惠學(xué)德，謝紀(jì)元（中國黃金集團(tuán)科技有限公司，北京 100176）

膏體技術(shù)及其在尾礦處理中的應(yīng)用

Paste technology and its application in tailings treatment

惠學(xué)德，謝紀(jì)元（中國黃金集團(tuán)科技有限公司，北京 100176）

膏體是一種不離析、均質(zhì)的流體，將選礦廠的尾礦濃縮為膏體后堆存于尾礦庫中可以減少尾礦庫的沉降面積，節(jié)約土地，提高尾礦庫的安全性，目前該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在許多礦山成功應(yīng)用。隨著尾礦安全越來越受到重視，土地資源越來越少，膏體技術(shù)對(duì)于今后礦山建設(shè)是一種非常好的選擇。

膏體；尾礦堆存；尾礦庫

1 概述

1.1 膏體的定義

膏體較為通用的定義是一個(gè)定性的范疇，即物料表現(xiàn)為不離析、均質(zhì)、初始屈服應(yīng)力不等于零的一個(gè)固體質(zhì)量濃度的范疇。對(duì)于尾礦而言，它是密度、粘度、細(xì)度和水分處在特定范圍的礦漿，在不被搬運(yùn)的情況下，不會(huì)離析。膏體具有流動(dòng)性，可以自流（坡降比較大），在通過管道進(jìn)行壓力輸送時(shí)，膏體具有非牛頓體的特性。絕大多數(shù)選礦廠產(chǎn)出的尾礦都能制備成膏體，根據(jù)大量經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和操作實(shí)踐，按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算，膏體最低必須有15%以上的小于20μm級(jí)別，才能顯示其流動(dòng)特性并保持有足夠的呈膠體狀態(tài)的水，形成一種不離析的混合體。

留在膏體內(nèi)的水分子結(jié)構(gòu)是形成膏體特性的重要因素。對(duì)尾礦而言，形成膏體的主要因素是尾礦中的水分。選礦廠產(chǎn)出的尾礦經(jīng)過不同的脫水設(shè)備，礦漿中的水分逐步降低，其中有一個(gè)很窄的區(qū)間就是膏體。這個(gè)區(qū)間尾礦濃度很高，處在屈服應(yīng)力急劇上升的初始階段。

不同性質(zhì)的尾礦，由于固體密度不同，粒度組成不同，比表面積不同，以及添加劑不同，形成膏體的濃度值也不盡相同。尾礦粒度越細(xì)，形成膏體的濃度范圍越寬。固體質(zhì)量濃度的值也越小。如中國各污水處理廠脫水污泥的濃度僅為30%～18%，但是該含固量的污泥在經(jīng)管道輸送以及處理時(shí)，均表現(xiàn)為膏體，即不沉降、不離析的均質(zhì)物料。

膏體技術(shù)除了應(yīng)用于尾礦坑下充填和地表尾礦處理以外，還可以處理其他行業(yè)容量很大的廢物，如赤泥、煙灰、挖泥船排出的沉淀物等。

1.2 膏體的特性

（1）不離析。膏體的不離析是一個(gè)相對(duì)概念，是指在一定條件下，膏體內(nèi)部水分子與礦石顆粒之間、礦石顆粒與礦石顆粒之間受各種作用力的控制，在一段時(shí)間內(nèi)，保持著相對(duì)平衡。但是從更長的時(shí)間來看，這種平衡可能發(fā)生改變。膏體表面暴露在大氣中的水分子會(huì)蒸發(fā)，所以膏體堆存較長時(shí)間以后，表面會(huì)出現(xiàn)干裂。但是，這種干裂只是水分蒸發(fā)，體積縮小，粒度分布關(guān)系并沒有改變，沒有出現(xiàn)粗細(xì)顆粒之間的離析。由于沒有出現(xiàn)粗細(xì)顆粒之間的離析，且干裂以后變得更加致密，所以在大風(fēng)天氣不會(huì)揚(yáng)起粉塵。這是膏體的重要特性，對(duì)于保護(hù)環(huán)境具有重要意義。

（2）滲透率很低。膏體不是絕對(duì)不滲透，但滲透率非常低。有的文獻(xiàn)中描述，膏體的滲透性比同等物料的滲透性低半個(gè)數(shù)量級(jí)。更多的文獻(xiàn)描述膏體不滲透。尾礦堆存的深度越高，其滲透性越低。

與常規(guī)的尾礦處理方式比較，尾礦膏體堆存的最大特點(diǎn)是尾礦入庫的水分就很少，再加上它的滲透率又很低，所以滲入地下水系的水量是很有限的，對(duì)地下水系的影響很小?，F(xiàn)在許多選礦廠的尾礦庫內(nèi)為了防止?jié)B漏和在庫內(nèi)回水，不得不在整個(gè)庫區(qū)內(nèi)鋪設(shè)不透水膜。采用膏體堆存以后，是否可以取消防滲膜，值得進(jìn)行研究。這個(gè)問題涉及到環(huán)保和安全的重大課題，必須根據(jù)每一個(gè)工程的具體條件，通過科學(xué)的試驗(yàn)進(jìn)行論證。

1.3 膏體的自流沉積坡度

膏體的自流沉積坡度與膏體的含水率有關(guān)，由于它在尾礦堆存設(shè)計(jì)中非常重要，每一個(gè)工程設(shè)計(jì)之前都必須進(jìn)行實(shí)物試驗(yàn)。它是計(jì)算尾礦庫容的最重要的參數(shù)。對(duì)于特定的尾礦物料而言，在一定濃度范圍內(nèi)即出現(xiàn)膏體的特性。在這個(gè)范圍之內(nèi)，濃度越低自流沉積坡度越小。例如目前烏努格吐山的自流沉積坡度只有2%左右。而坦桑尼亞Bulyanhu?lu金礦的沉積坡度可以達(dá)到10%甚至更高。濃度越低，管道輸送阻力越小，節(jié)省能源。濃度越高，自流沉積坡度越大，堆積尾礦越多。生產(chǎn)經(jīng)營者可以利用這種關(guān)系，在不同生產(chǎn)時(shí)期內(nèi)，選擇不同的膏體濃度。

1.4 膏體在管道內(nèi)輸送的特性

膏體屬高粘塑性非牛頓流體，它在管道內(nèi)的流動(dòng)特性（流變性）主要取決于外加的剪切力。為了改善全尾砂膏體的輸送性能，可以根據(jù)需要在膏體中加入不同的添加劑。例如加入磺酸鹽或磺化木質(zhì)素與脂肪醇或脂肪酸皂的混合物，可以使幾乎難以流動(dòng)的膏體順利地流動(dòng)。膏體尾礦可以進(jìn)行長距離輸送。Las Cenizas銅礦礦漿濃度73%，輸送距離7819m。長距離輸送膏體的管道阻力比較大，需要采用隔膜泵或柱塞泵。短距離輸送采用離心泵。膏體輸送管道如果長時(shí)間停車，需要將管道清空，據(jù)美國Brass國際工程有限公司介紹其方法是在管道內(nèi)放置一個(gè)略小于管徑的塑料球，用高壓空氣推動(dòng)塑料球前進(jìn)。

2 膏體尾礦的堆存方式

膏體堆存的優(yōu)點(diǎn)：干式堆存，筑壩的工程量很?。涣鲃?dòng)的水很少或沒有。膏體尾礦的堆存方式與傳統(tǒng)的礦漿排放的堆存方式有質(zhì)的區(qū)別。由于膏體排入尾礦庫以后，水與固體之間，固體中的粗細(xì)顆粒之間不產(chǎn)生離析，膏體表面不產(chǎn)生可以流動(dòng)的水，所以這種排放方式應(yīng)當(dāng)屬于“管道輸送、干式堆存”。這種排放方式在安全、環(huán)保方面帶來的好處是濕式排放方式不可能做到的。

根據(jù)一些文獻(xiàn)資料的介紹，結(jié)合黃金礦山的實(shí)際情況，膏體排放可以有以下幾種方式。

2.1 開闊地帶自由式堆存

這種堆存方式最成熟，國外文獻(xiàn)中介紹的最多。投資最省，最有利于環(huán)保和安全。由于膏體的自流沉積坡度很緩，在單點(diǎn)排放的情況下，會(huì)形成一個(gè)坡度很緩的圓錐形。它的穩(wěn)定性很好，沒有必要為尾礦的安全筑壩。但是為了防止尾礦庫內(nèi)降雨對(duì)環(huán)境的污染，應(yīng)當(dāng)在尾礦庫的下游筑一個(gè)小壩，讓雨水略加沉淀后外排。

目前應(yīng)用較多的排放方式是開闊地帶膏體尾礦排放方式,采用單管下口排放，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，排放管一次建成，不需要再加高。缺點(diǎn)是排放管埋在尾礦下面，不能更換和維修。

內(nèi)蒙古金曦金礦地處內(nèi)蒙古大草原，地勢(shì)開闊。選礦廠在上游較高位置，尾礦庫長1 200多米。地形坡度小于2%，庫內(nèi)鋪設(shè)防滲膜，下游有一個(gè)8m高的不透水壩。原礦的磨礦細(xì)度-0.074mm占90%，全泥氰化后尾礦的細(xì)度還要更細(xì)些。若按照尾礦最后堆積成直徑1200m的圓錐體，自流沉積坡度按6%計(jì)算，堆高為36m，堆存體積約為1 300萬m3，按干尾礦堆密度為1.5t/m3計(jì)算，則可堆存尾礦約2 000萬t?，F(xiàn)有尾礦庫可以服務(wù)約20年。

金曦金礦原設(shè)計(jì)采用尾礦壓濾，皮帶運(yùn)輸機(jī)干排方案，該礦冬天最低溫度可降至零下35℃，皮帶運(yùn)輸機(jī)很難正常運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)大風(fēng)天氣很多，必須控制尾礦庫揚(yáng)塵。采用“尾礦管道輸送、膏體干排”的方案與原設(shè)計(jì)方案比較，不僅投資省、運(yùn)營費(fèi)用低、操作人員少、管理簡單，而且對(duì)環(huán)保和安全最有利。

尾礦排放管道可以參照坦桑尼亞Bulianhulu金礦的做法，多點(diǎn)輪流薄層放礦。在降雨量很少，蒸發(fā)量大的地區(qū)，采用多條管道輪流前排放的優(yōu)點(diǎn)是它可能增大膏體的自流沉積的角度，從而增大尾礦的堆存量。因?yàn)楦囿w經(jīng)過一段時(shí)間的風(fēng)干以后，表面出現(xiàn)干裂，表面強(qiáng)度增加，這時(shí)再向上排放膏體尾礦，它會(huì)繼續(xù)停留在原有的尾礦上面。

在寒冷地區(qū)，選礦廠冬天停車會(huì)帶來許多問題，如何保證在最寒冷的時(shí)期連續(xù)生產(chǎn)、不停車，解決好冬季尾礦連續(xù)排放問題十分重要。根據(jù)黃金礦山的經(jīng)驗(yàn)，充分利用膏體的熱容量，在冰層下排放是可行的。只要保證輸送泵有足夠的壓力，尾礦就能夠連續(xù)排放。在輸送泵壓力過大時(shí)，可以在局部破壞冰層。為了保存尾礦中的熱量，排放管道一定要保溫。

現(xiàn)在黃金行業(yè)準(zhǔn)備采用膏體技術(shù)排放尾礦的礦山都是在北方干旱、寒冷地區(qū)，在南方多雨地區(qū)，可能會(huì)出現(xiàn)其他問題。

2.2 山谷地形的自由式堆存

這種堆存方式必須有合適的地形，即有一段很平緩而且又比較窄的山溝，利用自然地形平緩，尾礦自流沉積坡度相對(duì)比較陡的高差堆存尾礦。這種地形類似河北峪耳崖金礦新選礦廠尾礦庫的地形，選礦廠在山上，山下有近2 000m長的平緩山溝。地區(qū)降雨量不大，尾礦庫兩側(cè)需要設(shè)排洪溝。

2.3 筑壩堆存

筑壩堆存是尾礦處理的傳統(tǒng)做法，也是在多數(shù)情況下膏體尾礦堆存需要采用的方法。但是由于尾礦本身不產(chǎn)生水，所以它的堆存要比礦漿尾礦堆存簡單和靈活。膏體尾礦堆存多采用上游放礦，下游筑壩。初期壩的工程量比較小，以后隨著尾礦排放量的增多，采用下游筑壩法加高尾礦壩。膏體尾礦的排放方式比較靈活，可以單點(diǎn)排放，也可以多點(diǎn)排放，排放地點(diǎn)也可以根據(jù)需要選擇。

3 尾礦膏體堆存實(shí)例

3.1 烏努格吐山銅鉬礦

烏努格吐山銅鉬礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)滿洲里市西南22km，地處內(nèi)蒙古大草原，交通十分便利。2009年9月投產(chǎn)，設(shè)計(jì)規(guī)模30 000t/d，2010年已經(jīng)達(dá)到35 000t/d，正在準(zhǔn)備建設(shè)第二期35 000t/d工程。地區(qū)嚴(yán)重缺水，礦山購買滿洲里城市排放的生活中水進(jìn)行生產(chǎn)。冬季寒冷，2010年初曾達(dá)到過-47℃，常有大風(fēng)。

礦山儲(chǔ)量大、品位低。設(shè)計(jì)采用浮選法生產(chǎn)銅精礦和鉬精礦，尾礦細(xì)度-0.074mm占65%。為了節(jié)約用水，設(shè)計(jì)曾考慮過多種過濾干排方案，因冬季嚴(yán)寒和大風(fēng)，無法實(shí)現(xiàn)。尾礦處理采用兩臺(tái)Φ40m深錐濃密機(jī)和4臺(tái)450/8三缸單作用隔膜泵及多種輔助設(shè)備。深錐濃密機(jī)系引進(jìn)FLSmidth Dorr-Oliver Eimco公司產(chǎn)品。合同規(guī)定尾礦排礦濃度70%。經(jīng)過近一年的運(yùn)轉(zhuǎn)，深錐濃密機(jī)的排礦濃度基本上保持在62%～65%，接近66%的膏體濃度的低值，國外公司曾幾次到現(xiàn)場(chǎng)，通過小型試驗(yàn)，認(rèn)為可以達(dá)到70%的排礦濃度，并提供了改善設(shè)備結(jié)構(gòu)的圖紙，目前還沒有停車改造。從實(shí)際生產(chǎn)情況看，排出尾礦有比較緩的自流坡度，尾礦庫出現(xiàn)了大面積的干灘，在干灘的末端出現(xiàn)了干裂，這些現(xiàn)象與國外介紹的資料基本一致，所不同的是尾礦庫中還有一些水，這些水已經(jīng)通過虹吸經(jīng)壩外水泵揚(yáng)回選礦廠。

由于深錐濃密機(jī)的排礦濃度比較低，輸送管路的阻力小，濃密機(jī)排礦只用隔膜泵的喂料泵就可以實(shí)現(xiàn)上游放礦或壩前放礦，省去了大功率隔膜泵的運(yùn)轉(zhuǎn)，節(jié)省了能源。更重要的是在冬季成功地實(shí)現(xiàn)了冰下放礦，保證了整個(gè)冬季的連續(xù)生產(chǎn)。

3.2 Kidd Creek銅鋅礦

鷹橋公司Kidd Creek銅鋅礦位于加拿大安大略省，生產(chǎn)規(guī)模12 000t/d，目前實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)模約8000t/d。浮選法工藝，尾礦含硫7%～20%，濃度14%～18%，原設(shè)計(jì)為尾礦庫回水。尾礦庫外排水需要先加石灰將pH調(diào)到11，沉淀多種重金屬，然后再用二氧化硫?qū)H調(diào)回到6～9才能外排。后經(jīng)過幾次改造，安裝過兩次110m濃密機(jī)，均不太成功。

1995年安裝了奧特昆普35m高壓縮比濃密機(jī)，排出尾礦的自流坡度為2.5%～3%，絮凝劑用量20～25g/t，冬天用量略高。尾礦密度3.1t/m3，粒度-0.74mm占85%、-0.02mm占50%、-0.002mm占10%?，F(xiàn)場(chǎng)尾礦的滲透速度約為1.2×10-7m/s。由于尾礦排出后，很快沿表面散開，整個(gè)尾礦庫在干燥和凝結(jié)，接近收縮干裂時(shí)的濃度是80.4%。整個(gè)尾礦庫是穩(wěn)定的，地震分析認(rèn)為，在里氏6.2級(jí)地震的情況下，不會(huì)發(fā)生震動(dòng)液化。這種排礦方式對(duì)于石灰制備站有很大影響，只有需要增加坡度時(shí)才添加石灰。圍繞1 200萬m2的尾礦庫周圍有環(huán)形道路，道路比原來的地面高出2～3m，尾礦庫北半部堆存的是深錐濃密機(jī)排放的尾礦，很開闊，半徑1 000m，中心放礦點(diǎn)比道路高23m，邊緣與道路成凹形，比道路低2～3m。到目前為止，已經(jīng)堆存了1億多噸尾礦。從前放礦方式是沿著A-B線用閥門放礦，向北推進(jìn)。為了進(jìn)行復(fù)墾，現(xiàn)在是一個(gè)點(diǎn)放礦，目的是覆蓋到北半部的邊緣，這時(shí)排放的尾礦也會(huì)向南推進(jìn)。在北半部放礦的末端，建設(shè)了一個(gè)石灰添加站，目的是增加尾礦的粘度，同時(shí)也改變尾礦的成分和酸度。目前這個(gè)石灰站很少應(yīng)用。

為了防止排出的酸性廢水，曾經(jīng)設(shè)想過多種方案。如果尾礦不含硫化物，可以在尾礦的表層播種種子和肥料。但是堆存的尾礦中含有7%～20%或更多的硫化物，還有排出的酸性水，尾礦中還有酸性很強(qiáng)的黃鉀鐵礬。一種方案是用臨近礦山不含硫化物的尾礦覆蓋在現(xiàn)有尾礦的上面。另一種方案是在尾礦上面安裝噴淋器。后一個(gè)方案投資比較少，對(duì)礦山最有利。

3.3 坦桑尼亞Bulyanhulu金礦地表膏體尾礦處理

Bulyanhulu金礦位于坦桑尼亞北部，赤道南3°，屬半干旱氣候，旱季雨季分明，年降雨量1200mm，年蒸發(fā)量1 600mm。設(shè)計(jì)規(guī)模2 500t/d，重選和浮選工藝，附屬于巴里克黃金公司。礦山2001年投產(chǎn)，25%的膏體尾礦用于坑內(nèi)充填，75%的膏體尾礦通過管道輸送，在地表堆存。選擇膏體尾礦地表堆存是由于供水緊張，而且地表沒有適合建造常規(guī)尾礦庫的地方。這種選擇使回水管理變得很簡單。

（1）當(dāng)初設(shè)計(jì)思路有以下幾點(diǎn)。節(jié)省水資源；地表水管理;減小尾礦壩的工程量;保證固化的尾礦和正在流動(dòng)的尾礦膏體在發(fā)生地震時(shí)的安全,減少尾礦庫的風(fēng)險(xiǎn)；保持尾礦中含有充分的水，防止空氣進(jìn)入，防止尾礦發(fā)生氧化（產(chǎn)生酸）;在生產(chǎn)期間和閉庫以后，尾礦庫周邊圍堤上要保持人員和設(shè)備的出入通道;防止?jié)B漏，把滲漏污水的流動(dòng)減小到最低限度；阻止水和風(fēng)的浸蝕并且為閉庫以后的管理提供方便。

（2）膏體制備。尾礦在選礦廠內(nèi)脫水、用圓盤過濾機(jī)過濾成濾餅，然后用皮帶運(yùn)輸機(jī)輸送到膏體制備車間，濾餅在膏體攪拌槽中加水制備成理想濃度的膏體。用標(biāo)準(zhǔn)的寬度為250mm的混凝土溜槽進(jìn)行試驗(yàn)，認(rèn)為73%的濃度是能夠用泵輸送又能形成最大堆積坡度的極限值。尾礦用柱塞泵揚(yáng)送到尾礦庫，距離1 600m。不會(huì)離析的尾礦在尾礦庫內(nèi)可以沿一定線路自然流動(dòng)幾個(gè)小時(shí)，不需要任何外力推動(dòng)。

（3）尾礦庫。尾礦庫比較平緩，從上游到下游的長度為780m，南北寬285m。有5個(gè)高12m的放礦塔柱，塔柱間距120m。尾礦庫周邊有圍堤和排水溝。尾礦庫縱向坡度從選礦廠方向向下為2%，放礦塔柱開始放礦時(shí)有12m高差，按10∶1的坡度堆積，恰好到達(dá)圍堤。圍堤高3m，有組織地將水排到下游的兩個(gè)沉淀池，沉淀池容積按百年一遇24小時(shí)洪水設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)保證尾礦表面不會(huì)積水，大大減少了災(zāi)難性事故的風(fēng)險(xiǎn)。

5個(gè)放礦塔柱可以通過主管道上的閥門任意開啟和關(guān)停，主管道位于尾礦庫的北堤上，每一條從主管道到放礦塔柱的分管道都可以進(jìn)行清洗，沖洗分管道的尾礦不返回膏體制備車間。

膏體離開管道以后會(huì)繼續(xù)流動(dòng)，直到膏體的強(qiáng)度不斷增大而停止流動(dòng)。膏體強(qiáng)度增大而固化的主要機(jī)制是膏體的自重和脫水（蒸發(fā)）因素，對(duì)于Buly?anhulu的膏體而言，兩種減少膏體水分的因素比自重固化而增加強(qiáng)度的影響更大，因?yàn)樗l(fā)生的速度相當(dāng)快。Bulyanhulu的膏體尾礦從放礦塔柱多點(diǎn)向尾礦庫放礦，膏體不離析，有極少量滲出水，膏體以最厚為300mm的層狀流動(dòng)。表面層的尾礦不斷脫水增加強(qiáng)度，這個(gè)薄薄的尾礦層脫水增加強(qiáng)度是尾礦堆存的關(guān)鍵。不斷脫水的尾礦層還達(dá)不到停止流動(dòng)的程度，放礦點(diǎn)輪流放礦，每個(gè)點(diǎn)達(dá)到要求的終端時(shí)停止放礦。逐漸堆高的尾礦形成的堆積坡度大約為10∶1。

Bulyanhulu的尾礦有可能產(chǎn)生酸，因此必須對(duì)關(guān)閉后的尾礦庫定期進(jìn)行維護(hù)，減少其對(duì)于環(huán)境的危害。當(dāng)尾礦堆積高度達(dá)到塔柱頂端時(shí)，尾礦庫還要繼續(xù)向南部低處擴(kuò)建，根據(jù)需要再建一個(gè)這種類型的尾礦庫。輸送膏體的主管道將移位到尾礦堆上，為了減少已關(guān)閉尾礦庫的危害，要定期輪流地向前覆蓋尾礦。

（4）當(dāng)前膏體堆存的情況。膏體堆存工藝運(yùn)轉(zhuǎn)良好，能夠供應(yīng)均質(zhì)的膏體。按照設(shè)計(jì)要求，圍繞塔柱成功地形成了穩(wěn)定的由許多薄層組成的環(huán)形尾礦堆。在第一個(gè)尾礦庫，平均沉積坡度超過了13.5∶1（即水平∶垂直為7.4%）。沉積坡度低于期望值的主要原因是一個(gè)點(diǎn)的放礦時(shí)間過長和尾礦層的厚度太厚，這兩個(gè)因素都是不利于尾礦脫水。到目前為止，所獲得的沉積坡度已經(jīng)令人滿意，而在新尾礦庫投產(chǎn)時(shí)將會(huì)有新的挑戰(zhàn)，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)連續(xù)在最佳條件下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有可能達(dá)到10∶1的坡度。

從堆存尾礦表面小于3m的位置取樣，尾礦固化良好，含水分平均為24.6%（水重∶全重），平均孔隙比（void ratio）為0.84。脫水良好的尾礦水分為22%，放礦兩天后的尾礦為28%，剛剛沉積下來的尾礦含水分為36%。向下一直到穿過整個(gè)尾礦厚度，可以認(rèn)為在尾礦當(dāng)中基本沒有或完全沒有流動(dòng)水。

（5）結(jié)論。在坦桑尼亞北部的Bulyanhulu礦山成功地實(shí)現(xiàn)了膏體尾礦管道輸送、地表堆存。通過多次薄層放礦，已經(jīng)筑成了穩(wěn)固的環(huán)形尾礦堆。結(jié)論是尾礦膏體堆存可以實(shí)現(xiàn)工程化，以滿足土工技術(shù)和環(huán)境保護(hù)的要求。尾礦空隙中含水接近飽和狀態(tài)，尾礦的氧化速度很慢。但是，這種狀態(tài)一旦被破壞，尾礦空隙中失去飽和的水，從目視就可以看出，尾礦氧化速度很快。以前的結(jié)果說明薄層放礦和脫水對(duì)于阻止尾礦氧化時(shí)是有效的。

到目前為止，可以清楚地得出如下結(jié)論。①通過管道排放膏體尾礦是可行的。②脫水是使沉積尾礦增加強(qiáng)度的關(guān)鍵。③已經(jīng)脫水的尾礦，其空隙中保留了幾乎飽和的水（使氧化反應(yīng)減小到最低），阻止腐蝕的產(chǎn)生、阻止產(chǎn)生粉塵。④薄層放礦最有利于膏體脫水，最大層厚約為30cm。⑤最有利于膏體脫水的循環(huán)周期是5天。

3.4 膏體技術(shù)在我國其它礦山的應(yīng)用情況

膏體技術(shù)最早在我國使用是用于井下充填,金川公司在1994年就開始使用膏體技術(shù)用于井下充填,使用效果很好。后來逐步在礦山尾礦堆存中使用,目前使用比較成功的有山西太鋼公司的峨口鐵礦的尾礦堆存,中洲鋁廠尾礦堆存和前面介紹的黃金集團(tuán)公司幾個(gè)礦山的尾礦堆存等。

中洲鋁廠是一家規(guī)模較大的鋁廠，位于河南焦作市附近，2005年該廠用隔膜泵將尾礦從鋁廠泵送到深錐濃密機(jī)，在濃密池安裝了離心泵和螺桿泵將粘稠的尾礦泵送到處理池，因?yàn)槲驳V較稀（含固率45%），尾礦占用土地面積較大，而當(dāng)?shù)赝恋刭Y源很緊張，沒有新增土地可用，鋁廠自2005年5月以后開始尋求解決問題的辦法，于是決定采用膏體技術(shù)，在2006年購買了1臺(tái)普茨邁斯膏體泵KOS2180，于2007年投入使用，使用效果很好。中洲鋁廠在2008年又購進(jìn)了1臺(tái)大型號(hào)的膏體泵KOS25100,輸送能力達(dá)到150m3/h，目前使用效果很好。鋁廠排出的膏體物料包含42%～45%的尾礦，20%～22%的飛灰，1%～3%的水泥，含固率65%～67%，該種膏體干燥很快，沒有滲透水，穩(wěn)定性好，一周后推土機(jī)和挖土機(jī)就可以在上面作業(yè)，該公司目前已堆150萬m3的尾礦膏體，既保證了尾礦安全，也節(jié)約了土地。

4 尾礦膏體堆存是尾礦處理工藝的重大進(jìn)展

尾礦膏體堆存的最大特點(diǎn)是“管道輸送，干式堆存”。與常規(guī)的尾礦處理工藝相比，它仍然保持了可以長距離管道輸送的優(yōu)點(diǎn)，但是它不需要建設(shè)類似水庫性質(zhì)的尾礦庫和長距離的尾礦回水系統(tǒng)。與尾礦過濾、干式堆存的工藝相比，保持了尾礦不再排水，不需要尾礦回水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，省去了基建投資和生產(chǎn)成本都相當(dāng)昂貴的尾礦過濾系統(tǒng)，省去了復(fù)雜的多點(diǎn)布料的皮帶運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)。特別是在氣候非常寒冷、風(fēng)沙經(jīng)常肆虐的地區(qū)，這種布料方式比較適合。根據(jù)前面敘述的膏體特性，總結(jié)出尾礦膏體堆存具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）尾礦膏體堆存屬于尾礦干式排放的一種形式，在平地排放時(shí)形成坡度很緩的圓錐體，從上游排放時(shí)形成坡度很緩的扇形錐體。尾礦堆積的坡度約為2%～10%（可以在生產(chǎn)中調(diào)節(jié)），穩(wěn)定性很好。在地形較為平坦的地區(qū)（例如在內(nèi)蒙古的許多地方），在地表堆放膏體無論是在堆放設(shè)施還是堆放方式方面都增加了靈活性。不用建設(shè)需要管理的尾礦庫，進(jìn)行開放式的堆放。與同等容量的尾礦庫相比，其工程量更小，不需要為尾礦的穩(wěn)定性筑壩，只需要建一個(gè)比較簡單的雨水澄清壩就可以了。尾礦從管道內(nèi)排出以后，表面不會(huì)出水，但是隨著大氣中水分蒸發(fā)，最后體積會(huì)收縮，出現(xiàn)干裂。這時(shí)如果再在干裂的表面繼續(xù)排放尾礦，最終排放的坡度會(huì)陡一些，有可能繼續(xù)增加尾礦的排放量。

（2）表面干裂的尾礦，粗細(xì)顆粒之間不出現(xiàn)離析，使尾礦內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加緊密，所以表面干裂以后的尾礦，不會(huì)出現(xiàn)揚(yáng)塵，對(duì)保護(hù)環(huán)境十分有利。

（3）膏體尾礦的滲透性非常差，試驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)表明，膏體的滲透性通常約比相應(yīng)的尾礦物料低半個(gè)數(shù)量級(jí)。但是膏體尾礦并不是完全不滲透，尾礦堆存高度增加以后，由于壓力增加，深部尾礦中的水會(huì)滲入地下的水系中。由于膏體尾礦本身含水就很少，再加上滲透又很慢，所以對(duì)地下水系的影響很小。

（4）與常規(guī)的尾礦處理方式相比，膏體排放和堆存的方式不向尾礦庫排放多余的水，尾礦回水全部經(jīng)過深錐膏體濃密機(jī)返回，它的水利用率高于常規(guī)的尾礦處理方式。

（5）膏體尾礦可以使用管道輸送是這種方法的最突出的優(yōu)點(diǎn)。在尾礦輸送的各種方案中，管道輸送靈活、容易管理、生產(chǎn)成本低。

（6）尾礦膏體堆存屬于干式堆存，不需要建設(shè)類似水庫性質(zhì)的尾礦庫。沒有類似水庫的安全隱患。

（7）基本建設(shè)投資和生產(chǎn)成本。與傳統(tǒng)的尾礦干式堆存相比，由于取消了尾礦過濾和多點(diǎn)排放的皮帶運(yùn)輸機(jī)，其基本建設(shè)投資和生產(chǎn)成本將大幅度降低。與傳統(tǒng)的尾礦濕式排放相比，在多數(shù)情況下，會(huì)降低基本建設(shè)投資。

從目前看到的資料，尾礦膏體堆存基本上是在干旱、開闊地區(qū)，在多雨地區(qū)是否適合膏體排放和堆存還需要進(jìn)一步探討。

TD926.4

B

2010-12-06

惠學(xué)德（1966-），男，湖北鄖縣人，高級(jí)工程師,從事礦山生產(chǎn)和科研管理工作。

Abstract:The paste is a kind of mixing and homogeneous fluid body.The tailings from concentrator is thickened and then stock?piled in the tailings pond,which can reduce the settling area of tailings pond,save the land,and improve the safety of tailings pond,and the technology has successfully applied in a lot of mines at present.As the tailings safety is attracting more and more at?tention,and the land resource is becoming scarce,the paste technology is a very good choice for mine construction in the future.

Key words:paste;tailings stacking;tailings pond

1672-609X（2011）02-0049-06