陶武玲

（四川會東大梁礦業(yè)有限公司，四川 涼山州 615205）

文章提出一種新的排放工藝，也就是在經(jīng)過濃縮處理之后，進行低濃度排放。實施這種排放方式，主要由于原有的排放方式的滲透性并不理想，沉積固結(jié)所需的時間較長，而且干灘條件不夠良好，換句話來講，就是難以符合修筑子壩的標(biāo)準(zhǔn)。采取低濃度排放的方式，無論是分選還是固結(jié)，都獲得了可觀的效果，有助于產(chǎn)生干灘，由此提高壩基強度，易于對子壩進行修筑，同時促使壩體更加可靠與安全。依次進行了水槽比較試驗、固結(jié)計算等，以定量的形式，對該工藝開展了優(yōu)勢評估。

1 工程背景

對于四川會東大梁礦業(yè)而言，其屬于一家采選聯(lián)合企業(yè)。地處會東縣鉛鋅鎮(zhèn)，與縣城的距離大概為67Km，有公路相通，交通相對方便。會東鉛鋅礦屬于以鋅為主的簡單硫化鉛鋅礦床，是含鉛、鋅、銀等多種金屬的大型礦山。該鉛鋅礦中含Pb0.7%左右，含Zn9%左右，氧化率低，屬原生硫化鉛鋅礦。鉛的存在以方鉛礦為主，含微量白鉛礦。會東鉛鋅礦新選廠于2014年下半年建成投產(chǎn)，目前生產(chǎn)現(xiàn)場采用的是“優(yōu)先浮鉛-選鉛尾礦再浮鋅”的工藝流程，為了提高鉛、鋅精礦的回收率，一是由于磨礦工藝的限制，磨礦產(chǎn)品粒級分布不合理，細(xì)粒級的含量占比較多，導(dǎo)致選廠排出的尾礦顆粒組成中細(xì)顆粒含量高，二是采用石灰作礦漿調(diào)整劑，礦漿pH值高（PH=11.0），礦石表面性質(zhì)發(fā)生變化。因此，選廠排出的尾礦顆粒組成中細(xì)顆粒含量高。會東鉛鋅礦的尾礦漿與其他尾礦礦漿相比，同濃度條件下粘性偏大、顆粒細(xì)、粘性大、放礦濃度偏高，粗、細(xì)顆粒在壩前不分選，給小黑箐尾礦壩堆筑造成困難。小黑箐尾礦壩設(shè)計為上游法堆壩，由于選礦廠產(chǎn)生和排放的尾礦顆粒較細(xì)、放礦濃度偏高，尾礦在子壩壩前放礦后，粗、細(xì)顆粒難以分選，尾砂沉積及固結(jié)慢，子壩壩前根本形不成干灘，一直無法利用庫內(nèi)尾砂構(gòu)筑子壩。目前尾礦庫采用的筑壩材料為以前廢棄的尾礦庫內(nèi)干尾礦砂，用汽車運輸老尾礦庫內(nèi)的干尾砂至新庫壩上，通過機械碾壓筑壩。由于老尾礦庫內(nèi)尾砂數(shù)量有限，干尾砂消耗完以后子壩堆筑材料來源將成為問題，而利用庫內(nèi)壩前粗顆粒尾砂構(gòu)筑子壩是最經(jīng)濟可行的方案。因此，針對會東大梁礦業(yè)提出的利用現(xiàn)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的尾礦進行筑壩可行性及堆壩試驗進行研究，以改善干灘長度，并探尋利用庫內(nèi)壩前粗顆粒尾砂構(gòu)筑子壩的可能。

2 兩種不同的尾礦排放

2.1 原排放工藝

對于所排出的尾礦漿而言，其濃度大概為26%～30%，若以這一濃度直接輸送的話，則會極大浪費資源，使運輸費用變得更多，并且也不能確保運輸效率。通過濃縮池的使用來進行濃縮處理，濃度能夠達到40%左右，隨后由泵送到尾礦庫，通過這樣的方式，避免了浪費資源的現(xiàn)象，有效節(jié)省了運輸費用，同時也能顯著提升運輸效率，回水循環(huán)利用。

2.2 新排放工藝

通過試驗研究得知，針對此種類一樣的尾礦，放礦濃度越低，所獲得的分級效果就越理想，并且有著更大的粗顆粒。基于這樣的原理，對以往排放工藝開展優(yōu)化，在回水流過排水系統(tǒng)之后，借助回水泵的作用，把回水再次抽到壩上，和高濃度的尾礦進行匯合，利用稀釋箱的作用對尾礦進行稀釋處理，促使其濃度大概為25%，在此基礎(chǔ)上，能夠達到尾礦排放的目的。實際上對于低濃度排放而言，并未轉(zhuǎn)變以往的運輸模式，而是在正式排放之后，通過加入一定量的水來進行稀釋，之后以分管的形式朝著庫區(qū)排放，回水同樣能夠被循環(huán)利用。

3 尾礦排放的試驗比較

3.1 高濃度排放水槽試驗

對于水槽試驗來講，其實際上屬于大比尺的試驗，選取高濃度放礦。管道分流同時引到尾礦，在經(jīng)過1個閥門之后和流量計進行連接，以便能夠充分把握放礦流量，實際進行放礦時要最大程度和壩上一致，基于不同級放礦中間放置1個周期，通過這樣的方式，能夠確保沉積固結(jié)，結(jié)合放礦的過程與停放的時間，對與采樣點有關(guān)的參數(shù)進行監(jiān)測，例如總的壓力以及高度等。在停放一定時間之后，開展試驗同時取樣進行土工試驗。圖1所示為放礦水槽。

圖1 放礦水槽

具體放礦中，先沉積于壩基的地方，通過水槽慢慢產(chǎn)生漫流，因為有著很強的挾砂能力，促使沉積灘坡度相對平緩。實際放礦流動中，對于粒徑超過0.074mm的顆粒，以很快的速度下沉，而粒徑?jīng)]有超過0.02mm的顆粒，持續(xù)向后進行擴散。通過不斷的流動慢慢達到固相沉積，與此同時，也實現(xiàn)了對顆粒的分選。通過試驗?zāi)軌虻弥槍τ陬w粒級分布而言，濃度對其所造成的影響并不大。以大多數(shù)的尾礦而言，其粒徑處于0.044至0.074mm的范圍，對于粒徑超過0.074（+200目mm的尾礦顆粒，大約能夠占到整體的40%。結(jié)合土的工程分類，對于這一尾礦來講，顆?？傮w上并不大，級配不夠理想，在排水固結(jié)方面有著很大的難度。

3.2 水槽試驗和庫區(qū)取樣結(jié)果比較

在完成水槽試驗之后，對多個位置進行取樣，并在相同的地方取上一定的尾礦，針對土樣以及尾礦，對兩者開展顆分試驗。通過水槽試驗，可以充分體現(xiàn)尾礦漿的分選情況，從流動的方向上來看，土粒比重存在降低的趨勢，當(dāng)處于二十米范圍內(nèi)的區(qū)域，粗顆粒含量呈現(xiàn)增加的趨勢，由于粗顆粒的沉積，在超過三十米之后的區(qū)域，含量逐漸降低，當(dāng)尾礦粒徑處于0.044至0.074mm的范圍，含量出現(xiàn)較大的增長趨勢。通過開展水槽試驗，就是為了比較分析尾礦分選的不同。沿著礦漿流動的方向，對于庫區(qū)土樣而言，其顆粒比重也呈現(xiàn)了降低的趨勢。和高濃度放礦進行比較，庫區(qū)排放有著突出的差異，在四十米的范圍內(nèi)，粒徑超過0.074mm的含量都超過了75%，而處于四十米范圍內(nèi)的顆粒，其含量遠(yuǎn)低過水槽的。由此對于低濃度礦漿而言，其在分選上較為徹底，易于形成尾礦的沉積。進一步能夠推斷，相比之下，低濃度放礦有著更為可觀的分選效果，能使大量的礦料沉積于壩基的地方，更易于產(chǎn)生坡度，除了與干灘的產(chǎn)生有關(guān)，也能直接決定壩的可靠性。

4 高低濃度尾礦固結(jié)模擬

（1）模型構(gòu)建與參數(shù)選擇。初期尾礦壩的高度約有32m，每級子壩的高度都為10m，共50m，總壩高82m。模型屬于一維土柱，一共有十二層，每層高度均為三米，好比分成了十二個階段，達到分層排放。從開始放礦到結(jié)束，一共大概有31個月，由此可以得知，排放時間大概有78天，停放時間大概有三個月。在排放高度上升的情況下，水位線隨之變高，且處于最頂端的位置，換句話來講，各層均屬于飽和土。充分結(jié)合子壩的規(guī)模，對于子壩的修筑而言，處于五十米范圍內(nèi)的料發(fā)揮著重要的作用，表1所示為實際的材料參數(shù)。

表1 材料參數(shù)

（2）水槽50米尾礦固結(jié)計算。即便停放時間超過三個月，水壓力的消散也不是很徹底。針對單向固結(jié)理論，探究內(nèi)容僅和超凈孔壓力有關(guān)，與變形耦合沒有直接的聯(lián)系，同時借助其消散程度，對固結(jié)程度進行定義，以最差的一層來計算，可以進一步得知固結(jié)度是0.78。

（3）庫區(qū)50m尾礦固結(jié)計算。在水壓力消散方面，相比于水槽50m，庫區(qū)50m較為徹底，通過相關(guān)的計算，固定度為0.98，由此得知差不多完成固結(jié)。顯而易見，與高濃度排放進行比較，低濃度的有著較大的固結(jié)度，所以易于形成尾礦固結(jié)。

5 穩(wěn)定性校核

（1）模型構(gòu)建和參數(shù)選擇。依次在20m以及50m的地方取土樣，并且開展土工試驗，和干密度是類似的，對于20m位置的土樣，其干密度為1.975g每立方厘米，而對于50m位置的土樣，干密度則為1.6g克每立方厘米，通過測量獲得相應(yīng)的滲透系數(shù)與抗剪強度。為更好提升可比性，實施徹底固結(jié)參數(shù)，就抗剪強度參數(shù)而言，相比于水槽，庫區(qū)的相對較高。針對已建成的二級子壩，對其壩體開展穩(wěn)定性校核。通過對碎石的使用來開展堆筑，干灘長度達到三十米，有著正常的運轉(zhuǎn)條件。

（2）滲流水位線計算。通過對GEO-SEEP模塊的使用，獲得了相應(yīng)的水位線圖，相比于高濃度放礦，低濃度有著較低的水位線，使得浸潤線埋深得到了進一步的提升，這易于形成尾礦固結(jié)，同時能夠促使壩體更加穩(wěn)定。

（3）穩(wěn)定性計算?；跐B流的計算，通過對極限平衡法的使用，來對靜力穩(wěn)定開展分析，當(dāng)處于正常的運轉(zhuǎn)條件，借助圓弧法開展計算。通過結(jié)果得知，對于30m干灘工況而言，并不能符合有關(guān)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，而實施低濃度放礦，則可以符合設(shè)計要求。表2所示為計算結(jié)果。

表2 計算結(jié)果

6 結(jié)論

在具體排放中，把回水泵接回放礦口，借助稀釋箱的作用，對尾礦漿進行稀釋處理，由此達到排放的目的。經(jīng)過顆粒分選比較分析得知，通過稀釋排放的方式，能夠獲取更為可觀的分選效果，無論是滲透系數(shù)，還是粗顆粒的含量，都是相對較大的。通過開展固結(jié)計算得知，對于庫區(qū)50m位置的尾礦而言，差不多徹底固結(jié)，相比之下，水槽的固結(jié)程度僅達到0.78，有著相對差的效果?？偠灾谠囼炓约坝嬎愕幕A(chǔ)上，證明了新的排放工藝具有較好的可行性。