固結(jié)堆存方法，將低濃度尾礦漿濃密成為高濃度尾礦漿；將膠凝材料加入高濃度尾礦漿中，并攪拌均勻成為加料礦漿；將加料礦漿輸送至尾礦庫堆存；加料礦漿在尾礦庫析水固結(jié)，固結(jié)硬化后的尾礦砂膠結(jié)為一個整體；每天檢測來料低濃度尾礦漿的濃度，濃密后的高濃度尾礦漿的含水量，入庫的加料礦漿固結(jié)過程中平均每天的析水量，入庫加料礦漿固結(jié)后第3天、第7天和第28天的抗剪強度；在尾礦庫堆存完尾礦后應(yīng)進行閉庫處理。本發(fā)明排放后的加料礦漿膠結(jié)硬化后形成具有一定固結(jié)強度的固結(jié)體，使松散的尾礦砂凝結(jié)為一個整體，不會發(fā)生遇水泥化現(xiàn)象，還能夠避免產(chǎn)生大氣浮塵污染，大大降低了對周圍大氣環(huán)境的影響。
文檔編號C04B18/12GK102976647SQ20121049903
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月18日
發(fā)明者李啟軒, 李瑞林, 唐文超, 王敬瑞, 張強強, 陳歡, 賈曄, 呼艷芬, 李峰 申請人:金建工程設(shè)計有限公司