探讨尾矿干堆的方式和意义
由金属或非金属矿山开采出的矿石，经选矿厂选出有价值的精矿后产生细砂—样的“废渣”即尾矿。这些尾矿不J数量大,有些还含有暂时不能回收的有用成分,如随意排放不但造成资源的流失,而且会大面积覆没农田,淤塞河道,造成严重的环境污染,因此须妥善处理。尾矿一般作为固体废弃物而以尾矿库的方式贮存。根据各地安鉴局统计数据,各地共有12 655座尾矿库,其中,四等和五等小型尾矿库12 122座,占很大多数。金属矿山堆存的尾矿量已达50亿t以上,而且以6亿t/a的速度递增,其中铁矿山每年排放1.3亿t,有色金属矿山年排放1.4亿t,黄金矿山较少,也在2 450万t以上。目前我国很大部分尾矿库是利用传统水力冲填法使尾矿入库,矿浆浓度一般为15%～25%,即砂:水=1:5.7～1:3.0。大量的矿浆水渗入自然环境会造成环境污染,因此传统水力冲填法尾矿入库缺陷明显。采用尾矿干堆,在入库之前将尾砂中的大部分水分回收,循环利用,同时减少尾砂入库后的水分向自然环境的流失，保护环境。在各地大力推行节能减排的政策的号召下,尾矿采用干堆入库将成为今后尾矿库研究的一个方向。
1 尾矿干堆的定义
天然状态的土一般由固体,液体和气体三部分组成.若土中的孔隙全部由气体填充时,称干土. 土的含水率在5%以内为干土;5%-30%为潮湿土;30%以上为湿土。尾矿干堆指利用大型板框压滤机，将选矿排出的尾矿浆，进入搅拌槽缓冲后用渣浆泵送到压滤车间，经压滤机充分挤压成为干片状的尾渣饼，浓度达到80%以上，含水量J有20%左右，闸皮带传送机运往尾矿于堆场里分层堆放的尾矿堆放方式。
2 尾矿疏干的主要方法
疏干尾矿中的水分主要有以下几种方法。
(1)压滤方式:尾矿在一D压力作用下,挤干部分砂体中的水分,常用设备为板框式压滤机或箱式压滤机。该法用于处理较粗粒径尾矿的效果较好,压滤后尾矿中含水率一般可以降至20%左右。辽宁排山楼金矿即采用此法滤干尾矿。
(2)真空过滤:利用真空负压,将尾矿中的水分吸除,常用设备有陶瓷过滤机和带式真空过滤机。真空吸附对于较细粒径的尾矿效果很好，真空吸附后含水率也可降为20%。广东信宜东坑金矿采用此法。
(3)多段浓密:采用浓密机,多段浓密,辅以絮凝剂的作用,可将尾矿浓度提高至50%～60%,形成高浓缩尾矿膏体,尾矿浆体粘度很高,在排放过程中不会按颗粒大小产生离析,可以形成坡度为3%～5%的锥坡状堆体。利用此特性,尾矿堆存采用小坡面尾砂起堆,可以获得比传统水力冲填法大得多的库容。辽宁鞍山齐大山铁矿风水沟尾矿库即采用了高浓缩尾矿入库。
(4)沉淀池:一般采用平流式多个沉淀池串连,根据尾矿自然沉降规律浓缩尾矿,澄清并排出尾水,辅以絮凝剂作用可以加速尾矿颗粒的沉降。尾矿浓缩浓度可以随晾晒时间延长增高,一般需要时间较长,因此沉淀池浓缩尾矿处理量不大,J适用于小型矿山。安徽铜陵焦冲金矿设计即采用此法。
3 尾矿干堆的入库及堆存方式
根据规模的大小,尾矿滤干车间通过考虑经济因素选择位置:选厂规模较小的尾矿滤干设施一般位于选厂内,尾矿采用皮带或者汽车运输入库堆存;在选厂规模较大,尾矿量很大的情况下,尾矿滤干一般位于尾矿库边,以减少干矿的运输距离,尾矿入库一般采用皮带运输。高浓缩尾矿在落差较大条件下,也可以泵送入库。以上游法为例,传统水力冲填中,尾矿被水携带,利用重力分J作用,粗颗粒尾矿滞留坝前,细颗粒尾砂随水流沉积在库后,所以传统水力冲填尾矿入库一般采用放矿管,均布于坝前,分段放矿或均匀放矿。相比之下,尾矿干堆入库相对复杂。由于运输设备采用汽车运输尾矿入库或移动皮带的位置摆放等,干堆需要更多的人工参与放矿，由此带来的益处是人为因素可以提高尾矿库利用系数,延长尾矿库的服务年限。
滤干的尾矿入库后,由于自然蒸发和下渗等因素,堆体内少量水分疏干很快,尾矿迅速固结。而传统水力冲填法由于尾矿库内大量水的作用,使得尾矿坝始终处于较高浸润线状态,尾矿疏干过程和固结时间长。因此,尾矿干堆对于尾矿坝坡的*稳定更为有利。尾矿干堆与传统水利冲填堆存方式的差异见表1。
4 尾矿干堆几项缺点
尾矿压滤干堆也有下列几项缺点：
(1)若不是新建矿山，一般需要技术改造，经济效益好的矿山容易接受，经济效益差的矿山企业不但要数百万元投资，而且贷款利息也难以承受;
(2)尾矿压滤干堆一般一次性设计而无法服务5～10年以上，因干堆的尾矿运输量每年都要增加距离与成本。因此，在利用此技术之初就应作好这方面的准备;
(3)利用国产压滤设备，虽然备品备件供应与采购比较容易，价格也不高，但是，一般国产设备质量较差，需要经常修理与维护;
(4)尾矿压滤的干堆技术，对于氰化炭浆工艺有效，而采用浮选法生产的矿山一般效益不明显，其应用条件受到限制;
(5)此技术对于北方干旱地区较为适用，而对于多雨的南方地区则要慎重考虑，权衡利弊。
5 尾矿干堆坝管理中需注意的几个问题
(1) 坝址的选择
在选择坝址过程中，主要是考虑存放干堆的容积能力、地质构造，而后者尤为重要，如果没有掌握好，易出现*隐患，冈为压滤后的尾矿中仍含有部分水分(一般在20%左右)，堆积后的尾矿水分虽有部分蒸发，但大部分水分会不可避免地通过自然沉降渗入可能存在的断裂带中而失去控制，从而对地下水环境有一D的污染。因此，笔秆建议在诙种地带堆放压滤后的尾矿时，需要做防渗处理
(2) 尾矿堆放的有关参数
尾矿堆放台阶的高度、台阶坡面角的大小、马道宽度与尾矿干堆的有效容积有密切关系。为充分利用堆放空间，希望台阶坡面角尽可能大，然而易存在由于盲日追求陡边坡而造成滑坡事故，存在*隐患。因此，选择台阶高度与坡面角时应同时考虑*因素与经济因素，在保证尾矿干堆*的前提下.终堆积角尽可能大些，以充分利用空间。黄金矿山尾矿干堆坝台阶高度一般取6-8m。选取台阶坡面角多采用类比法，即参照类似矿山的实际资料选取;工程地质条件复杂的矿山，在进行设计的同时，由研究部门通过系统的工程地质调查后，用计算方法确定。后，要综合考虑终堆积角的大小，因为它与尾矿的松散性有关，一般应小于内摩擦角。排山楼金矿的尾矿干堆坝台阶高度为6m，坡面角为45°左右，马道宽度4m，终堆积角约为35°。
(3) 干堆尾矿废水的处理
在黄金选矿生产工艺中，为提高金的回收率，普遍重视磨矿细度，其尾矿粒度为200目达到75%—95%，既使采取了压滤技术，尾矿中仍含有20%左右的水分。因此，如果干堆尾矿中含水量过高，通常容易造成堆积坝体的浸润线偏高，随着坝体的堆积越来越高，易出现坝外或坝面渗流、管涌、流土等现象，给坝体稳定性带来不利因素。同时，采取尾矿压滤干堆技术，在水循环利用的情况下，容易造成重金属离子富集，影响金的浸出效果。因此，对于干堆尾矿内20%的水量及80%左右的循环水.无论从*环保角度还是从经济角度出发，仍有需要进行回收利用，尤其是对影响金浸出率的重金属处理是——个不可忽视的问题，也是选矿技术人员应重视及研究解决的一个重要课题。
(4) 对尾矿坝外来水的防治
为排除暴雨洪水及雪水的影响，尾矿坝应设置排洪系统。对于堆坝而言，由于尾矿内大部分的水分已经压滤返回到生产工艺流程中去，因此其排洪系统较为简单易行。辽宁省排山楼金矿针对防洪采取的措施主要要有：(1)沿坝坡同山坡的交界线挖截水沟，防止山坡汇流雨水冲刷坝体。(2)在每层马道的内侧设截水沟，将坝面汇水引到坝坡脚外，以防雨水冲刷坝面。(3)坝体下游设置集水系统，随时监测水质，需要时返回回水井利用。
(5) 坝面植被
坝面植被既能防止洪水冲刷，保护坝面，又能防止尾砂飞扬，美化环境，是一举多得的好措施。
6 尾矿库湿排与干式排放技术、经济比较
⑴ 技术比较
湿排：在我国采用较多的上游法筑坝，技术非常成熟，目前在黑色系统堆坝在100m以上，处于各地L先地位。
尾矿干式排放：目前在我国对干式尾矿堆场(库)没有明确规定，尾矿干式排放初始主要源于环境保护方面的规定，通过十几年的运行，应该说技术成熟、可靠，在国内积累了一D的管理经验，有很多矿山取得了成功经验。
⑵ 经济比较
①、通过压滤(过滤)，使浓度为28～38%左右的矿浆，形成含水量20%左右的滤饼。即矿浆中80%的水获得回收利用。每日可回收利用大量废水，尤其在严重缺水地区特点明显。
②、在黄金矿山，回水中含液相金的品位约为(0.025g/t)，则每年可多回收黄金。
③、回水中含有CN-浓度在1/万～1.3/万左右，每年可节省NaCN用量。
④、回水中PH值在8.5～11左右，每年可节省白灰用量。
由此可见，回水利用不但较好地解决了环境保护问题，同时通过综合回收利用，可为企业创造良好的经济效益。
7 尾矿湿排、干排*性比较
干式排放禁止周边汇水面积的水进入库区，通常将压滤厂(过滤厂)建于库区中上部，采用胶带输送机向库内运送，推土机推运分层碾压，从库上部向下排放，使终保持里高外低，便于排水，但堆积坡尾砂始终处于松散状态，易出现滑坡，为解决滑坡和雨水冲刷带下的尾砂流失，设计在尾矿库沟口处见一座，透水性良好的拦沙坝，用于拦挡尾砂和排水用。
尾矿库期满时，要对外坡进行分层碾压，从下向上修成阶梯型，每5～10m高设一平台，并修筑纵横向排水沟，用以排出雨洪水。通常堆积外坡应大于1：4～1：5为宜。
尾矿干式排放的*性，比湿排要好：
(1)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。
(2)当发生地震时不会产生液化现象，抗震*度较高。
(3)当发生溃坝时不会出现泥石流现象，可能出现的*事故，滑坡，而滑坡造成的影响面和损失是有限的。
(4)在我国北方地区在堆积坝内不会产生并夹层。
8 干式排放的优缺点
优点：少占地;对堆放场要求的条件不苛刻;回水利用率可达到80%;在严重缺水地区特点明显;可减少对环境的污染;*性较湿排要好。
缺点：运营费高;设备多管理不便;在降雨较大地区能够实现的可能性较小;大型矿山很难实现。
9 干式排放设备的适应性
通常采用两种设备：箱式板框压滤机与陶瓷过滤机。
陶瓷过滤机：设备的特点，耗能低，干料含水率较低，通常干料含水量在10～15%之间。通常在给料前要加浓密机进行浓缩，当重量浓度高于50%时，设备处理能力明显增加，尽量做到自流给入过滤机以稳定操作。重量浓度低于50%时，效率较低。(1) 颗粒太细或原矿含泥量较大时不宜使用;(2) 高原地区不宜使用;(3) 浓度P﹤45%不宜使用;
压滤机基本工作原理为：给料、压榨、吹干三个步骤;压滤机工作能力的选择按下式估算或通过实验确定：
压滤机适应性较强，处理能力大，给矿浓度高、低和原矿含泥量的大、小均可使用。目前有厢式压滤机、隔膜压滤机，快开形式的压滤机等，压滤机下部应设截水翻板设施，并将滤出水排至滤液池。通常在给料前要加缓冲搅拌槽，缓冲时间2～2.5倍压滤周期，压滤给矿泵间断工作，其流量为正常流量的2～2.5倍。
压滤工艺的缺点：需压力给矿，耗能偏高，目前通常在8～23%左右。
10排放方式：
(1) 倒排矿，基建投资少，库区排水非常简单，较常用。在排矿时，始终保持里高外低，对大气降水，通过拦沙坝渗出坝外或采取坝端溢洪道的方式排出库外。
(2) 由库中部向两侧排放，但在上部要增加库区排水，基建投资较“倒排矿”要大。
(3) 采用上游法，由下部向上排矿，基建投资较1、2都大。
(2)、(3)两种排矿方式，很少采用，由于库内存有积水，达不到干式排放的效果，且基建投入高，在个别的老库改造中采用。
11干式堆放场(库)运行管理*防范的重点
干式尾矿堆放场(库)生产管理和*防范的重点应放在排水构筑物上，其基本任务是将干尾矿排放与碾压、坝体维护与加固、汛期防洪、抗震、监测与环保等各项工作做好，确保干式堆放场(库)的*运行，防止滑坡和破坏性灾害事故的发生，防止产生对环境的污染。
(1) 堆放中的分层排放、碾压须保证尾砂堆存D面由库内坡向库外(一般坡度0.5%～1%为宜)，杜很堆场(库)内积水;终期堆积外坡平整、碾压是保证坝体*的重要措施。
(2) 干式堆放场在运行过程中，要经常检查截(排)水设施和溢洪道等排水构筑物，保证其完好性和畅通性。为了保证干式尾矿堆场的尾砂不被雨洪水冲刷带走污染环境，在干式尾矿堆场上游及两侧，设拦、截排水设施，使雨洪水不得进入场区，直接排到下游。
(3) 拦沙坝前在每年汛期前，要留有一D容积和*C高，保证储存雨洪水冲刷夹带下泥沙，杜很尾砂流出坝外。
(4) 禁止在尾矿干式堆放场(库)中出现湿、干混排现象。
(5)为防止干式尾矿堆场(库)使用期间堆积表面尾矿扬尘对附近环境产生污染，可采取洒水喷淋或喷洒化学固结剂等措施，保持表面湿润固结。
(6)尾矿堆放，每个台阶高度不宜C过10～30米，台阶宽度根据采用设备的不同，控制在合理范围内。终期堆积坝坡的修整，要逐层碾压到一D的宽度。(建议碾压宽15~30m)。
12.干式尾矿堆放场(库)病害防治
应根据工程地质、水文地质条件、地形条件、尾矿的物理力学性质以及施工影响等因素，对可能发生的病害，如滑坡、坍塌、沉陷、裂缝等应认真分析，贯彻预防为主、防治结合的方针。
11.1 滑坡防止和治理
在尾矿堆场堆放过程中，须采取可靠措施，防止人为和自然因素影响产生的滑坡。发现有滑坡迹象时，应及早预防和整治，防止滑坡出现和发展，可采取下列处理措施:
(1)正确处理场址地基，应根据工程、水文地质勘察资料、堆置高度分析验算边坡稳定性，对稳定性较差的软弱土质的山坡，采用推土机将原坡推成台阶状，以增加稳定性。
(2) 排水:应设置截(排)水沟以防止地面水浸人滑坡地段，需要时尚须采取防渗措施。在地下水位较高对稳定影响较大时，应根据地质条件，设置地下排水设施降低地下水位，防止地下水浸入尾砂堆放区。
(3) 支挡：根据滑坡推力的大小、方向及作用点，可选用重力式抗滑挡墙、阻滑桩及其他抗滑结构，抗滑挡墙的基底及阻滑桩的桩端应埋置于滑动面以下的稳定土(岩)层中。
(4) 卸载:在保证卸载区上方及两侧岩土稳定的情况下，可在滑体主动区卸载、但不得在滑体被动区卸载。
(5) 反压:在滑动体的阻滑区段增加压重荷载以提高滑动体的抗滑*系数
