冬瓜山铜矿坑内泥沙的处理方法.pdf

有色矿山 No n f e r r o u s．V i i n e s J u l y， 2 0 0 0 V0 l 29 No 4 冬 瓜 山铜 矿 坑 内泥 沙 的处 理 方 法 方 实树 ． 杨 正 海 1 ． 铜陵有色金属 集 团 公可， 安徽 铜陵 2 4 4 0 0 0； 2北京有色冶金设计研究总院 ， 北京 1 0 0 0 3 8 ，二 [ 关 键 词 ] 堕； 远 些 ； 丝 苎 壁 坐 f J I [ 摘要]在综 合比较国内外多家采用充填法采矿的井下矿 山的坑内泥砂 清理量和沉淀池形 式 的 基础 上 ， 确 定 了 冬瓜 山铜矿 井 下泥 砂量 和 坑 内泥砂 处 理 的方 法 。 [ 中周分类号 ]T D 7 4 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 2 - 8 9 5 1 2 0 0 0 0 4 - 0 0 1 6 - 0 3 The me t h o d t o d e a l wi t h t h e d o wn ho l e s l i me a n d s a n d i n Do ng g u a s h a n Co p p e r M i n e FANG S hi s h u ． YANG Zh e n g - h a i 1 T o n i n gNo n f e r r o u s Me t a l sC o mp a n y， T o n g l i n g 2 4 4 0 0 0， C k i n a； 2 B e ij i n gC e n t r a l En n e e r f n g ＆ Re s e a r c h I n s t i t u t e f o r,“ C o n - f r o ． s Me t a L l u r g i a l I n d u s t r i e s ， B e O i n g 1 0 0 0 3 8， C h i n a Ke y WO r d S q u a n t i t y o f u n d e r g r o u n d di me a n d s a n d； d e p o s i t i n g b a s i n； me c h an i c a l d e h y d r a t i o n Ab s t r a c t B a s e d O i l t h e c o mp r e h e n s i v e c o mp a r i s o n o f t h e q u a n t i t y O f u n d e r g r o u n d s l i me an d ．s a n d， an d t h e f o r ms o f d e p o s i t i n g b a s i n s i n m i n e s t h a t u s i n g f i l l i n g m e t h o d a t t h e h o me an d a b r o a d， t h e me t h o d O f t r e a t i n g an d t h e q u a n t i t y o f u n d e r g r o u n d s l i me a n d s a n d i n Do n g g u a s h a n C o p p e r M i n e a r e d e t e r m i n e d 1 概 述 冬瓜山铜矿是一个采深千米， 出矿能力 l O 0 0 0 e d的特大型深井矿山。设计推荐阶段 空场嗣后充填的采矿方法 ， 充填材料为全部 生产废石和所有 的尾砂， 尾砂与水泥根据采 矿要求以一定的配 比制成料浆充填采场 ， 矿 山每天充填到井下的砂浆量为 3 5 9 3 。冬 瓜山铜矿的设计原则之一是“ 废石不出坑， 尾 矿不 入库” ． 地 表不 建 尾 矿库 ， 这就 要求 在辅 助生产工艺设计中要充分考虑这些因素。 2 冬瓜 山铜矿坑 内泥砂 清理量 根据现有采用充填祛采矿矿山的实践经 验 ， 坑内泥砂主要是 由充填料浆 中细粒级 的 [ 收稿 15 t 期 ] 2 0 0 0 4 2 3 [ 作者简介] 方实树 1 9 6 2一 ， 男 ， 机械工程师 。 成分随着充填料渗水流出而产生的， 所 以冬 瓜山铜矿的坑内泥砂量主要取决于充填料浆 的流失率。通常设计考虑的充填料浆的流失 率为 5 ％， 但是 ， 这一数值 的选取 与矿 山所采 用的充填方法、 充填料的成份 和矿 山生产管 理水平 等因素密切 相关 。 目前 国 内采 用充 填 法 的矿 山 ， 一 般充 填 料的流失率为 3 ％～1 5 ％。仅沉淀池和水仓 的清理泥砂量就达 2 ％～7 ％， 国内部分矿山 沉淀池 的清泥量见 表 1 。 冬瓜山铜矿采用 的是 嗣后充填法生产 ， 充填材料之一为全尾砂料浆。和同样采用嗣 后充填法采矿 的安庆铜矿相 比， 冬瓜山铜矿 的采场充填空 间与安庆铜矿基本 近似 ， 但是 安庆铜矿的充填尾砂是分级后的尾砂 ， 而冬 瓜山铜矿的充填尾砂是全尾砂 ， 所 以冬瓜 山 铜矿 井下 需要清理 的泥砂量 与充填量 的 比例 应比安庆铜矿大。预计冬瓜山铜矿的坑内提 维普资讯 第 4期 方 实树 等 冬 瓜 山锕 矿 坑 内泥抄 的 处理 方 法 I 7 砂清理量是充填尾砂量 的 2 ％～2 5 ％， 清理 泥砂 的实 体 积 为 5 O～6 3 ， 泥 砂 质 量 为 1 3 5 ～1 7 0 t ／ d 。 表 1国 内部 分 矿 山沉 淀 池 的清 泥量 ％ 注 流失量与清理量均为与充填量曲百分比 3 坑 内泥砂处理 冬 瓜 山 铜 矿 全 矿 井 下 回水 每 天 约 为 1 0 8 2 0 m3 ， 井下 回水 中泥砂 的含 量 1 2 4 8～ 1 5 ． 7 1 k g ／ m] ， 属 于高 浊 度污 水 。坑 内泥 砂处 理就是将井下高浊度污水中一定粒径以上的 泥砂通 过沉淀分 离后再 另外处理 的过程 。 3 ． 1 沉淀 池的选择 及清理 沉淀池形式的选择应该根据矿山泥砂量 的太小、 矿山的开拓 系统和排水系统等 因素 综 合考虑 。 国内有色金属和黄金矿山中， 绝大部分 都是采用一段式沉淀池。它既起沉淀作用又 起贮水作用 。其开拓工程量小 、 结构简单、 减 少 了清泥段数 ， 方便管理 ， 对于泥砂量少的矿 山是一种较好 的形式。但是 ， 这种形式的沉 淀池对泥砂的控制较 困难 ， 不利于采用机械 化清仓 ， 水仓容积不能充分利用 ， 同时泥砂易 进入吸水井 ， 增加水泵 的磨损及腐蚀。很 多 矿山采用人工清理水仓， 工序复杂 、 劳动强度 大 、 作业条件差 、 工效低 ， 严重影响了矿 山运 输和排水 。虽 然有 的矿 山改 变了水仓 的结 构 在水仓底部埋设压气罐 ； 采用潜污泵清 仓 ， 采用水抽 子或真空泵配吸泥罐清仓等措 施 ， 都没有从根本上解决问题。 另外一种沉淀池布置形式是两段式主沉 淀池 ， 它是指在水仓 之前设置专 门的沉淀系 统 。 两段式 主沉淀 池 的功能 有 三个 方面 ① 沉淀 井 下回水 中 的泥砂 ， 便 于集 中后机 械化 清理 ； ②降低进入水泵的泥砂粒度和浓度 ， 减 少泥砂对排水设备的影响 ； ③保证水仓有足 够的贮水空间， 提高水仓利用率。 冬瓜 山铜 矿是 一个 特 大 型 的深 井 矿 山 ， 其采充规模都较大， 井下泥砂量也较大。坑 内排 水 系 统 共 设 两 条 水 仓 ， 总 容 积 约 为 3 6 0 0 m3 。如果采用一 段式 沉 淀池 ， 井 下泥 砂 约 2 8天就将 充满一条 水仓 ， 这样 给矿 山 的生 产和管理带来诸多不利因素。所 以冬瓜 山铜 矿坑内排泥系统采用两段式沉淀池。除在采 场设 一段 沉淀池外 ． 在 一8 5 0 m 中段再 设 置一 套独立 的主沉 淀 系统 ， 沉 淀后 的溢 流水 经 钻 孔下 放 到 一8 7 5 m 主水 仓 ， 进 入 坑 内排 水 系 统 。 两段式 沉淀池 中的主沉淀池 在结构 上有 三种方 式 平 流 式 、 竖 流式 及 斜 板 沉 淀 池 方 式 。 竖流式 沉淀池 的结构 通 常为 圆形锥底 或 半 球底型式 ， 其 底 部设 有 高压 造 浆 装 置 。清 理沉淀池的方式类似于充填搅拌站的立式砂 仓放砂。所以清理时操作简单 、 管理方便 ， 系 统简单可靠， 但是工程量要 比采用平流式沉 淀池太 ， 施工难度较大 。 赞 比亚的卢安夏铜矿和谦 比西铜矿二期 工程分别采用了平流式沉淀池和竖流式沉淀 池方式 ， 其中卢安夏铜矿在生产中一直使用 ， 而谦 比西铜矿 由于矿山中途停产， 沉淀系统 未能正常投 入使用。据资料介绍 ， 加拿大 的 D3 ME金矿 和 wEs TMI N 矿 也在 生 产 中采 用 了竖 流式沉淀池方式 。 国内矿山最常用 的一段式沉 淀池也 是平 流式 沉淀 池 ， 但对 于象 冬 瓜 山这 样 排 泥量 较 大的矿 山 ， 必 须考 虑 两段式 沉淀 池 。 如果 主 沉淀池形式 采用 平 流式 沉 淀 池 ， 技 术 上是 可 行 的 ， 但工程 量 显得 过 大 。根 据 对 冬瓜 山铜 矿沉淀池容积的计算 ， 采用竖流式沉淀池时 ， 沉淀池部分的工程量约为 3 2 1 0 m3 ； 采用平流 维普资讯 有色矿山 2 0 0 0正 式 沉 淀 池 时 ， 沉 淀 池 部 分 的 工 程 量 约 为 l O 0 0 m 。斜板 沉 淀 池 是 一 种 在 平 流沉 淀 池 内设 置许 多 间 隔 较 小 的平 行 倾 斜 板 的沉 淀 池 ， 冬 瓜山铜 矿采用斜 板式沉 淀池时 ， 沉 淀池 部 分 的工 程量 约 为 6 0 0 ， 与 以上 两种 方 式 相 比更为经 济合理 。斜板沉 淀池在 国 内坑 内 开采 的矿 山 尚无应 用 的先 例 ， 冬 瓜 山工 程 设 计是首次将其引用于井 下的污水处理系统。 其沉淀特点如下。 1 在 一 定 的 流量 、 一 定 的 颗 粒 沉 降 速 度 、 一定 的水平 流 速 和相 同沉 淀 能 力 的前 提 下 ， 斜板沉淀池与平流式沉淀池相 比， 增加了 有效沉淀面积 ， 沉淀池的实际面积可以减少 很多， 其减少值与斜板数量成正比。 2 斜板沉淀池在提高沉淀效率的同时 ， 一 方 面使 水 平 投影 面积 增 加 ， 另一 方 面 泥砂 可以自动落人池底 ， 便于排除。 3 增加许多平行斜板后 ， 加大了水池过 水断面的湿周 ， 减小了水力半径， 在同样 的水 平流速时， 可以大大减低雷诺系数 ， 从而减少 水的紊动 ， 促进沉淀。 4 加设 斜板 可以缩短颗 粒沉 淀距离 ， 减 少沉淀 时问 。 虽 然斜板式 沉淀池还 役有在矿 山井 下污 水处理中使用过 ， 但是在城市污水处理和工 业生产废 水 处理 中得 到 了广 泛 的使 用 ， 且 取 得 了显 著的效 果 。与平 流 式 沉淀 池 相 比 ， 基 建工程量少 ， 沉淀效率高， 所以冬瓜山铜矿井 下污水 处理 推荐 采 用 侧 向 流斜 板 沉 淀 池 方 式。 冬瓜 山铜 矿 的沉淀 池底部 的泥砂通 过虹 吸式 吸泥机排 出后再进入 下一步 处理 。从而 达 到机 械化清泥 、 提 高工作效 率 、 降低工人 作 业 强度 的 目的。 3 ． 2清理 出的泥砂 的处理方 式 从 沉淀池清 理 出的泥砂 有两种 不同 的处 理 方法 一是 在井下 处理 ； 二 是排 到地 表后处 理 。 泥砂排到地表后， 或进入地表污水处理 系统处理 ； 或 是排 到 尾矿 浓 密 系统处 理后 泵 送到尾矿库 ， 以上两种处理方法都会 给地表 环境造成一 定 的破 坏 ， 同时 还会 加 大矿 山基 建投资和经营费用。从保护环境、 提 高矿 山 经济效益的 目的出发 ， 冬瓜山铜矿提出了“ 废 石不出坑 ， 地表不建尾矿库” 的设计原则。所 以冬瓜 山铜 矿的井下 泥砂 处理 推荐在井下 处 理 的方案 。 冬瓜 山铜 矿 的坑 内泥砂 在 井 下 处理 时 ， 首先 要解 决 其在 井 下 的存放 空 间 问题 ， 由于 冬瓜山铜矿采用的是废石充填和废石尾砂胶 - 8 5 o a 875 n 图 1 冬 瓜 山铜 矿排 泥 系统 示意 图 结充填， 为泥砂的井下存放创造了有利条件 ； 下转第 3 2页 维普资讯 3 2 有色矿山 2 0 0 0年 1 ／ 3 ， 大幅度 节约 了药 剂 对试验粗精矿进行筛析 ， 结果为 N一1 3 2 对 1 4 0 --4 0 0目的辉钼矿 捕收性 能最 好 。 5结 语 1 用 N一1 3 2选 钼捕 收 剂 浮选金 堆 城 钼矿石 ， 提高了粗精矿品位和回收率 ， 试验证 明用 N一1 3 2代替煤油选钼是可行的。 2 N一1 3 2用量在 6 0 ～8 0 g ／ t 时 效 果 最 佳 ， 单 耗 为 煤 油 单 耗 的 1 ／ 3 左 右； 配 合 N一1 3 2使用 的松 醇 油单 耗也 降低 到使 用 煤 油 时松 醇油单 耗的 1 [ 3左右 ， 节 约了药剂 3 N一1 3 2选 铝捕 剂调浆 时间延长 效果 较好 ， 当调浆 时 间增 加 到 2 O分 钟 ， 指 标 达 到 最佳 ， 调浆 时 间增 加 到 5 O分 钟 时 ， 浮选 指 标 仍未 明显下降 ， 说 明该 药剂作用 比较 牢 固。 4 N 一1 3 2选 钼 捕 收剂 对 1 4 0～4 0 0目 粒级捕收能力较强， 粒度 过粗或过细效果都 较差 ； N一1 3 2捕收剂有推广价值。 [ 参考文献] [ 1 ]林春元 ， 程秀俭 ． 钼矿选矿与深加工 M] 、 北京 冶 金 工业 出 版社 ， 1 9 9 7 ． 一～⋯⋯一。_。一⋯一～一⋯⋯ 一～-⋯一⋯一⋯‘ ， ● 上接第 1 8页 其次要解决泥砂的脱水问题 ， 不让坑 内泥砂 产生二次流失 ， 造成对生产的再次影响。对 于粒径 比较 细 ， 密度 相对 较 小 的冬 瓜 山铜 矿 的坑 内泥砂 ， 如 果 采用 自然 沉 淀很 难达 到 要 求 ， 所以设计采用机械式脱水 排泥系统见示 意 图 1 。 从沉淀池清理 出的泥砂 ， 通过一台出 口 压力为 2 ． 5 MP a ， Q3 O m3 ／ h的 油 隔离 泥 浆 泵将其排到 一6 7 0 m采矿充填水平 ， 给人一个 4 0 的搅拌槽 ， 经充分搅拌后 ， 由一 台 P 0 6 MP a ， Q 5 3 2 8 m ／ h的 渣 浆 泵 给 一 台 3 4 0 m的板框 式 自动压 滤 机 喂料 ， 压滤后 含 水率 约 为 2 0 ％ 的 滤 饼 通 过 一 台B 1 0 0 0 m m ． L2 0 m 的胶带 运 输机 运 出后 自然 堆放 ， 最后由铲运机装入井下卡车后 ， 运往采 空区充填。滤液 自流排至水沟 ， 进入井下排 水 系统 。 4结论 1 冬瓜 山铜 矿 的坑 内泥 砂 清理 量 的确 定方法正确 ， 数据可靠。其坑内泥砂清理 量 是充填尾砂量的 2 ％～2 ． 5 ％， 清理泥砂的实 体积为 5 0 ～6 3 ／ d ， 泥砂量为 1 3 5 ～1 7 0 ff d 。 2 矿 山井 下处 理 泥砂 的方 法 在技 术 上 是先进 、 可靠 的 ， 且 具有一定 的经济 效益 和社 会环 境效益 。 维普资讯