18-细粒级尾矿快速沉积工艺推广及应用
细粒级尾矿快速沉积工艺推广及应用
一、研发背景
嵩县山金矿业有限公司矿石属于微细粒包裹含金矿石，选厂磨矿细度较高，尾矿经分级后，粗粒级尾矿用于井下采空区充填，细粒级尾矿排入尾矿库，其中细粒级尾砂细度-200目高达95%以上。一般这样细粒级尾砂沉积坡度十分平缓，干滩长度短，库内水位高，矿泥长期难于固结，影响坝体稳定性。为了保证足够的干滩长度，确保尾矿库能够长期安全、稳定的运行，我们先后通过浓密机溢流回水改造，坝前多点分散均匀排矿改造等，减少排向尾矿库的水量，提高尾矿浓度，使尾砂沉积坡度增加及延长干滩长度。
通过以上改造，目前尾矿库运行状况良好，对尾矿库各项主要指标进行检测对比，发现尾矿库干滩长度和坡度都有明显提高。
二、成果内容
(一)存在的问题
为了准确掌握尾矿库运行状况，我们对尾矿的浓度及粒级组成进行了详细分析，并对尾矿库各项重要指标进行严密监测，通过分析及指标检测，发现尾矿库的运行存在着一些隐患，针对具体的状况采取了相应的措施。
1.尾矿浓度和粒级组成分析及尾矿库干滩检测数据
表一 排向尾矿库的矿浆浓度及粒度组成
尾矿综合样 | 浓度（%） | -200目细度（%） |
12.23 | 99.46 |
表二 尾矿库干滩长度及细度
起始位置 | 观测位置 | 距离（m） | 高差（m） | 坡度（%） |
坝边干滩 | 坝前63.23米（坝中位置） | 63.23 | 0.545 | 0.86 |
坝边干滩 | 坝前72.78米（坝中位置） | 72.78 | 0.55 | 0.76 |
坝边干滩 | 坝前59.87米（坝中位置） | 59.97 | 0.34 | 0.56 |
平均值 | 65.33 | 0.48 | 0.73 |
由表一和表二可以看出，尾矿粒度极细，浓度相对较低，沉积速度较慢，库内最小干滩及安全超高虽满足要求，但接近临界值，安全富余较少，汛期应尽量低水位运行，有效增加干滩距离和提高调洪库容。
（二）针对以上问题采取的措施
1.为了确定最佳尾矿浓度使干滩坡度最大化，我们在实验室进行了尾矿排放模拟试验，为后续尾矿排放改造提供有力的依据。试验数据见下表：
排矿浓度 坝前干滩坡度 | 15% | 20% | 25% | 30% | 35% | 40% | 45% |
0m-1m | 17% | 16% | 18% | 18% | 18% | 14% | 5% |
1m-2m | 3% | 2% | 1% | 2% | 0% | 2% | 4% |
2m-3m | 0% | 4% | 3% | 1% | 1% | 1% | 0% |
3m-4m | 0% | 2% | 0% | 0% | 4% | 4% | 5% |
4m-5m | 0% | 0% | 0% | 0% | 0% | 0% | 0% |
干滩长度 | 4m | 4m | 3.75m | 3.65m | 3.55m | 3.35m | 2.7m |
通过以上实验数据对比发现，浓度在15%和20%时干滩长度最长，浓度在45%是干滩形成效果最差（首先排除）。在0-1m之间，各浓度干滩坡度差别不大且效果较好；1m-2m之间，干滩坡度15%>20%=30=40>25%>35%；2m-3m之间20%>25%>30=35=40>15%。综合来看尾矿浓度在20%左右时干滩形成效果最好。
而我们的排矿浓度实测只有12%-15%，为使排矿浓度达到最佳，我们进行了沉淀池溢流回水改造。原设计沉淀池溢流水直接排向尾矿库，导致尾矿排放浓度偏低，经仔细研究讨论，在沉淀池旁边增加两台清水泵，将这部分溢流水直接打入高位生产水池，进入选厂进行循环利用，一方面提高了排矿浓度，也减少了尾矿回水用电总耗。经过改造后，对尾矿排放浓度实测达到20%-22%。
2.对库内放矿改为坝前均匀分散放矿，放矿主管采用Φ200mm的钢管，放矿支管采用Φ90mm的尼龙软管，在软管的出口处连接Φ90mm水平钢管，在钢管上开孔均匀放矿。采用放矿支管接尼龙软管和水平钢管的联合放矿结构形式，有效增强了矿浆流动中的重力分选作用和排矿过程中的漫流、弯曲主流等现象，使矿浆流速各异、冲淤不定、粗化、细化和挟砂各种运动交替发生，促进了矿浆沉降分级，保持了坝前滩面尾砂粗和库后细的沉积规律。放矿方式见下图：
图1 尾矿倒退式放矿装置平面图
图2 尾矿倒退式放矿装置剖面图
图3 坝顶均匀分散放矿
（三）创新点
1.通过试验确定尾矿最佳排放浓度，为尾矿库的干滩形成提供了有利的前提条件。
2.尾矿浆通过尾矿输送管路进入尾矿放矿主管，矿浆由放矿口向坝体方向自流排出。采用该放矿方式，有效增强了矿浆流动中的重力分选作用和排矿过程中的漫流、弯曲主流等现象，使矿浆流速各异、冲淤不定、粗化、细化和挟砂各种运动交替发生，促进了矿浆沉降分级，保持了坝前滩面尾砂粗和库后细的沉积规律。
三、取得的效果
经过上述两项技术改造后，我们对尾矿浓度和粒度组成以及尾矿库主要指标进行了重新检测，具体数据见下表：
排向尾矿库的矿浆浓度及粒度组成 表三
尾矿综合样 | 浓度（%） | -200目细度（%） |
21.02 | 95.86 |
尾矿库干滩长度及细度 表四
起始位置 | 观测位置 | 距离（m） | 高差（m） | 坡度（%） |
坝边干滩 | 坝前107.3米（坝中位置） | 107.3 | 1.19 | 1.11 |
坝边干滩 | 坝前100.4米（坝中位置） | 100.4 | 1.21 | 1.21 |
坝边干滩 | 坝前102.6米（坝中位置） | 102.6 | 1.13 | 1.10 |
平均值 | 103.4 | 1.18 | 1.14 |
由表三和表四可以看出，改造以后尾矿排放浓度有了明显提高，同时也达到最佳排矿浓度要求，干滩长度和坡度都大幅增加，尾矿库运行良好。我们也请相关尾矿库专家对尾矿库现状进行了安全可靠性分析，分析认为嵩县山金矿业有限公司九仗沟尾矿库坝体轮廓尺寸符合设计要求，坝面无沉陷、滑塌和出逸等现象；库内在用的3#排水井、隧洞等排洪构筑物结构完整，排水通畅；尾矿库监测设施运行正常，安全管理规范。嵩县山金矿业有限公司九仗沟尾矿库生产系统安全设施结构完整，满足安全运行的条件要求。
