第四代尾礦處理工藝

陶瓷耐磨管（又名陶瓷復合管）在礦山的尾礦處理工藝流程階段，應用的非常廣泛；國家對于尾礦處理這方面，一直要求企業能夠以特別而又全面的方式，完善處理，達到循環利用、二次環保的目的。礦山尾礦處理專用的陶瓷耐磨管，更是為尾礦處理的傳輸流程，起到了關鍵性的耐磨作用。

尾礦處理是指將選礦廠排出的尾礦送往指定地點堆存或利用的技術。

近些年來，隨著國家加大環保力度以及環保理念不斷深入人心，如何妥善處理礦產資源開發過程產生的尾礦，進而實現資源綜合利用是擺在礦山企業面前的一個首要問題，傳統的尾礦直排工藝已跟不上時代的步伐，與此同時，在第一代直排法、第二代初期壩(巖石)法以及第三代尾礦庫法的基礎上，誕生了一系列尾礦處理工藝技術，國內大中型礦山的尾礦處理和利用技術概括起來主要有3種，我們稱之為第四代尾礦處理技術。

第四代尾礦處理技術即尾礦干堆、旋流器筑壩和井下充填采空區。

尾礦堆存技術

從選廠出來的尾礦一般濃度較低，不適合采用堆存方式處理，一般是直接打入尾礦庫。將低濃度的尾礦經高濃度或膏體濃密機處理后，得到底流濃度在65%以上的膏體或準膏體，因為膏體具有不離析、低含水、塌落度低等優點，所以適合干式堆存于地表，并且可以節省建設常規尾礦庫的投資。該方法可以在峽谷、低洼、平地、緩坡等地形條件下堆存，不需要建尾礦壩，基建投資少、維護簡單、綜合成本低。實現干式堆存，能有效解決傳統尾礦庫存在的安全隱患、環境破壞、占用土地等問題，同時可提高回水利用率，實現尾礦資源再利用。

實現膏體尾礦干式堆存的關鍵有兩點：

首先，需要有能將尾礦制備成高濃度膏體和濾餅的機械設備。膏體尾礦制備可采用濃密機濃縮、壓濾等方法。

其次，需要有輸送高濃度膏體和濾餅的設備。小型廠礦可用汽車將膏體運到排放地點;對于大型選廠，通常采用固體泵或者是膏體泵輸送。

隨著固體泵的出現，使高含固量介質，尤其是污泥膏體的快速連續輸送成為可能。

在尾礦干堆方案中，當尾礦粒度過粗，無法形成膏體時，必須使用旋流器除去部分粗顆粒才可以形成穩定的膏體。

該流程的特點是選礦廠尾礦首先經過保安旋流器獲得高濃度的粗粒底流;旋流器溢流經膏體濃密機進行細粒的澄清濃縮，從而獲得細粒濃縮產物和澄清的溢流。這一方面能大大減輕濃密機處理能力的壓力、避免濃密機跑渾，同時可獲得高濃度尾礦、提高尾礦濃縮系統的處理能力，在整體上提高了尾礦濃縮脫水效率，該流程充分利用尾礦中不同顆粒沉降速度的差異而采用不同的濃縮設備，大大提高了尾礦濃縮效率。國內某鎳礦采用馬泰旋流器預保安處理除去25%粗砂，以減小濃密機扭矩，結合超級濃密機制的底流濃度為70%的膏體，絮凝劑消耗15g/t。

旋流器底流筑壩技術

利用旋流器有效的分級濃縮作用對選廠尾礦進行旋流處理后用底流筑壩是一種有效的尾礦處理方式。在尾礦處理中，利用旋流器進行分級，得到物理力學指標更好的底流用于堆壩，使尾礦系統更加安全，特別是在平地堆壩、下游法及中線法堆壩中，旋流器的使用尤為廣泛，在上游法堆壩中，也可以使用旋流器濃縮分級。

利用旋流器，將原尾礦中的粗、細級顆粒分離，使底流中的細顆粒含量小于設計值(國內標準-200目<25%;國外大部分地區要求-200目<15%)，從而使底流物料具有更好的物理力學指標，保證了壩體的安全可靠。在用旋流器底流筑壩時，必須保證底流的產率及質量，以滿足筑壩需要的底流量和形成顆粒粗大且濃度高易于堆積(塌落度低)的物料。旋流器分級和底流特性取決于旋流器的尺寸、沉砂嘴和溢流嘴的大小以及旋流器給料濃度、固體比重、給料壓力及給料濃度等。所以旋流器的選型及安裝方式就顯得比較關鍵。由于尾礦粒度較細，為了達到較小的切分點以及較高的分級效率，在保證處理量的前提下盡量選擇小直徑旋流器;筑壩旋流器根據需要一般采用傾斜或者水平安裝。

在實際運行中，因安裝位置不同，筑壩旋流器又可分為壩上旋流器和壩外旋流器。因磨礦細度要求不同，壩上旋流器又分為“單點布置”和“多點布置”兩種，單點布置方式適用于分級粒度較寬的尾礦工藝，多點布置適用于分級粒度較窄的尾礦工藝。壩外旋流器通常是由多臺旋流器組成的旋流器組，底流經放礦管筑壩，溢流直接放入尾礦庫。針對不同的尾礦工況，壩外旋流器易于調節和控制，但底流輸送難度更大。

旋流器用于尾礦堆存具有如下優點：無需動力源配置，尾礦輸送管路直接接入即可;無需安裝旋流器移動臺車設備，可隨地放置;重量輕，移動、安裝十分方便;處理量大，使用壽命長，經濟效益顯著;允許更快的壩體上升速度;需要更小的占地面積;可以得到更高的穩定性;尾礦庫整體運行費用更低。我國某鐵礦采用馬泰旋流器中線筑壩，旋流器入料粒度-200目占55%～60%，入料濃度12%～19%，經旋流器濃縮分級后，旋流器底流濃度69%～72%，溢流濃度6%～7%，底砂粒度-200目占12.5%，底砂生產率約為65%～67%，旋流器底流粒度和濃度均達到了筑壩的要求。

井下充填采空區技術

由于井下充填具有充分回收資源、保護遠景資源和保護地表不會塌陷等三大功能，所以近年來得到了很大發展。目前，國內應用的充填方式主要有分級尾砂充填以及全尾砂膠結充填。

⑴分級尾砂充填。分級尾砂充填是我國應用最為廣泛的充填方式，絕大部分充填礦山均建有分級尾砂充填系統，包括分級尾砂膠結充填和非膠結充填。這一充填工藝和技術已相當成熟，其輸送料漿的質量分數為65%～70%。

分級尾砂的利用粒徑一般為37μm，要求料漿的滲透速度大于10cm/h。分級尾砂的利用率一般在50%左右。

⑵全尾砂膠結充填。所謂全尾砂膠結充填是以沒有進行分級脫泥的全粒級尾砂作為充填集料的一種膠結充填方式。高濃度全尾砂膠結充填則是以結構流或似結構流狀態進行輸送和采場充填的全尾砂膠結充填方式。傳統的尾砂水力充填受采礦工藝、充填技術和設備的限制，其中多數礦山僅能利用脫除-20μm或者-37μm細泥后的粗粒尾砂，而且砂漿輸送濃度較低，造成井下生產環境污染嚴重、充填體強度不均、充填成本較高等。

全尾砂膠結充填方式可以利用全部尾砂作為充填料，因而適用于充填料來源不足、在地表不能建尾砂庫、尾砂中含有害物質需要處理或尾砂中含有將來可供利用的有用物質需要保存在井下的礦山條件。采用全尾砂膠結充填技術可以實現礦山采礦、選礦、充填三者互為依托、綜合平衡的良性閉路循環，在地表不建尾礦庫、不外排尾礦。

根據該充填膏體特性，輸送物料濃度在73%以下，尾砂具有較好的泵送性能，根據固體物料的可泵送性及膏體穩定性試驗，結合以往項目經驗，最終確定適合該項目的輸送泵為2臺型號為HSP25100?HPS和HSP25100?HP的PM固體泵，依次用來對物料進行遠距離和近距離輸送。

HSP 25100 HPS型充填泵在保證排量在100 m3/h時，正常的可連續泵送的較高壓力可達到10 MPa，在管道可能有堵塞時最大泵送壓力可達到14MPa。

HSP 25100 HP(B型泵頭)充填泵，在保證排量為100 m3/h時，正常的可連續泵送的較高壓力可達到8 MPa，在管道可能有堵塞時最大泵送壓力可達到9 MPa，但輸送排量亦會相應有所下降。

毋庸置疑，PM充填泵在該礦的應用必將在國內黑色金屬行業膠結充填起到積極的作用。

我國某金選廠尾礦進入膏體濃密機，濃密機溢流為300PPM以下的循環水，濃密機底流膏體狀尾礦固體重量百分比濃度為55%～63%左右，膏體尾礦由連續運行的真空盤式過濾機進行深度脫水至含固率在80%以上的濾餅，和部分濃密機底流混合攪拌，同時混摻部分膏體膠結料配成合格采礦充填料，經由膏體柱塞泵直接泵送至井下采礦場作為膏體充填料使用。這個工藝流程彰顯了濃密機+固體泵在井下充填工藝中的優勢。

我國是礦業大國，尾礦又是潛在的二次資源，根據其性質制定合理的處理工藝是有必要的。在第四代尾礦處理工藝中，旋流器、濃密機和柱塞泵的選型和合理搭配是關鍵，尾礦處理方案設計是核心，第四代尾礦處理工藝很好地解決了原諸多尾礦處理方法存在的問題，第四代尾礦處理工藝——尾礦干堆、旋流器筑壩和井下充填采空區必將具有廣闊的應用前景。

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