尾礦庫膏體排放相關問題探討

王振興，蘇星月

（長春黃金設計院有限公司，吉林 長春 130012）

近年來，隨著西部大開發及一帶一路政策的逐漸深入，干旱缺水地區的礦業發展加快，用水成為制約礦業發展的最主要因素之一。尾礦漿回水率直接決定了選廠清水補水率，而尾礦漿排放濃度直接影響回水率。

目前尾礦漿排放方式主要分為直接濕式排放、高濃度排放、膏體排放和脫水后干式排放。直接排放尾礦庫回水率低、高濃度排放回水率相對較高、膏體排放回水率較高但投資較高，脫水后干式堆存回水率最高但投資及運營費均很高。

相比較而言，膏體排放回水率較高，且前期投資和后期運營費都較干式堆存要小，因此在滿足安全環保的情況下，膏體排放方式適宜采用。但同時膏體自身特殊的性質，實際排放存在諸多問題，論文將詳細介紹。

1 膏體排放

1.1 膏體定義

膏體通常表現為漿體粘度迅速增大，呈非牛頓體的流變特性，顆粒的慣性在漿體中影響很小。固體顆粒均勻的分布在整個液體介質之中。由于尾礦漿濃度高，細顆粒尾砂與水形成一重介質，使粗尾砂懸浮于漿體之中，表現為非沉降性，形象為粥狀漿體。

膏體通常有較高的屈服應力和較低的塌陷度，沒有或僅有少量的滲濾水析出。

1.2 膏體濃縮設備

尾礦漿采用一般濃密設備難以濃密至膏體狀態，目前國內尚無可靠的膏體濃密設備，礦山多采用進口深錐濃密機，價格高昂。

1.3 膏體特性

1.3.1 不離析

膏體尾礦內部水分子和尾礦顆粒之間保持著相對的力的平衡，即使干裂后也不會出現粗細顆粒的離析，干裂后變得更加密實，即使大風天氣也不會有揚塵，對于環境保護具有重要的意義。

1.3.2 低滲透性

膏體尾礦不存在粗細顆粒的離析，導致尾砂密實度明顯增大，滲透性減小，排水不暢，尾砂排水固結過程非常緩慢，尾砂強度低，尾砂筑壩困難，壩體穩定性差，不利于尾礦庫安全。

1.4 尾礦庫膏體排放方式

1.4.1 庫前排放

庫前排放即在初期壩壩頂排放，后期采用上游法筑壩，庫區需布置相應的排水設施。該種排放方式主要在國內采用，主要為內蒙古烏山銅鉬礦和西藏甲瑪銅鉬礦。

由于關于膏體排放的研究尚淺，對膏體不離析和低滲透性估計不足，實際運行中兩座礦山尾礦庫初期壩排滿之后均出現了庫區無干灘，尾砂無法筑壩的情況。后期經論證均改為膜袋筑壩，不僅存在一定的安全隱患，而且運營費用巨大，不利于企業發展。

圖1 庫前排放示意圖

1.4.2 庫中排放

該種排放方式適于平緩地區，首先布置一個環形的攔擋壩，放礦點置于環形壩的中心點，之后在某一高程進行放礦，膏體排放后將形成一個圓錐體，該種排放方式管理方便，排水設施簡單、安全性高，但占地面積大。考慮到國內征地難且單價高，國內尚無礦山采用此類排放方式。

庫中排放時庫區會自然堆積形成椎體，椎體周邊自然沉積坡比對尾礦庫庫容影響很大，尤其是沉積坡比變小時導致可利用庫容嚴重減少，影響尾礦庫正常運行。

圖2 庫中排放示意圖

1.4.3 庫尾排放

庫尾排放同庫前排放一樣，應布置初期壩。膏體從庫尾高處排放，尾礦漿依靠自身重力向初期壩一側流動，該種排放方式排放簡單，排水設施簡單、安全性高。但該種排放方式對溝谷空間利用率較小，尾礦排放綜合單價較高，目前國內已有礦山采用此種排放方式。

圖3 庫尾排放示意圖

尾礦庫庫區膏體沉積坡比對尾礦庫庫容影響很大，尤其是沉積坡比變小時導致可利用庫容嚴重減少，影響尾礦庫正常運行。

2 結論

（1）膏體排放適用于干旱缺水地區，降雨充沛的地區不宜采用；

（2）膏體排放前期投入巨大，且后期運行存在諸多問題，5000t/d以下礦山不建議采用膏體排放；

（3）不建議采用庫前排放，尤其是高地震烈度區，若采用庫前排放應采用一次性筑壩；

（4）庫尾排放管理簡單，在滿足安全環評的前提下可優先采用；

（5）庫中排放管理簡單，尾礦庫庫容受環形壩所圍面積決定，庫容越大，環形壩壩體工程量越大，并且占地面積也越大，考慮到國內征地條件等因素的限制，實施難度很大。