原矿进入选矿厂经过破碎、磨矿和选别作业之后,矿石中的有用矿物分选为一种或多种精矿产品。尾矿则以矿浆状态排出。精矿产率较小,有色金属选矿厂精矿产率一般只有10%~20%;尾矿数量很大,产率一般为80%~90%甚至还要大些。选别铁矿石或锰矿石的选厂,尾矿产率相对较小,有时不足50%。以一个日处理1万吨原矿的选厂为例,尾矿的产率以90%计,每日排出尾矿量有9000t,它的体积大约有5000m3。选厂服务20年,尾矿的体积约为3.5×107~4.0×107m3。所以必须有一个很大的场地堆放尾矿。选矿厂排出的尾矿水中常含有大量的药剂及有害物质。尾矿水中这些有害物质达不到排放标准时,对人体、牲畜、鱼类及农田均有害。尾矿排放于大海或河流都是不允许的,因为会堵塞河流,污染环境,造成江河水系、附近土壤甚至地下水资源的污染,并影响企业的发展,带来的后果是十分严重的。因此选矿厂尾矿不能任意排放。

  另一方面,尾矿的概念是相对的,尾矿中含有大量的有用成分。尾矿必须妥善储存的另一个原因是考虑尾矿将来再利用的可能性。由于目前的技术水平和经济成本的限制,一部分金属流失于尾矿,也许还有一部分稀有金属没有得到综合利用。所以尾矿必须保存起来以备将来再利用。随着技术水平的发展和金属价格的上升,到一定时期这些尾矿可能变成有价值的矿产资源。在目前的技术水平下,有些贵重金属、稀有金属不能回收,但随着科学技术的进步,尾矿中的有用成分可以重新开发利用。尾矿资源得到综合利用国内外已有许多实例,如湖北省铜录山铜矿选矿厂尾矿中含有丰富的金、银、铜、铁等有用成分,随着选矿技术的发展,1985年该矿采用弱磁、强磁选技术对尾矿再选,每年从尾矿中回收了数万吨铁精矿,从而矿山经济效益大为提高。再如辽宁省柴河铅锌矿,长期处理氧化率较高的铅锌矿石,由于氧化铅锌的回收率在前二十年都比较低,尾矿中有相当数量的氧化铅锌矿物,尾矿中铅锌的品位一般分别达到0.50%~1.%左右,以后打算以原选厂继续处理尾矿,以回收尾矿中的铅锌矿物。又例如,南非是世界上第一大产金国。几十年前选厂产出的尾矿含金高达 0.8~2.0g/t。随着黄金价格的上涨,回收尾矿中金有利可图,近几年先后修建多个浮选厂处理过去的老尾矿。

一、尾矿库的型式

  把尾矿堆存在专门修筑的尾矿库内,这是多数选矿厂目前最广泛采用的尾矿处理方法。尾矿库库址选择是否得当,对选矿厂投产期的效益关系甚大,选择得好,不仅工程量小,工期短,投资少,运行费用低,经济效益高而且安全可靠,环境效益亦好、尾矿库的型式可以分为以下三种类型。(1)山谷型、初期坝平面形式是在谷口一面筑坝,见(图1)。
特点:初期坝短,工程量小、基建费用省、尾矿堆坝工作量小,管理维护简单、应优先选用。

   

   (图1、山谷型尾矿库;图2、山坡型尾矿库;图3、平地型尾矿库)

 (2)山坡型。初期坝平面形式是利用山坡阶地二面或三面筑坝,见(图2) 特点:初期坝长、工程量大、基建费用高,尾砂堆坝工作量大、管理维护复杂、安全性差、只在无合适的山谷做尾矿库时才选用。
(3)平地型。初期坝平面形式是在平地四面筑坝,见(图3)。特点与山坡型基本相同。

二、尾矿坝
  尾矿坝是尾矿设施中最重要的组成部分,它直接关系到尾矿库的安危。坝址选择应当尽量靠近选矿厂,使尾矿的输送距离最短,自流为宜,尾矿需要扬送到尾矿库时应该尽可能减少扬送高度,坝址以下的土层和岩石结构要可靠,筑坝前应作工程地质评价。
  尾矿库的初期坝可用土、石材料筑成,应当透水,即使用土筑坝,其外坡底部应该有透水的石料堆成透水体并铺有按一定粒级配成的砂石反滤层,以保护初期坝的稳定。
  尾矿库仅靠初期坝(基坝)围成的库容是满足不了选矿厂的服务年限内堆积尾矿之用、初期坝是在选矿厂基建时建成的,设计时一般只考虑堆存一年左右的尾矿量。以后的尾矿库容靠选厂投产后的尾矿和附近的黏土堆坝来解决。尾矿中小于37μm的细粒不宜作为尾矿堆坝的材料,一般利用尾矿堆坝时在尾矿坝处用水力旋流器分级,其沉砂(粗粒级)留在靠坝体部位;尾矿库内靠近坝体内坡堆存尾矿,既是新坝的基础,又是堆坝(或称子坝)的材料或部分材料。旋流器溢流(细粒级)向尾矿池的尾部流动,并在流动过程中自然分级、稀而细的尾矿流得较远,在尾矿池的尾部有一段是澄清水区。
建筑尾矿坝比较常见的方法有如下几种:

(1)上游筑坝法。见(图4)

(图4)上游筑坝法建成的尾矿库

  这种筑坝方法是初期坝建筑在最下游点,子坝在基坝之上向上游一侧按一定的坡度逐次增高,尾矿经管道进入初期坝的顶部,必要时经旋流器分级,经支管均匀地排放到尾矿库内、初期坝形成的库容填满时,子坝则利用粗粒级尾矿堆成而使坝体增高,以增加新的库容。如果尾矿粒级较细则需经水力旋流器分级,利用粗砂筑坝。利用尾矿堆积子坝直至达到设计高度,子坝堆成时要经过压实,并调整尾矿排放管的位置。山谷型尾矿库多采用上游筑坝法,我国许多选矿厂采用这种筑坝方法,这是一种经营费用较低的筑坝法。另外,要严禁在尾矿坝的外层种植根深的植物,以免坝体吸吮大量的水,而使坝体的润湿程度增高从而降低坝体的稳定性。为环境保护的目的,可在坝体外层覆盖一层优质表土,种植草类植物。

     (2)下游筑坝法。这种筑坝方法是利用粗粒尾矿在初期坝的基础上中心线向下游方向移动来堆筑后期坝的方法(图-5)。大型尾矿坝多采用这种方法加高后期坝和增加库容。在选矿厂投产初期利用尾矿堆坝,尾矿量满足不了要求,就需要在附近取土或采场运出的废石填方。这种筑坝方法比较安全可靠,但筑坝费用较高,要有人长期筑坝。
 

(图5)下游筑坝法建成的尾矿库

三、尾矿库排水设施
  尾矿库的排水设施很重要,为了排除进入尾矿库的雨水或溪水流,有山坡截洪沟或排水管路;为了排除尾矿中的渗透水及尾矿坝底的涌水,有排水管路设施;还有尾矿澄清水的排水设施。(图6)是某尾矿库的排水系统总平面图、图5-5-7是尾矿澄清水排水设施纵横剖面图。

(图6)尾矿库排水系统总剖面图<1.主干排水盲沟 2.辅助排水盲沟 3.支干排水盲沟 4.水平排水层 5.排水棱体6.上游坝 7.山坡截鸿沟 8.储存细泥尾矿 9.排水斜槽 10 尾矿回水泵站 >

第三节、尾矿水的循环使用
      在磁选厂或重选厂,尾矿经浓密处理,浓密机滥流可作为回水循环使用。这样做不仅对选矿过程不发生不良影响,而且可以大大降低新鲜水的耗量,经济上是有利的。故磁选厂与重选厂普遍使用回水。但是浮选厂的情况就比较复杂,由于尾矿水中含有剩余药剂,长期以来普遍不用回水。随着选矿技术的发展,选厂规模的逐渐扩大,环境污染间题的急需解决,使用回水日益被重视。

(图7)

     使用回水后新鲜水用量大幅度减小,水源供水不足的矛盾得到缓和,尾矿水对环境的污染也可以大大减轻。据国内不完全统计,有80%重选厂废水利用率达70%;少数浮选厂回水利用率也达到60%左右。
  一般而言,铜浮选厂使用回水后浮选药剂耗量有所降低,但对铜的精矿品位和金属回收率有所影响,故在铜的精选回路通常使用新水。对于铅锌或铜锌浮选厂,使用回水比较困难,因为浮选铅或铜时加入了闪锌矿的抑制剂,以后再加入闪锌矿的活化剂与捕收剂、选完闪锌矿的尾矿水中残留有这些药剂,使用回水将影响铅锌或铜锌分离。
  使用回水的方法有两种:
(1)尾矿经浓密机处理,浓密机溢流作为回水使用。在选矿厂内或选矿厂附近设置浓密机将尾矿脱水,部分或全部溢流水作为回水送回选厂使用,浓密机底流送到尾矿场。常使用于重选厂或磁选厂。

(图8 )尾矿浓密机

      该法的优点是可以减少回水管的长度与动力消耗,还可以减少尾矿矿浆的输送量。但是回水的水质较差。目前我国最大的选矿厂内尾矿浓密机是金川有色金属公司的Φ100m浓密机。图5-5-8是圈外某铜矿的 Φ100尾矿浓密机。
(2)尾矿库溢流水作为回水使用。将尾矿矿浆全部输送到尾矿库以后,经尾矿库比较长时间的沉淀和分解作用,澄清水经溢流井地下沟道流出送回选厂再用。这一方法的优点是回水水质较好,但回水的管路较长,动力消耗较大,经营费用较高。图9是尾矿库溢流回水循环使用示意图。


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