尾矿堆存处理工艺比较及应用
2012年8月
第41卷第4期（总第235期）云南冶金
YUNNAN METALLURGY Aug．2012
Vol. 41．No. 4（Sum235）
尾矿堆存处理工艺比较及应用
陈华君，何艳明，栾景丽，熊国焕
（昆明冶金研究院，云南
摘
*
昆明650031）
要：尾矿的堆存处理工艺分为干堆和湿堆。通过对尾矿湿式堆存工艺和干式堆存工艺比较，探讨尾矿湿
式堆存工艺和干式堆存工艺的优缺点，并进一步通过典型案例分析其在矿山工业中的应用情况。尾矿干堆技术因其环保、社会、经济效益显著，在环境保护日趋完善的背景下必将成为一种尾矿贮存的发展趋势。
关键词：尾矿；干堆；湿堆中图分类号：TD926. 4
文献标识码：A
文章编号：1006－0308（2012）04－0068－06
Comparison of Tailings Stacking Technologies and Their Applications
CHEN Hua －jun，HE Yan －ming，LUAN Jing －li，XIONG Guo －huan（Kunming Metallurgical Research Institute ，Kunming ，Yunnan 650031，China ）
ABSTRACT ：The tailings stacking technologies are divided into dry stacking and wet stacking．By carrying out a comparison of dry
stacking versus wet stacking ，their advantages and disadvantages were discussed ，and their application situation in mining industry were fur-ther analyzed through typical cases．The dry stacking will surely be a development trend of tailing storage due to its remarkable environmen-tal ，social and economic benefits．
KEY WORDS ：tailings ；dry stacking ；wet stacking
1引言
面存在较大差异。
本文通过对尾矿湿式堆存工艺和干式堆存工艺比较，探讨尾矿湿式堆存工艺和干式堆存工艺的优缺点，并进一步通过典型案例分析其在矿山工业中的应用条件。
全世界每年排放的废石和尾矿约50亿t ，我国
［1］
产生的尾矿约3亿t 。在我国工业固体废弃物综合利用率在60%左右，由于尾矿综合利用技术复杂、难度大，又关系到企业和行业生产与发展，导致金属尾矿的综合利用率平均不到10%，产生的大量尾矿堆存于尾矿库中。我国现有尾矿库12718座，云南约1037座，较大部分为金属矿尾矿库约900多座，且相当大部分金属尾矿库为湿堆，干式堆存的尾矿库较少。尾矿库湿式堆存为尾矿传统的堆存工艺，干式堆存为一种新兴堆存方法，近几年来发展较快。尽管尾矿库湿式堆存和干式堆存都能较好地处理处置尾矿，但尾矿湿式堆存工艺和干式堆存工艺在选址、经济技术指标及其环境保护等方
2尾矿堆存工艺应用比较
湿堆是尾矿堆存应用最普遍的堆存工艺，湿堆多采用筑坝建库的方式堆存尾矿。尾矿堆存时常说的尾矿坝是尾矿库的重要构筑物，由初期坝和堆积坝构成。尾矿库由堤坝和山谷围筑而成，按尾矿筑坝的方式，尾矿库的库型主要分为一次筑坝型（包括废石筑坝）和尾矿堆。
尾矿干堆并不是近些年新出现的尾矿堆存形式，尾矿干式堆存工艺主要通过疏干尾矿中的水
*
收稿日期：2012－03－26
作者简介：陈华君（1984－），女，上海人，助理工程师。
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陈华君，等尾矿堆存处理工艺比较及应用
分，减少库内积水，从而达到降低坝体浸润线，提高坝体稳定性，提高尾矿回水利用率，提高库容利
表1Tab. 1
堆存工艺
（1）尾矿堆场的滤饼浓度一般在75% 80%之间；
滤饼式堆存
用系数的目的
［2］
。目前，尾矿干式堆存的工艺类
型主要包括滤饼式堆存、膏体式堆存，见表1。
［2 3］
主要干堆工艺
Main dry stacking technologies
工艺特点
（2）入库的方式可参照传统尾矿筑坝形式（上游式、中游式、下游式）；老尾矿库改造不适用此法，会造成库内有积水；新建的尾矿库可采用此法，以倒排矿形式堆存，基建投资最少，库区排水相对简单。（1）尾矿膏体堆存对矿浆密度、细度、粘度和水分含量都有特定要求；
（2）尾矿中粒级小于20μm 的尾矿渣必须有15%以上；
（3）尾矿粒度越细，形成膏体的浓度范围越宽。
开阔地自由式堆存山谷地形自由式堆存筑坝堆存
将尾矿膏体以管送方式向选定的开阔地中心排放，膏体自流沉积，形成坡度较缓的圆锥形堆积体，堆体的坡度在5% 7%左右。
在山谷地区利用山谷狭窄的缓坡作为膏体流动界面，通过高差使尾矿膏体自流沉积堆存。
被广泛采用，由于尾矿本身不产生水，所以它的堆存要比矿浆尾矿堆存简单和灵活。
膏体式堆存
以上两类干堆工艺技术较成熟，也在各类矿山
的堆存中得到越来越多的应用。
新型袋装干式堆存是尾矿堆存工艺从环境效益和经济效益出发，借鉴了泥沙充装技术，将其应用到尾矿堆存中。
尾矿的堆存受地域和经济等因素影响，湿堆工
表2
Tab. 2
指标
艺在我国尾矿堆存中使用较普遍，尾矿干堆技术存在一定的技术优势，近年来在一些地区得到运用，但尾矿干堆技术由于设备投资高、运行成本大等特点在尾矿堆存中的应用受到了限制。尾矿干堆及湿堆工艺在生产实践中的应用比较总结见表2。
尾矿干堆湿堆工艺应用比较
［2 14］
Comparison of the application of dry stacking and wet stacking for tailings
湿式堆存工艺
（1）经浓密机处理后，矿浆浓度为30% 50%直排尾矿库（坝）；（2）泵送、自流或管道输送至尾矿库（坝）；（3）库内有存水区域，用于澄清尾矿水，可回用于选矿厂，具有一定调蓄洪水的能力；（4）库容利用率一般＜0. 8。
新型袋式堆存
（1）尾矿浆中加入一定比例的絮凝剂，采用浓密机浓缩后使矿浆浓度达到40% 50%；（2）输送灌入特殊材质膜袋中，通过自然脱水和上层重力对袋子的静压脱水，尾矿随袋成型堆积筑成；（3）尾矿采用膜袋自然脱水，尾矿随袋成型筑成的堆积体稳固，并容易堆高；＞0. 9。
（4）库容利用率
尾矿干式堆存工艺
（1）通过使用机械、外力或絮凝剂使矿浆浓缩或脱水后，尾矿（滤饼）含水率≤20%；（2）采用皮带运输，量少也可采用汽车运输，高度浓缩尾矿（膏体尾
工艺技术特点
矿）也可以采用泵送；（3）库容利用率
（6）尾矿
＞0. 9；（4）尾矿固结速度快；（5）尾矿坝浸润线低，坝体稳定性强；夹层；生产。
（1）尾矿库纵深较短或沟谷坡度较陡，建成上游式尾矿库后，不能满足调洪及排矿要求；
（2）库区位于高地震烈度带；
（4）
（3）尾矿砂较细，不能用于筑坝；排放后不发生粗细颗粒分级，不形成泥粒
（7）回水利用率高，节约大量生
产用水，确保地处干旱地区的选厂正常
（1）选择低洼或山谷地区作为贮存尾矿的场地，要考虑尾矿堆积场地的容积能力、运输距离、地质构造等，避开地下岩体断裂带；
（2）平地堆放需占用大量平
坦土地，应修建截洪沟和挡砂设施，防止径流水进入场地或尾矿流失，此种场地主要适用于规模较小的选矿厂或者地处戈壁、沙漠有大量闲置土地地区的选矿厂；（3）沟谷山地堆放的场址，主要选在距选矿厂距离适宜、地形地质条件良好的沟（1）堆存不受地形限制；（2）尾矿堆存地区多雨或雨季较长；（3）小型矿山。
适用条件
库区地质条件（多为灰岩的地区）不适合建湿排尾矿库；山；山；
（5）水资源匮乏的矿
（6）根据当地环保要求，尾矿水不（7）长距离、高浓度的尾矿输送
能排放或者是尾矿水处理费用非常高的矿项目。
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第41卷第4期（总第235期）续表2指标
尾矿干式堆存工艺
（1）节约尾矿库（坝）占地；（2）因为库内不存积水，坝体内没有浸润线，坝体不会因渗透破坏，造成事故；
安全环保效益
（3）尾矿
疏干过程中绝大部分矿浆含水量在入库前就回收利用、处理，既避免了水资源的流失，又减少了水对环境造成的影响；（4）当发生地震时不会产生液化现象，抗震安全度较高；
（5）当发生溃坝时不会出现
泥石流现象，堆积坝边坡产生滑坡造成的影响和损失较小。
（1）筑坝工程量相对较小，施工费用有
经济效益
所降低（2）设备投资较高；（3）生产运营成本较高；
云南冶金
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Vol. 41．No. 4（Sum235）
湿式堆存工艺
（1）尾矿水中含有选矿药剂、重金属及酸碱等物质，虽然其物质含量微小，但不可避免地渗入地下对周边环境造成影响；（2）尾矿坝体浸润线较高，尾矿库存在安全隐患；悬湖；
（3）占地面积大，需要投人
（4）形成尾矿库
大量资金征林、征地；
新型袋式堆存
（1）遇暴雨天气，尾矿不易被雨水冲刷；
（2）土地占用量少；
（3）尾矿库的堆坝溃坝安全隐患小。
（5）何时能形成回水、回水量能
有多少无法确定，回水量不大。
（1）尾矿湿堆方式目前为一次投资，运行费用低，但存在后期继续投资的问题；（2）建设周期短，可使企业早投产早见效益；（3）基建投资相对较小。
（1）初期投资小，运行、管理费用低；
（2）便于资源二次利用及复垦。
3
3. 1
尾矿堆存技术应用实例分析
干、湿堆工艺在石灰岩地区应用比较
湿堆工艺对尾矿粒度比例要求不高，一般经浓
水量大大减少。在尾矿堆存时，若尾矿库不采取防渗措施，尾矿排入库内后多余水分通过排渗管、排水沟及排水井收集后进入回水池或沉淀池，仍有部分尾矿废水可通过岩土孔隙进入地下。
各尾矿库区岩体结构、类型和岩层厚度等不同，导致尾矿废水下渗的速率及水量都不同。石灰岩地质在我国较为常见，特别在云南省大部分地区，尾矿库库区范围内亦会存在这种岩层。下面是在石灰岩地区分别采用湿堆及滤饼干堆工艺进行尾矿堆存的实例比较。
密机浓缩后排出的尾矿浓度也相对较低，尾矿排入尾矿库时带有大量水分。对于普通尾矿的尾矿库，例如铜、铁、铅锌、镍钼等尾矿，通常防渗等级低，一般情况下允许尾矿水外排。滤饼式干堆对尾矿细粒度比例及矿浆浓度的要求与湿堆工艺相似，但经浓密机浓缩后，尾矿还需经过板框压滤机或陶瓷过滤机压滤，进一步疏干尾矿中的水分，外排废
表3
Tab. 3
项目尾矿粒度矿浆浓度尾矿浸出毒性鉴别
湿堆与滤饼干堆工艺应用比较
Comparison of technology application for wet－stackedtailings versus filter cake stacking
云南省南部某锡矿尾矿库－0. 074mm 占14. 15%
24% 30%一般工业固体废物Ⅰ类
云南省西南地区某铅锌矿尾矿库
－0. 074mm 占34. 5%
25% 30%一般工业固体废物Ⅰ类
库区地处构造侵蚀中山地貌和侵蚀堆积地貌，地形地貌条件中等复杂；岩土工程地质条件中等复杂；部分土体工程地质性质较差（红粘土、软粘土、粉细砂夹层）。
浓密机陶瓷过滤机采取土工膜防渗
无事故
库区处于高山分水岭地区，坝体底层石灰岩与页岩
库区地质
的分水接线正是地下水的分水岭迎水坡石灰岩凸起部分，有喀斯特溶洞排拽凹地集水。
尾矿浓缩设备尾矿疏干设备防渗措施事故
浓密机无无
出现尾矿废水下渗，落水洞泄露尾矿事故
尾矿堆存工艺见图1。70
陈华君，等尾矿堆存处理工艺比较及应用
图1
Fig. 1
尾矿堆存工艺框图
Block diagram of tailings stacking process
该锡精矿选矿尾矿排入尾矿库。尾矿堆存工艺为湿排，筑坝堆存。由于该尾矿库处于灰岩地区，尾矿库在使用初期，在库底或四周曾不同程度出现落水洞泄漏尾矿事故，企业曾经采用补救措施对发现的落水洞进行治理。在尾矿库运营时虽然已经采取了防渗措施，但在石灰岩分布地区采取湿堆的尾矿堆存方式仍会造成尾矿废水渗漏，污染地下水的情况，严重时还会出现地层塌陷的情况。
铅锌矿尾矿采取滤饼干堆，通过浸出毒性鉴别确定该尾矿属一般工业固体废物Ⅰ类，但尾矿库地处岩溶化地区，环境相当敏感，该干堆尾矿库在设计时要求按一般工业固体废物Ⅱ类进行建设，并采取土工膜防渗。由于在库区实施了水平防渗、清污分流等设施，大大降低了尾矿库周围水环境污染风险；对入库的尾矿进行疏干，尾矿水经过简单处理回用于生产，既节约了新水的用量，又避免了库内水量较大，造成下渗；提高了库容利用率，降低了浸润线高度，减小尾矿坝溃坝风险。
石灰岩易受流水侵蚀，不易贮水和隔水。若库区包气带岩层多为石灰岩，会使得包气带防护性能弱。包气带中通过土壤、岩石、水、气结合而形成的抵御污染物的系统对污染物的阻隔效率和消减作用都会减弱，尾矿废水中的污染物便可透过包气带进入潜水，造成地下水污染。在石灰岩地区采用湿法堆存尾矿，由于尾矿含有较多水分，废水透过包气带进入潜水，影响了地下水的自然补给和排泄条件，破坏了潜水含水层本身的平衡状态，长此以往不仅会改变了地貌形态，还会引起地质灾害。因此，尾矿库区若地质类型以石灰岩为主，尾矿堆存则应考虑采用干堆工艺，使尾矿入库水分降到最低。针对一般工业固体废物Ⅰ类的尾矿，在尾矿库设计时可考虑采取简单防渗措施，如铺加黏土层等，以人为手段增加包气带防护性能，必要时也可采用土工膜防渗。而尾矿为一般工业固体废物Ⅱ类
时，若无更好的库区选址，则应采取较为严密多层防渗措施，防止尾矿废水下渗。3. 2
膏体式干堆的应用
膏体尾矿堆存技术在国外已经应用发展了30多年，但在我国的应用的较少，主要是受技术经济、国情和环保理念等因素的制约。将尾矿制成膏体，基本的要求是－20μm 粒级的颗粒需占15%以上，因此将尾矿制成膏体，尾矿粒级的配比就显得很重要，但因各矿石性质及成分存在差异，粒级配比也不同。典型的膏体尾矿排堆工艺流程见图2。
乌努格吐山铜钼矿是我国比较早采用尾矿膏体堆存技术的尾矿库之一，该尾矿库地处内蒙古大草原，地势开阔。当地严重缺水，冬季寒冷，常有大风。该尾矿细度－0. 074mm 占65%，经试验分析，其尾矿细粒成分满足制备膏体的要求。低浓度的浮选矿浆从选矿厂经管道输送到深锥浓密机将矿浆浓度提高到70% 72%，成为典型的膏体尾矿浆，与固化剂经搅拌捏合，后经隔膜泵输送至尾矿坝进行多点排堆。
采用膏体堆存工艺，尾矿的流动性在絮凝剂及固化剂的作用下有所削弱，其固化强度有所增加，并且固化时间相对较短，排放后会形成自然的堆锥体，较湿式堆存其堆放的稳定性要强。在草原等地势平坦的地带采用传统的湿堆进行尾矿堆存，由于没有沟谷等天然地势做围堰，为了增长尾矿库的服务年限，往往需要筑高坝或占用更多的土地，而采用膏体堆存工艺，膏体尾矿存在一定的自流沉积坡度，可自然堆高，加之尾矿膏体排堆对堆放场要求的条件不苛刻，这样便减少了尾矿库占地面积，减小尾矿坝围坝工程量，节约了筑坝成本，降低了坝高及尾矿库溃坝风险。另外，尾矿浆通过浓缩、压滤，浓度提升至70%以上，矿浆中大部分的水可得到回收利用，尤其在严重缺水地区优势明显。
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图2Fig. 2
膏体尾矿排堆工艺流程示意图Process flow of pasted tailings piling
尾矿膏体表面暴露在大气中的水分子会蒸发，长期堆存后，膏体表面会出现干裂。但是这种干裂仅为水分蒸发，体积缩小，而与粒度分布的关系并没有改变，没有出现粗细颗粒之间的离析，而干裂以后变得更加致密，所以在大风天气不会起尘减小了尾矿库对周围环境空气的影响。
［3］
新型袋式干堆技术是依据尾矿的理化性质和污
染物成分，选择适用的土工织物充填尾矿，然后进行入库堆存，目前国内还未进行产业化应用，但已在老挝某铁矿尾矿项目成功应用。
项目厂区属热带、亚热带季风气候，潮湿度较大，全年年平均气温28ħ ，降雨量充沛；湿度变化较大，针对老挝的气候特点和铁矿尾矿的性质，铁矿尾矿采用高压高效深锥浓密机絮凝浓缩，底流浓度可达到40% 50%，在尾矿浆加入絮凝剂经浓密机浓缩后，输送灌入膜袋中，通过自然脱水和上层重力对袋子的静压脱水，尾矿随袋成型堆排（工艺流程见图3）。
，
但该工艺在应用时，由于工艺尚不成熟，制备尾矿膏体的环节中尾矿粒度配比仍在调整阶段，膏体稳定性欠佳，在尾矿膏体固化前，尾矿堆存还有废水排出。各矿山固化剂选择有异，若采用水泥作为固化剂，不但成本较高，而且对尾矿的后续利用及尾矿库复垦不利。3. 3
袋式堆存的应用
图3
Fig. 3
袋式堆存尾矿处理系统工艺流程示意图
Process flow of tailings stacking treatment system with membrane bags
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陈华君，等尾矿堆存处理工艺比较及应用
该工艺不需要建坝，只要选择适当的堆存场地，依堆存场的地势按一定的坡比进行堆高，堆存达到2m 后进行护坡，服务年限结束后，可对尾矿堆场复垦，防止泥土流失，恢复生态。该堆存工艺因尾矿是液体输送，用膜袋堆存容易造型堆高，而且不受雨季影响，不会受雨水冲刷造成泥石流危害。另外，该工艺初期投资较小，运行成本也较低。
在该工艺应用过程中，作为承载尾矿的介质，尾矿的膜袋选型显得很重要，应根据尾矿的特性及堆存场地的自然条件来确定膜袋的规格、材质及加工方法；并在尾矿装袋之前加入固化剂或抑制剂等辅助物料，可以提高堆料的稳定性、缩短固化时间，或抑制尾矿中某种有害成分随水分渗出膜袋，若尾矿为一般工业固体废物Ⅱ类时，堆存仍需按要求采取防渗措施。
参考文献：
［1］郭忠林．2008年云南采矿年评［J ］．云南冶金，2009，38
（2）：1－14．［2］文
枚，赵定柱，龚爱民，等．尾矿干式堆存工艺要点分析J ］．科技信息，2011，8（2）：812－813．及技术优势探讨［
［3］惠学德，谢纪元．膏体技术及其在尾矿处理中的应用［J ］．
中国矿山工程，2011，40（2）：50－54．
［4］曾宪坤，沈楼燕．关于在我国南方多雨地区实施尾矿干堆技
术的探讨［J ］．中国矿业，2011，20（5）：90－92．［5］迟春霞，沈
（8）：47－49．
［6］罗敏杰．浅谈尾矿干堆技术［J ］．有色冶金设计与研究，
2009，30（6）：27－29．［7］邢万芳，金英豪，姚
香．黄金尾矿干堆技术若干问题探讨
［J ］．有色金属：矿山部分，2008，60（1）：48－49．
［8］黎东亮．尾矿工程设计施工运行维护及综合效益手册［M ］．
北京：中国矿业出版社，2010．
［9］付永祥．大型山谷型尾矿干堆场设计理念与实例［J ］．金属
矿山，2009，400（10）：1－4．
［10］田赞生．对黄金矿山尾矿压滤干式堆存的认识［J ］．甘肃冶
金，2007，29（2）：44－46．
［11］赵静波．某矿尾矿干排与湿排效益对比［J ］．新疆有色金
属，2010（4）：43－44．［12］林［13］陶［14］耿
心．干堆工艺在尾矿库建设中的应用［J ］．南方金属，德，程妍东，袁小冬，等．湿排法金矿尾矿库环境风险强，祁海宾．尾矿膏体堆存控制系统的设计与实现2010（4）：30－32．
J ］．北方环境，2010，22（1）：34－36．评价实例分析［
［J ］．世界有色金属，2010（12）：74－75．
［15］赵永生．充分利用澜沧铅锌尾矿与废渣的思考［J ］．云南冶
金，2007，36（2）：99－101．
．黄金，2002，23强．尾矿干堆技术探讨［J ］
4结语
无论是传统的湿堆工艺，还是新型的干堆技
术，在工程选址、技术指标应用、环境和经济效益等方面都存在着各自的优势和不足，但较传统的湿堆工艺来说，尾矿干式堆存在环境保护及尾矿库安全等方面的优势已经很明显。在尾矿堆存处理时采用干堆技术，对保护和改善生态环境，创造更高的经济效益和促进矿山的可持续发展有着重要的意义。
（上接第67页）
［3］余煜棉，张俊浩，莫胜钧．溶剂萃取石墨炉原子吸收光谱法
连续测定地质样品中金、银、镓、铟［J ］．光谱学与光谱分析，1996，16（3）：99－104．
［4］王同聚，吕凤侠．高氯酸－硫脲介质火焰原子吸收光谱法测
定银［J ］．信阳师范学院：自然科学报，1995，8（3）：286－288．［5］刘玖芬，薛
光，姚万林，等．微波封闭溶样原子吸收法测
．黄金，2003，24（10）：49－51．定金精矿中的银［J ］
［6］刘玖芬，刘自娟．用火焰原子吸收法测定金精矿中高含量的
J ］．黄金地质，2003（4）：11－13．银［
［7］湖鸿懦．原子吸收光谱法连续测定地质样品中铜铅锌银［J ］．
29（6）：368－370．理化检验：化学分册，1993，
［8］陈立华．原子吸收法测定矿石中的几种溶矿方法［J ］．有色
矿冶，2010，12（6）：51－53．
3结语
样品高温灼烧后以王水溶解，用火焰原子吸收
分光光度计测定溶解液中的银。研究了灼烧温度、检测时间、溶样方法对检测结果的影响，得出最佳检测条件。本方法操作简单，灵敏度高，适用于冶炼渣中银的快速测定。参考文献：
［1］工业毒理学编写组．工业毒理学［M ］．上海：上海人民出版
社，1976．
［2］牟长贤，杨明荣．硫脲介质－火焰原子吸收法测定多金属矿
．计量与测试技术，2011，38（6）：29－31．中银的研究［J ］
73