浅谈铁矿石选矿中的给排水及尾矿处理.pdf

第 1 1 卷第 3 期 2 0 1 3年 6月 矿 业 工 程 M i ni ng Eng i n e e r i n g 4 3 浅谈铁矿石选矿中的给排水及尾矿处理 高振 宇 ( 中冶北方工程技术有限公司 ，辽宁 大连 1 1 6 6 0 0 ) 摘要 ：论述 了铁选矿 项 目给排水系统在选矿项 目中的重 要性及发 展 ，阐述 了尾 矿处理 系统对给排水 的 影响 。指 出了 目前 给排水 和尾矿处理系统存在 的问题 及相关建议 。 关键词 ：选矿 ；给排水 ；尾矿处理 ；建议 中图分类号 ：T D 9 2 6 4 1 文献标 识码 ：B 文章编号 ：1 6 7 1 8 5 5 0( 2 0 1 3 )0 3 0 0 4 3 0 3 0 引言 在每个选矿工程 中，水的合理供给、分配及循 环利用至关重要 。如果水量分配不合理 ，不仅会造 成能耗的浪费 ，还会影响选别。如果某个环节供水 出现问题 ，则可能会导致整个选矿厂停产 ，造成无 法估 量 的直 接经 济 损失 。而 尾矿 处理 是整 个选 矿 流 程的终点 ，其方式的选择会直接影响到整个水循环 系 统 的平衡 。 一 个完 整 的选矿 厂 给排 水设计 中 ，主要包 括 了 生产、消防和生活用水等，本文仅对生产用水设计 和尾矿 处 理系统 进 行论 述 。 1 选 矿厂循环水 系统 的发展 1 1 大循 环与 小循 环 在 我 国传统 的选 矿循 环 水 系统设 计 中 ，主要 采 用 大循 环 和小循 环 两 种 方 案 ：1 )大 循 环 是 指 尾 矿 不在选矿厂内浓缩 ，而是直接将其输送去尾 矿库 ， 当尾矿库具备 回水能力之后 ，将 回水送至选矿厂作 为循环水使用。其优点是节省了尾矿浓缩 的基建费 用 ，回水水质稳定 ，缺点是尾矿输送系统基建费用 高 ，水量损失大 ；2 )小循环是指尾矿在选 矿厂 内 浓 缩 ，将浓 缩池 溢 流水 直接 返 回循 环 水泵 站进 行循 环使 用 。其 优点 是水 量损 失 小 ，尾矿 输送 系统 基建 费用低 。缺点是尾矿浓缩系统基建费用高 ，循环水 的水质 由浓缩效果决定 。 1 2水循 环方 案 的发展 及 现状 收稿 日期 ：2 0 1 3 0 1 2 1 作者简介 ：高振宇( 1 9 8 1 一) ，男( 汉族 ) ，黑龙江哈尔滨人 ，中冶 北方工程技术有 限公 司工程 师。 早 期 ，根据 水质 不 同 ，选 矿厂 内的循环水 分 为 净环水和浊环水两种 。另外 ，很多选矿流程还需要 由生产新水直接供应。这 3种生产用水均有独立的 水池及水泵。因此 ，在早期建成的选矿厂中，水泵 站 占地 面 积 很 大 ，水 泵 台数 较 多 ，运 营 成 本 也 较 高。 随着 时代发 展 ，浓缩 机在 以下 几方 面有 显著进 步 ：1 )底 流浓 度增 高 。使 浓 缩后尾 矿 含水量 减少 ， 不仅降低了尾矿输送成本 ，还降低了尾矿库回水的 水量损失，因而全厂补水量降低 ，大大削减了水资 源浪费；2 )溢流水 的水质提高。远高于 当年的净 环水和浊环水 ，甚至部分流程中可代替生产新水 ， 不仅提高了精矿的品位，还减少 了水系统的数量 ， 即减少 了水泵总数。既节省能源 ，又节省占地，大 幅降低 了水循环系统在基建投资中所占的比例；3 ) 处理效率提高。原来需要多台传统浓缩机处理 的尾 矿量 ，如今仅由一台高效浓缩机即可完成。降低了 能耗 ，节 省 了大量 用地 。 因此 ，在 目前选矿厂设计 中，已很少见大循环 方案的应用。 2 水 量平衡 在选矿工程给排水系统设计中，首先要考虑的 就 是生 产废 水零 排放 ，以此 为前提 ，合 理进行 水 量 平衡 ，在保证技术经济合理性 的原则下 ，尽量减少 生 产补 水量 。 2 1 生产 补水 量计 算 纵 观 整个选 矿 流程 ，生 产补水 量 可 由以下公 式 粗略计算。 QQ +Q2 一Q。 一Q 4 4 矿 业 工 程 第1 1 卷 第3 期 式中 Q 选矿厂生产补水量 ；Q 精矿含水 量 ；Q 尾 矿 含 水 量 ； Q 。 原 矿 含 水 量 ； Q 尾矿 回水量 。 该公式可粗略计算出选矿厂生产补水量的近似 值 。其 中原矿含水量和精矿含水量均可视为既定因 素，只有尾矿含水量和尾矿库 回水量两项起到决定 性作用。由于尾矿库 回水量与尾矿含水量成正比， 由此可知 ，选矿厂尾矿输送浓度越高 ，则生产补水 量越 小 。另外 ，如果 选 矿厂精 矿输 送 系统有 回水 或 有独 立 的冷却 水 系统 ，还需要 在 生产补 水量 中考 虑 相应 变化 。 2 2 影 响水 量平衡 的 因素 为了确保选别指标或防止堵塞设备给水 口，在 选矿 工 艺 的某 些环 节 中会要 求采 用生 产新 水 ，这部 分生产新水最终将会进入到尾矿处理系统 中，使尾 矿 浓缩 池溢 流水 量大 于循 环水量 ，则 整个 选矿 厂 的 水 量难 以平衡 。 经 过多 年 的设计 和实 践经验 可 知 ，在 通 常情况 下 ，这并不难解决。其最关键的要点是需要弄清楚 要 求 采用生 产新 水 的原 因 ：首 先 ，随着 尾矿 浓缩技 术 的发展 ，溢流水的水质 日益提高 ，原来要求使用 生产新水的许多环节即使采用浓缩机溢流水 ，对其 选别 指标 的影 响也 几乎 可 以忽略 不计 。 因此 ，该 因 素在当今的尾矿浓缩技术下 ，已经普遍得到解决； 另外 ，提 出使用生产新水的原因还为了避免在某些 精密设备 中发生给水 口堵塞的现象 ，从而影响到整 个工 艺 流程 。 作为设计人员，遇到类似的问题应与相关设备 制造方进行紧密沟通 ，详细了解该设备对水质 的具 体要求 。在关键位置设置管道过滤器即可，这样可 以去除管道中较大颗粒的悬浮物，从而有效避免了 给水 口堵塞 现象 的发 生 。 3 尾矿处理系统 选矿厂尾矿的浓缩 、输送及储存 ，对选矿厂的 给排水系统影响巨大。尾矿输送浓度越大 ，则水资 源浪费越小 ，补水量也越小 。然而，盲 目的提高尾 矿浓 度是 不可 取 的 。 3 1 尾 矿处 理方 案概 述 选矿流程所产生的尾矿究竟应如何处理 ，这是 一 个从未被忽视的问题 ，对这一领域的研究至今仍 是选 矿行 业 的重 中之重 。 随着尾矿浓缩技术的提高 ，尾矿储存的方式也 随之 有所 改 变 。 当年 的尾 矿 库 筑 坝 方 式 已不 再 通 用 。尾矿 干堆 和 尾 矿 充 填 的应 用 越 来 越 多 。因 此 ， 在每一个新建项 目中，究竟将尾矿浓缩到什么浓度 合适 ，究竟采用何种尾矿储存方式，成为整个选矿 项 目方案 对 比 中重 要 的组成 部分 。 3 2尾 矿干 堆 尾矿干堆是将尾矿处理到一定浓度，使其能够 直 接堆 存 。若 想 实 现 尾 矿 干 堆 ，除 了 进 行 浓 缩 之 外 ，还 需要 进一 步脱 水 ，使 尾 矿呈 现泥饼 状态 ，这 样的尾矿才能够满足干堆条件 。 3 2 1 尾 矿输 送 方式 尾矿 可 以用 管道 输送 至尾 矿 堆场 进 一 步脱 水 ， 也 可 以在选 矿 厂 内直 接脱 水达 标后 采用 胶带 或汽 车 运输 。这需要进行多方面经济技术 比较来确定。 3 2 2尾 矿 浓 缩 次 数 主要 是指 二次 浓缩 或一 次浓 缩 。二 次浓 缩是 指 在选 矿 厂和尾 矿堆 场分 别浓 缩 ，最终底 流 浓度 达到 6 5 7 0 以上 ，在尾矿堆场进一步脱水 ；一次浓 缩是指在选矿厂内将尾矿浓缩至 6 5 7 0 以上 ， 然后在选矿厂或尾矿堆场进一步脱水 。 目前的尾矿浓缩技术在很多工况下都可将尾矿 浓缩到 7 0 左右。但是 ，在实际工程应用 中，长 距离且地势较复杂 的超高浓度尾 矿输送或膏体输 送 ，至今仍 缺 乏足够 的生产实 践 。 3 2 3 尾 矿进 一 步脱 水成本 太 高 提到尾矿进一步脱水，首先是采用压滤脱水的 方法 ，然而 ，压滤设备造价昂贵 ，单机设备处理量 小 ，占地 面积 大 ，这些 因素 都严 重影 响 了尾矿 干堆 方案 的实施 。 能否找到一种价格合理 ，处理效率高且节省空 间的方 法 ，是 解 决该 问题 的根本 途径 。 3 3 尾 矿 充填 随着社 会对 环境 保护 的重 视和 尾矿充 填 技术 的 日益完善 ，越来越多的项 目对尾矿处理都提出了尾 矿充填 的要求。 尾矿充填技术是将浓缩后 的尾矿送 回采矿场 ， 通过进一步脱水 ，并添加其它介质进行配比，从而 将尾矿重新送回采矿所形成的空洞 。尽管 目前尾矿 充填技术 的实 际应 用较多 ，但 其运行情况并 不理 想 ，尤其是尾矿充填和尾矿输送相结合的部分 ，更 是 问题 的节 点所 在 。 2 0 1 3年第 3期 高振宇 浅谈铁矿石选矿 中的给排 水及尾 矿处理 4 5 由于尾矿充填系统对给矿浓度的要求较高 ，因 此 ，与尾 矿 干堆一 样存 在尾 矿 浓缩 次数 的 问题 ，这 并 不 是主 要 问题 ，其 主要 问题是 尾矿 充 填 系统工 作 制 度 间断 性 与尾矿 输送 连续 性 之 间的矛 盾 。 由于 选矿 厂连 续生 产 ，尾 矿必 须及 时进 行浓 缩 并送走 ，由于矿石开采 的特性 ，使得尾矿充填系统 无法实现连续工作 ，且工作时所需尾矿量较大 ，因 此 ，会 出现 当 矿 充 填 系统 不 工 作 时 ，尾 矿 无 处 可 去；当充填 系统工作 时，尾矿量却供 不应求 的问 题 。该 问题在小规模 的采选系统 中体现并不明显 ， 随着采 选 规 模 的 增 加 ，如 何 实 现 这 两 个 系 统 的 平 衡 ，成 为 解决 该 问题 的关键 。仍 有待 于 在今后 的设 计 和生 产 中进 一步 摸索 。 4 问题及建议 4 1 选矿 厂给 排 水设计 中存在 的 问题及 建议 4 1 1 循 环 水泵 站设 变频 调速 装置 从水泵工作效率来看，泵站 内并联工作的水泵 数量越少 ，则损失的能耗越少。可随着选矿规模越 来越大 ，生产线数量越来越多。 在 某些 工程 的设 计 中 ，将每 个系 列都 单独 配 置 一 套水 泵及 管道 并 不适合 ，则需要 用 少数 水泵 同时 为 多条 生产 线供 水 。此 时 ，如果 某一 条或 几条 生 产 线 暂停 生产 ，则 水量 很难 调 配 。因此 ，建 议在 此情 况下，将水泵配套变频调速装置 ，根据不 同工况调 节水泵转速 ，使其既能满足工艺用水量要求 ，又不 会 造成 过多 能耗 。 4 1 2循 环水 池容 积 的确 定 根据一般给排水泵站的水池容积计算方法 ，其 有效容积只需要满足最大一台水泵 5分钟的流量即 可 ，而 在选 矿工 程 中 ，该 方法 显然 不适 用 。 若水池容积过小 ，在试车期间或全场停产大修 再启 动 时 ，则会 出现 水池 抽空 ，整 个 生产 系统 断水 的情 况 ，因此 ，需要 适 当的增 加循 环水 池 容积 。水 池容积的确定 ，应考虑一条生产线 内一个生产周期 的循环水量 ，根据实际情况将该水量乘一个系数。 这个 设计 理念 在 实 际应 用 中效 果较 为显 著 。 4 2 尾 矿 系统设 计 中存在 的问题及 建 议 4 2 1尾矿 处理 方 案 的选择 尽管国际整个尾矿浓缩行业均致力于提高尾矿 浓度 ，但 国内某些项 目却会刻意降低尾矿浓度 ，使 浓缩机无法得到充分利用，这是一种浪费。 因此 ，可 以认 为今 后 国内尾 矿处 理设计 理念 的 发展 方 向 ，应 重视 如何 能够 让尾 矿浓缩 技术 得 到更 合理的利用 ，多学 习国外先进的技术和管理经验， 从尾矿筑坝、尾矿干堆和尾矿充 填等多方面人手， 参考国际上较为成功 的尾矿输送 和尾矿储存经验， 以便更合理的节省水资源。 4 2 2 国有 老选矿 厂 改造 某 些 国有 老选 矿厂尾 矿 输送 系统 改造项 目有 着 共 同的特 征 ：尾 矿 输 送距 离 较 远 ，地 势 变 化 较小 ， 尾 矿库 服 务年 限较 长 ，尾 矿 浓度较 低 。 在 当年 的选 矿 厂设计 中 ，采用 了多段输送 的方 案 ，即在 投产初 期 ，采用 一段 或二 段输 送 ，尾矿 能 输送到初期坝标高即可 ，随着尾矿坝逐年升高，如 今 的改 造 就是在 原有 的泵 站后 新增 泵站 ，以满足 尾 矿坝升高的需要 。这样的改造项 目实际上依然是多 年 前原 有方 案 的延续 。 如果该选矿厂的服务年限仍然很长 ，可以首先 在 选矿 厂 内对 尾 矿 浓 缩 系 统 进 行 改 造 ，采 用 新 工 艺 ，提高尾矿浓度 ，减少水资源浪费，也减少 了运 营成本 ；其 次 ，将尾 矿输 送 系统进行 改造 ，采 用 隔 膜 泵或 其他 高扬 程 的尾矿 输送 技术 ，用 一段输 送 即 可满足尾矿终期坝标高的需要 。 5 结语 选矿厂 中给排水和尾矿处理 的设计任重 而道 远 ，其合理性、操作性、适应性和可靠性是选矿厂 维持正常和高效生产的重要前提。所 以应在设计过 程中，从每个工程实际情况出发，在技术 、工程投 资等各方面综合考虑 ，能够提出多个方案进行技术 经济比较 ，最终选择经济合理、安全可靠 的方案 ， 选用质优价廉 的设备 ，让业主放 心，让 同行认可。 并不 断学 习国际先 进 的专业 技术 ，为 矿 山更好 的发 展尽 职尽 责 。 参考文献 ： 1 3 选 矿设计 手册 E M3北京 ：冶金工业 出版社 ，1 9 8 8 2 尾 矿设 施 设 计 参 考 资料 M北 京 ：冶 金 工 业 出 版社 ， 1 9 8 0 3 钢铁 工业 给水排水设计 手册 M北 京 ：冶金工业 出版社 ， 2 0 0 2 4 给水 排 水 设 计 手 册 M 北 京： 中 国建 筑 工 业 出 版社 ， 2 001 46 矿 业 工 程 M i ni n g Eng i n e e r i ng 第 1 1卷第 3期 2 0 1 3 年 6 月 鞍 山市大孤 山矿 区开 采对周边环境影 响分析 于水涛 ( 鞍 山市 环境 监测 中心 站 ，辽宁 鞍 山 1 1 4 0 0 1 ) 摘要 ：大孤山矿区作为鞍山市最大采矿 区，在特定 的气象条 件下 ，对其进行 环境质量 监测 ，分析其 对 周围环境空气质量影响情况 。结果表 明，所监测项 目均超 出 国家及 省定环境 空气质量标 准 ，根据鞍 山市 自 身特点 ，提出了对矿区开采过程 的具体措施 ，改善其周边环境空气质量 。 关键词 ：矿山开采 ；空气质量 ；控制对策 中图分类号 ：x 5 0 1 文献标识码 ：A 文章编号 ：1 6 7 1 8 5 5 0( 2 0 1 3 )0 3 0 0 4 6 0 3 1 概述 2 大孤山矿区位置及影响范 围 鞍山矿产资源丰富 ，保有储量 7 4 5亿 t ，分别 占全省、全国的 7 7 和 1 8 ，按城市 比较 占全 国 首位 。城 区环绕六大开采矿区 ，形成 四大采坑 、五 大 排 岩 场 、 六 大 尾 矿 库 ， 铁 矿 排 岩 场 占 地 7 0 5 h m ，采 矿场 占地超 过 2 1 9 5 h m 。堆 积岩 石总 量已超过 2 0亿 t ，排放尾矿近 1 O 亿 t 。这些废弃物 影响范围达 1 5 0多公顷。由于颗粒物排放面积大 、 控制措施不够严格及 周边植被毁坏 等因素 ，在 干 燥 、大风 的气象 条件 下 ，来 自采矿 区 、排 岩 场 、尾 矿库及周边采石场的扬沙 、飘尘等颗粒物，将对环 境空气质量和人体健康造成严重影响。其中悬浮颗 粒 物 ( TS P ) 、可 吸入 颗 粒 物 ( P M 。 ) 和可 入 肺 颗 粒物( P M。 )可 随 风 在 大气 中长 距 离 输 送 ，污 染 范围不仅可覆盖全市，而且还可能对周边城市和地 区造 成不 良影 响 。 收稿 日期 ：2 0 1 2 1 1 2 3 作者简介 ：于水涛 ( 1 9 6 7 一) ，男( 汉族) ，辽宁岫岩人 ，鞍山市环 境监测中心站副站长，副高级工程师 。 大孤山铁矿是亚洲最深的露天采矿场 ，位于鞍 山市 东 南 方 向， 占地 面 积 1 0 6万 k m ，海 拔 2 8 0 1 1 1 ，目前开采深 度 一4 3 4 m。矿 区主要分 主体 矿坑 、排岩场 、尾矿库 。排岩场主要排放矿区开采 出的碎石 ，扬尘粒径较大 ；尾矿库为开采过程及排 放 的粉尘 。 鞍山气候特点是 4 9月受北太平洋副热带高 压带 的影 响，多南 风，1 O月至次年 3月受蒙古高 压影 响 ，多北 风 。由于城 市规模 南扩 ，最 近 的居住 区距大孤山矿区排岩场仅一路之隔。在 4 9月间， 其对鞍 山市环境空气质量会有一定影响。 3 环境 空气 监测方案及结果分析 3 1 监测 方案 3 1 1 监 测 时 间 为了能了解大孤山矿区对其周边环境空气质量 的影 响情 况 ，选定 4 9月 期 间鞍 山市 主 南 风 ，无 雨 ，空气 较干 燥 的条件 下 ，进行 连续性 监 测 。 3 1 2 监测 点 位 Di s c u s s i o n s o n W a t e r S u p pl y a n d Dr a i na g e a nd Ta i l i ng s Di s po s a l i n I r o n Or e Be n e f i c i a t i o n GAO Zh e n y u ( No r t h e r n En g i n e e r i n g a n d Te c h n o l o g y C o r p o r a t i o n， M C C， Da l i a n 1 1 6 6 0 0 ， Ch i n a ) Ab s t r a c t ：Th i s p a p e r d e mo n s t r a t e s t h e s i g n i f i c a n c e a n d d e v e l o p me n t o f t h e wa t e r s u p p l y a n d d r a i n a g e s y s t e m i n i r o n o r e b e n e f i c i a t i o n p r o j e c t ， d e s c r i b e s t h e i mp a c t o f t a i l i n g s d i s p o s a l o n t h e wa t e r s u p p l y a n d d r a i n a g e ， p o i n t s o u t t h e e x i s t i n g p r o b l e ms i n t h e wa t e r s u p p l y a n d d r a i n a g e s y s t e m a n d t a i l i n g s d i s p o s a l s y s t e m a n d p u t s f o r wa r d r e l e v a n t r e c o mm e n d a t i o n s Ke y wo r d s ： b e n e f i c i a t i o n； wa t e r s u p p l y a n d d r a i n a g e ； t a i l i n g s d i s p o s a 1 ； r e c o mme n d a t i o n