灵宝市金源矿业有限责任公司积极实施“以金为主、综合开发利用”的发展战略。2006年6月，针对小秦岭北矿带金钼多金属矿石资源，自主开发了小秦岭石英脉金钼多金属矿石资源综合利用新工艺，综合回收金、银、钼、铜、铅和硫，在原有规模为350t／d全泥氰化炭浆厂（简称炭浆厂）的基础上，扩建了规模为1000t／d的多金属综合回收选矿厂（简称千吨选厂）。扩建后尾矿排放量是原来的3倍以上，由于没有新建尾矿库，原尾矿库库容迅速缩小，摆在面前的问题是尾矿得不到安全堆存；同时，生产用水量增加了3倍多，而小秦岭地区经过近30年的开采，矿山涌水量急剧下降，虽多方引水但水量依然缺口较大。尾矿水数量虽多，但尾矿水回用率不足40%，常因缺水而被迫停车。金源公司针对尾矿的安全堆存和尾矿水重复利用问题进行了深入的研究，自主开发新型尾矿无害化处理工艺。
一、新型尾矿无害化处理工艺
（一）尾矿性质简述
1、千吨选厂尾矿性质
千吨选厂人选的是低品位石英脉金钼多金属矿石，工艺包括混合浮选、氰化提金、浮选钼、铅、铜，综合回收了金、钼、铅和铜。尾矿成分主要是石英、碳酸钙等矿物，尾矿产率99%，尾矿比重2.9t／m3，尾矿矿浆浓度为26%～29%，矿型pH为6～7，－200目粒级占60%-65%，但－400目粒级占38.68%，粒度粗细组成很不均匀。尾矿粒度组成见表1。
表1 千吨选厂尾矿粒度筛析结果
粒级/μm | ＋150 | ＋109 | ＋75 | ＋53 | ＋45 | ＋38 | －38 | 合计 |
含量/% | 18.68 | 9.94 | 9.46 | 11.32 | 5.80 | 6.12 | 38.68 | 100 |
累积/% | 100 | 81.32 | 71.38 | 61.92 | 50.60 | 44.80 | 38.68 |
2、炭浆厂尾矿性质
炭浆厂为了提高金的回收率，而采用原矿段闭路细磨工艺，；其尾矿粒度为－200目占90%～93%，矿浆浓度45%－48%，尾矿数量350t/d，尾矿水含氰化钠质量分数0.05%。
（二）尾矿无害化处理工艺
新型尾矿无害化处理工艺，是指尾矿经浓缩－过滤二段脱水后，得到尾矿干渣和回水，尾矿干渣直接堆存于尾矿堆场，回水全部循环利用，只建尾矿堆场无需建尾矿库。尾矿无害化处理工艺流程见图1。
图1 尾矿无害化处理工艺流程
千吨选厂尾矿自流至深锥浓密机进行浓缩脱水，将矿浆浓度由26%～29%提高至62%～65%，然后用泵将浓缩底流矿浆扬送至陶瓷过滤机过滤脱水，所得尾矿干渣含水13%以下。尾矿干渣用皮带输送机输送至尾矿堆场，采用装载机摊铺、逐层碾压、夯实后覆土、即可恢复植被或复恳；浓密机溢流水和陶瓷过滤机滤液水统称为回水，回水经回水处理系统净化后，供生产循环重复使用。
炭浆厂尾矿自流至搅拌槽，搅拌槽起到缓冲和搅拌的作用，用泵直接扬送至陶瓷过滤机过滤，滤渣和千吨选厂尾矿滤饼用同一条皮带输送机输送至尾矿堆场，滤液水供炭浆厂重复使用。
二、工艺的特点
（一）节水坏保的“零”排放尾矿处理工艺
尾矿水通常含有各种选矿药剂、金属离子，甚至含有剧毒的物质，不能直接排放。本工艺用吸附法将回水二次净化处理后供生产重复使用，既节约了水资源，又避免了废水外排污染环境。回水用吸附法净化处理，既可以回收水中的微量金，提高矿产综合回收利用率，又可以脱去水中的油、药等有害物质，避免水中油、药等累积后影响生产技术指标。而对于药剂制度简单的选矿水，可直接重复使用，无需吸附净化，比如单一金属选矿、全泥氰化等工艺。千吨选厂回水重复利用率达到92.6%以上，领先于环境保护部、国土资源部、卫生部联合制订的关于矿山生态环境保护与污染防治技术政策规定的，到2010年有色系统选矿的水重复利用率应达到75%的目标。虽然尾矿干渣含有13%～15%的水分，以及微量的有毒有害物质，但是已被完全封闭在堆场中，避免外渗和扩散，经过长期的露天暴晒和自然降解基本消除了对环境的危害。因此，工艺被称做节水环保的“零”排放尾矿处理工艺。
（二）安全经济的尾矿处理方式
尾矿堆场的稳定性主要取决于尾渣的压实度，保证压实度的关键是控制尾渣含水率。本工艺尾矿渣含水率低于13%～15%，直接干式堆存，可只建尾矿堆扬无需建尾矿库。压滤尾矿含水一般在18%～25%，需在中转堆场自然晾晒脱水后再转运至永久堆场，不能直接堆存。本工艺尾矿干渣直接用装载机摊铺，同时进行碾压、压实，然后覆土即可恢复植被或复垦，尾矿的压实度可以达到0.95以上，尾矿安全性能好。及时恢复植被，可以避免沙尘飞扬污染大气，防止雨水冲刷堆场坡面，影响堆场稳定，简化了尾矿处理工艺。正常情况下，尾矿堆场无水，尾矿管理工尾矿库的基建投资，一般占矿山建设总投10%以上，占选厂投资的20%左右，尾矿设施的运行成本占选厂生产成本的30%以上，显然，不建尾矿库可以减少矿山投资和运行成本。尾矿浓缩直排尾矿库与无害化处理对比见表2。
表2 尾矿浓缩直排尾矿库与无害化处理对比
尾矿浓缩直排尾矿库工艺 | 新型尾矿无害化处理工艺 |
尾矿库总投资757.26万元 | 尾矿堆场总投资297.32万元 |
其中一期工程272.25万元 | 其中堆石棱体工程25.98万元 |
二期工程321.79万元 | 拦洪坝工程24.67万元 |
浓缩及脱水工程163.22万元 | 排洪隧洞工程106.64万元；马道排水沟及岩边截水沟72.23万元，其它工程67.8万元 |
定员14人，10年费用252万元 | 定员4人，10年费用72万元 |
服务年限10年 | 服务年限10年 |
运行成本10.56元/t，10年需4224万元 | 运行成本11.18元/t，10年需4472万元 |
10年总计费用5233.26万元 | 10年总计费用4841.32万元，节约391.34万元 |
回水利用率60%～65% | 回水利用率92.6%以上 |
（三）高效自动化的尾矿处理设备
1、高效的尾矿浓缩脱水设备
浓缩脱水是尾矿处理的重要环节，工艺采用国家专利高效浓缩设备——深锥浓密机(专利号ZL200720093039.8)，获得了高浓度底流和低含固量溢流。深锥浓密机由深锥、给料装置、搅拌装置、控制箱等组成，矿浆首先进入给料装置，易沉降的大颗粒迅速沉降至锥部，细颗粒从给料装置下部分散至浓相沉积层进一步沉降，澄清的溢流水从上部溢流堰排出，下部锥底排出高浓度的底流。与普遍采用的浓密机相比，深锥浓密机在外形上的显著特点是高度大，其高径比是2.1～2.40实践表明，深锥浓密机处理多金属金钼矿石浮选尾矿，其底流矿浆浓度可以达到65%以上。高浓度矿浆为降低过滤机滤饼水分和提高过滤机生产能力创造了很好的条件，溢流中悬浮物含量小于160×10-6，可做为生产用水使用。据资料显示，由水力旋流器一浓密机串联浓缩流程，尾矿综合浓缩浓度仅达到45%～50%。其他高效重力沉降脱水设备，虽然对浓缩机设备结构进行了优化，但是需要添加絮凝剂辅助脱水才能有较好的浓缩效果。本专利设备无需添加絮凝剂、无需旋流器，即可达到高浓度的浓缩矿浆和清澈的溢流。
2、自动节能的尼矿过滤设备
尾矿能否直接堆存的关键，是尾矿含水率的高低，尾矿过滤是控制尾矿含水率的最后工序。过滤设备主要有压滤机、带式过滤机、筒式过滤机等。本工艺选用集微孔陶瓷、超声技术、自动化控制于一体的新型、高效、节能、环保的固液分离设备－陶瓷过滤机过滤尾矿，替代传统的压滤机。陶瓷过滤机工作周期，由矿浆给人、滤饼形成、滤饼干燥、滤饼卸料、反冲洗五部分组成。其特点是效率高、操作简单，可以实现尾矿100%全部处理，滤渣含水率13%～15%，松散度良好，可以直接雌存、运输、压实，不需用干燥机干燥。滤液水象自来水一般可循环利用。尾矿陶瓷过滤与尾矿压滤对比结果，见表3。压滤机主要用于粘度大、颗粒细的化工产品和选矿厂精矿的脱水、黄金氰化洗涤等作业，在尾矿处理方面应用较少。
表3 尾矿陶瓷过滤与尾矿压滤对比结果
项目名称 | 尾矿陶瓷过滤 | 尾矿压滤 |
作业性质 | 连续工作 | 间断工作 |
滤饼水分 | 13%～15% | 18%～25% |
工作环境 | 自动化控制，环境好 | 现场环境恶劣 |
综合成本 | 高 | 低 |
三、工艺的适用范围
（一）适用于新、老矿山企业尾矿处理
矿山企业新建选矿厂选择该工艺，只建尾矿堆场无需建尾矿库，可以减少基建投资，加快建设速度，避免投入大量资金用于征地、农林、青苗补偿等，保证尾矿的安全堆存。老矿山企业选矿厂扩建写否均可采用本工艺，能延长现役尾矿库使用寿命，尾矿干渣既可以干式直接堆存，还可以用于筑坝，现役尾矿库终期库容利用系数可达1.O～1.4或更高。
（二）适用于干旱缺水地区矿山企业尾矿处理
对于北方干旱、缺水的地区，尾矿水可循环使用，回水利用率高，既可以节约水资源，又可以避免污染地下水资源，从根本上解决了环境污染问题。还可以综合回收尾矿水中的有价元素。
四、实施效果
千吨选厂尾矿水的重复使用，可回收其中的微理金，节约各类选矿药剂费，供水费用等约120万元/a。至2009年底，已累计节水约317万t，填沟造地约16.49亩，回水循环重复利用率达到92.6%，从根本上解决了千吨选厂生产用水总是。
炭浆厂回水的重复循环使用，每年可以减排含氰废水12万m3，回水中的氰离子和碱得到循环利用，可节约氰化钠45t/a，石灰30t/a。不需另建污水处理设施，可减少含氰废水处理费用18万元/a，杜绝了含氰废水污染水资源。
尾矿直接堆存于尾矿堆场，无需建尾矿库，尾矿管理人员比尾矿库少10人。按10年计算，人工费可减少200万元；按10年服务年限计算，尾矿堆场比尾矿投资少459.94万元；尾矿逐层压实，保证了尾矿的安全堆存。
五、结论
尾矿无害化处理工艺是一种新型尾矿堆存方法，运用新工艺设备技术手段，将尾矿含水率控制在13%～15%以下。尾矿堆存于尾矿堆场，只需建尾矿堆场，无需建尾矿库，实现了节水、环保、安全、效益的有机结合和统一，促进人与自然的持续和谐发展。
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