云南某銅礦老尾礦庫銅金屬綜合回收方案

龍 濤

(中國黃金集團(tuán)公司，北京 100011)

引言

隨著不斷開采，云南某銅礦保有資源幾近枯竭，將面臨轉(zhuǎn)產(chǎn)、停產(chǎn)。礦山持續(xù)發(fā)展、勞動(dòng)就業(yè)與社會(huì)穩(wěn)定是急需解決的問題。基于減量化、資源化、無害化的原則和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的理念[1]，實(shí)施建設(shè)該銅礦老尾礦庫銅金屬綜合回收工程項(xiàng)目，開發(fā)利用老尾礦庫長期積累的尾礦，可有效緩解資源和環(huán)境壓力,將發(fā)揮經(jīng)濟(jì)—環(huán)境—社會(huì)效益，形成社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、資源和環(huán)境相互協(xié)調(diào)，增強(qiáng)企業(yè)競爭力，延長礦山服務(wù)年限。

1 礦山現(xiàn)狀及資源條件

該銅礦于1992年建成,現(xiàn)持有一個(gè)采礦證，采礦證劃定的礦區(qū)面積0.9615 km2，開采深度1 580～2 160 m。在開采范圍內(nèi)共布置了0～13個(gè)中段，現(xiàn)已采至13中段(1 730 m)。其中0、1、4、5、10中段已停采閉坑，2、3中段處于零星礦體回采階段(殘采)，6、7、8、9、11、12中段正在回采。選廠于1992年初開始建設(shè)，占地560 m2，現(xiàn)生產(chǎn)規(guī)模為200 t/d，工作制度為300 d/a，尾礦產(chǎn)率為93.5 %，選廠整個(gè)生產(chǎn)流程由破碎、磨浮、脫水工段和尾礦庫組成。由于原礦中約80 %屬氧化礦類型，氧化率平均約為33.26 %，結(jié)合率平均約為18.2 %，給浮選帶來不利影響，導(dǎo)致選礦回收率偏低，尾礦平均品位為0.48 %。該銅礦老尾礦庫屬“夾谷型”尾礦庫，三面環(huán)山，一面缺口圍壩。由于夾谷狹長，該尾礦庫屬于三等尾礦庫。

截至2010年9月，該銅礦礦山保有資源儲(chǔ)量為：121b+333類型礦石量29.11萬t，銅金屬量4 868 t(平均含銅 1.67 %)，伴生銀14 049 kg(平均含銀 48.2 g/t)。其中：121b類型礦石量12.17萬t，銅金屬量2 167 t(平均含銅 1.70 %)，伴生銀5 995 kg(平均含銀 47.1 g/t)。

老尾礦庫尾礦資源：通過對該銅礦歷年選廠生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表核查和尾礦庫庫容核查，加上2010年生產(chǎn)入庫尾礦，尾礦庫現(xiàn)有尾礦量約79 萬t，銅金屬量約3 700 t，銅平均品位0.48 %。

2 老尾礦庫開采方案

2.1 開采規(guī)模

根據(jù)研究分析礦山保有儲(chǔ)量、選廠尾礦產(chǎn)率和尾礦庫尾礦總量，考慮到600 t/a濕法煉銅廠開機(jī)率和設(shè)備效率，確定尾礦開采規(guī)模為400 t/d比較合理。每年生產(chǎn)按300 d計(jì)算，年開采量12 萬t。

2.2 開采年限

目前尾礦區(qū)能夠開采的尾礦量約79萬t，如每天開采量為400 t，每年按300個(gè)工作日計(jì)算，則可以開采約6.6 a，開采計(jì)劃見表1。

表1 尾礦開采生產(chǎn)規(guī)模計(jì)劃

2.3 開采方案

1) 回采順序：根據(jù)安全規(guī)程要求[2]，采用自上而下分層采礦法開采。主干線平行尾礦壩軸線布置，進(jìn)路垂直主干線布置。進(jìn)路內(nèi)采用后退式回采，整體采用先內(nèi)部、后外部的順序回采，平行壩軸線方向推進(jìn)。

2)采場參數(shù)：設(shè)計(jì)采用自上而下分層采礦法回采，單層采用條帶狀開采。分層高度不小于尾礦庫各標(biāo)高所需要的調(diào)洪高度。根據(jù)《選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》(ZBJ1-90)，三等庫最小干灘長度為70.0 m，最小安全超高0.7 m。設(shè)計(jì)采用機(jī)械干式開采，選用挖掘機(jī)最大挖掘深度2 620 mm，設(shè)計(jì)分層高度2 m，大于調(diào)洪高度1.3 m的要求。回采過程采用單臺(tái)階回采，臺(tái)階坡面角小于尾礦自然安息角。由于尾礦砂承載強(qiáng)度低，回采過程需嚴(yán)格控制分層高度。挖掘機(jī)最大挖掘半徑R=5 350 mm，設(shè)計(jì)條帶寬度取10 m。主干線寬4 m，回采進(jìn)路寬2 m。主干線采用平行壩軸線方向布置于分層中部，回采進(jìn)路垂直主干線布置，進(jìn)路間距10 m。

3)主要回采設(shè)備：按照前面尾礦的開采方式以及尾礦庫尾礦承載能力，本方案采砂主要設(shè)備是0.3 m3斗容挖掘機(jī)，配9 t自卸汽車。

2.4 工作制度

根據(jù)礦山目前的工作制度擬采用年工作300 d、年大修和機(jī)動(dòng)時(shí)間65 d、每天2班、每班6 h的工作制度，采場主要設(shè)備工作制度見表2。

表2 采場主要設(shè)備工作制度

3 濕法冶金方案

2010年4月，該銅礦對尾礦進(jìn)行了浮選與濕法浸出工藝回收銅試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：采用硫酸攪拌浸出—萃取—電積工藝回收尾礦中的銅，具有工藝流程簡單、可操作性強(qiáng)、指標(biāo)穩(wěn)定、資源回收利用率高、經(jīng)濟(jì)性好、對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)[3]。

因此，方案推薦采用“尾礦硫酸攪拌浸出—萃取—電積”工藝流程方案。工藝流程圖見圖1。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)建設(shè)規(guī)模為尾礦產(chǎn)量600 t/d(其中，選廠日產(chǎn)尾礦200 t)，年產(chǎn)陰極銅約600 t，年工作天數(shù)300 d。從第五年開始，日處理尾礦能力為400 t，年產(chǎn)陰極銅約500 t。本項(xiàng)目產(chǎn)品為99.9%陰極銅。

圖1 濕法煉銅工藝流程

4 廢渣處置方案

該銅礦老尾礦庫銅金屬綜合回收工程項(xiàng)目總產(chǎn)浸出廢渣約99×93.5%=92.57萬t，廢渣堆積干密度按1.6 t/m3計(jì)算，總庫容需57.86萬m3。考慮到尾礦庫開采需先處理現(xiàn)尾礦庫上側(cè)的20萬t堆浸廢渣，因此，總共需約70.36萬m3有效庫容。經(jīng)現(xiàn)場勘查，方案推薦在濕法煉銅廠東南部山溝新建一座四等尾礦庫，以滿足本項(xiàng)目生產(chǎn)需求。實(shí)際生產(chǎn)階段，可以進(jìn)一步研究將浸出渣處理后，回填采空區(qū)或塌陷坑，既可消納固體廢物，又可治理礦山安全隱患，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)環(huán)境綜合整治。

4.1 新建尾礦庫

為了減少內(nèi)部運(yùn)輸，新建尾礦庫選擇建在濕法煉銅廠東南山溝谷里。壩底標(biāo)高為1 943 m，壩頂標(biāo)高為2 000 m，尾礦庫總壩高為57 m，庫容約76.24萬m3，其等別為四等庫。

該庫廢渣不筑壩，尾礦庫壩體全部采用采礦廢石堆筑。壩型采用廢石不透水壩。廢石壩根據(jù)生產(chǎn)安排逐年堆筑。

4.2 廢渣排放方式

根據(jù)濕法冶金工藝以及堆存安全、節(jié)約用水原則，方案推薦選用干式堆存的方式處置廢渣，浸出廢渣經(jīng)皮帶運(yùn)輸至尾礦庫干式堆存。

5 投資估算與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

5.1 投資估算

老尾礦庫銅金屬綜合回收工程項(xiàng)目總投資2 241.73萬元，其中尾礦庫回采部分實(shí)行外委生產(chǎn)，不計(jì)投資。項(xiàng)目施工期為6個(gè)月。投資費(fèi)用構(gòu)成見表3。

5.3 經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)

經(jīng)測算，該項(xiàng)目年平均息稅前利潤總額為758.44萬元，投資利潤率為25.37 %，投資利稅率為33.83 %，這些數(shù)據(jù)說明該項(xiàng)目的靜態(tài)投資效益是比較好的；同時(shí)，該項(xiàng)目稅后全投資財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為44.47 %，高于財(cái)務(wù)基準(zhǔn)收益率，在12 %的折現(xiàn)率水平下，該項(xiàng)目全投資財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值為1 421.14萬元，這說明項(xiàng)目本身有較好的動(dòng)態(tài)投資效益；另外，該項(xiàng)目全投資回收期(含建設(shè)期0.5年)為2.84年，這說明該項(xiàng)目還有較強(qiáng)的投資回收能力。

表3 投資構(gòu)成表

5.2 生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)

主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表4。

表4 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

6 結(jié)語

中國作為礦業(yè)大國，礦產(chǎn)資源總量雖然豐富，但人均占有量僅為世界平均水平的58 %，居世界第53位，包括鐵礦、銅精礦等在內(nèi)的大宗礦產(chǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的需要，國家每年需要從國外大量進(jìn)口礦石或精礦，致使我國礦產(chǎn)資源的對外依存度逐年提高，這對我國的國家安全構(gòu)成了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。

盡管我國的礦產(chǎn)資源供給形勢異常嚴(yán)峻，但由于我國礦業(yè)起步晚，技術(shù)發(fā)展不平衡，不同時(shí)期的選冶技術(shù)差距很大，加之我國礦產(chǎn)資源多數(shù)為共伴生礦，大量有價(jià)值資源被存留于尾礦之中。這些尾礦如不能被綜合利用，將造成巨大浪費(fèi)。因此，在保證安全回采的前提下，加大尾礦庫尾礦資源的利用力度，提高礦產(chǎn)資源的總體綜合利用水平，是緩解我國當(dāng)前所面臨的礦產(chǎn)資源緊張形勢的有效途徑，具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)和礦產(chǎn)資源持續(xù)供給的重要意義[4-7]。

[1]彭懷生,古德生,董鴻翮. 礦床無廢開采的規(guī)劃與評價(jià)[M]. 北京: 冶金工業(yè)出版社, 2001:81-88.

[2]編寫委員會(huì). GB16423-2006金屬非金屬礦山安全規(guī)程[M]. 北京: 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社, 2006.

[3]于潤倉. 采礦工程師手冊(下)[M]. 北京: 冶金工業(yè)出版社, 2009: 282-314.

[4]田文旗,謝旭陽. 我國尾礦庫現(xiàn)狀及安全對策的建議[J]. 中國礦山工程, 2009, 38(6):42-43.

[5]呂憲俊,連民杰. 金屬礦山尾礦處理技術(shù)進(jìn)展[J]. 金屬礦山, 2005(8):2-4.

[6]吉兆寧. 陽春金同公司尾礦溶浸提銅可行性研究[J]. 采礦技術(shù), 2004(3):1-2.

[7]吳愛祥,王少勇,王洪江. 尾礦浸出技術(shù)現(xiàn)狀與存在問題[J]. 金屬礦山, 2009(7):1-4.