长期以来，尾矿通常作为选矿废弃物以尾矿库的方式贮存。据不完全统计，我国固体矿产长期采选排出的尾矿与废石的堆存量占地面积已达1.87~2.47万km2，全国现有尾矿库达12600多个，金属矿山堆存的尾矿量已经超过５０亿ｔ，并且以每年６亿ｔ的速度递增。这不仅占用大量土地、污染环境，同时造成巨大浪费。据测算，我国每年因固体废弃物污染造成的经济损失在300亿元人民币左右，其中每年堆存尾矿花费10-15亿元，维护尾矿库花费15-25亿元。另外，尾矿库作为矿山开采的两大隐患之一（另一个是采空区），事故频发，给矿山安全生产及人民生命财产造成威胁。因此，为了实现安全、低成本、环保地处置矿山尾矿，在加强尾矿库安全管理的同时，还应不断研发、推广新型尾矿处置技术。
１ 尾矿干式堆存技术发展现状
尾矿干式堆存技术是一种新型尾矿处置技术，它在国外已经经历了近30年的发展，近几年在国内部分矿山也有所应用。所谓干式堆存，实质上是一种“半干法”堆存。其特点是尾矿经过脱水后堆存于地表，从而可以节省建设常规尾矿库的投资。实现尾矿干式堆存的关键在于尾矿经过脱水后能够达到足够高的浓度，在堆存的过程中不发生偏析或渗析水少，从而使其具有一定的支撑强度，并能够自然堆积一定高度。该方法通常在峡谷、低洼、平地、缓坡等地形条件下应用，不需要建尾矿坝，因此基建投资少、维护简单、综合成本低。
 根据尾矿浓度与特性的差异（如图１所示），在此将尾矿干式堆存的范畴定义为以下两种：一种为压滤干堆，尾矿浓缩→尾矿脱水→干式堆存；另一种为膏体堆存，尾矿浓缩→深度浓缩→膏体堆存。目前，压滤干堆技术在我国黄金矿山应用普遍。最初，压滤干堆技术在黄金矿山的应用是出于环保角度考虑，后来在节能降耗、安全方面显示出优势，受到广泛关注和应用。
1.1 压滤干堆
尾矿压滤干堆技术的特点是尾矿浆先经过浓密机脱水，高浓度底流经过滤设备脱水至含水率很低的滤饼，滤饼采用皮带运输机或汽车的运输方式运至尾矿干堆场。其工艺流程如图２。此技术在操作过程中因尾矿脱水设备的差异，涌现出很多新设备与新工艺，例如旋流器在尾矿浓密过程中的应用、陶瓷过滤机在尾矿过滤过程中的应用等。压滤干堆技术于1994年首先在山东平邑归来庄金矿应用，并由国家黄金局作为新技术在全国黄金矿山推广。先后在多个黄金矿山及个别铁矿成功应用，并取得良好经济效益和社会效益。如辽宁省排山楼金矿、北京市的京都全泥氰化炭浆厂、内蒙古撰山子、柴胡栏子金矿、山东金岭铁矿等。
 尾矿压滤干堆的主要优点有以下几个方面：①滤液返回工艺流程中，可回收利用已溶的金属；②增 加尾矿回水利用率，对干旱地区十分重要；③减少有毒污水的排放；④压滤干堆场内不积水，安全度高；⑤减少尾矿库的维护费用；⑥尾矿库利用系数高，节约占地。
然而，尾矿压滤干堆也具有下列几项缺点：①设备投资大，运营成本高；②对黄金矿山较适用，对于其他金属矿山效益不明显，应用条件受到限制；③对干旱地区较为适用，对于多雨地区，堆积体稳定性问题需慎重考虑。
1.2 工程实例
“塌陷区尾砂干式排放工艺技术”是由北京矿冶研究总院、承德铜兴矿业公司等科研单位经过三年多系统、全面的研究试验工作而形成的一种将尾矿干式堆存与塌陷区治理相结合的新技术，并建成了示范工程。该研究具有“高压深锥浓缩、远程一段输送、陶瓷过滤脱水、干式排放治患”的鲜明技术特色，成功解决承德铜兴矿业公司尾砂堆存和塌陷区治理技术难题的同时，在环境、安全、节能、占用土地等方面也显示出良好经济效益和社会效益。
该技术的工艺流程是,尾砂首先经高压深锥浓密机浓缩,达到重量浓度为50%左右;然后采用水隔离泵泵送至水平距离约2600m,高差约200m 的脱水车间;再经陶瓷过滤机脱水至含水15%的尾矿滤饼,最后经皮带运输机输送至塌陷区堆存，图３；塌陷区内采用电耙倒运。该项目采用“塌陷区尾砂干式排放工艺技术”后，既保障产能，又节约大量新建尾矿库征地和投资费用，经济效益显著。该研究所采用的工艺技术及设备具有创新性，既实现了节能减排、以废治患、保护环境，又对尾矿干式堆存及塌陷区综合治理具有借鉴意义。
 １.３ 膏体堆存
尾矿膏体堆存最早由多伦多大学的Ronbinsky教授提出，并首先成功运用于加拿大的Kidd-Creak矿山。膏体堆存工艺流程简单讲是尾矿经浓密机浓缩至膏体状态，运送至尾矿干堆场堆存。在操作过程中因尾矿脱水设备差异而有“多段浓密”和“单段浓密”之分，在运输过程中也因运输设备的不同而分为管道运输、汽车运输和皮带运输。起初尾矿膏体是为矿山充填所采用，后来用于地表堆存。最初尾矿膏体堆存的目的并不是提高回水率，而是由于尾矿水污染严重，需要处理，同时处理费用又比较高。
上世纪末以及进入新世纪以来，随着矿山机械制造水平以及矿浆浓缩和高浓度矿浆输送技术水平的发展，使得制约尾矿膏体堆存的技术瓶颈得以缓解。随后在澳大利亚，为了解决红土铝矿尾矿的堆存问题，尾矿膏体堆存技术在西澳得到应用和较快发展。
然而，世界上现已投入运行的大规模膏体尾矿堆存的项目仍并不多见，目前据资料统计，现有的３２个膏体尾矿地面堆存工程有19个（占总数的60%）在澳大利亚。目前，这种新型尾矿堆存方式仍主要集中在干旱地区。
膏体尾矿堆存的优势主要是三点：①经济角度，减少了投资和项目财务风险；②环保角度，降低水污染及大气污染；③安全角度，减少溃坝的可能性。由于技术、装备水平、法律法规以及环保理念的差异，导致尾矿膏体堆存技术在国内的应用很少。另外，尾矿膏体堆存技术的核心设备膏体浓密机的投资巨大，也是国内矿山很少应用此技术的一个重要因素。
据资料报道，乌奴格土山铜钼矿是国内大型有色金属矿山中第一次采用膏体堆存工艺的矿山企业。该厂尾矿浓缩选用２台Φ４０ｍ 深锥膏体浓密机，底流浓度为６６％，运行效果良好。在膏体堆存工艺方面，该厂在运行期间积累了大量宝贵经验。
２ 存在问题与发展方向
尾矿干式堆存虽然从经济角度不及常规尾矿排放方式有优势，但是，随着尾矿干堆技术的发展，法律的完善，以及人们环保理念的增强，应用尾矿干式堆存技术的矿山会逐渐增多。应在总结国内外经验的基础上，研究开发更符合我国国情的尾矿干式堆存技术。目前来看，尾矿干式堆存技术仍存在如下问题需要解决。
１）压滤干堆方面。目前，国内采用尾矿压滤干堆技术处理尾矿的矿山大都采用“浓缩—过滤—堆排”工艺。因此，过滤设备投资大、能耗高的特点也成为制约此技术推广的一个瓶颈。急需通过尾矿低成本、高效率脱水设备及工艺的研究，解决尾矿脱水成本高、效率低、能耗高的问题，使其能在黄金矿山以外的矿山得以推广应用，实现规模化。
２）膏体堆存方面。我国膏体堆存应用的案例很少，亟待解决的问题还很多。例如，目前制备膏体常用的深锥浓密机设备投资大，并且运行过程中随尾矿浓度的增加，“压耙”问题尚未得到很好解决，导致膏体制备成本高、效率低。对此，需借鉴国外成功经验，通过膏体尾矿低成本、高效率制备技术研究和膏体堆存技术研究等理论研究以及现场工业试验研究，为我国膏体堆存技术的发展提供理论基础和工程经验。
３）另外，通过特殊添加剂的研究，提高尾矿堆积体的强度，一方面可提高堆积体稳定性，另一方面可增加尾矿干式堆存技术在多雨地区的适应性。
３ 小结
尾矿干式堆存技术作为一种新生事物，短期内虽然不能完全取代传统尾矿湿排技术，但是随着技术装备水平的进步、法律法规的健全以及环保理念的增强，尾矿干式堆存技术将为今后我国矿山设计提供一种思路。对于缓解干旱地区矿山水资源短缺的问题以及尾矿库安全、环保问题将产生积极而深远的影响。
作者：吴 鹏，胡建军，郭利杰，郑 磊（北京矿冶研究总院）
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