尾矿处理范文（精选10篇）
尾矿处理 第1篇
1 尾矿的处理需求
1.1 社会生产的需求
随着现代社会的迅猛发展, 社会上对矿产资源和矿产品的需求日益增多。但是, 矿产资源, 作为一种不可再生的宝贵资源, 仅仅靠着矿产企业新开采出来的那丁点儿产量, 是不够的。现如今, 开采的速度已经远远落后于需求和消耗的速度了。为了解决这方面的供求矛盾, 矿产企业和国家不得不开始重视过去“遗留”下来的尾矿。期望利用现代更发达的工艺和设备, 从尾矿中找到能重新利用的各种稀有资源。
1.2 环境发展的需求
随着生活条件的不断提高, 人们对自己的生存、生活、生产环境的要求也在不断的提高。尾矿工程的遗留问题还突出体现在对环境的污染上面。在过去, 由于技术上的制约和条件上的不成熟, 国内绝大部分的尾矿都只是做了简单的处理, 甚至有些就是直接露天堆积。这样不仅占用了大量的土地, 而且考虑到尾矿中残留的药剂和一些未排除的汞离子, 氰化物等有害物质会随着时间的推移, 慢慢渗透到周边的水土中去, 从而影响周边百姓的身体健康。
1.3 生态安全的需求
尾矿中剩余的各种有害物质, 会对生态造成极大的破坏。尾矿残渣一般都含有超标的污染物质, 如放射性元素等等, 有的甚至还残留着选矿时使用过的药剂, 直接随意堆放, 很容易造成直接的污染和后期的影响。不少采矿区还因过度采伐, 造成了植被被破坏, 水土流失严重等生态问题。
2 尾矿的利用价值
2.1 可开发品位更低一点的主矿物
在过去的采矿中, 不少矿物因为品相低, 而被直接忽视掉, 现在利用更好的设备、更可续的方法, 可以从尾矿中提取价值较高的矿物。
2.2 可开发伴生矿
在我国, 矿产资源的开采的模式通常是主要开发一种, 其他不管这样的模式。通过这样的粗暴方式开采, 尾矿中其实还留有很有资源丰富的伴生矿。
2.3 可开发尾矿中的脉石矿物
大多数的金属矿的尾矿之中, 开矿之后剩余的大部分非金属物质也不是废渣。从金属矿、煤矿等众排除出来的尾矿、煤矸石和其他残渣, 都可以通过机械的方法, 对其进行重新的的组合, 让其成为有用的建筑材料。
3 尾矿在实际利用中存在的问题
3.1 总体开发价值未被挖掘
过去, 我们对尾矿的处理还停留在简单的元素回收上, 只是将有价值的元素通过筛选, 进行回收, 再以低价卖出。这样的模式使得尾矿处理出来的经济效果低下。要改变当下这种高投入, 低回报的模式, 就要在尾矿的回收利用中做出含有高附加值的产品来, 提高市场竞争力。
3.2 综合利用率不高
上文中也提到了, 不少矿山企业在进行尾矿处理和应用的时候, 只开发主体矿物, 而未能将尾矿中其他的资源和伴生矿等进行回收, 造成了巨大的浪费。
3.3 开采造成的破坏面积大, 废矿较多且散乱
目前我国因为采矿造成的重度生态破坏区面积已达三百多万公顷, 人们只顾着开采的经济效应, 忽视矿区的生态重建工作。随着经济的发展, 人类面临的生态问题越来越严峻, 这要求我们在进行尾矿处理时更重视对环境和生态造成什么样的影响。根据采矿造成的伤害, 我们要及时有效地对矿区进行重建, 植树造林, 让生态尽可能的回归到开采前时的样子。
3.4 国家的重视不够, 投入少
尽管处理尾矿主要是矿山企业的责任和事项, 但是脱离了国家政府强有力的支持和帮助, 尾矿的处理也得不到更好的保障。长久以来, 国家对这方面的重视度不够, 体现在资金上的不到位, 甚至在有些地方, 都还未建立专项资金小组来支持尾矿处理工作。
4 尾矿在实际操作中的处理与综合利用的建议:
从现实中考虑, 尾矿在实际操作中药实现资源的充分利用和环境的改善, 就要做到以下几点:
4.1 改变”用完就抛”的旧观念
在新时代背景下, 应该改变过去”用完就抛“的资源消费观, 认真对待尾矿及后续处理工作。自觉提高科学意识, 树立科学的资源消费观。
4.2 加快科研攻关速度, 提高尾矿的回收率
要想从本质上提高尾矿的利用率, 就不得不从科研上下苦功夫。应用科学地方法和最新的技术, 把尾矿的应用建立在扎实的科学基础上。
4.3 做好调研工作, 运用技术经济评价方法
运用技术经济和资源管理等多方面科学, 弄清楚矿产资源到底有多少, 从而在尾矿处理中做到心中有数。
5 结论
要想更好地处理尾矿, 还可以从建立示范处理工程、加强矿资源立法机制、提高环保意识、建立奖赏制度和鼓励机制、成立专门环境管理小组等多方面下手。尾矿在现在和未来都是我国发展矿资源循环经济中的一项重大工作, 不能急躁, 要稳步前进。
参考文献
[1]王柏纯, 王泽斌.冶金矿山尾矿处理技术发展回顾和展望.2010年第三届尾矿库安全运行技术高峰论坛论文集, 2010.
[2]刘慕坦.开拓尾矿资源利用新途径.中国黄金报, 2007.
[3]闻晓, 良芳.运城:所有尾矿库全面整治.山西日报, 2008.
[4]高振宇.浅谈铁矿石选矿中的给排水及尾矿处理.矿业工程, 2013 (3) .
某铁矿尾矿库酸性废水处理试验研究 第2篇
某铁矿尾矿库酸性废水处理试验研究
摘要：介绍了使用两段中和法处理矿山酸性废水,即首先用矿物或废渣作中和剂将废水的pH值提高到4.0左右,再用石灰乳进行中和.在实验室研究的基础上,对某铁矿尾矿库酸性废水采用两段中和法进行工程试验.试验结果表明,滤料高度为60 cm,用5%的石灰乳作中和剂,石灰用量为0.5～0.8 kg/m3,絮凝剂投加量为2×10-6,出水pH值达到6～8,出水水质指标达到国家排放标准.两段中和法比一段法节省石灰用量,节约处理费用.作 者：李学金 钱显文 郑乐平 白怀良 钟铁 常前发 倪伟凤 Li Xuejin Qian Xianwen Zheng Leping Bai Huailiang Zhong Tie Chang Qianfa Ni Weifeng 作者单位：李学金,钱显文,郑乐平,Li Xuejin,Qian Xianwen,Zheng Leping(上海大学)白怀良,钟铁,常前发,Bai Huailiang,Zhong Tie,Chang Qianfa(中钢集团马鞍山矿山研究院)
倪伟凤,Ni Weifeng(上海市青浦区环境监测站)
期 刊：金属矿山 ISTICPKU Journal：METAL MINE 年，卷(期)：, (9) 分类号：X7 关键词：铁尾矿 矿山酸性废水 两段中和法尾矿处理 第3篇
关键词：硫化矿选矿废水；次氯酸钠；碱性氧化
中图分类号：X50 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）07（b）-0000-00
1硫化矿山尾矿库废水来源及性质
硫化矿山采选矿生产中选矿工艺废水一部分澄清回用于选矿生产，一部分随选矿剩余矿浆进入尾矿库，经尾矿库沉淀后溢流水称为尾矿库废水。
矿石中除有用矿物外含有少量Mn、Zn、Fe及微量Pb、TI等金属和SiO2等化合物，选矿过程中添加黄药、二号油和六偏磷酸钠等有机物分选有用矿物与其它物质，选矿废水中含有溶解于选矿废水中的Mn、Zn、Fe等金属及残留的选矿药剂。选矿废水呈中性（硫化矿呈酸性，黄药和六偏磷酸钠呈碱性），Zn、Fe等金属在中性条件下在尾矿库中自然氧化沉淀，但是Mn在中性或弱碱性条件下较难生成沉淀，选矿药剂在短时间内也很难分解，所以外排尾矿库废水中主要污染物为溶解于水中的Mn等重金属离子及残留药剂形成的化学需氧量。
2次氯酸钠性质分析
次氯酸钠是微黄色溶液，有氯气味道，不稳定，见光易分解。次氯酸钠溶液是强氧化剂，化学性质极不稳定，这是由ClO-的结构决定的。次氯酸根离子的价层电子对排布方式为四面体结构，氯原子以sp3杂化轨道和氧原子成键，酸根中存在着3个未成键的孤对电子。由于酸根离子价层电子对空间构型的高度不对称性和中心原子氯有较大的离子势（Z/r），导致次氯酸盐不稳定，具有较强的获得电子转化为更稳定的Cl2分子或Cl-的能力，即表现为ClO-具有较强的氧化能力。
ClO-在酸性或碱性条件下参加的反应及其电极电位如下：
HClO+H++e=1/2Cl2+H2O 1.63V （1）
HClO+H++2e=Cl-+H2O 1.49V （2）
ClO-+H2O+2e=Cl-+2OH- 0.89V （3）
从式（1）-（3）可知，无论是在酸性环境中，还是在碱性环境中，ClO-都具有很强的氧化性，也就是说遇到还原剂时会发生还原反应而分解。
次氯酸钠的不稳定性主要表现在没有还原剂存在时，自身发生分解反应。主要是在光照、加热、酸性环境或重金属离子存在下，自发发生分解反应，主要反应方程式见式（4）-（7）
2NaClO=2NaCl+O2 （4） 3NaClO=2NaCl+NaClO3 （5）
2HClO=2HCl+O2 （6） HClO+HCl=H2O+Cl2 （7）
由于次氯酸钠大多是采用氢氧化钠溶液吸收氯气的方法进行制备，在强碱环境下，次氯酸钠不仅水解程度较小，而且稳定性较好。
3次氯酸钠碱性氧化法
3.1次氯酸钠碱性氧化法工艺
次氯酸钠碱性氧化法就是在水处理过程中用石灰控制pH值为10左右，用次氯酸钠氧化水中重金属及难分解有机物，生成沉淀，去除废水中污染物的方法。具体工艺见图1：
3.2次氯酸钠碱性氧化法简述
中和反应池投加石灰至pH值至较强碱性，可有效去除重金属Mn等金属离子，在氧化池投加一定量的次氯酸钠，利用其强氧化性氧化水中难氧化重金属及难降解有机物，并释放部分酸性物质中和氢氧根离子，降低废水的pH值至6-9区间。使排放废水达到《广东省水污染物排放限值标准》第二时段一级标准。
4 次氯酸钠碱性氧化法主要优点
1.次氯酸钠碱性氧化法处理工艺流程简单，操作简单。
2.处理药剂种类少、来源广。
3.工艺参数控制稳定，出水水质较好。
五、次氯酸钠碱性氧化法在废水处理中的应用效果
2014年12月，利用该方法处理广东广业云硫矿业尾矿库废水。先添加石灰乳调pH至9.7-10.00，充分反应，投加次氯酸钠2kg/m?，反应14min，投加PAM搅拌，沉淀。处理水pH降至6.5-8.6，重金属Mn基本全部去除，COD可控制到65mg/L以下，处理水达到《广东省水污染物排放限值标准》第二时段一级标准要求。具体应用数据见表1：
参考文献
1. 田静，孙水裕等，次氯酸钠处理某铅锌矿尾矿库外排水的试验研究。环境污染与防治，2013年10月，第10期，第35卷。
2. 彭新平，硫化铅锌矿选矿废水处理试验研究。湖南有色金属，2011年6月，第3期，第27卷。
尾矿处理 第4篇
关键词：选矿废水,氧化处理,生物制剂
国内外对于铅锌选矿废水处理与回用进行了很多研究。在西方国家, 铅锌选矿废水的循环利用率很高, 例如美国红狗铅锌矿对选矿废水的回用率已经超过75%, 在国内对于铅锌选矿废水的处理与回用也进行了相当多的研究, 但是总体水平与西方国家还是有差距[1]。
综台国内外现状来看, 铅锌选矿废水综合利用的处理方法主要有自然沉降法、混凝沉降法、化学氧化法。吸附法和生物处理法等[2,3,4,5,6,7]。在初步试验阶段, 选用了多种处理方法对尾矿库出水进行处理, 经多方筛选论证, 最终选用生物制剂协同氧化处理工艺对尾矿库外排水进行处理。
1 尾矿库出水生物制剂协同氧化处理
1.1 尾矿库出水处理试验流程
本次试验采用尾矿库出水进行处理, 处理水量大约为1m3/h。试验装置的工艺流程如图1所示。
控制废水进水流量约为1 m3/h, 将生物制剂和氧化剂通过蠕动泵泵入一级反应池, 进行氧化反应, 二级反应池水自流至三级反应池, 加入氢氧化钠溶液调节p H至目标值, 废水再自流至四级反应池, 四级反应池中加入适量PAM, 最后废水进入斜板沉淀池进行沉降分离, 分别取上清液和底流进行COD, BOD5浓度分析。废水从进入系统到反应完毕进入沉淀池, 总反应时间大约为1小时, 实际试验中略有波动。采用不定时进行校核的方式确定具体水量, 在七天的试验过程中水量控制在966L/h~1020L/h之间。
1.2 试验结果分析
试验过程中每天取进水和净化水1~2个样, 分析其中的COD和BOD, 通过试验数据分析, 原水COD浓度在40 mg/L~100mg/L之间波动, 通过生物制剂协同氧化工艺处理以后COD浓度基本能降至35 mg/L以下, 均值在19.7 mg/L。尾矿库废水中BOD分别为117 mg/L和42 mg/L, 通过处理后的结果分别为17 mg/L和7 mg/L, 均低于国家要求的20 mg/L, 去除率达到85%, 结果表明生物制剂协同氧化对尾矿废水中的COD和BOD都有很好的处理效果。
2 尾矿库进水水生物制剂协同氧化处理
2.1 试验工艺流程
由于尾矿库进水的泥量大 (8%左右) , 在前期进行一个初次的絮凝沉降, 降低进入试验设备的泥量, 初步分离的上清液通过计量泵打入试验装备处理, 上清液的处理工艺流程同尾矿库出水。处理水量控制在每小时大约为1 m3, 实验过程具体的水量在900 L/h~1038 L/h之间波动。
2.2 实验结果分析
2.2.1 COD脱除效果分析
由表1可知, 试验过程中, 原水COD浓度在300 mg/L~600mg/L之间波动, 通过生物制剂协同氧化工艺处理以后COD浓度基本能降至100 mg/L以下, 均值在83 mg/L。表明生物制剂协同氧化工艺对该废水中COD有较好的脱除效果, 去除率在83%, 效果良好。第一天16:50出水样品COD浓度较高, 主要是由于泵的故障, 生物制剂没有投加而影响处理效果。
2.2.2 BOD5脱除效果分析
试验过程中, 原水BOD5浓度在200mg/L~350mg/L之间波动, 通过生物制剂协同氧化工艺处理以后BOD5浓度能降至40mg/L以下, 均值30.0 mg/L, 平均去除率达89%, 效果良好。
2.2.3重金属离子脱除效果
为了考察生物制剂对废水中重金属离子的脱除效果, 对样品进行了Pb、Zn、Cd、Hg、As浓度分析, 数据如表2所示。
单位:mg/L
从表2数据可以看出, 尾矿库进水重金属浓度非常低, 经过生物制剂协同氧化处理以后, 铅的去除率效果明显, 其它重金属离子也完全可以达到《铅锌工业污染物排放标准》 (GB25466-2010) 。
3 处理药剂成本估算
生物制剂协同氧化工艺处理COD, BOD废水所用药剂包括生物制剂, 氧化剂, 氢氧化钠和絮凝剂 (PAM) 。
3.1 处理尾矿库外排废水药剂成本估算
根据中试过程优化调整的实验参数, 处理尾矿废水的药剂成本主要是生物制剂约0.36元/吨水、氧化剂约0.35~0.70元/吨水、氢氧化钠0.5元/吨水、PAM0.02元/吨水, 合计成本1.23~1.58元/吨水。
3.2 处理尾矿库进水药剂成本估算
根据处理尾矿库进水药剂用量进行成本核算, 生物制剂约0.72元/吨水、氧化剂约2.1~3.08元/吨水、氢氧化钠1.25元/吨水、PAM0.10元/吨水, 合计成本4.17~5.25元/吨水。
4 结语
通过实验分析显示, 在企业可以承受废水处理成本的条件下, 生物制剂协同氧化处理对尾矿废水中的COD和BOD都有很好的处理效, 铅的去除率效果明显。
参考文献
[1]罗仙平, 谢明辉.金属矿山选矿废水净化与资源化利用现状与研究发展方向[J].中国矿业, 2006, 15 (10) :51-56.
[2]郑雅洁, 彭振华.铅锌矿选矿废水的处理及循环利用[J].中南大学学报 (自然科学版) , 2007, 38 (3) :468-473.
“锰三角” 尾矿隐患调查 第5篇
2011年夏天，四川绵阳市的老百姓经历了这样的一幕。当地饮用水因电解锰尾矿库污染整整停水一周，超过20万居民只能依靠瓶装水度日。而当地人无法想象的是，这样的生存威胁乃是距离绵阳300公里以外、阿坝州松潘县深山里一座小型尾矿渣场塌陷所致。
在中国大江大河的沿岸，堆放着诸多规模不等的尾矿，这些尾矿要么重金属含量超过浸出毒性标准，要么含有急性毒性的危险成分，因为在技术上缺乏有效的处理方法，一些缺乏安全处理的尾矿库，好似定时炸弹，一旦遭遇山洪等地质灾害，隐患就可能酿成事故。
这些“定时炸弹”究竟如何形成？如何彻底根治尾矿隐患？带着这些疑惑，《东方周刊》近日走访了锰渣尾矿密集的西南“锰三角”地区（主要指重庆秀山县、贵州松桃县、湖南花垣县等地），这里曾经因污染问题数度引起中央部门的关注，如今虽有自上而下的治理压力，尾矿隐患的消除依然面临着一些难题。
危险的溶溪河
2011年12月中旬，武陵山区已经入冬，酉阳土家族自治县还是一片青山绿水。清晨沿着蜿蜒的山路前行，农舍、树林浸在白色雾霭中，一条名为溶溪河的长江支流，碧玉般缠绕在山脚下。路旁的广告牌提示外来人：这里正在建设“桃花源5A景区”。
四周景致确实如世外桃源。可当本刊记者行至龙潭镇五育村，却看见靠近河岸处，清亮的河水浮现出黑色油墨般的颜色。本刊记者挨家挨户地寻访住在河岸的农户，一位吕姓女村民说，黑水是从附近的尾矿库里排出来的，河岸一侧的高山峡谷中正堆放着30多万方锰渣尾矿。
一名尾矿库员工告诉记者，从尾矿库排到河里的都是山水（山泉水或雨水）。“山水都是清亮亮的，黑墨水一样的怎么可能是山水？”吕姓村民很肯定。
30多岁的吕姓村民，原本住在尾矿库所在的高山上，2001年因重庆天雄锰业有限公司要在山上建尾矿库，包括她家在内的十几家农户搬到了山脚下的河岸边。农户们在河里取水、洗衣、游泳，随着时间的推移，他们发现这条河越来越不干净了。
“现在没人敢在河里游泳啦。”同住在山脚下的冉姓女村民说，现在农户们只能从高山上引水下来或跑到两公里以外的地方去挑水，“河里的水早已不能饮用”。
农户们发现，山上的尾矿越堆越多，而山下种的蔬菜庄稼越来越难长好。“特别是水稻，许多穗都是空心的，再后来，水稻根本就种不了，秧苗插进水里就死。”村民告诉本刊记者，溶溪河下游原本以种水稻为生的农户，现在基本不再种水稻。
水脏了，2005年，十几家农户找到天雄锰业，讨要污染补偿，结果未能如愿。
2008年，尾矿库附近的老百姓发现天雄锰业的尾矿坝出现了倾斜、开裂、渗水等现象。“那时候山里的矿渣堆得很满，我们非常担心。这里春天、夏天山洪厉害，大坝要是真有了问题，被洪水一冲，渣子从山上倒下来，整条溶溪河就全完了。”冉女士说。
2008年10月，重庆市安监局及酉阳县安监局对这一隐患进行了现场核查，确认属实，然而问题并未能解决。2010年春，老百姓担心的事还是发生了。连续多日暴雨后，天雄锰业尾矿库底部涵洞出现塌陷，锰矿渣混同渣场的渗液从尾矿库的涵洞里流出，倾入山下的溶溪河，河水顿时漆黑一片。
按照重庆天雄锰业有限公司生产总监吴子龙的说法，这次塌陷范围极小，只有20多平方米。而在自2002年起就关注渝东南锰矿的重庆绿色志愿者联合会会长吴登明看来，天雄尾矿底部的塌陷，不止这个范围，如不认真整治，范围将进一步扩大。
“当地春夏季的降雨量可达200毫米，山上的受水面积在5平方公里，山洪都往尾矿库所在的峡谷里走，因为现有的设计不到位，过水量不够，到时候，威胁的不仅是溶溪河。”吴登明告诉《望东方周刊》，松潘垮塌尾矿的位置距离绵阳约300公里，因地处岷江上游，仍然会影响到绵阳市的水源品质。而天雄尾矿库的锰渣储存量，远超过松潘县岷江电解锰厂的尾矿容量。溶溪河流入洞庭湖，最终汇入长江，尽管此地距离大城市遥远，一旦出现大范围垮塌，其结果将可能直接影响到300多公里以外张家界等地的水源品质。
当年尾矿库选址主要考虑成本
天雄锰业的尾矿坝是溶溪河两岸尾矿隐患的一个缩影。溶溪河发源于秀山县，流经酉阳，作为酉阳县境内最大的河流，其两岸遍布了十多处尾矿。
居住在尾矿库附近的酉阳龙潭镇青年付云告诉本刊记者，与其他尾矿相比，天雄锰业的尾矿库“算是比较规范”。本刊记者登上尾矿库所在的山顶，看到该尾矿库周围配备的环保处理设施，如废水处理系统、雨水截洪沟等。尾矿库正对的山脚下，还建有一排平房，那是废水处理的二期厂房。
在距离天雄锰业尾矿库不到3公里的江丰乡，九鑫锰业的矿渣直接堆放在溶溪河岸边，砖头墙围绕着隆起的渣场，如同露天垃圾场一般，邻河水一侧的砖墙比渣场高。
“连个像样的坝都没有，遇到大暴雨，不管是山上洪水冲下来，还是溶溪河水涨起来，这个渣场直接就淹到洪水里去了。”付云说。
在九鑫尾矿渣场的一侧，本刊记者发现一条从渣场内部延伸出的水渠，因冬季雨水少加上工厂最近并未生产，水渠干涸，水渠底部能看到有明显的黑褐色，踩上去脚底会沾上黑色的矿渣。水渠的出口是溶溪河。“九鑫的尾矿渣场这些年通过这个渠，向河道里直接排放了污水。”付云说。
污水包括电解锰生产中的废水和矿渣堆放产生的渗透液。在九鑫尾矿渣场内，本刊记者看到生产设备比较简陋，渗滤液处理等环保设施均没有配备。
根据吴登明的调查，在整条溶溪河沿岸，像九鑫锰业这样保持原始堆放状态、无相应环保设施的尾矿，还有十处左右，有些尾矿在距离河岸稍远的峡谷中，比如天吉锰业、海北锰业等。
酉阳县的尾矿大都是2000年后兴建，特别是2002年至2004年期间，酉阳县作为西部地区的贫困县，开始将电解锰企业作为重点招商引资对象引入。酉阳县安监局安监一科科长冉胜告诉《望东方周刊》，这些电解锰企业，在设计尾矿库的时候，大多没有按照环保标准要求设计，有些企业甚至没有邀请有资质的尾矿设计机构，只是简单地把尾矿库建设起来，渣场的底部连基本的防渗措施都没有做，渗漏液不断排入河流。
“这些企业在选址过程中，没有充分考虑到下游居民，主要看哪里建设成本低，一旦发生问题，很难应急处理。”冉胜说。
天雄锰业作为酉阳县境内环保设施最全的一家尾矿库，算是实力雄厚。在冉胜看来，天雄出现塌陷，源于尾矿库最初的设计还不够专业。“主要跟选址有关，选址勘测不到位。这里属于喀斯特地貌，流水多、溶洞多，垮塌的涵洞连着一个天然溶洞，当时没有考虑溶洞的承受力，本身就不太适合建设尾矿涵洞。”
尾矿库盲目而无序的建设，在酉阳是个历史遗留问题。2005年，县安监局第一次做了关于尾矿库安全现状的评价报告，而相关人士认为这次报告做得也不够专业。
冉胜还告诉本刊记者，县里对于尾矿库的监管责任主体在尾矿库集中兴建时期并没有明确，酉阳县经贸委和安监局分担这一责任。结果，县安监局对于尾矿库一直处于临时监管状态，只是间或做些检测，但人手不足且不具备监管的专业技术能力。
直到2009年，县里开始重视尾矿库的安全问题，明确了安监局作为主要监管单位。6家锰矿企业的安全生产许可证也直到这一年才陆续办下来，而上述尾矿多数在2004年前建成。
老尾矿“必须闭库、重新选址”
虽然对尾矿的存在有担忧，但溶溪河沿岸的老百姓大部分比较平静，他们中不少人都在尾矿所在的电解锰企业上班，单是天雄锰业在当地就雇佣了300多名员工。
不过，变化也开始出现。前述吕姓女村民告诉本刊记者：“现在隔几天环保局的人就会开车过来，到河里抽水取样。河水的情况应该是在变好。”天雄锰业生产总监吴子龙告诉《望东方周刊》，最近一段时间，重庆市环保局每个星期都会到该公司的尾矿库进行环保监测。
“现在特别严格。”吴子龙说，刚开始建设尾矿的时候，没有渗漏液和废水处理设施，确实会排出黑水，但那时标准低，“我们也是按当时的规范设计的。”
“2005年开始要求对废水进行处理，对环保的要求越来越严格。现在最狠的就是河流断面监测，所以我们必须进行标准堆放。”吴子龙说。
2008年，在政府的要求下，天雄锰业增加了废水、废气处理系统，投入了600多万元，这也是天雄锰业在当地第一次对环保设施做大的投入。
而对于酉阳整体尾矿治理而言，给现有尾矿库增加环保设施还不是最迫切的事。“选址不合理才是最大的问题。老的尾矿设计，没有考虑环境因素和风险，而且渣场的底部最基本的防渗措施都没有做。”冉胜认为，按照最新的尾矿库管理规范，酉阳县老的尾矿库都不能再继续生产，“必须闭库，重新选址。”
眼下，天雄锰业正按照政府要求，在距离老尾矿库三四公里远的山上重新选址，新库从选址、施工各环节进行了包括环评在内的完整程序，渣场底部甚至做了7层防渗层。
为了达到规范要求，天雄锰业在新尾矿库的建设上已经投入了2600多万元，安装在线监控系统、渗漏水的收集处理系统等又追加了300多万元。
总共近4000万元的新库建设预算外，天雄锰业还要完成旧库的闭库，这项投入按照标准至少还要花费2000万元。“这是天雄锰业建厂以来最大规模的投入。”吴子龙说。
“除了有集团公司做后盾的天雄，其他锰业都是民营小企业，没有这样的实力。”冉胜说，最近两三年电解锰行情不好，效益大幅缩水，天雄锰业总税收在2005年曾达到1800万元，但2010年上缴县里的只有600多万元。依靠集团化运作，资金相对雄厚，天雄尚可支撑，而其他企业运营都困难，更拿不出钱做环保。
“两难境地”
冉胜说，眼下尾矿监管已经陷入两难境地。按照规范，应该把现有旧尾矿库关闭，这也就意味着电解锰企业要停产。而酉阳县经济结构单一，电解锰是该县为数不多的工矿企业。“如果这些个企业关停了，对县里的财政收入冲击会很大。现在，酉阳县委县政府对关停电解锰企业的态度不太那么明确。”冉胜坦言。
监管主体责任逐渐明确的酉阳县安监局对尾矿问题十分焦虑，旧库隐患重重，一旦出问题，必然追究安监系统的责任。于是，2011年酉阳县安监局向政府提出了一项规划，由几家尾矿所属的企业同时出资，按照国家尾矿库规范的要求，重选新址，建一处新的尾矿库共同使用。
“我们觉得，既然一家企业没有实力重新选址，就分担资金，共建一个尾矿库。”冉胜说，酉阳县安监局提出建议时觉得此规划可行，每家电解锰企业只要负担400万元就够了。“可是结果企业连这些钱也拿不出来。理想中的规划，从2011年底推迟到2012年5月，但那时候也未必能完成。”冉胜担忧地说，共同的尾矿库要想建成，“恐怕要等到电解锰企业的效益好转起来，才有机会。”
酉阳县一位电解锰企业的总经理助理白世金对《望东方周刊》说：“当地企业自筹资金，重新选址建库既然如此困难，政府为何不能给予一定资金补助？哪怕是少量的。”对此，冉胜表示，指望县里“捉襟见肘的财政”拿出钱来治理尾矿，“几乎是不可能的。”
作为西部地区的国家级贫困县，酉阳县2011年地方财政收入12. 25亿元人民币，同比增长60%，地方财政支出38亿元人民币，同比增长49%。冉胜透露，2009年，酉阳县安监局听说国家有针对尾矿库隐患治理的资金，曾向重庆市打过一次报告，想争取国家补助，但未有结果，“现在只能靠企业自己掏钱。”
秀山县的“壮士断腕”
紧邻酉阳的秀山县，从2011年5月底开始，一口气关停了境内全部18家电解锰企业，进行尾矿环境隐患整治。停产以来，秀山县的财政收入每个月减少近8000万元。
这一举措在当地被称做“壮士断腕”。作为“锰三角”的核心地区，秀山县有近20处锰矿渣场，主要分布在梅江河沿岸。21世纪初，秀山县尾矿的管理曾经混乱，当地水质污染引起了高层重视。2005年，国家领导人两次就“锰三角”污染问题作出批示。
2011年4月15日，环保部召开“锰三角”地区污染整治座谈会，明确要求“锰三角”地区采取有效措施改善水质。秀山县的治理力度由此增强。
2011年12月中旬，本刊记者在秀山县调查发现，除了武陵锰业、天雄锰业两家企业刚刚恢复生产不久，当地其余16家电解锰企业均处于停产状态。沿着梅江河行走，河水已经比较清澈，河岸、河底的石头还略显黑色。而2008年以前，这里几乎就是黑水河。
梅江河岸边也不见了曾经堆积如山的黑色尾矿。当地管庄镇居民白峰告诉《望东方周刊》，尾矿的渣场渐渐长出绿草。在益力锰业厂区附近，本刊记者看到尾矿渣场的顶部已经铲平，铺上黄土，黄土上种植草皮，有的黄土下露出了防渗膜。
“虽然有些渣场没有超出设计容量，但考虑到整个环境影响，还是直接封闭了。”秀山县环保局局长倪启才向本刊记者介绍说，按照整治计划，不仅要企业对简陋的尾矿渣场做封闭处理，还要把16家关停的电解锰企业整合成5至7家，上规模的新企业将按照规范化要求重建新的尾矿库。
企业整合的进度，目前还拿不出明确的时间表。作为被关停的企业之一，鑫翔达锰业张姓总经理告诉本刊记者：“整合没有政府想得那么简单。对于被关停的企业来说，最急切的是恢复生产。”
“现在企业相当恼火，已经被停了这么久，没有生产，资金不能流通，企业的生存很困难。”倪启才承认，“企业的人常常抱怨政府。”
关停以后怎么办
鑫翔达锰业的张总经理感到不理解的是，“锰三角”地区的其他两个县湖南花垣、贵州松桃地区同样有不少规模小而分散的电解锰企业，但当地都没有采取大规模关停的一刀切动作。
秀山县政府虽然下了决心整治，还是感受到了不小的压力。2011年12月18日，倪启才准备去重庆市汇报：财政上压力大，政府一段时间艰难度日还可以，如果企业再不恢复生产，稳定的压力就比较大。
秀山县的关停措施除了电解锰企业，还涉及整个锰行业，包括37家矿山企业和83家锰粉厂，一律停产。关停后，当地3万多人的就业面临问题，按照一个工作人员的收入牵涉到一家3口人的生活计算，这一关停措施共牵涉到10万人。
“整治了7个月后，我们也感到有点困惑。重庆市环保局认定秀山县的企业没有条件恢复生产，但什么时候什么条件下能恢复，都不清楚。”倪启才有些担忧。在支柱产业电解锰停产后，秀山县政府要向重庆市财政调节一些资金，求得平衡。
已恢复生产的武陵锰业是一家国企，规模大，而与当地的情况相比，不太具备普遍意义。在高山上，武陵锰业建设的尾矿坝像水库大坝一般醒目。为恢复生产，武陵锰业投资近5100余万元加固渣坝，并完成了渣场截洪沟等项目的建设，在渣坝外开建了深度达15米的渗漏液收集沟，另外还引入了废水处理新技术。
“5100多万元的投入，对于其他年产量在万吨以下的私营电解锰企业来说，就是天文数字了。”上述张总经理说。
秀山县环保局办公室主任胡奎告诉《望东方周刊》，政府原本指望能给企业一些补助资金，因为前两年环保部每年会给锰三角地区的花垣、秀山、松桃，每县拨款9000多万元，并表态要支持5年。
“前两年都是7月左右钱款就下来了，直接补助给企业做环境整治。但是2011年的资金到年底也没下来。”倪启才说。
一些电解锰企业在停产后已被迅速转手，新接手的企业负责人，对于前任留下的尾矿旧渣场并没有整治动力。对此，倪启才表示，渣场封闭耗费巨资，企业如果不做，就等于都甩给了政府。
离开秀山时，本刊记者在秀山洪安镇清水江渡口发现，清水江里陡然流动起一股浑浊的黑水。以摆渡为生的一位60岁老人平静地告诉本刊记者，这是清水江上游的贵州松桃又开始向下游排放锰渣废水了。
基于低碳经济的铁矿尾矿综合处理 第6篇
1 铁矿尾矿中的主要成分及其分类
铁矿尾矿本身属于一种复合型的矿物原料, 其中除含有较少量的金属组分以外, 大部分组分一脉石矿物为主, 如长石、石英等等。铁矿尾矿中的主要化学成分为铁、铝、镁、硅、钙等的氧化物, 极少情况下也会伴有硫和磷等。从伴生元素的含量上可以将我国的铁矿尾矿大致分为以下两类:
1.1 单金属类
单金属类铁矿尾矿按照其中化学成分含量多少的不同又可分为以下几种类型:
高硅尾矿。这类铁矿尾矿是数量比较大的一种类型, 其中各别尾矿氧化硅的含量可高达80%左右, 并且很少含有其他有价的伴生元素。属于这一类型的铁矿选矿厂主要有首钢的密云、石河铁矿厂;本钢的歪山头和南芬铁矿厂;唐钢的石人沟铁矿厂;鞍钢的大孤山、东鞍山铁矿厂等等。
高铝尾矿。这类铁矿尾矿的年均排出量并不是很大, 一般分布在宁芜一带, 其特点是矿中三氧化二铝的含量比较高, 并且大部分尾矿中无其他组分及伴生元素, 仅有极少数的尾矿中会含有伴生的磷和硫。以这类尾矿作为选矿厂的有马钢的南山及姑山铁矿厂、江苏吉山铁矿厂等等。
高钙、镁尾矿。这一类型的铁矿尾矿较为集中的地区为邯郸, 尾矿中通常会含有S和Co等伴生元素, 极少数的尾矿中还会含有Au、As、Cu、Ag、Ni等元素。以该类型尾矿作为选矿厂的主要是邯郸本地的一些矿厂, 如西石门、王家子、玉石洼等矿厂。
1.2 多金属类
这类铁矿尾矿多数分布在我国长江中下游的武钢、内蒙古包头以及西南攀西等地区, 其具有伴生元素多、矿物成分复杂等特点, 尾矿本身除含有较为丰富的有色金属之外, 还会含有少量的贵重金属、稀有金属以及各种稀散元素等。从这类尾矿的经济价值上看, 回收其中的伴生元素所带来的价值, 已经超过了主体金属铁的回收价值。
2 低碳经济下铁矿尾矿的综合处理再利用
铁矿尾矿类型的不同决定了其性质及种类也各不相同, 处理过程中所选用的工艺及流程也不相同。换言之就是说综合处理铁矿尾矿的方法和途径也不相同。为此, 笔者从以下几个方面介绍铁矿尾矿的综合处理再利用。
2.1 利用铁矿尾矿烧制陶粒
陶粒是一种质量较轻而强度较高的球状轻集料, 其作用与浮石、火山凝灰岩、火山熔岩、冶金炉渣、燃料炉渣等相似, 可掺和于水泥中制成轻质混凝土。沈阳有关单位利用尾矿参配煤矸石制成容重为640-1000kg/平方米, 松散容重为420-700kg/立方米的陶粒。陶粒外壳坚硬, 内部孔洞均匀细小呈互不连通的蜂窝状, 可用作配制轻集料混凝土。
2.2 利用铁矿尾矿制造玻璃
利用铁尾矿熔制的饰面玻璃, 玻化工艺性能稳定, 可操作性强, 其主要材料性能优于天然大理石, 是一种高级装潢材料。中国地质科学院尾矿利用技术中心利用梅山铁矿尾矿制作微晶玻璃花岗岩的研究, 大量的实验结果证实可以利用铁矿尾矿为原料制作微玻岩。
2.3 矿尾矿的无害化处置与利用
在采矿工业的地下开采中, 当开采地表需要保护的矿床;稀有、贵重金属或有色金属的高品位矿床;有自然危险的金属矿床;地表水体下或强含水层下的富矿;赋存条件复杂的富矿;以及深部矿体的开采等, 往往要用充填采矿法。充填采矿法中的一个重要工序就是将采出矿石后的空场用充填材料加以充填, 其目的是减少采矿的损失和贫化、限制围岩的移动、防止坑内火灾或水灾。由于近些年来铁矿的不断开采产生了大量的铁矿尾矿, 这些铁矿尾矿便可用做填充材料。
2.4 用于制作建筑材料
制备普通烧结砖, 尾矿利用率可达到。烧成制品达到烧结普通砖最高标号。烧成制品为褐红色, 与粘土砖相近, 与一般建筑用砖相比体积密度偏大。采用干硬法成型烧成品外型平整可调整成型压力和烧成温度生产出低标号的普通烧结砖。尾矿具有较好的可塑性, 通过改变成型方法、坯料加水量和配料制备出承重和非承重空心砖。烧制过程中实心砖可竖码、多孔砖和大孔砖宜平码, 在氧化气氛下可以烧制出颜色统一的红色制品, 可以生产出的实心砖和多孔砖, 抗冻融性符合建筑烧结砖标准。烧结砖砌体力学性能试验表明, 尾矿烧结砖与砂浆具有较好的亲和性, 物理性能匹配较好。
2.5 回收有用铁矿物后的尾渣处置
在现场尾矿生产系统中增设尾矿铁回收再磨再选系统, 回收主流程流失的铁, 将尾矿铁品位由27%左右降至15%以下。这种低附加值的尾矿可以有三种典型用途。其一, 用于生产低端建材。可以从这种低附加值尾矿中捞取部分粗粒尾砂, 用于替代市场上较紧缺的细黄沙, 也可以全粒级用于制备渗透性较好的人行地面彩砖;其二, 尾矿干式堆排。这种低附加值尾矿经压滤机压滤脱水后, 水分可控制在20%以下, 满足运输、干堆要求。在完成安全与环境影响评价后实施征地堆排;其三, 尾矿充填采空区。这种低附加值尾矿可以用于对采空区的充填, 从而消除采空区存在的安全隐患, 还可以减少尾矿在地表堆存造成的环境污染。
2.6 矿堆放场的环保
尾矿排出后流动距离短便被冻住, 冻结的尾矿表面在短时间内不会产生扬尘。除冬季外, 外界气温大于结冰温度, 尾矿在自重作用下向四周流动, 这样就基本保证尾矿表面一直处于湿润状态。由于日照和风力产生的蒸发, 高浓度的尾矿膏体将快速干燥, 因为浓度较高, 尾矿在排放和流动的过程中不会出现粗粒和细粒分开现象, 使得尾矿固结后强度较大, 不会出现扬尘现象。万一固结面遭到破坏, 这些区域的尾矿可能被风刮起并扬尘, 细粒尾矿被风刮走, 这是我们不希望看到的, 这主要取决于主导风向、强度和尾矿特性。对此类问题我们应有足够的认识, 并对尾矿堆表面采取防护措施:开启相邻的排矿管排矿, 以覆盖被破坏的表面;在尾矿堆表面铺以草屑、树叶或旋转地喷洒水, 由于洒水成本太高, 也可加盖防尘网或防尘布;对达到设计标高的部分应用土或废石永久覆盖。
参考文献
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膏体技术及其在尾矿处理中的应用 第7篇
1 概述
1.1 膏体的定义
膏体较为通用的定义是一个定性的范畴,即物料表现为不离析、均质、初始屈服应力不等于零的一个固体质量浓度的范畴。对于尾矿而言,它是密度、粘度、细度和水分处在特定范围的矿浆,在不被搬运的情况下,不会离析。膏体具有流动性,可以自流(坡降比较大),在通过管道进行压力输送时,膏体具有非牛顿体的特性。绝大多数选矿厂产出的尾矿都能制备成膏体,根据大量经验数据和操作实践,按重量百分数计算,膏体最低必须有15%以上的小于20μm级别,才能显示其流动特性并保持有足够的呈胶体状态的水,形成一种不离析的混合体。
留在膏体内的水分子结构是形成膏体特性的重要因素。对尾矿而言,形成膏体的主要因素是尾矿中的水分。选矿厂产出的尾矿经过不同的脱水设备,矿浆中的水分逐步降低,其中有一个很窄的区间就是膏体。这个区间尾矿浓度很高,处在屈服应力急剧上升的初始阶段。
不同性质的尾矿,由于固体密度不同,粒度组成不同,比表面积不同,以及添加剂不同,形成膏体的浓度值也不尽相同。尾矿粒度越细,形成膏体的浓度范围越宽。固体质量浓度的值也越小。如中国各污水处理厂脱水污泥的浓度仅为30%~18%,但是该含固量的污泥在经管道输送以及处理时,均表现为膏体,即不沉降、不离析的均质物料。
膏体技术除了应用于尾矿坑下充填和地表尾矿处理以外,还可以处理其他行业容量很大的废物,如赤泥、烟灰、挖泥船排出的沉淀物等。
1.2 膏体的特性
(1)不离析。膏体的不离析是一个相对概念,是指在一定条件下,膏体内部水分子与矿石颗粒之间、矿石颗粒与矿石颗粒之间受各种作用力的控制,在一段时间内,保持着相对平衡。但是从更长的时间来看,这种平衡可能发生改变。膏体表面暴露在大气中的水分子会蒸发,所以膏体堆存较长时间以后,表面会出现干裂。但是,这种干裂只是水分蒸发,体积缩小,粒度分布关系并没有改变,没有出现粗细颗粒之间的离析。由于没有出现粗细颗粒之间的离析,且干裂以后变得更加致密,所以在大风天气不会扬起粉尘。这是膏体的重要特性,对于保护环境具有重要意义。
(2)渗透率很低。膏体不是绝对不渗透,但渗透率非常低。有的文献中描述,膏体的渗透性比同等物料的渗透性低半个数量级。更多的文献描述膏体不渗透。尾矿堆存的深度越高,其渗透性越低。
与常规的尾矿处理方式比较,尾矿膏体堆存的最大特点是尾矿入库的水分就很少,再加上它的渗透率又很低,所以渗入地下水系的水量是很有限的,对地下水系的影响很小。现在许多选矿厂的尾矿库内为了防止渗漏和在库内回水,不得不在整个库区内铺设不透水膜。采用膏体堆存以后,是否可以取消防渗膜,值得进行研究。这个问题涉及到环保和安全的重大课题,必须根据每一个工程的具体条件,通过科学的试验进行论证。
1.3 膏体的自流沉积坡度
膏体的自流沉积坡度与膏体的含水率有关,由于它在尾矿堆存设计中非常重要,每一个工程设计之前都必须进行实物试验。它是计算尾矿库容的最重要的参数。对于特定的尾矿物料而言,在一定浓度范围内即出现膏体的特性。在这个范围之内,浓度越低自流沉积坡度越小。例如目前乌努格吐山的自流沉积坡度只有2%左右。而坦桑尼亚Bulyanhulu金矿的沉积坡度可以达到10%甚至更高。浓度越低,管道输送阻力越小,节省能源。浓度越高,自流沉积坡度越大,堆积尾矿越多。生产经营者可以利用这种关系,在不同生产时期内,选择不同的膏体浓度。
1.4 膏体在管道内输送的特性
膏体属高粘塑性非牛顿流体,它在管道内的流动特性(流变性)主要取决于外加的剪切力。为了改善全尾砂膏体的输送性能,可以根据需要在膏体中加入不同的添加剂。例如加入磺酸盐或磺化木质素与脂肪醇或脂肪酸皂的混合物,可以使几乎难以流动的膏体顺利地流动。膏体尾矿可以进行长距离输送。Las Cenizas铜矿矿浆浓度73%,输送距离7819m。长距离输送膏体的管道阻力比较大,需要采用隔膜泵或柱塞泵。短距离输送采用离心泵。膏体输送管道如果长时间停车,需要将管道清空,据美国Brass国际工程有限公司介绍其方法是在管道内放置一个略小于管径的塑料球,用高压空气推动塑料球前进。
2 膏体尾矿的堆存方式
膏体堆存的优点:干式堆存,筑坝的工程量很小;流动的水很少或没有。膏体尾矿的堆存方式与传统的矿浆排放的堆存方式有质的区别。由于膏体排入尾矿库以后,水与固体之间,固体中的粗细颗粒之间不产生离析,膏体表面不产生可以流动的水,所以这种排放方式应当属于“管道输送、干式堆存”。这种排放方式在安全、环保方面带来的好处是湿式排放方式不可能做到的。
根据一些文献资料的介绍,结合黄金矿山的实际情况,膏体排放可以有以下几种方式。
2.1 开阔地带自由式堆存
这种堆存方式最成熟,国外文献中介绍的最多。投资最省,最有利于环保和安全。由于膏体的自流沉积坡度很缓,在单点排放的情况下,会形成一个坡度很缓的圆锥形。它的稳定性很好,没有必要为尾矿的安全筑坝。但是为了防止尾矿库内降雨对环境的污染,应当在尾矿库的下游筑一个小坝,让雨水略加沉淀后外排。
目前应用较多的排放方式是开阔地带膏体尾矿排放方式,采用单管下口排放,其优点是结构简单,排放管一次建成,不需要再加高。缺点是排放管埋在尾矿下面,不能更换和维修。
内蒙古金曦金矿地处内蒙古大草原,地势开阔。选矿厂在上游较高位置,尾矿库长1 200多米。地形坡度小于2%,库内铺设防渗膜,下游有一个8m高的不透水坝。原矿的磨矿细度-0.074mm占90%,全泥氰化后尾矿的细度还要更细些。若按照尾矿最后堆积成直径1200m的圆锥体,自流沉积坡度按6%计算,堆高为36m,堆存体积约为1 300万m3,按干尾矿堆密度为1.5t/m3计算,则可堆存尾矿约2 000万t。现有尾矿库可以服务约20年。
金曦金矿原设计采用尾矿压滤,皮带运输机干排方案,该矿冬天最低温度可降至零下35℃,皮带运输机很难正常运转。同时大风天气很多,必须控制尾矿库扬尘。采用“尾矿管道输送、膏体干排”的方案与原设计方案比较,不仅投资省、运营费用低、操作人员少、管理简单,而且对环保和安全最有利。
尾矿排放管道可以参照坦桑尼亚Bulianhulu金矿的做法,多点轮流薄层放矿。在降雨量很少,蒸发量大的地区,采用多条管道轮流前排放的优点是它可能增大膏体的自流沉积的角度,从而增大尾矿的堆存量。因为膏体经过一段时间的风干以后,表面出现干裂,表面强度增加,这时再向上排放膏体尾矿,它会继续停留在原有的尾矿上面。
在寒冷地区,选矿厂冬天停车会带来许多问题,如何保证在最寒冷的时期连续生产、不停车,解决好冬季尾矿连续排放问题十分重要。根据黄金矿山的经验,充分利用膏体的热容量,在冰层下排放是可行的。只要保证输送泵有足够的压力,尾矿就能够连续排放。在输送泵压力过大时,可以在局部破坏冰层。为了保存尾矿中的热量,排放管道一定要保温。
现在黄金行业准备采用膏体技术排放尾矿的矿山都是在北方干旱、寒冷地区,在南方多雨地区,可能会出现其他问题。
2.2 山谷地形的自由式堆存
这种堆存方式必须有合适的地形,即有一段很平缓而且又比较窄的山沟,利用自然地形平缓,尾矿自流沉积坡度相对比较陡的高差堆存尾矿。这种地形类似河北峪耳崖金矿新选矿厂尾矿库的地形,选矿厂在山上,山下有近2 000m长的平缓山沟。地区降雨量不大,尾矿库两侧需要设排洪沟。
2.3 筑坝堆存
筑坝堆存是尾矿处理的传统做法,也是在多数情况下膏体尾矿堆存需要采用的方法。但是由于尾矿本身不产生水,所以它的堆存要比矿浆尾矿堆存简单和灵活。膏体尾矿堆存多采用上游放矿,下游筑坝。初期坝的工程量比较小,以后随着尾矿排放量的增多,采用下游筑坝法加高尾矿坝。膏体尾矿的排放方式比较灵活,可以单点排放,也可以多点排放,排放地点也可以根据需要选择。
3 尾矿膏体堆存实例
3.1 乌努格吐山铜钼矿
乌努格吐山铜钼矿位于内蒙古自治区满洲里市西南22km,地处内蒙古大草原,交通十分便利。2009年9月投产,设计规模30 000t/d,2010年已经达到35 000t/d,正在准备建设第二期35 000t/d工程。地区严重缺水,矿山购买满洲里城市排放的生活中水进行生产。冬季寒冷,2010年初曾达到过-47℃,常有大风。
矿山储量大、品位低。设计采用浮选法生产铜精矿和钼精矿,尾矿细度-0.074mm占65%。为了节约用水,设计曾考虑过多种过滤干排方案,因冬季严寒和大风,无法实现。尾矿处理采用两台ϕ40m深锥浓密机和4台450/8三缸单作用隔膜泵及多种辅助设备。深锥浓密机系引进FLSmidth Dorr-Oliver Eimco公司产品。合同规定尾矿排矿浓度70%。经过近一年的运转,深锥浓密机的排矿浓度基本上保持在62%~65%,接近66%的膏体浓度的低值,国外公司曾几次到现场,通过小型试验,认为可以达到70%的排矿浓度,并提供了改善设备结构的图纸,目前还没有停车改造。从实际生产情况看,排出尾矿有比较缓的自流坡度,尾矿库出现了大面积的干滩,在干滩的末端出现了干裂,这些现象与国外介绍的资料基本一致,所不同的是尾矿库中还有一些水,这些水已经通过虹吸经坝外水泵扬回选矿厂。
由于深锥浓密机的排矿浓度比较低,输送管路的阻力小,浓密机排矿只用隔膜泵的喂料泵就可以实现上游放矿或坝前放矿,省去了大功率隔膜泵的运转,节省了能源。更重要的是在冬季成功地实现了冰下放矿,保证了整个冬季的连续生产。
3.2 Kidd Creek铜锌矿
鹰桥公司Kidd Creek铜锌矿位于加拿大安大略省,生产规模12 000t/d,目前实际运转规模约8000t/d。浮选法工艺,尾矿含硫7%~20%,浓度14%~18%,原设计为尾矿库回水。尾矿库外排水需要先加石灰将p H调到11,沉淀多种重金属,然后再用二氧化硫将p H调回到6~9才能外排。后经过几次改造,安装过两次110m浓密机,均不太成功。
1995年安装了奥特昆普35m高压缩比浓密机,排出尾矿的自流坡度为2.5%~3%,絮凝剂用量20~25g/t,冬天用量略高。尾矿密度3.1t/m3,粒度-0.74mm占85%、-0.02mm占50%、-0.002mm占10%。现场尾矿的渗透速度约为1.2×10-7m/s。由于尾矿排出后,很快沿表面散开,整个尾矿库在干燥和凝结,接近收缩干裂时的浓度是80.4%。整个尾矿库是稳定的,地震分析认为,在里氏6.2级地震的情况下,不会发生震动液化。这种排矿方式对于石灰制备站有很大影响,只有需要增加坡度时才添加石灰。围绕1 200万m2的尾矿库周围有环形道路,道路比原来的地面高出2~3m,尾矿库北半部堆存的是深锥浓密机排放的尾矿,很开阔,半径1 000m,中心放矿点比道路高23m,边缘与道路成凹形,比道路低2~3m。到目前为止,已经堆存了1亿多吨尾矿。从前放矿方式是沿着A-B线用阀门放矿,向北推进。为了进行复垦,现在是一个点放矿,目的是覆盖到北半部的边缘,这时排放的尾矿也会向南推进。在北半部放矿的末端,建设了一个石灰添加站,目的是增加尾矿的粘度,同时也改变尾矿的成分和酸度。目前这个石灰站很少应用。
为了防止排出的酸性废水,曾经设想过多种方案。如果尾矿不含硫化物,可以在尾矿的表层播种种子和肥料。但是堆存的尾矿中含有7%~20%或更多的硫化物,还有排出的酸性水,尾矿中还有酸性很强的黄钾铁矾。一种方案是用临近矿山不含硫化物的尾矿覆盖在现有尾矿的上面。另一种方案是在尾矿上面安装喷淋器。后一个方案投资比较少,对矿山最有利。
3.3 坦桑尼亚Bulyanhulu金矿地表膏体尾矿处理
Bulyanhulu金矿位于坦桑尼亚北部,赤道南3°,属半干旱气候,旱季雨季分明,年降雨量1200mm,年蒸发量1 600mm。设计规模2 500t/d,重选和浮选工艺,附属于巴里克黄金公司。矿山2001年投产,25%的膏体尾矿用于坑内充填,75%的膏体尾矿通过管道输送,在地表堆存。选择膏体尾矿地表堆存是由于供水紧张,而且地表没有适合建造常规尾矿库的地方。这种选择使回水管理变得很简单。
(1)当初设计思路有以下几点。节省水资源;地表水管理;减小尾矿坝的工程量;保证固化的尾矿和正在流动的尾矿膏体在发生地震时的安全,减少尾矿库的风险;保持尾矿中含有充分的水,防止空气进入,防止尾矿发生氧化(产生酸);在生产期间和闭库以后,尾矿库周边围堤上要保持人员和设备的出入通道;防止渗漏,把渗漏污水的流动减小到最低限度;阻止水和风的浸蚀并且为闭库以后的管理提供方便。
(2)膏体制备。尾矿在选矿厂内脱水、用圆盘过滤机过滤成滤饼,然后用皮带运输机输送到膏体制备车间,滤饼在膏体搅拌槽中加水制备成理想浓度的膏体。用标准的宽度为250mm的混凝土溜槽进行试验,认为73%的浓度是能够用泵输送又能形成最大堆积坡度的极限值。尾矿用柱塞泵扬送到尾矿库,距离1 600m。不会离析的尾矿在尾矿库内可以沿一定线路自然流动几个小时,不需要任何外力推动。
(3)尾矿库。尾矿库比较平缓,从上游到下游的长度为780m,南北宽285m。有5个高12m的放矿塔柱,塔柱间距120m。尾矿库周边有围堤和排水沟。尾矿库纵向坡度从选矿厂方向向下为2%,放矿塔柱开始放矿时有12m高差,按10∶1的坡度堆积,恰好到达围堤。围堤高3m,有组织地将水排到下游的两个沉淀池,沉淀池容积按百年一遇24小时洪水设计。这种设计保证尾矿表面不会积水,大大减少了灾难性事故的风险。
5个放矿塔柱可以通过主管道上的阀门任意开启和关停,主管道位于尾矿库的北堤上,每一条从主管道到放矿塔柱的分管道都可以进行清洗,冲洗分管道的尾矿不返回膏体制备车间。
膏体离开管道以后会继续流动,直到膏体的强度不断增大而停止流动。膏体强度增大而固化的主要机制是膏体的自重和脱水(蒸发)因素,对于Bulyanhulu的膏体而言,两种减少膏体水分的因素比自重固化而增加强度的影响更大,因为它发生的速度相当快。Bulyanhulu的膏体尾矿从放矿塔柱多点向尾矿库放矿,膏体不离析,有极少量渗出水,膏体以最厚为300mm的层状流动。表面层的尾矿不断脱水增加强度,这个薄薄的尾矿层脱水增加强度是尾矿堆存的关键。不断脱水的尾矿层还达不到停止流动的程度,放矿点轮流放矿,每个点达到要求的终端时停止放矿。逐渐堆高的尾矿形成的堆积坡度大约为10∶1。
Bulyanhulu的尾矿有可能产生酸,因此必须对关闭后的尾矿库定期进行维护,减少其对于环境的危害。当尾矿堆积高度达到塔柱顶端时,尾矿库还要继续向南部低处扩建,根据需要再建一个这种类型的尾矿库。输送膏体的主管道将移位到尾矿堆上,为了减少已关闭尾矿库的危害,要定期轮流地向前覆盖尾矿。
(4)当前膏体堆存的情况。膏体堆存工艺运转良好,能够供应均质的膏体。按照设计要求,围绕塔柱成功地形成了稳定的由许多薄层组成的环形尾矿堆。在第一个尾矿库,平均沉积坡度超过了13.5∶1(即水平∶垂直为7.4%)。沉积坡度低于期望值的主要原因是一个点的放矿时间过长和尾矿层的厚度太厚,这两个因素都是不利于尾矿脱水。到目前为止,所获得的沉积坡度已经令人满意,而在新尾矿库投产时将会有新的挑战,当整个系统连续在最佳条件下运转时,有可能达到10∶1的坡度。
从堆存尾矿表面小于3m的位置取样,尾矿固化良好,含水分平均为24.6%(水重∶全重),平均孔隙比(void ratio)为0.84。脱水良好的尾矿水分为22%,放矿两天后的尾矿为28%,刚刚沉积下来的尾矿含水分为36%。向下一直到穿过整个尾矿厚度,可以认为在尾矿当中基本没有或完全没有流动水。
(5)结论。在坦桑尼亚北部的Bulyanhulu矿山成功地实现了膏体尾矿管道输送、地表堆存。通过多次薄层放矿,已经筑成了稳固的环形尾矿堆。结论是尾矿膏体堆存可以实现工程化,以满足土工技术和环境保护的要求。尾矿空隙中含水接近饱和状态,尾矿的氧化速度很慢。但是,这种状态一旦被破坏,尾矿空隙中失去饱和的水,从目视就可以看出,尾矿氧化速度很快。以前的结果说明薄层放矿和脱水对于阻止尾矿氧化时是有效的。
到目前为止,可以清楚地得出如下结论。(1)通过管道排放膏体尾矿是可行的。(2)脱水是使沉积尾矿增加强度的关键。(3)已经脱水的尾矿,其空隙中保留了几乎饱和的水(使氧化反应减小到最低),阻止腐蚀的产生、阻止产生粉尘。(4)薄层放矿最有利于膏体脱水,最大层厚约为30cm。(5)最有利于膏体脱水的循环周期是5天。
3.4 膏体技术在我国其它矿山的应用情况
膏体技术最早在我国使用是用于井下充填,金川公司在1994年就开始使用膏体技术用于井下充填,使用效果很好。后来逐步在矿山尾矿堆存中使用,目前使用比较成功的有山西太钢公司的峨口铁矿的尾矿堆存,中洲铝厂尾矿堆存和前面介绍的黄金集团公司几个矿山的尾矿堆存等。
中洲铝厂是一家规模较大的铝厂,位于河南焦作市附近,2005年该厂用隔膜泵将尾矿从铝厂泵送到深锥浓密机,在浓密池安装了离心泵和螺杆泵将粘稠的尾矿泵送到处理池,因为尾矿较稀(含固率45%),尾矿占用土地面积较大,而当地土地资源很紧张,没有新增土地可用,铝厂自2005年5月以后开始寻求解决问题的办法,于是决定采用膏体技术,在2006年购买了1台普茨迈斯膏体泵KOS2180,于2007年投入使用,使用效果很好。中洲铝厂在2008年又购进了1台大型号的膏体泵KOS25100,输送能力达到150m3/h,目前使用效果很好。铝厂排出的膏体物料包含42%~45%的尾矿,20%~22%的飞灰,1%~3%的水泥,含固率65%~67%,该种膏体干燥很快,没有渗透水,稳定性好,一周后推土机和挖土机就可以在上面作业,该公司目前已堆150万m3的尾矿膏体,既保证了尾矿安全,也节约了土地。
4 尾矿膏体堆存是尾矿处理工艺的重大进展
尾矿膏体堆存的最大特点是“管道输送,干式堆存”。与常规的尾矿处理工艺相比,它仍然保持了可以长距离管道输送的优点,但是它不需要建设类似水库性质的尾矿库和长距离的尾矿回水系统。与尾矿过滤、干式堆存的工艺相比,保持了尾矿不再排水,不需要尾矿回水系统的优点,省去了基建投资和生产成本都相当昂贵的尾矿过滤系统,省去了复杂的多点布料的皮带运输机系统。特别是在气候非常寒冷、风沙经常肆虐的地区,这种布料方式比较适合。根据前面叙述的膏体特性,总结出尾矿膏体堆存具有以下优点。
(1)尾矿膏体堆存属于尾矿干式排放的一种形式,在平地排放时形成坡度很缓的圆锥体,从上游排放时形成坡度很缓的扇形锥体。尾矿堆积的坡度约为2%~10%(可以在生产中调节),稳定性很好。在地形较为平坦的地区(例如在内蒙古的许多地方),在地表堆放膏体无论是在堆放设施还是堆放方式方面都增加了灵活性。不用建设需要管理的尾矿库,进行开放式的堆放。与同等容量的尾矿库相比,其工程量更小,不需要为尾矿的稳定性筑坝,只需要建一个比较简单的雨水澄清坝就可以了。尾矿从管道内排出以后,表面不会出水,但是随着大气中水分蒸发,最后体积会收缩,出现干裂。这时如果再在干裂的表面继续排放尾矿,最终排放的坡度会陡一些,有可能继续增加尾矿的排放量。
(2)表面干裂的尾矿,粗细颗粒之间不出现离析,使尾矿内部结构更加紧密,所以表面干裂以后的尾矿,不会出现扬尘,对保护环境十分有利。
(3)膏体尾矿的渗透性非常差,试验室和现场的试验表明,膏体的渗透性通常约比相应的尾矿物料低半个数量级。但是膏体尾矿并不是完全不渗透,尾矿堆存高度增加以后,由于压力增加,深部尾矿中的水会渗入地下的水系中。由于膏体尾矿本身含水就很少,再加上渗透又很慢,所以对地下水系的影响很小。
(4)与常规的尾矿处理方式相比,膏体排放和堆存的方式不向尾矿库排放多余的水,尾矿回水全部经过深锥膏体浓密机返回,它的水利用率高于常规的尾矿处理方式。
(5)膏体尾矿可以使用管道输送是这种方法的最突出的优点。在尾矿输送的各种方案中,管道输送灵活、容易管理、生产成本低。
(6)尾矿膏体堆存属于干式堆存,不需要建设类似水库性质的尾矿库。没有类似水库的安全隐患。
(7)基本建设投资和生产成本。与传统的尾矿干式堆存相比,由于取消了尾矿过滤和多点排放的皮带运输机,其基本建设投资和生产成本将大幅度降低。与传统的尾矿湿式排放相比,在多数情况下,会降低基本建设投资。
从目前看到的资料,尾矿膏体堆存基本上是在干旱、开阔地区,在多雨地区是否适合膏体排放和堆存还需要进一步探讨。
强夯法在尾矿路基处理中的应用 第8篇
长株潭防洪景观道路工程湘潭段K4+320～ K4+900段, 路基沿线堆弃大量电化厂尾矿弃渣。尾矿堆积厚度大、时间长, 压实度不均匀, 结构松散, 承载力低, 工程地质性能极差。
根据地质勘察报告, 施工范围内组成场地地层自上而下依次为矿渣土、圆砾、强风化粉砂质泥岩, 而尾矿渣土堆积厚度较大, 根据其工程地质特性可分为3层:
尾矿渣土① (Q4mL) :层厚1.0～3.1m, 场地内分布不连续, 厚度不大, 成分复杂, 结构松散, 未完成自重固结, 强度差, 可塑。其主要物理力学性质指标平均值为:天然孔隙比e=0.83, 液性指数IL=0.33, 压缩系数a1-2=0.55MPa-1。
尾矿渣土② (Q4mL) :层厚5.8～11.9m, 区域分布连续, 厚度大, 结构松散, 未完成自重固结, 强度差。其主要物理力学性质指标平均值为:天然孔隙比e=1.46, 液性指数IL=0.41, 压缩系数a1-2=0.83MPa-1, 标准贯入 (N) 试验平均击数5.9击。
尾矿渣土③ (Q4mL) :层厚6.7～18.9m, 厚度较大, 未完成自重固结, 强度差。其主要物理力学性质指标平均值为:天然孔隙比e=1.61, 液性指数IL=0.71, 压缩系数a1-2=0.85MPa-1, 标准贯入 (N) 试验平均击数3.4击。
因此, 区域内尾矿渣土具有成分复杂、结构松散、未完成自重固结、强度差等特性。尾矿堆积区域面积约6.26万m2, 堆积厚度大, 如果外弃方量较大, 且矿渣对水土污染性强不宜另建弃渣场堆积;从工程性质分析, 不宜直接作为路基填料, 因此在该尾矿区域修建道路需进行地基处理以满足设计要求。
2 处理方案选择分析
对于道路穿越尾矿排土场的工程实例并不多, 采用何种方法进行尾矿路基处理并没有相应的规范规程, 所以针对此区域尾矿渣土的工程地质特性, 拟借鉴现有的对软弱地基的处理方法, 进行处理方案的选择。
常用的地基处理方法主要有振密挤密法、置换及拌入法、复合地基处理方法等几大类。本工程中因处理区域面积大及尾矿堆积厚度大, 考虑一般的换填土层法显然是不经济的, 另一方面, 此区域尾矿渣土具有结构松散, 成分复杂, 含水率高, 压缩性大等特点, 拟设计处理方案为挤密碎石桩法及强夯法两种。
挤密碎石桩适用于挤密松散砂土、粉土、素土和杂填土等地基, 可以起到提高地基强度、减小地基的缩性、防止饱和松砂地基的振动液化等作用。具有加固作用快、工程造价低、施工工艺简单等优点。
强夯法适用于处理碎石土、砂土、低饱和度的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土和杂填土等地基。能达到深层加固的目的, 可以消除大部分沉降, 从而保证使用期间不致产生有害的沉降或沉降差, 而且实施见效相对较快, 同时强夯的动力固结作用能有效减小工后沉降。
两种方案相对比, 强夯法对地基土加固作用快、工程造价低、施工简便的优点更为显著, 综合考虑实用性以及经济性后, 施工方案确定为对表层堆积松散的尾矿进行清除外弃, 余下部分采用强夯法进行处理。
3 尾矿路基强夯处理施工要点
3.1 强夯施工参数的选取
强夯法施工的主要参数包括以下几个:有效加固深度、夯击能、夯击次数及遍数、强夯处理范围及夯点间距、间歇时间等。
由于强夯理论上还不成熟, 所以目前多采用经验公式, 并结合现场试验来确定具体的施工参数。工程中具体为采用试夯的方法来确定和修正相关参数。
(1) 有效加固深度
本工程中, 尾矿渣土②层厚度一般为6～8m, 考虑施工时对表层松散堆积的矿渣进行清表处理, 选取实际有效加固深度为7m。
(2) 夯击能
据《建筑地基处理技术规范》 (JGJ79-2002) 表3.2, 选用单击夯击能2000kN·m。如表1所示:
(m)
(3) 夯击次数及遍数
表层矿渣土清除整平后进行强夯, 夯击次数按现场试夯得到的夯击次数和夯沉量关系曲线确定, 且同时满足下列条件:最后两击的平均夯沉量不大于50mm;夯坑周围地面不发生过大的隆起;不因夯坑过深而发生起锤困难。夯击遍数应根据压缩层厚度、土质条件和设计对沉降的要求确定。本工程中采用2遍点夯。
(4) 夯点布置
强夯范围为沿道路中线两侧各40m范围进行夯实。夯击点的位置根据基底形状, 采用正方形布置, 第一遍夯击点间距取3m, 第二遍夯击点位于第一遍夯击点之间。最后采用满夯, 采用夯印彼此搭接1/4。
(5) 间歇时间
对于需要分两遍或多遍夯击的工程, 两遍夯击间应有一定的时间间隔。各遍间的间歇时间取决于加固土层中孔隙水压力消散所需要的时间。本工程定为2周。
3.2 强夯施工流程
根据试夯结果, K4+320～K4+900段尾矿区域强夯施工采用两遍点夯、一遍满夯的施工流程 (第一遍2000kN·m, 夯点间距3.0m;第二遍2000kN·m, 夯点间距3.0m, 位于第一遍夯击点之间;第三遍500kN·m满夯) 。
(1) 第一遍点夯
标高测量→场地平整→夯点施放→设备验收合格→设备就位→开始施工→沉降量观察施工记录填写。
(2) 第二遍点夯
标高测量→场地平整→夯点施放→设备就位→开始施工→沉降量观察施工记录填写。
(3) 满夯
标高测量→场地平整→基础定位→设备就位→开始施工。
4 尾矿路基强夯试验检测
据《岩土工程勘察规范》 (GB50021-2001) 、《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002) 的要求, 对于强夯地基处理, 质量检验宜根据土性选用原位测试和室内土工试验, 采取两种或两种以上的方法进行检验。K4+320～K4+900段尾矿区域夯后2～3周对强夯区域采用平板载荷试验、土工取样试验、标准贯入试验等方法进行了强夯效果的检验。
4.1 平板载荷试验
设计要求尾矿路基夯后地基承载力特征值应不小于130kPa, 据《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002) , K4+320～K4+900段尾矿区域共设平板载荷试验测点9个, 试验采用吊车提供反力, 试验使用500kN油压千斤顶施压, 试验荷载板为圆形, 面积0.25m2。各测点平板载荷试验p-s曲线如图1所示。表2为最终沉降量试验结果。
对各测点平板载荷试验数据的整理并绘制出p-s曲线图、s-lgt曲线图, 按照《岩土工程勘察规范》 (GB50021-2001) 、《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2002) 附录C (C.0.6) 的有关条款, 确定强夯后地基承载力特征值fak≥130kPa, 满足设计要求。
4.2 土工试验
根据强夯前后对各土层钻孔取样进行室内土工试验所得结果, 表3列出了强夯前后尾矿渣土土工参数的数值比较。
注:根据钻孔深度及相应土层土性质划分为以上四个土层进行相应土工试验。
从表3中数据可以看出, 尾矿渣土经强夯处理后含水率明显降低, 孔隙比减小25%左右, 压缩模量增大。
4.3 标准贯入试验
夯后检测共设5个钻孔进行了标准贯入试验, 测得标准贯入试验击数列于表4, 并据此推算强夯影响深度。
从结果可以看出, 强夯施工后回填碎石土厚度约2m, 在压实后强夯有效加固深度可以达到6～7m, 满足前期设计要求。同时强夯后标准贯入试验击数与早期勘察报告中的数据相比有了明显提高, 加固效果比较显著。
综合三项试验检测可以看出, 通过强夯法进行尾矿路基的地基加固处理是可行的, 对尾矿渣土工程地质特性的提高较为明显, 地基的承载力能够满足设计使用指标。
5 结语
本工程中针对合理利用废弃尾矿提出了一种较为经济合理的施工方法, 同时探索了强夯法在尾矿路基处理中的适用性。检测结果表明, 利用强夯施工处理尾矿路基效果良好, 同时强夯施工在很大程度上节约了工程成本, 缩短了施工工期, 说明强夯法在尾矿路基处理中有着较好的适用性, 从而可以为以后相类似的尾矿处理工程提供借鉴。
摘要：强夯法在地基处理中具有加固作用快、工程造价低、施工方法简便等优点。结合长株潭防洪景观道路工程湘潭段尾矿路基的强夯处理工程实例, 对尾矿路基处理中强夯法的应用及其效果进行阐述。
关键词：强夯法,尾矿,路基处理
参考文献
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[2]GB50021-2001, 岩土工程勘察规范[S].
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[5]李海波.公路施工中强夯地基处理方式的探讨[J].科技创新导报, 2010 (25) .
尾矿处理 第9篇
在金精矿细菌氧化处理过程中,会产生大量的有害的高浓度废液,根据生产需要和现场水平衡,大部分的氧化液需要返回工艺循环使用,若砷、铁、硫酸等处理未达标,不仅对环境造成危害,还可能导致细菌大量死亡,导致细菌氧化工艺无法顺利完成。因此,必须经过净化处理达标才能回用或排放。
目前,处理此类酸性废液的方法很多,如沉淀法、吸附法、膜处理法等,但最经典有效的方法是铁砷共沉淀法,沉淀剂为石灰石和石灰。其原理是:通过向废液中加入石灰石或石灰,提高废液的p H,使砷与铁或钙离子结合生成砷酸铁、砷酸钙,其他金属离子和硫酸根会随着p H的继续提高,生成相应的氢氧化物沉淀和石膏沉淀,从而实现废液的净化处理。本文结合工业运行实际,从细菌氧化项目的整体运行经济性角度出发,对某金精矿细菌氧化产生的含砷高铁酸性氧化液进行了浮选尾矿+石灰两段中和试验研究,以使其达到回用和排放要求,并降低药剂成本。
1. 材料与方法
(1)试验材料
仪器:常州凯航JJ-1型搅拌器1台,常州科健YZ1515X型蠕动泵一台,上海三信SX-620型号p H计一台,10升塑料桶1个,1000m L烧杯2个,真空过滤机1台。
试剂:Ca O,分析纯。
试验所用水样来源实验室制备,组分如表1所示,浮选尾矿来源工业现场,组分如表2所示。
根据工艺物流平衡,最大限度地利用浮选尾矿中的碱性组分,将上游工段产生的浮选尾矿全部去中和,其添加比例为:每立方废酸加入2.76kg浮选尾矿。
(2)试验原理
研究表明,当体系Fe/As摩尔比为3以上时,可以形成长期稳定的砷沉淀,Fe/As摩尔比越高,共沉淀速度越快。试验的原理如下:
(3)试验方法及步骤
石灰用量试验(试验1):室温20℃左右,取氧化液500ml于10L小桶,分两段加入中和剂,一段加入尾矿干矿1.38kg,尾矿浆当量水3.933kg,开始计时并监测p H,间隔5~10min记录,p H稳定后,二段用蠕动泵缓慢加入浓度为20%的石灰乳,多次少量,直到p H稳定至7左右,停止试验,过滤矿浆,过滤液取样总检,滤饼烘干计重后送检。
二段停留时间试验(试验2):室温20℃左右,取氧化液500ml于10L小桶,分两段加入中和剂,一段加入尾矿干矿1.38kg,尾矿浆当量水3.933kg,开始计时,120min后,一次性加入浓度为20%的石灰乳125g,监测p H,记录p H到达终点所需的时间。
沉渣毒性及固废类型鉴别方法:渣烘干后采用HJ/T299-2007《固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》,再根据国家规定的GB5085.3鉴别标准和GB/T15555鉴别方法判定固废类型。
2. 结果与讨论
(1)试验过程体系p H监测
二段石灰用量(试验1)和二段停留时间试验(试验2)的p H随时间的变化曲线如图1所示。
由图1可以得出,试验1的最初的15min,反应较迅速,主要是浮选尾矿中的碳酸盐与废液中的硫酸反应,伴随有CO2气体产生,但不会有冒槽的风险,15min至120min,p H变化缓慢,反应速率较低。二段累积加入20%浓度的石灰乳120g,终点p H达6.92。试验2的二段为一次性加入所需用量的石灰乳120g,60min后p H趋于平稳,反应基本结束,终点p H为6.90。通过试验1、2,获得的本工艺的参数和指标如表3所示。
(2)试验产物分析结果
处理后液多元素分析结果见表4所示,沉渣多元素分析结果见表5所示。
由表4结果可见,处理后液中As含量<0.1ppm,远低于国家标准要求的<0.5ppm的排放浓度,其它重金属及有害金属离子满足国家排放要求。
由表5结果可见,沉渣中主要成分为Si O2,其次为Al2O3、K2O、Fe等,与浮选尾矿的组分接近,As含量为0.12%,另含有微量的Mn、Zn、Pb等。
(3)沉渣毒性及固废分类鉴别
沉渣的毒性和固废类别鉴别结果如表6,7所示。
注:国标*:GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》危害成分浓度限值
注国标*:GB8978-1996《污水综合排放标准》污染物最高允许排放浓度(一级标准)。
由表6,7结果可知,浸出液中任何一种污染物的浓度均未超过GB5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》危害成分浓度限值,该生物氧化中和渣不具有浸出毒性特征。且未超过GB8978-1996《污水综合排放标准》最高允许排放浓度,判定该沉渣属于第Ⅰ类一般工业固体废物。
3. 结论
本工艺的试验效果良好,处理后渣液均满足国家要求。在一段停留120min,二段停留60min,石灰用量为250kg/m3(废液)的工艺参数下,处理后液指标为Fe(0.44ppm),As(<0.1ppm),SO42-(3.02g/L),且获得沉渣经鉴定属于第一类一般固体废物。
参考文献
[1]崔日成.不同类型高砷难处理金矿的细菌氧化-提金工艺研究[D].北京:冶金工业出版社,199l.
[2]杨洪英,巩恩普,陈刚.难处理金矿细菌氧化工艺中和水的成分分析[J],东北大学学报(自然科学版),2004,25(12),1173~1175.
[3]GB 5085.3-2007,危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别.
尾矿处理 第10篇
1 试验矿样
试验矿样取自丽江某铜选厂尾矿库,矿样化学多元素分析及铜物相分析结果分别见表1和表2。
由表1、表2可知,选厂尾矿含铜0.58%,为主要回收对象,脉石主要为硅盐和铝盐。铜在成矿过程中与硅、铁和铝的盐类及其氧化物形成结合氧化铜,使得铜的结合率高达55.17%,在高倍显微镜下可见少量的孔雀石矿物、蓝铜矿和硫化铜等。
2 试验试剂
试验选用丁基黄药作为捕收剂,硫化钠、硫酸铜作为调整剂,松醇油作为起泡剂,所用药剂均为工业纯,采购于株洲选矿药剂厂。
3 试验方法
使用1.5L、1L、0.75L、0.5L的FXD型浮选机,采用单因素试验的方法,原则流程见图1。
4 试验结果与讨论
4.1 磨矿细度试验
为了考察不同磨矿细度条件下的浮选效果,选取磨矿细度为65%～90% -0.074μm,在相同的浮选条件下对丽江难处理氧化铜尾矿开展对比试验。浮选固定条件为:在磨机中先加石灰500g/t,控制浮选pH值为9左右;浮选时加硫化钠800g/t;丁基黄药200g/t;起泡剂2号油。试验结果见图2。
从图2可以看出,随着磨矿细度的增加,精矿的品位先增加在降低,当磨矿细度为80% -0.074um时,精矿的品位和回收率较高,说明入选的铜在此磨矿细度条件下可实现较好的单体解离,基本能够满足大部分目的矿物和脉石矿物之间的单体解离,达到浮选分离的基本目的。确定适宜的磨矿细度为80% -0.074μm。
4.2 硫化钠用量试验
不同硫化钠用量条件下的浮选指标见图3。
在硫化浮选过程中,控制硫化钠用量起着关键性的作用。有研究表明,pH在7～11的范围内,硫化剂在水中存在临界浓度,当浓度低于临界值时,起活化作用,捕收剂会与之作用,使矿物上浮;当浓度高于临界值时则对矿物产生的抑制作用。由图3可知,当硫化钠用量为3000g/t时,粗精矿铜回收率达到最高,为55.90%,铜品位8.09%,当硫化钠用量超过3000g/t时,铜回收率开始下降。
4.3 活化剂(HS)用量试验
活化剂HS为一种新型螫合活化剂,其主要作用方式是与矿物表面的铜离子形成螫合物,改变矿物的表面性质,从而使矿物表面的浮游特性得以改变,有利于捕收剂与其发生作用。活化剂HS的用量对浮选指标的影响试验结果见图4。
由图4可以看出,活化剂HS对该铜尾矿的浮选有一定的活化作用,粗精矿中的铜品位随活化剂用量的增加而增加,回收率呈现出增加的趋势。综合考虑精矿中铜的品位和回收率双方面的因素,粗选活化剂的总用量以350g/t为宜。
4.4 捕收剂用量试验
黄药是铜矿浮选常用的捕收剂之一,图5是丁基黄药用量对粗精矿浮选指标的影响。
由图5可知,丁基黄药用量的增加并未明显改变浮选精矿的指标,综合考虑药剂成本和浮选精矿指标之间的关系,丁基黄药的最佳用量为250g/t。
4.5 优化浮选闭路试验
闭路试验流程如图6所示,试验结果见表3。
由表3结果可知,在磨矿细度为80% -0.074μm,硫化钠3000g/t,丁基黄药250g/t,粗、扫选矿浆浓度30%,精选矿浆浓度20%,浮选总时间20min的条件下可以得到品位15.36%的铜精矿,铜回收率83.80%。
4 结 论
1.该选铜矿尾矿中铜氧化率高,结合率高,品位低,仅为0.58%,泥化严重,分离难度大。
2.活化剂HS是该氧化铜尾矿中目的矿物的有效活化剂。
3.硫化浮选对此尾矿铜浮选的效果较好,通过两次粗选、两次扫选、一次精选的全闭路试验结果表明,在磨矿细度为80% -0.074um,硫化钠3000g/t,丁基黄药250g/t,活化剂HS用量为350g/t,粗、扫选矿浆浓度30%,精选矿浆浓度20%,浮选总时间20min的条件下可以得到品位15.36%的铜精矿,铜回收率83.80%。
参考文献
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[2]张文彬.非硫化矿与复合矿的浮选[J].国外金属矿选矿,1992(8),24-26.
[3]刘丹,文书明,等.某难选混合铜矿选矿工艺试验研究,矿产综合利用[J]2,010(1).