膏体充填与尾矿处置技术研究进展NEW精讲.pptx

<p>单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,教授、博士生导师,北京科技大学土木与环境工程学院院长,吴爱祥,Tel:[phone] E-mail:wuaixiang,国务院特殊津贴专家,国家杰出青年基金获得者,教育部“长江学者奖励计划”特聘教授,膏体充填与尾矿处置技术研究进展,吴爱祥,北京科技大学,2010,年全国采矿技术与装备进展年评报告会,提 纲,1,、超细全尾的概念与特征,2,、全尾充填与处置技术现状,3,、全尾充填与处置新技术,4,、工程实例,5,、发展趋势,1,、超细全尾的概念与特征,1.1,全尾矿与尾矿库,铜：,0.87%,；,铅,+,锌：,5%10%,；,镍：,1%,露天：,3%-5%,全面法：,4%-20%,充填法：,3%-15%,崩落法：,8%-45%,共,(,伴,),生矿占总储量,80%,；,共生矿回收率,50%-60%,；,伴生回收率为,40%,。,品位低,回收率低,排放量大,现有尾矿总量达,80,亿,t,年排放尾矿量达,6,亿,t,。,地质,采矿,选矿,尾矿,损贫高,全尾矿是指粒级组成未经人工干扰的选厂固体废弃物,排放量大，是金属矿山主要的环境灾害源,尾矿库名称,发生时间,发生地点,事故损失,云南武定德昌钛矿厂尾矿库,2001.7.10,云南省武定县,7,人死亡,陕西镇安黄金矿业尾矿库,2006.4.30,陕西省商洛市,17,人死亡,辽宁海城鼎洋矿业有限公司选矿厂,5,号尾矿库,2007.11.25,辽宁省海城市,15,人死亡，,2,人失踪，,38,人受伤,山西襄汾新塔矿业公司尾矿库,2008.9.8,山西省襄汾县,276,人死亡,1.1,全尾矿与尾矿库,尾矿库现状,尾矿库是矿山最大危险源,1.1,全尾砂与尾矿库,全国各类尾矿库共,12655,座，近,40%,尾矿库为非正常库，如同悬在人们头顶的“堰塞湖”，溃决的风险极大,2008,年山西省襄汾“,9.8”,尾矿库溃坝事故死亡,277,人，受伤,34,人，是中国工业史上一次伤亡人数最多的生产事故。,四川汶川震区内尾矿库全部垮坝，为灾区的恢复重建带来极大的困难,平均粒径小于,0.03mm,；,-800,目大于,50%,；,+200,目小于,10%,；,+400,目小于,30%,为了追求选矿回收率，磨尾细度越来越细，超细全尾处置面临新的问题。,赋存条件复杂，品位低,磨矿,目的矿物分离,提高回收率,1.2,超细全尾的定义及特征,原因,定义,超细全尾的特征,超细全尾沉降速度慢，不足分级必砂的,1/10,，浓密困难,超细全尾渗透性差，是分级尾砂的,1/100,，脱水困难，采场充填存在较大的安全隐患,尾矿孔隙水压力大，固结强度低，难以筑坝,浸润线高带来堤坝不安全,超细全尾沉降速度慢,1.2,超细全尾的定义及特征,1.3,超细全尾处置方式分类,超细全尾,地表堆存,井下充填,湿式直排,半干式堆存,分级尾砂充填,全尾砂充填,水砂充填,普通胶结充填,高浓度胶结充填,膏体充填,干式堆存,1.4,超细全尾处置演变的技术路线,湿式直排,干式堆存,半干式堆存,过滤机,浓密机,处置方式,脱水设备,产品形态,运输方式,滤饼,膏体,汽车皮带输送机,管道,地表处置,为了追求处理效率与能力，全尾处置产品从滤饼演变到膏体,使超细全尾处置发生了根本性变革,1.5,超细全尾充填演变的技术路线,分级尾砂胶结充填,65%-70%,料浆制备简单，管道自流输送可靠,尾砂产率低，离析严重，料浆需脱水，污染巷道,全尾砂高浓度胶结充填,70%-75%,提高了尾砂利用率，降低可充填料浆的水灰比,全尾砂浆少量水需要脱出，料浆质量波动较大,添加粗骨料的膏体充填,75%-80%,料浆稳定性好，充填体质量高,沿阻损失大，工艺复杂，需要合适的粗骨料,分类,充填浓度,优点,缺点,超细全尾膏体充填技术成为重中之重,2,、全尾充填与处置技术现状,上游法,筑坝方法：尾矿库最常见的筑坝方法是上升坝,包括上游法、下游法和中线法三种。,定义：,子坝中心线位置不断向初期坝上游方向移升，坝体由流动的矿浆逐渐沉积而成。,缺点：,浸润线位置高，坝体稳定性较差。,优点：,工艺简单，管理方便，成本较低，应用广泛。,2.1,地表直接排放尾矿库,下游法,定义：,子坝中心线位置不断向初期坝下游方向移升。,优点：,坝体尾矿颗粒粗，渗透性能好，坝体稳定性较,高,。,缺点：,管理复杂，只适合于,粒度,较粗的尾矿。,2.1,地表直接排放尾矿库,中线法,定义：,坝顶中心线位置始终不变，坝体垂直向上不断升高。,特点：,尾矿坝均采用了内部不透水带和排水带，以减轻对坝体结构稳定性的不良影响。,优缺点：,介于上游法与下游法之间，其应用范围逐渐增大,2.1,地表直接排放尾矿库,三种传统湿排方式的优缺点,筑坝方法,尾矿,要求,蓄水适应性,抗震性,升高速度限制,筑坝成本,上,游,法,全尾砂至少,40%60%,的尾矿砂,不适合大量蓄水,差,510m/a,低,下,游,法,适用于任意类型尾矿,好,好,没限制,高,中,线,法,尾矿砂或低塑性尾矿泥,在适当的设计下可临时蓄积洪水,一般,没限制,中,2.1,地表直接排放尾矿库,排放浓度低于,30%,消耗大量的水,中线法的应用比例最低，但是未来尾矿湿法排放的发展方向,2.1,地表直接排放尾矿库,排放浓度,按照尾砂的利用方法和利用率，可将充填分为分级尾砂充填和全尾砂充填两大类。,2.2,井下充填,尾砂,充填,分级尾砂,水砂充填,胶结充填,全尾砂,高浓度胶结充填,输送浓度,65%,尾砂利用率,50%,输送浓度,75%,尾砂利用率,90,100%,根据充填体在不同部位以及充填体的作用，充填体分为三大类，要求不同的充填类型才能满足技术要求。,2.2,井下充填,质量分类,强度,/MPa,充填体作用,充填体位置,充填类型,高强度,45,保证假顶作用下的人员安全,人工底柱或假顶,全尾高浓度胶结充填,添加粗骨料的胶结充填,分级尾砂胶结充填,中强度,12,设备正常行走,充填体表面,全尾高浓度胶结充填,分级尾砂胶结充填,低强度,00.5,相邻进路回采时充填体不垮塌,其它,分级尾砂普通胶结充填,水砂充填,充填体质量分类,分级尾砂充填,水砂充填中，重要的是物料的渗透系数，必须超过,10cm/h,胶结充填中，重要的是料浆凝结速度与充填体强度,分级尾砂充填是比较成熟的充填工艺，并逐渐退出历史舞台,2.2,井下充填,1),尾砂量不够；,2),超细尾砂仍需筑坝，且难度增大；,3),水泥离析，充填体强度不均，造成水泥浪费,4),采场需要大量脱水，污染环境。,四大问题,全尾砂高浓度胶结充填,2.2,井下充填,采用常规的充填设备与设施制备出高浓度全尾砂料浆,立式砂仓造浆系统,尾砂浓度不稳定,料浆停留时间短，影响到搅拌的均匀程度,限制浓度的进一步提高,全尾砂高浓度充填只是过渡性的技术，现已发展到全尾膏体充填技术,重力自流输送系统,立式搅拌桶制浆系统,3.,全尾充填与处置新技术,膏体充填概念,具有良好稳定性、流动性和可塑性的牙膏状胶结体，在重力或外加力作用下以柱塞流的形态输送到采空区,.,膏体在管道中停留数小时不沉淀、不分层、不离析,膏体在重力或外力作用下能够在采场或管道内顺利流动,膏体在输送过程中尽管其形状发生了变化，但其结构基本保持不变,膏体形态,稳定性,流动性,可塑性,3.1,膏体充填,3.1,膏体充填,膏体组成,全尾砂水胶结材料,（粗骨料）（改性材料）,胶结材料：普通硅酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、钢渣水泥、全砂土胶固材料,粗骨料：冶炼水淬渣、棒磨砂、废石等,改性材料：粉煤灰、早强剂、减水剂、减阻剂等,细粒级膏体,粗粒级膏体,改性膏体,膏体充填概念,3.1,膏体充填,膏体充填工艺,强调化学作用,回水质量高,底流浓度大,处理能力大,二段连续搅拌,混合时间长,改善均匀性,搅拌速度慢,降低磨损性,高流量大扬程,柱塞泵送,钻孔,/,管道,/,采场,添加泵送剂,全尾浓密,膏体制备,膏体输送,3.1,膏体充填,以过滤设备为核心的多段脱水方式,浓密方式,以深锥浓密机为核心的一段脱水方式,压滤机,快速脱水浓缩是膏体充填工艺成功应用的前提,深锥浓密机,全尾砂浆浓密方式,3.1,膏体充填,多段脱水工艺,全尾砂浆,普通浓密机,高效浓密机,立式砂仓,带式过滤机,真空过滤机,框板压滤机,滤饼,5%,30%,50%,65%,80%,90%,工艺复杂，可靠性差,能耗大，运营成本高，,设备多，投资大,处理能力小,浓度调节环节多，先脱水后加水,存在的问题,滤饼技术是为精矿处理而研制的专用技术，用于尾矿处理具有许多局限性,一段脱水工艺,3.1,膏体充填,选厂尾砂浆直接进入深锥浓密机中进行浓缩脱水。,工艺简单，只一段脱水；,底流浓度大，,76%,84%,；,回水质量高；,对设备操作要求极为严格,深锥浓密技术是处理超细全尾的专用技术，具有良好的发展前景。,深锥浓密机理,浓度越向下越高,立柱的作用是在运动过程中打破压密层颗粒与水之间的静力平衡，为水的向上排出提供通道。,锥部浓度分布示意,颗粒间距越向下越小,全尾砂借助絮凝作用快速沉降至锥部，进行压密脱水,3.1,膏体充填,3.1,膏体充填,膏体搅拌工艺,使所有物料混合均匀，实现流态化，为管道输送提供条件,制备方式,立式高速活化搅拌混合,卧式多级连续搅拌混合,立式卧式串联制备,难点：超细颗粒含量高，表面积大大增加，全尾矿与水泥混合均匀难度大。,膏体输送工艺,3.1,膏体充填,膏体输送方法,自流输送：,利用垂直管段膏体提供的势能来克服整个管线内的阻力,泵压输送：,利用泵压克服管道阻力,L,H,L,H,随着开采深度的不断延伸，为自流输送提供了有利条件，自流输送是膏体充填的发展方向,3.1,膏体充填,膏体输送理论,流核区的厚度半径：,膏体存在流核结构，这是是膏体输送特性之一。,r,0,低浓度时，轻微剪切变稠；高浓度时，明显剪切变稀。,低剪切速率时，轻微剪切变稠；高剪切速率时，明显剪切变稀。,尾矿经过脱水处理后产出的一种高浓度,/,膏体尾矿砂形成,非,饱和致密稳固的尾矿堆。,3.2,尾矿膏体排放,尾矿,堆存,新西兰尾矿干堆效果图,尾矿堆存,干式：,滤饼的形式,汽车、皮带运输,半干式：,膏体的形式,管道输送,发展趋势,工艺更简单成本更经济,3.2,尾矿膏体排放,尾矿高效浓密,尾矿管道输送,尾矿快速蒸发,蒸发量大于降水量的干燥条件；,尾砂细度足以形成可堆积的膏体而不需要使用太多的絮凝剂；,堆积场大、较平，可借助阳光快速干燥。,技术关键,适用条件,3.2,尾矿膏体排放,尾矿堆存方式分类,可泵送,不可泵送,膏体尾矿,浓缩尾矿,尾矿浆,湿滤饼,干滤饼,水资源消耗大,渗流状况取决于库型,需要建坝,运行费用低,环境影响大,水资源消耗小,无渗流,建坝费用低,运行费用高,建坝费用低,运行费用低,环境影响小,渗流量小,传统湿排,膏体排放,干堆,3.2,尾矿膏体排放,尾矿膏体排放技术,传统尾矿直排技术,优点,(1),环保效益突出,(2),节约大量生产用水,确保地处干旱地区矿山正常生产,(3),有利于回收尾矿废水中所含金属,(4),节约大量的药剂消耗,(1),传统工艺风险,小,(2),生产运营成本低,(3),建设周期短,可使企业早投产、早见效,(4),基建投资少,缺点,(1),早期设备投资较多,(2),生产运营成本较高,(1),易造成尾矿跑冒,将直接危害下游居民,(2),有害物质渗透到地下,污染地下水资源,(3),易出现,尾矿坝坍塌事件,(4),占地面积大,尾矿膏体排放与尾矿直排技术对比,3.2,尾矿膏体排放,4,、工程实例,4.1,膏体充填国内外应用概况,国家,矿山,采矿方法,充填材料,灰砂比或水泥耗量,输送方式,充填浓度,输送能力,美国,幸运星期五矿,下向分层充填,全尾砂,6%-10%,水泥,泵送,82%,125t/h,霍姆斯特克金矿,VCR,嗣后充填,废石、尾砂,1:20,加拿大,克莱顿矿,深孔空场采矿法,分级尾砂、炉渣、生石灰,10-30:1,自流,70%-72%,南非,库克,-3,号矿,房柱法,尾砂膏体,30-40Kg/m,3,泵送,100m,3,/h,德国,格隆德铅锌矿,下向分层进路式胶结充填,全尾砂、重介质分级尾砂,6%,水泥,泵送,75%-88%,30m,3,/h,澳大利亚,芒特艾萨矿,分段空场嗣后充填法,块石胶结,1%,水泥,皮带,15*10,5,m,3,/a,坎宁顿矿,全尾砂,2%-4%,水泥,自流,79%,158t/h,80,年代中期，膏体充填技术迅速在美国、加拿大、澳大利亚、南非等许多国家得到应用。,尾矿膏体处置成为国际研究前沿，已经召开了,13,届关于膏体与尾矿浓密技术的国际学术会议。,矿山,采矿方法,充填类型,灰砂比或水泥耗量,输送方式,充填浓度,输送能力,金川公司,下向进路式,棒磨砂膏体,220kg/m,3,泵送,7779%,7080m,3,/h,铜录山,上向进路式,碎石膏体,180kg/m,3,泵送,8486%,40,50m,3,/h,驰宏公司,上向进路式,水淬渣膏体,1,：,8,自流,80%,4060m,3,/h,冬瓜山,阶段嗣后充填,全尾高浓度,1,：,8,自流,7276%,80120m,3,/h,孙村煤矿,长壁后退式综采采煤法,煤矸石膏体,1,：,19,泵送,7275%,100120m,3,/h,张马屯,阶段嗣后充填,全尾高浓度,109.5kg/m,3,自流,60%,50m,3,/h,4.1,膏体充填国内外应用概况,中国膏体充填技术研究紧随其后，目前已经在金属矿、煤矿、铁矿与铝工业上开始应用研究。,大多处于工业试验阶段，商业化生产较少，主要在关键技术、主要设备、监测技术方面受到制约。,开采特点,水,：该矿为含水岩脉，每天从地下开采区抽出的用水量约为,9800m,3,。,深,：库克,3,号矿井的深度为,1373m,，目前回采深度到达地表以下,800m,。,地层构造复杂,：,1,）由地壳隆起造成的张断层,2,）由裂缝网造成的局部褶皱,库克,3,号矿井是南非兰德方丹集团采金公司所属的库克矿区的主力矿山，采用房柱法开采，采场采用膏体充填。,4.2 Eldorado,集团,Cook,3,号矿膏体充填,充填材料配比,尾矿中含有较高的硫酸盐，影响到后期强度。,粉煤灰延缓了充填混合料的水化期，养护期长达,12d,。,充填料的颗粒很细，水的渗滤或排泄缓慢。,充填料浆粘度很高，不宜泵送。,现今配比：,95%,的尾砂,4.5%,的磨细粒化炉渣,0.5%,的活化剂,初期配比：,7%,的粉煤灰,3%,的水泥,90%,尾砂,实现了无水泥充填,地表取样的充填体强度,28d,达到,0.93MPa,井下充填体强度比地表高,1,倍,4.2 Eldorado,集团,Cook,3,号矿膏体充填,尾砂,高效浓密机,储仓,储仓,螺旋搅拌桶,螺旋搅拌桶,矿渣仓,活化剂仓,中央储仓,衬套管泵,絮凝剂，,30g/t,密度,1.3t/m,3,密度,1.6t/m,3,600m,3,，空气搅拌,63m,2,水平真空带式过滤机,滤饼密度,1.98t/m,3,全尾砂膏体,KOS-2170,型,PM,公司双活塞泵,双仓式泵，风压,0.4MP,螺旋给料机,KOS-2170,型,PM,公司双活塞泵,地表,地下,采场,充填工艺流程,4.2 Eldorado,集团,Cook,3,号矿膏体充填,充填效果,该矿井每天的最大充填量为,1500m,3,。充填量逐月上升，充填成本逐月下降。,4.2 Eldorado,集团,Cook,3,号矿膏体充填,水,深,碎,难,开采特点,4.3,云南某矿山膏体充填实例,矿山积存了,60,多万,t,的选矿尾砂和,100,多万,t,的炼铅淬渣，而且每年地表尾砂和水淬渣积存量以,2530,万,t,的速度激增。,矿区属于长江上游水土保持和环境保护区，工业废物排放和堆存受到严格限制,受矿区地形的限制，尾矿库和水淬渣场已无法扩容,全尾产率仅,30%,，无法满足充填需求。,应用前提条件,4.3,云南某矿山膏体充填实例,膏体物料的基本物理性能参数,项目,比重,容重,(t/m,3,),孔隙率,(%),比表面积,(m,2,/m,3,),水泥,3.1,1.3,58.06,582000,全尾砂,2.71,1.88,34.35,902000,水淬渣,2.59,1.18,54.44,全尾砂的比表面积几乎是水泥的,2,倍。全尾砂粒级超细，水泥已经难以裹住全尾砂。采用普通胶结充填时其凝结性能较差,膏体料浆中细粒含量,(-20m),己达到,57.95%,，几乎没有,40450m,的骨料，这种骨料级配是极不合理的。,物料基本属性,4.3,云南某矿山膏体充填实例,一个核心,深锥浓密机,三大系统,尾砂浆脱水浓缩系统,膏体搅拌制备系统,膏体泵送输送系统,一大特色,DCS,集散控制系统,核心与特色,制备站全景,空区充填浆体形态,4.3,云南某矿山膏体充填实例,絮凝沉降,中心传动耙架,底流循环,溢流清澈,底流浓度达,72%78%,全尾浓缩效果,全尾浓密系统,浓密机,驱动电机,底部结构,4.3,云南某矿山膏体充填实例,深锥浓密机,水泥控制与计量,全尾控制与计量,水淬渣控制与计量,二段连续搅拌,膏体均质不离析,膏体浓度达,78%80%,膏体制备效果,膏体制备系统,水泥,水淬渣,搅拌机,全尾砂,4.3,云南某矿山膏体充填实例,制备系统,活塞泵送系统（,12MPa,）,二段钻孔长度,485m,和,302m,最大输送距离,4117m,充填倍线,3,以下可自流输送,钻孔磨损严重,膏体输送效果,膏体输送系统,压力泵,井下充填系统,4.3,云南某矿山膏体充填实例,膏体输送系统,所有物料流量由计算机精确控制,所有设备通过系统的设置参数来控制其开关和运行状态,操作人员数量下降,物料配制精确提高,集散系统使用效果,计算机控制系统,DCS,室工作人员,各作业点工业电视,4.3,云南某矿山膏体充填实例,DCS,集散控制,序号,指标名称,单位,数量,1,充填能力,M,3,/h,60,2,充填浓度,%,7881,3,水泥单耗,Kg/m,3,205,4,絮凝剂单耗,g/m,3,20,5,水,t/m,3,1.16,6,电,Kwh/m,3,6.67,7,充填体成本,元,/m3,171.6,8,年充填量,万,m,3,14.1,9,年回水量,万,m,3,15,10,年用水量,万,m,3,1.8,11,采矿损失率,%,3,12,采矿贫化率,%,8,膏体充填应用成功的关键在于大大简化了工艺流程。,采用深锥浓密机进行一段浓密脱水，在地表进行水泥干式添加工艺，采用,2025cm,的大塌度膏体物料进行充填，降低了膏体充填工艺的实际运用难度。,膏体充填浓度达到,7881%,，最大日充填,1264 m,3,，月均充填能力也达到,11000 m,3,。,生产实践效果,4.3,云南某矿山膏体充填实例,4.,4,尾矿堆存国内外概况,国外尾矿堆存概况,加拿大的,Robinsky,于,1973,年首次提出“高浓度排放”概念，但真正地在全世界范围内推广应用是在,1990,年之后,国外比较成熟的做法是,首先将矿浆压缩成滤饼,再加水调整至合适的输送浓度,堆场排放方式主要以中央浓缩排放为主,也有四周排放与山谷排放方式,4.,4,尾矿堆存国内外概况,名称,年份,浓度,备注,T,he Kidd Greek Mine/,铜锌,1973,干燥后,80.4%,中心浓缩排放（,CTD,）,The Alcan Vaudreuil/,铝土,1987,干燥前,50%,干燥后,65%,80,年代中期完成传统赤泥湿排向干堆的改造,The Falconbrige Strathcona,1998,极冷环境下的浓缩尾矿的生产和沉积,Aloca/,铝,1985,47%-51%,干燥后,70%,使用从铝工业发展而来的干堆技术,The Peak Mine/,金铜,1,992,55%-62%,CTD,The Osborne Mine/,铜金,1996,72%-74%,边坡角,4%,The Century Zinc Mine/,锌,1999,52%-58%,下山谷排放模式,(DVD),The Sunrise Dam Gold Mine/,金,2003,-,CTD,技术,边坡角,1.5%-2%,国内尾矿堆存概况,国内开始使用尾矿堆存始于,20,世纪,90,年代，主要用于黄金尾矿和铝矿赤泥的处理。,矿山,投入年份,滤饼浓度,工艺流程,归来庄金矿,1993,22%-23%,尾矿压滤,皮带运输,堆场堆存,柴胡栏子金矿,1994,17%-18%,排山楼金矿,1997,20%,沟谷型：,中国铝业河南分公司赤泥堆场,、,中州分公司烧结法赤,泥堆场,平地高台型,：,山西分公司湿法赤泥堆场,、,广西分公司干法赤泥堆场,人工凹地型,：,山东分公司第二赤泥堆场,黄金尾矿干堆矿山,4.,4,尾矿堆存国内外概况,铝厂赤泥处理,首次采用干法输送、干法堆存技术的赤泥堆场,堆场占地,45hm,2,，共分为,5,个库区,至,2003,年,，最高赤泥堆积高度达,20m,，累计堆存赤泥,650,万,t,，使用堆场库容,400,万,m,3,赤泥堆场剖面示意图,4.5,某铝厂地表膏体排放实例,排水层,防渗层,排水管,溢流管,（逐层加高）,分期子坝,堆存赤泥,土石基层,项目,湿容重,/g.cm,-3,干容重,/g.cm,-3,空隙比,饱和度,/%,压缩系数,/MPa,塑性指数,/%,范围值,1.94,-2.25,1.34-1.83,0.83-1.52,90-100,0.19-0.72,8.0-14.6,平均值,2.11,1.60,1.09,98,0.32,11.8,赤泥,粒级较细，,属中等压缩性土，具有饱和的粉质粘土的某些特性,堆场赤泥基本性质表,级配曲线,粒径小于,0.019mm,的含量为,74%,，属于细粒尾矿。,4.5,某铝厂地表膏体排放实例,堆场运行情况,堆场内各库区轮流进行,均衡布料，,每层排放厚度控制在40cm左右,，实现四周向中央排放方式,现场赤泥排放,赤泥布料,赤泥干燥,干燥到含水量,30,可视为一个干燥周期，然后排放第二层赤泥。,排放一层赤泥,4.5,某铝厂地表膏体排放实例,干燥程度的检测及分析,取样孔布置,取样编号,1,2,3,4,5,6,平均含水率,/,%,34.9,35.8,36.0,36.7,34.8,34.3,平均饱和度,/,%,99.3,99.9,99.9,98.7,99.4,100,各库区赤泥平均含水量,含水量不,仅,表征,着,堆场赤泥干燥程度，也是,衡量,堆,场,稳定性的重要指标。,饱和度是指孔隙水与空隙体积之比,4.5,某铝厂地表膏体排放实例,干燥程度的检测及分析,一般认为，,赤泥含水量应随深度的增加而逐渐降低。但从检测结果看，其趋势并不明显。,1-3,号取样孔取样深度和含水率关系图,赤泥含水量在,30%-40%,波动，,其原因主要是赤泥细度、表层结壳和水分下渗,4.5,某铝厂地表膏体排放实例,堆场裂纹,赤泥,经过脱水、析水、干燥硬化，堆场表层赤泥由流塑状态变为硬塑状态，形成结构强度,赤泥由于蒸发、附液的分离、下渗等而逐渐干固，堆场表面会开始出现裂缝现象,开裂发育延伸破裂被翻晒破坏被赤泥覆盖重新开裂,成因,沉降缝,干缩缝,温度缝,可溶盐溶解,4.5,某铝厂地表膏体排放实例,实施效果,按照目前的运行模式，堆积体在最终堆积高度达到,50-60m,的使用年限内，仍然保证其边坡稳定性；,堆场赤泥干燥到含水量,35%,以下时，可以视为一个干燥周期完成,；,随着赤泥层厚度的增加，到达底部排水层的赤泥附液将逐渐减少，逐步演变为降低堆存体水头的安全措施；,堆场干燥以迅速排除表面集水和蒸发干燥为主，其晒面积是制约赤泥干燥的重要因素。,4.5,某铝厂地表膏体排放实例,4.6,秘鲁,COBRIZA MINE,膏体排放实例,工程,背景,座落在山区，海拔,2300,以上；,此前的尾矿处置是将其直接排入当地河流,，,由于环境原因,必须进行,改造，,但,地形不允许传统湿排。,如不及时改造，将造成,7500,人失业；,全年气候干燥，年降水量,63mm,，温度,12-31,，蒸发量大；,选厂与尾矿库的距离较大。,Cobriza,工厂,概貌,由此决定了,Cobriza,矿山向膏体排放的模式进行改造,在一个处理量为,30t/d,的小深锥中模拟进行，经过,30,天的连续运行，结果表明能连续获得浓度为,76%,以上的不离析尾矿，且深锥底流塌落度为,21.6,23.5cm,。,深锥试验,塌落度测量,流槽示意图,流槽试验用来预测和反应自然沉积时可能出现的沉积角,，一般在,110,%,左右,。,流槽试验,4.6,秘鲁,COBRIZA MINE,膏体排放实例,工艺,流程特点,4.6,秘鲁,COBRIZA MINE,膏体排放实例,分级尾矿用于充填，微细粒用于膏体堆存,深锥浓密后直接向尾矿库排放,均采用泵压输送,运行情况,经过反复的调试和运行，深锥达到,330t/d,的处理量，底流经,柱塞高压,泵送到沉积点，经过固结和蒸发干燥，能达到稳定性的要求。,14m,深锥浓缩机,尾矿池一年的沉积,膏体排放到沉积点,4.6,秘鲁,COBRIZA MINE,膏体排放实例,单层沉积最少需要3天能出现蒸发裂纹,厚层沉积产生深/宽的蒸发裂纹，较之薄层的浅/窄裂纹，它更容易使水渗入，产生渗流。,新的,薄层,沉积流能覆盖和密封蒸发裂纹,厚层沉积裂纹,沉积在厚层上的薄层裂纹,实施效果,4.6,秘鲁,COBRIZA MINE,膏体排放实例,影响,与效益,Cobriza,使用下山谷排放模式的膏体沉积，在生产和环境等许多方面都有着积极的影响。,秘鲁高角度沉积,尾矿,的,开拓者,延长矿山,服务年限,挽回了,7500,名,员工的就业,高效率水回收,满足地震烈度要求,高蒸发率进一步加强了沉积循环,4.6,秘鲁,COBRIZA MINE,膏体排放实例,下山谷排放模式,5,、发展趋势,5.1,全尾矿处置的发展趋势,全尾膏体处置基础理论,发展趋势,全尾膏体处置专用设备,全尾膏体处置新技术,5.2,全尾膏体处置基础理论,国内认为膏体满足宾汉塑性体流变模型，即流动指数,n=1,国外提出只要屈服应力值大于,200pa,，即认为是膏体,我们认为膏体处于饱和状态，饱和度为,100%,指标与仪器非专业,塌落度、分层度等指标及检测设备均借鉴于混凝土理论；,指标不统一,塌落度分层度；稠度分层度；浓度粘度 等,膏体概念的理论界定,流动性统一指标与专用仪器,沿程阻力公式。计算方法不实用，理论值与实测值有一定偏差，应建立适合工程上使用的简单公式；,深井输送理论不完善。深井低压满管自流输送理论、深井高压泵送理论等。,输送理论的完善,寻求砂浆在不同浓度、不同剪切速率的流变模型和触变特性。,建立砂浆流变性质和生产应用之间的联系。,砂浆流变特性研究,5.2,全尾膏体处置基础理论,5.2,全尾矿处置专用设备,预防深锥压耙的新型浓密机,具备尾矿存贮功能的浓密机,无耙深锥浓密机,底部带螺旋输送机的深锥,浓密机,泵送设备,正排量泵处于统治地位,其它新型泵，如隔膜泵,无耙深锥浓密机,正排量泵,地表堆存,5.3,全尾膏体处置新技术,沿海地区,非沿海地区,露天矿,水下堆存：,全尾膏体隔水速凝技术及其它新技术,低强度膏体固结堆存：,添加极少量胶结材料，防止雨水冲刷，追求一年或数年后的远期强度,全尾废石联合处置：,废石堆渗透性较好，将膏体渗到废石之间的空隙中，既省去了建坝成本，又增强了堆场稳定性,采场膏体充填,露天坑全尾堆存,非胶结膏体充填,深锥运行稳定与扩大产能,尾矿含水率的变化规律,降雨对全尾堆积体的影响,振动液化的影响程度,恒温恒湿条件下全尾固结规律,全尾砂预先分级实现分类处理,极细尾砂进入深锥进行浓密,分级尾砂用于筑坝或制备膏体,5.3,全尾膏体处置新技术,请提宝贵意见！,</p>