某礦山尾礦輸送方式選擇實踐

李 松， 李建博

(1.中國恩菲工程技術有限公司， 北京 100038； 2.金川集團股份有限公司選礦廠， 甘肅 金昌 737100)

0 引言

在尾礦處置過程中，通常需要將尾礦從產出地運輸至處置地，如從選礦廠運輸至尾礦庫、從選礦廠運輸至充填攪拌站等，即為尾礦輸送。尾礦輸送的方式有很多種，常見的有管道漿體輸送、交通工具運輸等[1]。

本文介紹某礦山尾礦輸送方式的選擇。

1 礦山基本情況

某礦山采礦場與選礦廠都在某河流沿線，選礦廠位于某河流上游東岸，礦山位于河流下游，兩者之間有簡易公路相連，公路沿河修建，外側為河流，內側為山體，邊坡陡峭。

礦山配套2 000 t/d選礦廠已投產。尾礦處置采用干式堆存，設有1臺Φ30 m尾礦濃密機和2臺45 m2陶瓷過濾機，尾礦濾餅水分約14%。

根據采礦工藝需求，需輸送選礦廠排出尾礦至礦山充填攪拌站進行井下充填。尾礦輸送起點為選礦廠，終點為采礦場充填攪拌站。由于選礦廠內設有尾礦輸送泵站、濃密機、壓濾機等設施，尾礦輸送干式、濕式輸送均可。

根據本項目的外部建設條件、工藝要求及尾礦的物料特性，尾礦輸送方案從汽車運輸和管道輸送兩種方案中選用。

2 汽車運輸方案

2.1 方案內容

選礦廠內已經建成尾礦脫水設施，尾礦濾餅的含水率約為14%，產量約為581 t/d。壓濾后的尾礦基本成粉末狀，適合汽車運輸。

由于采礦場距選礦廠距離較遠，從礦區到選廠道路長度約為13 km。采出的礦石通過自卸卡車運至選礦廠，空載返回。采用汽車運輸方案，可利用部分運礦卡車，在返回礦山時，順路將壓濾的尾礦濾餅運至充填攪拌站。

運礦卡車按40 t的噸位計，選廠每天壓濾的尾礦大概15車次即可運完。選廠還有儲量為6.5 d的尾礦儲礦倉，有富余來調節運輸時間和運輸頻率。

主要運輸路徑為：選礦廠→濃密機→壓濾機→選礦廠尾礦倉→汽車運輸→充填攪拌站尾礦倉→造漿→充填砂倉。

2.2 主要設施

(1)干尾礦儲存設施

由于尾礦是用濾餅形式運至充填攪拌站，為調節運輸時間和運輸頻率，在充填攪拌站建設尾礦倉1個，尾礦倉的有效貯礦量3 300 t，可供充填攪拌站使用6 d。

(2)補加水設施

由于充填用尾礦漿濃度為80%左右，因此，汽車運來的干尾礦濾需加水造漿后才能用來充填。尾礦濾餅含水量14%，扣除儲存和運輸過程中水分的蒸發，濾餅中的含水率按10%計。需補加的水量約為70 m3/d。在充填攪拌站附近河邊設取水泵站一座，通過1條150 m長管道將補加水送至充填攪拌站。

2.3 經濟指標

經測算，本方案建設投資223萬元，運營費用90萬元/a。

3 管道輸送方案[2]

3.1 方案內容

尾礦量為499.6 t/d，尾礦漿重量濃度15.9%，礦漿流量115.6 m3/h。由于尾礦量較少，為適應長距離管道輸送，尾礦只能低濃度輸送。在選礦廠內設加壓泵站一座，將尾礦漿直接送至充填攪拌站。

充填尾礦濃度為80%，充填攪拌站產生的溢流水，需加壓送至選礦廠回用。

尾礦輸送路徑為：選礦廠→充填加壓泵站→管道輸送→充填砂倉。

溢流水輸送路徑為：充填砂倉→回水泵站→管道輸送→選礦廠。

3.2 主要設施

(1)充填尾礦輸送泵站

充填加壓泵站設于選廠內，充填加壓泵站選擇柱塞式泥漿泵2臺，1用1備。每臺泵配355 kW電機。

(2)回水泵站

回水泵站設于充填攪拌站附近，回水泵選多級離心水泵2臺，1用1備。每臺泵配11 kW電機。

(3)輸送管線

尾礦輸送管選擇DN175復合耐磨鋼管1條，長11 500 m。回水管線選擇DN200鋼管1條，長11 500 m。

3.3 管道敷設

受地形限制，尾礦輸送管線只能沿現有道路敷設。該道路靠山體內側基本為陡峭邊坡，大多由風化嚴重的破碎巖體構成，沒有位置用于敷設管道，管道只能敷設于道路靠河的外側。

管線共設兩條，1條尾礦輸送管及1條回水管，敷設形式大致可分為三種：

(1)沿地表敷設，即管道直接假設在設置在地表上的管枕或支墩上，約2 km長的管道可按這種方式敷設。該形式施工難度小，運行安全穩定。

(2)管支架敷設，即管道敷設在做好的管支架上，約9 km長的管道可按這種方式敷設。該形式用于陡峭地形，無法采用地表敷設的地方，敷設形式見圖1所示。

圖1 管支架敷設示意圖

(3)管橋敷設，即在局部地形起伏較大的地段(如跨越河流、山坳)或沒有地方敷設管線(如路邊是陡坡，外側即是河流)時，既無法地面敷設管線，又無法設置管支架敷設，設置合適的管橋形式(形式多種，如懸索橋、高架橋、拱橋等)，將管道敷設在其上。本項目沿途需穿越橋梁2次，還有數處險要地形需設置管橋，長度約在500 m左右。

3.4 經濟指標

經測算，本方案建設投資3 736萬元，運營費用231萬元/a。

4 技術經濟分析

根據上文內容，兩個方案的技術經濟對比情況如表1所示。

表1 尾礦輸送方案技術經濟比選表

經過比選，汽車運輸方案滿足工藝要求，技術可行，經濟性也較好，最終選用。

5 影響尾礦輸送方式選擇的因素

通過某礦山尾礦輸送方式選擇的比較分析，筆者結合多年工程設計經驗，總結影響尾礦輸送方式的因素如下。

(1)工藝需求決定尾礦輸送方式

本項目中，選廠排出的尾礦為漿體狀態，適宜漿體輸送，同時選礦廠已有濃密機、壓濾機等設施，充填工藝只需要添加少量水制備膏體尾礦即可，這為汽車運輸提供了便利條件。但如果是濕式尾礦庫堆存項目，需要將漿體尾礦漿排入庫內，汽車運輸、皮帶傳送都影響尾礦堆存工藝的實現，直接就可以排除，只能選擇管道輸送。

(2)外部條件制約尾礦輸送方式

本項目中，尾礦輸送路線比較確定，但沿線地形制約了礦漿管道敷設，技術風險大、建設投資較大；而汽車運輸可利用礦山已有設施(如選礦廠內尾礦脫水設施、空載返回運礦卡車等)及已有道路，形成明顯優勢，左右了尾礦輸送方案的最終選定。

(3)尾礦規模對輸送方式選擇影響大

管道輸送在大規模尾礦輸送上具有技術經濟優勢。由于管道輸送自動化程度高，需要的操作管理人員較少，已有資料表明，大規模連續漿體輸送運行成本通常優于其它輸送方式[3-4]。

小規模尾礦輸送由于輸送量小，建設投資往往制約其經濟合理性。本項目中，需要輸送的尾礦量很少，但管道輸送需滿足的技術條件都必須滿足，由于必須設置回水管且管道敷設地形條件較差，導致建設投資高，反而沒有汽車運輸經濟。在小規模尾礦輸送設計時，應充分利用現有設施，適應外部條件，選擇符合項目實際情況的方案。

6 結語

尾礦輸送是復雜的系統工程，涉及工藝要求、外部環境、基礎設施情況等多個方面因素，不同的輸送方式有其適用條件。在工程實踐中，一定要根據工藝要求及項目自身建設條件，經技術經濟比較后擇優選用。