浅述尾矿干堆技术的前景

第２０卷第２期　２０１１年６月　

矿　冶　

ＭＩＮＩＮＧ＆ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ　Ｖｏｌ　２０．ＮＯ　２　

Ｊｕｎｅ　２ＯＩ１　

文章编号：１００５—７８５４（２０１１）０２—００１０—０５　

浅述尾矿干堆技术的前景　

邓政斌，童雄　（昆明理工大学国土资源工程学院，昆明６５００９３）　摘　要：尾矿堆存的数量越来越大，引发的问题也越来越多。干堆技术是处理尾矿的义一重要途径。　本文浅述了尾矿干堆技术的应用及其前景。　关键词：尾矿；湿法堆存；干堆　中图分类号：ＴＤ９２６．４　１　文献标识码：Ａ　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—７８５４．２０１１．０２．００３　

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮ　ＯＦ　ＤＲＹ—ＴＡＩＬＩＮＧＳ　ＳＴＡＣＫＰＩＬＩＮＧ　ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ　ＡＮＤ　ＰＲＯＳＰＥＣＴ　ＤＥＮＧ　Ｚｈｅｎｇ—ｂｉｎ，ＴＯＮＧ　Ｘｉｏｎｇ　（Ｆａｃｕｌｔｙ　ｏｆ　Ｌａｎｄ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｋｕｎｍｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ６５００９３，Ｃｈｉｎａ）　

ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ａｓ　ｆａｒ　ａｓ　ｍｕｃｈ　ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆ　ｔａｉｌｉｎｇｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ，ｍｏｒｅ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｗｅｒｅ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅｍ．　Ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｄｒｙ　ｓｔｏｃｋｐｉｌｉｎｇ　ｉｓ　ａｎｏｔｈｅｒ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｗａｙ　ｔｏ　ｄｅａｌ　ｗｉｔｈ　ｔａｉｌｉｎｇｓ．Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａ—　ｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄｒｙ　ｓｔｏｃｋｐｉｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ｔａｉｌｉｎｇｓ；ｗｅｔ—ｔａｉｌｉｎｇｓ　ｓｔａｃｋｐｉｌｉｎｇ；ｄｒｙ　ｓｔａｃｋｐｉｌｉｎｇ　

世界各国每年采出的金属矿、非金属矿、煤、黏　土等达１００亿ｔ以上，排出的尾矿量约５０亿ｔ，以有　色金属矿山累计堆存的尾矿为例，美国达到８０亿ｔ，　前苏联为４１亿ｔ，我国金属矿山堆存的尾矿量已达　５０亿ｔ以上…。随着矿业开发规模的增大和入选　矿石品位的降低，尾矿堆存的数量将逐年增大，不仅　占用大量土地，造成资源的浪费，而且对生态环境造　成严重污染　。因此，对尾矿的治理和开发利用已　成为２１世纪世界各国共同关心的课题。　１　传统尾矿湿法堆存面临的问题　我国固体矿产长期采选排出的尾矿与废石的堆　收稿日期：２０１０—１２—２０　基金项目：国家自然科学基金优先资助领域熏点项目群（项目　批准号：Ｕ０９３７６０２）　作者简介：邓政斌，硕：ｔ生，主要从事矿物加工和资源综合利用　等方面的研究。　通讯作者：童雄，教授，博士后，博士生导师，主要从事矿物加　工和资源综合利用等方面的研究。Ｅｍａｉｌ：ｘｉｏｎｇｔｏｎｇ２０００＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ　存量占地面积已达１．８７～２．４７万ｋｍ　，而且建设新　的尾矿库每年需要占用３００～４００ｋｍ　的各种农业或　林业用地　。据不完全统计，全国现有大大小小的　尾矿库达４００多万个，金属矿山堆存的尾矿量每年　以产生６亿ｔ的速度递增，其中铁矿山每年排放１．３　亿ｔ，有色金属矿山年排放１．４亿ｔ，黄金矿山较少也　达２４５０万ｔ以上。　１．１尾矿库的污染及维护　目前，国内外绝大部分金属矿山都采用传统的　水力输送法，以矿浆的形式，连水带砂全部输送到尾　矿库，以沼泽状态的方式贮存。不仅对环境造成严　重的破坏，增加了安全隐患，而且大量占有土地，增　加矿山的投资规模和尾矿库的运营成本，成为制约　金属矿山可持续发展的主要问题之一　。　我国尾矿的综合利用率仅为７％左右，大量的　尾矿只能长期堆放在尾矿库中，有些边远地区的乡　镇矿山选厂甚至直接将尾矿排放到自然场地之中。　即使排放到尾矿库的尾矿，也对矿区周边环境造成　了严重的影响，主要表现在：尾矿在受到腐蚀时，以　邓政斌等：浅述尾矿干堆技术的前景　及某些进入尾矿中的可迁移元素发生化学迁移时，　将会对大气和水土造成严重污染，并导致土地退化，　植被破坏，甚至直接威胁到人畜的生存；尾矿库表面　产生的粉尘可达到很远距离，从而恶化了周边地区　的卫生条件，最终以“跨域报复”、“污染转移”等不　同形态影响区域环境；矿浆水中常含有重金属离子　以及残留的有毒浮选药剂，剥离废石中含硫矿物引　发的酸性废水等，对矿山及其周边地区环境污染和　生态破坏，其影响将是持久的　。目前，我国因尾　矿造成的直接污染面积已达百万亩，间接污染土地　面积６６．６７余万ｈｍ　。而且尾矿库坝体高度随着尾　矿的大量堆放而增加，不安全隐患日益增大　。据　测算，每年因固体废弃物的污染造成的经济损失在　３００亿元人民币左右，其中每年要花费１０～１５亿元　用于堆存尾矿，１５—２５亿元用于维护尾矿库。　１．２尾矿库的投资　尾矿库的基建投资占矿山总投资的１０％以上，　占选矿厂投资的２０％左右，有的几乎与选矿厂的投　资一样多，甚至超过选矿厂。尾矿库设施的运行成　本也较高，有些矿山的运行成本占选矿厂生产成本　的３０％以上。近年来，由于征购土地和搬迁农户的　费用越来越高，因此建设尾矿设施的费用也越来越　高。此外，尾矿库还是矿山生产的最大的危险源之　一，一旦尾矿库失事，将给工农业生产及下游人民生　命财产造成巨大损失　。　１．３尾矿库事故　根据世界大坝委员会（ＩＣＯＬＤ）的统计分析，自　２０世纪初以来，已经发生的各类尾矿库事故不少于　２００例。　云南锡业公司火谷都尾矿库发生溃坝事故，死　伤２６３人，直接经济损失达２０００多万元，直接原因　就是洪水漫顶。　江西赣南某钨矿尾矿坝，因为矿山资源枯竭等　原因而停产关闭，矿井停产关闭后，尾矿库也就自然　停止使用，但没有对尾矿库实施闭库处理，而是顺其　自然，无人管理。结果于１９９３年５月因尾矿库内排　水井被树枝石块等杂物堵塞，排水不畅，导致尾矿库　内的水位上涨，造成尾矿库的主坝一半溃决，洪水　夹带着尾砂呼啸而下，形泥石流，冲毁了下游许多民　房，淹没了数百亩良田，使下游的河床平均抬高了　２．５　ｍ，损失惨重，教训深刻　。　２００８年９月８日，山西省临汾市襄汾县新塔矿　业有限公司尾矿库发生特别重大溃坝事故，造成　２７７人死亡、４人失踪、３３人受伤，直接经济损失　９６１９万元。　受台风“凡亚比”影响，２０１０年９月２１日，“紫　金矿业”建于信宜市钱排镇达垌村背后海拔数百米　高山腰上的银岩锡矿高旗岭尾矿库发生溃坝，导致　２８人死亡或失踪。信宜全市受灾人口达３５万人，　直接经济损失超过９．５亿元；全市民房倒塌２２３户　７８３幢，损坏房屋６３７０间；农作物受灾面积　７．２６１　ｋｈｍ　。全市停产工矿企业１０２家，而紫金矿业　银岩锡矿短时间内难以复产。　２０１０年１０月４日，匈牙利一氧化铝尾矿库溃　坝，巨响之后，大约１００万ｍ　夹带着红色泥浆的重　金属有毒废水倾泻而出，淹没了８００　ｈｍ　土地，造成　至少８人死亡、上百人受伤，顿时吸引了全世界新闻　媒体的眼球。时至今日，应急救援和善后处理仍在　进行当中，一旦废水污染了多瑙河，造成的环境灾难　将影响沿岸至少１０个国家。　国家安监总局的资料显示，截至２００９年底，即　便经过清理和整顿，全国仍有尾矿库共１２５２３座，其　中，危、险、病库仍有２０９８座，这些尾矿库普遍存在　浸润线过高、调洪库容不够、坝体裂缝现象严重、坝　体安全观测设施不健全等重大安全与环保隐患。　１．４尾矿库的扩容　许多老矿山开采多年，尾矿量基本达到了尾矿　库的设计容量。随着服务年限增加，尾矿量也大量　增加，尾矿库存在塌坝的潜在危险。尾矿库基建投　资大、占地多，浪费了土地资源。如何利用有效的资　源延长尾矿库的服务年限，成为许多老企业面临的　紧迫问题。　

２尾矿的干堆技术　尾矿干堆技术是近年来国内外逐渐兴起的新的　尾矿处理技术，与全尾充填采空区技术、尾矿加工建　材制品等尾矿整体利用技术并称为国内大中型矿山　尾矿处理和利用的三大主要途径　。不仅可大幅　度减少尾矿输送量，提高尾矿的回水利用率，减少尾　矿坝溃坝等安全事故的发生，延长尾矿库或尾矿坝　的服务年限，降低尾矿库或坝的运行和管理成本，而　且还可以开发原来不具备建设尾矿库条件的矿山，　具有广阔的应用前景。　２．１尾矿干堆技术的原理　尾矿经过滤后，充分挤压成为干片状的尾渣饼，　浓度达到８０％以上，含水量仅有２０％左右，用皮带　传送机或货车运往尾矿干堆场里分层堆放。为防止　粉尘污染，对进入干堆场的尾矿用推土机推平并进　・ｌ２・　矿　冶　行碾压；每逢干旱季节，还在场内喷雾洒水，使其经　常保持湿润状态，并在分层干堆形成的坡段上压土　盖沙，栽种植物。这样，压滤处理后尾渣中含有的微　量有害物质，已被封闭在干堆场里，避免外渗和扩　散，经过长期的露天曝晒和自然降解，可基本消除对　环境的危害¨　。　２．２尾矿干堆的投资　传统的尾矿堆存，尾矿库选址要求严格，工程投　资大，建设周期长，维护费用高，且存在重大安全和　环境隐患。相较于传统的尾矿湿堆技术，干式堆存　新工艺具有投资少、安全系数高、坝体稳定性好、对　周边环境的影响小、尾矿堆放库容利用系数高、占地　面积少、运行费用低，可省去大规模的排水设施和必　须有一定高度的尾矿坝的建设投资，只需要很少资　金建设简单的堆场；也可在荒坡、洼地等处堆存等众　多优势，实现了经济发展与资源环境保护的双赢。　２．３尾矿干堆技术的适用条件　从经济角度来说，尾矿干堆不及常规尾矿排放　方式有优势。但随着尾矿场数量的增加和法律的完　善，承载着矿山、管理者、公众三方面期望的尾矿干　堆技术逐渐成为尾矿运行管理的一个选择。当有下　述情况之一时，可考虑采用尾矿干堆方式：　（１）与水力输送尾矿分散排矿筑坝相比更具经　济性时；　（２）对尾矿库安全有特殊要求时；　（３）对环保和节水有特殊要求时；　（４）库区地形、地质条件、尾砂物理力学条件不　适宜采用水力输送尾矿分散排矿筑坝时¨　。　３　尾矿干堆技术的优缺点　３．１尾矿干堆的优点　３．１．１短期效益分析　（１）提高了尾矿库安全性能。通过采用干堆技　术，尾矿含水量２０％左右，堆放易固化，库内不积　水，从根本上杜绝了尾矿库因积水和渗透而产生的　危及尾矿库的安全和环保问题。采用尾矿干堆后，　可彻底消除洪水漫顶和尾矿透水、溃坝对下游可能　造成的危害。　（２）延长了现役尾矿库使用寿命。采用新法处　理后形成的滤饼，不但可以干式堆存，还可以用于筑　坝，现役尾矿库终期库容利用系数可达１．０～１．４，　甚至更高，可大幅度地增加尾矿库的库容，延长现役　尾矿库的使用寿命。　（３）提高了回水利用率。实施尾矿干堆后，减　少了常规尾矿库贮存方式普遍存在的因地表蒸发和　地下渗透等因素减少的可利用回水量，选厂回水利　用率可提高到９０％以上。　（４）实现了尾矿资源二次利用。该工艺首端分　离出的粗砂，可作为建筑用砂，剩下的尾矿可用于填　充造地，并在建筑材料开发上具有广阔的前景。　３．１．２长远的经济和社会效益分析　（１）减少了土地资源的占用。由于尾矿经过干　式处理后达到相当高的浓度，可以在不建常规尾矿　库的情况下，使尾矿安全堆存于峡谷、低洼、平地、缓　坡等地形条件，使尾矿处理大为简化，大大节省尾矿　占地。　（２）节约成本。采用干堆技术后，大大节省了　常规尾矿库的建设费、运营费、维护费等。　（３）改善了矿区周围的生态环境。尾矿干排后　可以在生产过程中进行回填复垦和生态恢复，对周　边空气不再产生粉尘污染，土地沙化和植被恢复问　题也迎刃而解，有效地解决了资源开发与环境保护　之间的矛盾，实现了矿区环境效益与企业经济效益　的双赢。　３．２尾矿干堆的缺点　尾矿干堆有以下缺点：　（１）若不是新建矿山，一般需要技术改造，需要　数百万元的投资。　（２）尾矿压滤干堆一般一次性设计，无法服务５　～１０年以上，因为干堆的尾矿运输量每年都要增加　距离与成本。因此，在利用此技术之初就应作好这　方面的准备。　（３）利用国产压滤设备，虽然备品备件供应与　采购比较容易，价格也不高，但是，一般国产设备质　量较差，需要经常修理与维护。　（４）尾矿压滤干堆技术，对于氰化炭浆工艺效　果明显，而对于采用浮选法生产的矿山一般效益不　明显，其应用受到限制。　（５）此技术对北方干旱地区较为适用，而对多　雨的南方地区则要慎重考虑，权衡利弊¨　。