一种尾砂分级分区高浓度排放系统及排放方法

技术领域

本发明涉及全尾砂地表堆存技术领域，特别涉及一种尾砂分级分区高浓度排放系统及排放方法。

背景技术

据统计，我国现有尾矿库12000多座，金属矿山堆存的尾矿达到80亿吨以上，且以每年6亿吨的速率增长。根据筑坝方法的不同，可将尾矿库分为上游法、中线式和下游法3种类型。在金属矿山尾矿库中，采用上游法筑坝的占91％，采用下游法筑坝的占5.65％，采用中线法筑坝的占3.35％。

上游法工艺比较简单，其特点是子坝中心线位置不断向初期坝上游方向移升，坝体由流动的矿浆水力充填沉积而成。该坝型受排矿方式的影响，往往含细粒夹层较多，渗透性能较差、浸润线位置高，故坝体稳定性较差。下游式是指尾矿堆积坝在初期坝下游方向移动和升高。由于坝体尾矿颗粒粗、抗剪强度高、渗透性能好、浸润线位置较低，坝体稳定性较好。下游式堆坝法的主要缺点是需要大量的粗粒尾矿筑坝，在使用初期存在粗粒尾矿量不足的问题。而中线式筑坝上是介于上游法和下游法之间的方法，其特点是在筑坝过程中坝顶沿轴线垂直升高。尾砂在子坝上进行分级，粗粒级尾砂排在子坝下游方向，细颗粒尾砂排在子坝上游方向。这三种方式的技术优势是尾砂浆在尾矿库内实现自然分级或者人工分级，粗颗粒尾砂集中在子坝附近，能够采用尾砂构成子坝。

但是，我国尾矿库大多数采用湿式直排处理方式，尾矿排放浓度一般在30%以内，尾矿在尾矿库内自然沉淀，对库区周边环境和安全均构成严重危害。特别是，一些矿山的尾砂粒度较细，沉淀速度非常缓慢，尾矿库无法采用尾砂筑坝。随着高浓度尾矿处置技术的发展，其安全、经济及环保等优势逐渐被人们认识。由于全尾砂制备成高浓度后，就无法再进行人工分级，为此，有必要寻求一种结合尾矿高浓度处置方式之长处，且兼备尾矿库排放之优势的尾矿处置技术。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，公开了一种尾砂分级分区高浓度排放系统及排放方法，该技术与上游法相结合，克服了上游法由于细颗粒渗透性差带来的安全隐患，且子坝无需继续采用碾压土石，具有良好的经济优势。

本发明公开了一种尾砂分级分区高浓度排放系统，包括渣浆泵、水力旋流器、粗粒级高效浓密机、细粒级高效浓密机、隔膜泵；所述渣浆泵与所述水力旋流器连接；所述水力旋流器顶部与所述细粒级高效浓密机连通，底部与所述粗粒级高效浓密机连通；所述粗粒级高效浓密机还连接于尾矿库坝头，所述细粒级高效浓密机还连接于尾矿库坝尾；所述粗粒级高效浓密机、所述细粒级高效浓密机与尾矿库之间均设置有所述隔膜泵；

选场全尾砂经所述渣浆泵送入所述水力旋流器，所述水力旋流器对选场全尾砂进行分级；粗粒级尾矿通过所述水力旋流器底部进入所述粗粒级高效浓密机，细粒级尾砂通过所述水力旋流器顶部溢流进入所述细粒级高效浓密机；浓密后的粗粒级高浓度矿浆通过所述隔膜泵输送到尾矿库坝头筑堆，浓密后的细粒级高浓度矿浆通过所述隔膜泵输送到尾矿库坝尾排放。

进一步的，全尾矿分级为粗粒级尾砂和细粒级尾砂，分级界限粒径为20～37μm。

进一步的，经所述粗粒级高效浓密机浓密后的尾砂浆体质量浓度为60～80%；经所述细粒级高效浓密机浓密后的尾砂浆体质量浓度为50～70%。

进一步的，尾矿库中部安装有水泵和排水管道。

本发明还公开了一种利用上述尾砂分级分区高浓度排放系统进行高浓度排放的方法，包括以下步骤：

步骤一、选场全尾砂通过渣浆泵送入水力旋流器进行分级，全尾砂分级为粗粒级尾砂和细粒级尾砂，分级界限粒径为20～37μm；

步骤二、水力旋流器底流送入粗粒级高效浓密机进行浓密脱水，浓密后尾砂浆体质量浓度为控制在60～80%之间；水力旋流器溢流送入细粒级高效浓密机进行浓密脱水，浓密后尾砂浆体质量浓度为控制在50～70%之间；

步骤三、浓密后的粗粒级高浓度矿浆通过隔膜泵经输送系统输送到尾矿库坝头筑堆；浓密后的细粒级高浓度矿浆通过隔膜泵经输送系统输送到尾矿库坝尾排放。

进一步的，步骤三中浓密后的粗粒级高浓度矿浆用于构筑子坝。

进一步的，步骤三中的输送系统在坝头和坝尾均设置有多个排放点。

进一步的，尾矿库坝头和坝尾高浓度尾砂中的沁水及自然降水，在重力作用下向坝体中部流动，通过水泵和排水管道排出尾矿库区。

本发明的有益效果为：针对超细尾矿实现了全尾砂高浓度排放与上游排放法相结合，克服了高浓度尾砂浆无法在尾矿库自然分级的缺陷，解决了子坝渗透性差的问题，分级尾砂高浓度（＞60%）浆体排放相比于传统全尾矿浆（5%～30%）直排尾矿库积水量小、费用低、安全系数高，尤其适用于山区地势，成功运用尾矿干排绿色处理技术，并保证了尾矿库的安全稳定运行；所涉及设备技术成熟、可靠，适用性广，方案实施简易，效果明显。

附图说明

图1所示为本发明实施例一种尾砂分级分区高浓度排放系统结构示意图。

图2所示为图1中Ⅰ-Ⅰ剖面图。

图中：1-渣浆泵、2-水力旋流器、3-粗粒级高效浓密机、4-细粒级高效浓密机、5-隔膜泵、6-尾矿库、7-水泵、8-排水管道、9-初期坝。

具体实施方式

下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

如图1所示，一种尾砂分级分区高浓度排放系统，包括渣浆泵1、水力旋流器2、粗粒级高效浓密机3、细粒级高效浓密机4、隔膜泵5；所述渣浆泵1与所述水力旋流器2连接；所述水力旋流器2顶部与所述细粒级高效浓密机4连通，底部与所述粗粒级高效浓密机3连通；所述粗粒级高效浓密机3还连接于尾矿库6坝头，所述细粒级高效浓密机4还连接于尾矿库6坝尾；所述粗粒级高效浓密机3、所述细粒级高效浓密机4与尾矿库6之间均设置有所述隔膜泵5；

选场全尾砂经所述渣浆泵1送入所述水力旋流器2，所述水力旋流器2对选场全尾砂进行分级；粗粒级尾矿通过所述水力旋流器2底部进入所述粗粒级高效浓密机3，细粒级尾砂通过所述水力旋流器2顶部溢流进入所述细粒级高效浓密机4；浓密后的粗粒级高浓度矿浆通过所述隔膜泵5输送到尾矿库6坝头筑堆，浓密后的细粒级高浓度矿浆通过所述隔膜泵5输送到尾矿库6坝尾排放。

全尾矿分级为粗粒级尾砂和细粒级尾砂，分级界限粒径为20～37μm。

经所述粗粒级高效浓密机3浓密后的尾砂浆体质量浓度为60～80%；经所述细粒级高效浓密机4浓密后的尾砂浆体质量浓度为50～70%。

尾矿库6中部安装有水泵7和排水管道8。

一种利用如权利要求1-3任一项所述的尾砂分级分区高浓度排放系统进行高浓度排放的方法，包括以下步骤：

步骤一、选场全尾砂通过渣浆泵1送入水力旋流器2进行分级，全尾砂分级为粗粒级尾砂和细粒级尾砂，分级界限粒径为20～37μm；

步骤二、水力旋流器2底流送入粗粒级高效浓密机3进行浓密脱水，浓密后尾砂浆体质量浓度为控制在60～80%之间；水力旋流器2溢流送入细粒级高效浓密机4进行浓密脱水，浓密后尾砂浆体质量浓度为控制在50～70%之间；

步骤三、浓密后的粗粒级高浓度矿浆通过隔膜泵5经输送系统输送到尾矿库6坝头筑堆；浓密后的细粒级高浓度矿浆通过隔膜泵5经输送系统输送到尾矿库6坝尾排放。

步骤三中浓密后的粗粒级高浓度矿浆用于构筑子坝。

步骤三中的输送系统在坝头和坝尾均设置有多个排放点。

尾矿库6坝头和坝尾高浓度尾砂中的沁水及自然降水，在重力作用下向坝体中部流动，通过水泵7和排水管道8排出尾矿库区。

实施例1

某矿全尾砂比重较小（γ=2.1），-37μm（尾砂粒级-37μm认为不易沉降）为51.4%，属细粒含量高的尾砂，全尾砂渗透性差。采用上述尾砂分级分区高浓度排放技术，以25μm为分级界限进行分级，分级底流（+550目）进入粗粒级高效浓密机3，浓密后制备成质量浓度为72%左右的高浓度尾砂浆体，粗粒级高浓度浆体泵送到坝头构筑成子坝；全尾砂分级溢流（-550目）通过细粒级高效浓密机4制备成质量浓度为65%左右的浆体，经隔膜泵5输送到坝尾排放，实现了粗细尾砂分区高浓度排放。粗、细粒级高浓度尾砂分别在坝头、坝尾排放，呈现出两头高中间低，少量泌水及自然降水在尾矿库中部聚集，通过水泵7和排水管道8排出尾矿库。

采用此发明技术后，矿山细粒含量高尾砂经分级可直接用于构筑子坝体，大大降低了尾矿库6建设成本。细粒级高浓度浆体被输送到坝尾，并保证了尾砂质量浓度大于65%，解决了全尾砂筑坝含细粒夹层多、渗透性能较差、浸润线位置高等问题，消除了尾矿库6因细粒级尾矿筑坝带来的溃坝危险，保证了坝体的稳定性。

实施例2

某矿地处干旱缺水山区，生态环境脆弱，选用尾砂分级分区高浓度排放技术。首先借助地势优势构筑上游式尾矿库6初期坝9，初期坝9体采用碾压土石坝，坝高以满足选矿厂投产后半年以上的尾矿量，并能调蓄洪水。矿山投产后，选厂全尾砂通过水力旋流器2分级，分级界限控制在400目（37μm）。并将水力旋流器2底流和溢流分别经粗粒级高效浓密机3、细粒级高效浓密机4浓密成高浓度尾砂浆体，粗粒级尾砂浆体质量浓度可达72～75%，细粒级尾砂浆体质量浓度在64～67%之间。细粒级高浓度尾砂浆体通过隔膜泵5经过管道输送到坝尾，并在坝尾设置多个排放口排放；粗粒级高浓度尾砂浆体通过隔膜泵5经过管道输送到坝头，管道沿初期坝9间隔布置多个排放口，用粗粒级尾砂构筑成尾矿库6子坝。不同粒级高浓度尾砂浆体分别在坝头和坝尾排放，在重力作用下均向坝体中部流动，少量泌水在中部低洼处聚集，并通过水泵7和排水管8及时排出尾矿库6，库区不出现大量积水，提高了尾矿库6安全系数。

应用该技术成功得解决了高浓度尾矿在尾矿库6无法自然分级缺陷，对水的回收利用提高到80%以上，实现了全尾砂高浓度排放与上游排放法相结合，保证了尾矿库6在山区地形的安全运行，取得了良好的环保、安全、经济价值。

本发明的有益效果为：针对超细尾矿实现了全尾砂高浓度排放与上游排放法相结合，克服了高浓度尾砂浆无法在尾矿库自然分级的缺陷，解决了子坝渗透性差的问题，分级尾砂高浓度（＞60%）浆体排放相比于传统全尾矿浆（5%～30%）直排尾矿库积水量小、费用低、安全系数高，尤其适用于山区地势，成功运用尾矿干排绿色处理技术，并保证了尾矿库的安全稳定运行；所涉及设备技术成熟、可靠，适用性广，方案实施简易，效果明显。

本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。