吳愛祥，楊盛凱，王洪江，焦華喆，肖云濤

(北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院， 北京 100083)

超細(xì)全尾膏體處置技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢*

吳愛祥，楊盛凱，王洪江，焦華喆，肖云濤

(北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院， 北京 100083)

目前，對超細(xì)尾礦的處置方式多為地表低濃度排放和井下回填，但兩者都因為處置濃度過低而存在許多問題。地表膏體排放和井下膏體充填技術(shù)是尾礦處置的2個發(fā)展方向，敘述了膏體處置在中國的演變過程及其技術(shù)特點，介紹了膏體處置在尾礦脫水濃密、攪拌制備與管道輸送等關(guān)鍵技術(shù)上的研究進(jìn)展。同時對會澤鉛鋅礦和烏山銅鉬礦的膏體處置技術(shù)做了介紹。最后分析了超細(xì)全尾膏體處置技術(shù)在中國應(yīng)用中存在的問題，提出了膏體處置技術(shù)在中國的發(fā)展趨勢。

膏體處置;膏體堆存;膏體充填;脫水濃縮;管道輸送

0 前言

據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有大大小小的尾礦庫12000多座，金屬礦山堆存的尾礦達(dá)到80億t以上，且以每年6億t的速率增長[1]。目前，全尾處置方式主要分為井下充填與地表堆存，具共同特征是尾礦制備與輸送濃度低。在進(jìn)行低濃度膠結(jié)充填時，砂漿濃度較低，需要以較高的流速輸送，管道磨損嚴(yán)重;進(jìn)入采場后，由于含水率較高，料漿凝固時間長，容易離析分層，強(qiáng)度低，脫水困難;一些固體廢棄物含有大量的有害物質(zhì)，如氯離子、硫酸根離子、銅離子、鋅離子、砷離子等，可能影響到人們的用水安全。另外，尾礦漿低濃度地表排放使得尾礦庫中含有大量的水，尾砂固結(jié)時間長，尾礦庫浸潤線高，增加了尾砂振動液化的可能性，降低了安全等級;同時，排入的尾砂漿濃度低使得尾礦庫的有效庫容降低，縮短了使用年限[2]。

為提高尾礦處置濃度，于1970年代開始，進(jìn)行了高濃度全尾砂膠結(jié)充填技術(shù)研究，得到了廣泛的推廣應(yīng)用。21世紀(jì)，膏體充填技術(shù)開始進(jìn)行實質(zhì)性的生產(chǎn)應(yīng)用。對于地表堆存，首先在金礦進(jìn)行濾餅干式堆存技術(shù)試驗。目前，尾礦膏體處置技術(shù)快速發(fā)展，成為礦山企業(yè)節(jié)能減排的技術(shù)載體。

1 全尾處置技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 地表直接排放

1.1.1 尾礦壩筑壩方法

根據(jù)筑壩方法的不同，可將尾礦壩分為上游式、中線式和下游式3種類型[3]。

上游式工藝比較簡單，是我國目前普遍采用的方法。其特點是子壩中心線位置不斷向初期壩上游方向移升，壩體由流動的礦漿水力充填沉積而成。該壩型受排礦方式的影響，往往含細(xì)粒夾層較多，滲透性能較差、浸潤線位置高，故壩體穩(wěn)定性較差。但其具有筑壩工藝簡單、管理方便、運營費用較低等突出特點，所以國內(nèi)外均普遍采用。

下游式是指尾礦堆積壩在初期壩下游方向移動和升高。該方法的壩體基礎(chǔ)較好，尾礦排放堆積易于控制。由于壩體尾礦顆粒粗、抗剪強(qiáng)度高、滲透性能好、浸潤線位置較低，壩體穩(wěn)定性較好。下游式堆壩法的主要缺點是需要大量的粗粒尾礦筑壩，在使用初期存在粗粒尾礦量不足的問題。該方法管理復(fù)雜、運行成本高，適合用于顆粒較粗的尾礦以及比較狹窄的壩址地形條件。

中線式筑壩上是介于上游法和下游法之間的方法，其特點是在筑壩過程中壩頂沿軸線垂直升高。德興銅礦4號尾礦庫就是采用這種壩型。

根據(jù)我國安監(jiān)局2008年調(diào)查結(jié)果，在統(tǒng)計的4054座金屬礦山尾礦庫中，采用上游式筑壩的為3689座(占91%)，采用中線式筑壩的為136座(占3.35%)，采用下游式筑壩的為 229座(占5.65%)[1]。

1.1.2 尾礦庫危害

目前國內(nèi)絕大部分金屬礦山都采用傳統(tǒng)的水力輸送法送尾礦入庫，不僅對環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，增加了安全隱患，而且大量占有土地，增加礦山的投資規(guī)模和尾礦庫的運營成本，成為制約金屬礦山可持續(xù)發(fā)展的主要問題之一[4]。首先，其濕排濃度一般為20% ～30%，大量的水暴露在尾礦庫中，隨干燥作用而蒸發(fā)，或者下滲排放到周圍環(huán)境中，造成了嚴(yán)重的水資源浪費;其次，目前除了少部分尾礦得到應(yīng)用外，相當(dāng)數(shù)量的尾礦只有堆存，占用了大量土地;第三，尾礦揚塵含有大量的有害物質(zhì)并且顆粒細(xì)，隨風(fēng)飛揚會污染大氣和環(huán)境，同時尾礦中含有的重金屬及藥劑也會造成生態(tài)破壞;第四，目前國內(nèi)大部分尾礦庫超期服務(wù)，超庫容使用，使原設(shè)計壩體的穩(wěn)定性和抗?jié)B性受到嚴(yán)重影響，并且尾礦結(jié)構(gòu)松軟，含大量的水，尾礦庫潰壩等災(zāi)害事故時有發(fā)生。尾礦壩潛在的工程災(zāi)害危及人民生命財產(chǎn)的安全和礦山的安全。

1.2 井下充填現(xiàn)狀

1.2.1 尾砂分級

由于充填工藝要求充填料進(jìn)入采場后必須脫水，以加速其固結(jié)形成一定的強(qiáng)度，故要求充填料的滲水率≥100 mm/h。這就要求脫去尾砂中阻礙滲水的泥質(zhì)物料。我國對尾礦分級的標(biāo)準(zhǔn)為37 μm，用水力旋流器等分級設(shè)備將粒徑－37 μm的細(xì)粒級尾砂脫去，剩余的尾砂即是分級尾砂[5]。早期，我國多采用分級尾砂進(jìn)行充填，輸送濃度＜65%，尾砂利用率僅為50%。

1.2.2 分級濃縮工藝

我國全尾砂分級濃縮工藝一般分為2種，一種是旋流器與普通濃密機(jī)串聯(lián)的方式，第二種是旋流器與立式砂倉串聯(lián)的方式。

水力旋流器和普通濃密機(jī)串聯(lián)的方式是尾砂漿經(jīng)攪拌桶攪拌均勻后，進(jìn)入水力旋流器，旋流器底流為脫去超細(xì)顆粒的粗粒級尾砂，溢流中的尾砂顆粒較細(xì)，溢流進(jìn)入濃密機(jī)進(jìn)行脫水濃縮。

另一種方式是采用水力旋流器將選廠尾砂漿分級后，泵送至立式砂倉中。尾砂在立式砂倉中貯存，并繼續(xù)沉淀脫水，底流濃度可以達(dá)到60%。砂倉一般采用流態(tài)化造漿系統(tǒng)，即在砂倉下部至中部安裝噴嘴，以提高砂倉中尾砂的均勻性[6]。

分級尾砂充填帶來了2大問題，一是由于分級造成一部分細(xì)粒級尾泥不進(jìn)行充填，尾砂利用率低，部分礦山由于此原因而無砂可用;二是被脫去的超細(xì)尾礦仍需要筑壩堆存，且增加了技術(shù)難度和風(fēng)險。

2 超細(xì)全尾處置新技術(shù)

2.1 尾礦膏體堆存技術(shù)

2.1.1 膏體堆存的演變

我國的膏體排放技術(shù)是由1990年代興起的黃金尾礦干堆技術(shù)演變而來的。尾礦干堆的工藝流程主要是:尾礦經(jīng)過壓濾機(jī)過濾后形成濾餅，經(jīng)皮帶或汽車運輸?shù)蕉褕鲞M(jìn)行堆存，濾餅的含水率約20%。比起傳統(tǒng)濕排，尾礦干堆技術(shù)可大幅度減少輸送量，提高回水利用率，減少尾礦壩潰壩等安全事故的發(fā)生。另外，制作濾餅使得尾礦中的含水率降低到最低極限，對于尾礦漿中含有一些有毒有害物質(zhì)(比如氰根離子、砷離子)的礦山，可以將尾礦水收集后統(tǒng)一處理，從而消除對環(huán)境的影響。這是尾礦壓濾的最大技術(shù)優(yōu)勢。

不過，尾礦干堆技術(shù)也有下列幾項缺點:尾礦干堆前期投入大，且服務(wù)年限較短;尾礦壓濾工藝的能耗大，運營成本高，使這項技術(shù)條件的推廣應(yīng)用受到限制。為了解決經(jīng)濟(jì)問題，尾礦膏體排放技術(shù)孕育而生[7]。

2.1.2 膏體堆存技術(shù)

尾礦膏體排放技術(shù)和尾礦干堆技術(shù)都屬于高濃度排放的范疇，不同的是膏體排放所輸送的物料—膏體，是可以通過管道進(jìn)行泵送的。尾礦經(jīng)過脫水后可分為可泵送和不可泵送2類，如圖1所示。膏體為尾礦漿直接濃縮得到，是一種泵送的臨界狀態(tài)。采用過濾機(jī)或壓濾機(jī)脫水時，得到的濾餅含水率較低，尾砂就會失去流動性，無法泵送。濾餅又可分為干濕濾餅2類，濕濾餅濃度在80%左右，而干濾餅一般在85%以上，干濾餅由壓濾機(jī)進(jìn)一步壓濾獲得，只能通過皮帶或汽車輸送，進(jìn)行干式堆存[8]。

圖1 尾礦脫水分類示意

膏體料漿輸送至尾礦庫后，需要通過排放口進(jìn)行布料。主流的膏體布料方式可分為下山谷式、四周式和中央式3種。下山谷排放模式是由其地形條件所決定的，膏體從山谷頂端往下排放;四周排放式是將多個排放口均勻地散布于尾礦庫四周，整個尾礦場的形狀類似于“凹”形;中央排放式，顧名思義是將排放口置于中央，料漿從其頂端排出，并形成一定的錐體。排放口的一系列參數(shù)，包括排放口間距、排放口直徑和布料厚度等，對沉積作用也有一定的影響。如布料越均勻、布料厚度越小，蒸發(fā)和固結(jié)作用就越充分，越能快速干燥[9]。

2.1.3 膏體堆存技術(shù)特點

膏體排放的主要技術(shù)特點是將選廠的尾礦經(jīng)濃縮制成不離析、不脫水、高濃度的膏體，使用泵送或自流的方式將其輸送到尾礦庫，通過一定的排放方式進(jìn)行沉積。通過蒸發(fā)、固結(jié)等作用將含水率降到最低，從而在很大程度上提高了尾礦壩的穩(wěn)定度。與傳統(tǒng)濕式直排技術(shù)相比，膏體堆存技術(shù)在環(huán)境保護(hù)、提高金屬回收率、降低藥劑消耗等方面具有一定的優(yōu)越性，但是前期設(shè)備投入較大，生產(chǎn)運營成本較高[10～12]。

在繼承干式堆存優(yōu)點的同時，膏體排放也克服了干堆技術(shù)的局限性，即膏體排放形成的堆積體穩(wěn)定性好、服務(wù)年限長，管道的長距離輸送也減少了成本。同時，隨著近年來國內(nèi)外深錐濃密機(jī)的快速發(fā)展，使得膏體排放的脫水設(shè)備較之干堆技術(shù)也更有保障。

2.2 膏體充填

2.2.1 膏體充填的演變

膏體充填屬于全尾砂膠結(jié)充填的范疇，全尾砂膠結(jié)充填是以沒有進(jìn)行分級的全粒級尾砂作為充填集料充入井下采空區(qū)的一種充填方式，因而適用于充填料來源不足、在地表不能建尾礦庫、尾砂中含有的有害物質(zhì)需要處理的礦山。但必須在高濃度狀態(tài)下進(jìn)行充填，全尾砂充填才具有應(yīng)用價值。

由于全尾砂含有細(xì)顆粒，與分級尾砂充填相比，技術(shù)要求更高，其突出的特點是必須提高充填料漿濃度，否則充填料漿充入采空區(qū)后，細(xì)粒級尾砂將懸浮于充填體表面，凝固緩慢;充填體滲透性差，充填料漿脫水困難，若溢流脫水，則大量細(xì)顆粒及水泥將涌入井下巷道，造成巷道污染;充填料漿離析造成充填質(zhì)量差，給采礦作業(yè)帶來困難。所以，當(dāng)采用全尾砂充填時，必須實現(xiàn)高濃度，以避免充填料漿的離析及跑漿現(xiàn)象。全尾砂膠結(jié)充填對高濃度的要求，促使了膏體充填的發(fā)展。

2.2.2 膏體充填技術(shù)

將1種或多種充填材料與水進(jìn)行優(yōu)化組合，制備成具有良好穩(wěn)定性、流動性和可塑性的牙膏狀膠結(jié)體，在重力或外加力作用下以柱塞流的形態(tài)輸送到采空區(qū)完成充填作業(yè)的過程稱為膏體充填[13，14]。膏體充填的特點是料漿不離析、進(jìn)入采場不脫水、不沉淀，充填質(zhì)量高，成本低。

超細(xì)全尾對其粒級組成規(guī)定為平均粒徑小于0.03 mm; －0.019 mm 顆粒含量大于 50%;+0.074 mm顆粒含量小于10%;+0.037 mm顆粒含量小于30%。由于尾礦的粒級組成、物理化學(xué)性質(zhì)各異，不同類型、不同礦山的膏體濃度各不相同。

根據(jù)物料組成不同，膏體又可分為細(xì)粒級膏體、粗粒級膏體和改性膏體。細(xì)粒級膏體是由全尾砂、水及膠結(jié)材料組成的，其中膠結(jié)材料可以是普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥等;粗粒級膏體是在細(xì)粒級膏體的基礎(chǔ)上加入粗骨料成分，這里的粗骨料成分可以是冶煉水淬渣、棒磨砂、塊石等，所以在某種程度上來講，膏體充填應(yīng)該包括塊石充填技術(shù);改性膏體是在粗粒級膏體的基礎(chǔ)上添加改性材料，如粉煤灰、早強(qiáng)劑、減水劑、減阻劑等。

2.2.3 膏體充填技術(shù)的特點

膏體料漿像塑性結(jié)構(gòu)體一樣在管道中作整體運動，固體顆粒一般不發(fā)生沉淀，呈柱塞狀流動。膏體充填料的內(nèi)摩擦角較大，凝固時間短，能迅速對圍巖和礦柱產(chǎn)生作用。尾砂利用率高，一般為90% ～95%。由于膏體充填料漿濃度高，無需脫水，因此減少了井下充填污染及排水費用;充填體強(qiáng)度高且水泥耗量少，可以適當(dāng)降低充填成本;充填體易于接頂，有利于采場穩(wěn)定和采礦作業(yè)安全性;膏體的穩(wěn)定性、和易性和可泵性，決定了進(jìn)行長距離輸送時不會造成堵管，從而解決了實際操作中長距離輸送的問題。從長遠(yuǎn)范圍及長遠(yuǎn)發(fā)展來看，膏體充填技術(shù)是充填采礦技術(shù)發(fā)展的主流方向[14]。

2.3 膏體的制備與輸送

要制備合格的膏體并輸送至井下充填采場(或尾礦庫)一般要經(jīng)過3個大環(huán)節(jié)，即尾礦脫水濃縮、物料攪拌制漿、高濃度管道輸送。

2.3.1 脫水濃縮

我國脫水濃縮工藝主要分為2類。一類是以過濾機(jī)、壓濾機(jī)為核心的脫水工藝，制造出的濾餅濃度達(dá)到80%～85%;第二類是以新型深錐濃密機(jī)為核心的脫水工藝，底流濃度達(dá)到70% ～78%。

我國早期多使用過濾機(jī)壓濾機(jī)作為膏體充填中的尾礦脫水設(shè)備，由于其脫水效果好，脫水工藝簡單，得到了廣泛的應(yīng)用。但是所制備的濾餅濃度過高，無法制備流動性好的膏體，因此在混料過程中需要添加一定量的水，以保證膏體具有較好的流動性。但是這種選脫水再加水的做法浪費了大量的電力和能源，而且過濾機(jī)能耗較大，且濾布需要經(jīng)常更換，成本較高[15]。

我國目前多使用新型連續(xù)式濃密機(jī)進(jìn)行尾礦的脫水，脫水效果完全達(dá)到膏體的制備要求。實驗室試驗及理論分析表明，坍落度小于22 cm時，充填料漿流動阻力較大，在充填倍線較小的條件下(N＜2～3)難于實現(xiàn)自流輸送，而需采用泵壓輸送[16]。

2.3.2 膏體攪拌制備

對于制備含有粗骨料的膏體，采用臥式二段串聯(lián)攪拌工藝，多種物料必須經(jīng)過串聯(lián)的2臺臥式攪拌機(jī)攪拌均勻才能制備合格的膏體。臥式攪拌機(jī)攪拌葉輪遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于立式攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)動過程中對物料的剪切作用更加直接和全面，且臥式攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速較慢，降低了扭矩與功率的要求，同時又不會因為過度的攪拌而使膏體離析。該工藝運用較為廣泛，對于水泥干式添加且有粗骨料的膏體制備效果尤為明顯[17]。

2.3.3 膏體管道輸送

多采用泵送的方式將膏體通過管道輸送至井下。由于膏體濃度較高，膏體輸送泵均為柱塞泵或隔膜泵，用于輸送膏體的管道一般為高強(qiáng)度鋼管，公稱直徑均為150 mm。自流輸送是以自身的勢能為動力，克服管道沿程阻力而流動。實現(xiàn)自流的條件是在系統(tǒng)中具備的勢能必須大于流經(jīng)管道系統(tǒng)時克服沿程阻力所需要的能量。

3 膏體處置應(yīng)用實例

3.1 會澤鉛鋅礦全尾膏體膠結(jié)充填

幾十年來的采礦使會澤鉛鋅礦積存了60多萬t的選礦尾砂和100多萬t的冶煉水淬渣，而且每年地表尾砂和水淬渣積存量以25～30萬t的速度激增。尾礦庫和水淬渣場已無法擴(kuò)容，且礦區(qū)屬于長江上游水土保持和環(huán)境保護(hù)區(qū)，工業(yè)廢物排放和堆存受到嚴(yán)格限制。因此，必須將地表尾砂和水淬渣利用起來，排入井下，充填采空區(qū)。因此該礦在2006年興建了以深錐濃密機(jī)為核心的膏體泵送充填系統(tǒng)。

膏體充填工藝流程如圖2所示，來自選廠和尾礦庫的全尾砂漿經(jīng)攪拌均勻后直接送入深錐濃密機(jī)中，經(jīng)濃縮后，造漿濃度為76% ～78%。冶煉水淬渣經(jīng)圓盤給料機(jī)及皮帶秤計量輸送，水泥經(jīng)雙螺旋給料機(jī)及沖板流量計計量輸送，3種物料共同進(jìn)入雙軸葉片式攪拌機(jī)和雙螺旋攪拌輸送機(jī)中進(jìn)行二級攪拌，制備成濃度78% ～80%的膏體料漿，經(jīng)雙缸活塞泵沿Φ150 mm管道泵入井下充填采場[18]。

圖2 馳宏公司膏體充填系統(tǒng)

馳宏公司膏體充填應(yīng)用成功的關(guān)鍵在于大大簡化了工藝流程。采用深錐濃密機(jī)進(jìn)行一段濃密脫水，在地表將干水泥直接添加工藝制備膏體，采用塌落度為20～25 cm的膏體物料進(jìn)行充填，降低了膏體充填工藝的實際操作難度。會澤膏體充填濃度達(dá)到78% ～81%，最大日充填1264 m3，月均充填能力也達(dá)到11000 m3。截止到2010年9月已經(jīng)向井下輸送膏體371481 m3，消耗尾砂441232.75 t，尾砂的消耗緩解了尾庫庫容壓力，充填的膏體縮短了采場接替的時間，改善了巖石的應(yīng)力狀態(tài)，凈化了井下工作環(huán)境，目前礦山生產(chǎn)已完全依賴該技術(shù)。

3.2 烏山銅鉬礦尾礦膏體排放

烏山銅鉬礦尾礦產(chǎn)量極大，且礦區(qū)位于呼倫貝爾草原上，屬于生態(tài)脆弱區(qū)。礦區(qū)屬于高寒地區(qū)，若采用傳統(tǒng)濕排則尾礦庫凍結(jié)，則會大大降低庫容，因此，應(yīng)采用固結(jié)時間較短的排放方式。庫區(qū)范圍內(nèi)為草原，降水量小，礦區(qū)生產(chǎn)用水緊張。為了克服以上困難，該礦區(qū)2007年建設(shè)了膏體堆存工藝，見圖3。

圖3 烏山尾礦濃縮與膏體堆存工藝流程

烏山銅鉬礦膏體干堆技術(shù)工藝流程為:選礦工藝排出的尾礦漿濃度為27.98%，分別自流進(jìn)入礦漿池內(nèi)，經(jīng)4臺渣漿泵加壓后，由2條陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管進(jìn)行輸送進(jìn)入2臺深錐膏體濃密機(jī)內(nèi)，輸送距離為1800 m。尾礦漿在深錐內(nèi)部與絮凝劑混合后脫水濃縮，當(dāng)濃縮達(dá)到70% ～72%重量濃度時，將料漿排出。排出的料漿經(jīng)喂料泵喂給隔膜泵，加壓后由2條無縫鋼管送入尾礦庫堆存。深錐排料出口處安裝有流量計和濃度計，以檢測排放的料漿是否合格。

膏體經(jīng)管道泵送至排放點，管道輸送距離為2000 m。膏體進(jìn)入庫區(qū)后，可以順利的擴(kuò)散至庫區(qū)邊界，增加了暴露面積，促進(jìn)了水的蒸發(fā)，加速了尾砂的固結(jié)過程，如圖4所示。膏體在庫中堆角較小，接近水平，尾砂固結(jié)效果好，穩(wěn)定性高，如圖5所示。

圖4 膏體在庫區(qū)內(nèi)的流動

圖5 膏體固結(jié)效果

4 超細(xì)全尾砂膏體處置的發(fā)展趨勢

4.1 存在的問題

(1)我國的膏體設(shè)備制造水平低，使用效果差。我國自行生產(chǎn)的連續(xù)式濃密機(jī)，脫水效果較差，底流濃度僅能達(dá)到65%左右;過濾機(jī)雖然能夠生產(chǎn)含水率較低的尾礦濾餅，但能耗高，濾布易堵塞，運行成本高;控制水平低，遠(yuǎn)程控制電氣易出故障，檢測儀表精度低，不準(zhǔn)確。因此，我國膏體技術(shù)的發(fā)展受到了很大的制約。

(2)膏體充填技術(shù)落后。對于技術(shù)方面的一些問題未得到明確的解答，包括什么是膏體?不同的礦山應(yīng)采用何種配比?如何提高濃縮底流濃度，使之達(dá)到膏體制備所需要的濃度?如何解決管道的局部磨損?

(3)我國膏體堆存技術(shù)剛剛起步。膏體堆存的設(shè)計流程尚不明確，還無法確定膏體堆存中的某些關(guān)鍵參數(shù)。在整個設(shè)計流程中，確定堆壩坡度和排放濃度是最為重要的參數(shù)，只有確定以上2個數(shù)據(jù)，才能設(shè)計尾礦壩工程量、尾礦庫占地面積、尾礦濃縮以及輸送系統(tǒng)，準(zhǔn)確的進(jìn)行投資概算、經(jīng)濟(jì)評價和安全環(huán)保評價。

4.2 發(fā)展趨勢

(1)發(fā)展井下全尾砂膏體處置的基礎(chǔ)理論。首先，從理論上或定量的解釋膏體的定義。膏體在輸送時應(yīng)以柱塞流的形式流動，不分層不離析不泌水。但是針對不同的尾砂粒度分布，如何利用分層度、塌落度、泌水率等參數(shù)定量的描述膏體，尚未得到解決。其次，建立統(tǒng)一的膏體流動性檢測指標(biāo)體系和設(shè)備。目前用于膏體檢測的指標(biāo)和設(shè)備均是借鑒建筑砂漿檢測方法，而這兩者在集料的粒度方面存在較大的差距。建筑砂漿的集料為cm級的，而膏體集料則是mm級的。

(2)發(fā)展膏體處置的專用設(shè)備。我國用于膏體充填的尾礦脫水設(shè)備主要為濃密機(jī)。濃密機(jī)是以依靠重力沉降進(jìn)行固液分離設(shè)備，一般用于選礦流程或待過濾的物料的預(yù)處理，其工作特點是連續(xù)作業(yè)，而井下回填必須在有空區(qū)的情況下才能進(jìn)行，因此回填作業(yè)是間斷性的。發(fā)展新型的濃密機(jī)，使之能夠適應(yīng)于復(fù)雜的物料、多變的工況，是發(fā)展方向之一。

5 結(jié)語

(1)現(xiàn)階段我國超細(xì)全尾砂的處置方式多為低濃度排放，既造成了嚴(yán)重的金屬流失、占用大量的土地、引起環(huán)境破壞，又產(chǎn)生了巨大的安全隱患。全尾砂充填替代分級尾砂充填，雖然提高了尾砂利用率，但存在充填體初期強(qiáng)度低、水泥用量高的缺陷。地表膏體堆存技術(shù)可以解決尾礦庫的安全問題和環(huán)境問題，具有極大的優(yōu)越性，但由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面的原因，在我國剛剛起步。膏體充填不僅將全尾砂全部利用，而且將物料濃度提高至78%左右，充填體強(qiáng)度提高到3 MPa，保證了采礦活動的安全性。

(2)馳宏公司膏體充填應(yīng)用成功的關(guān)鍵在于大大簡化了工藝流程。采用深錐濃密機(jī)進(jìn)行一段濃密脫水，采用在地表將干水泥直接添加工藝制備膏體，利用管道進(jìn)行自流輸送，降低了膏體充填工藝的實際操作難度。烏山銅鉬礦利用膏體排放技術(shù)，大大節(jié)約了用水量，提高了庫容利用率，尤其是高寒地區(qū)成功地進(jìn)行膏體排放，對類似礦山具有較大的借鑒作用。

(3)我國膏體充填技術(shù)應(yīng)全力發(fā)展井下全尾砂膏體處置的基礎(chǔ)理論，和井下膏體處置的專用設(shè)備。

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國家自然科學(xué)基金(50774011);新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃(NECT－07－0070).

2011－04－02)

吳愛祥(1963－)，男，湖北仙桃人，教授，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事采礦工程科研與教學(xué)工作，Email:wuaixiang@126.com。