[发明专利]一种铁尾矿固化干堆方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁尾矿固化干堆方法，属于矿山安全技术领域。

背景技术

铁矿石经过破碎、球磨、湿法选矿后，要产生约占原矿量50%以上的品位较低的以硅酸盐矿物为主的废渣，这种废渣称为铁尾矿。因铁尾矿颗粒细、持水性强、含水率高，而综合利用率较低，在尾矿库堆存过程中存在溃坝风险。

我国是一个矿业大国，90%以上的尾矿采用上游法筑坝堆存，近年来，我国尾矿库垮塌事故接连不断发生，造成了重大人员伤亡和环境污染，凸显出传统的尾矿堆存方式存在安全隐患。

目前，我国的尾矿堆存方式有以下几种：

一是库坝式堆存：其方法是先用砂土筑坝，内充尾矿矿浆，矿浆在堆存过程中逐渐沉降，清水在库尾通过回水井排除。该法的优点是坝体建成后运行费用低，工艺简单；存在的主要问题是一次性筑坝投资大，土地占用量大，尾矿长期处于饱和含水状态，存在巨大的安全风险。以该法为基础，采用矿浆在入库前先采用螺旋分级机分级，粗粒级尾矿堆存在坝上作为筑坝材料，细粒级尾矿在库内堆存，这种方法可以减少筑坝需要的砂石材料和筑坝费用，但因粗粒态尾矿粘聚性差，很容易发生渗流破坏，安全风险更大。

二是压滤干堆：其方法是尾矿在入库前先进行深锥浓缩，在浓缩过程中添加聚丙烯酰胺絮凝剂加速沉降，然后压滤，使尾矿的含水率降到30%以下，滤饼用汽车或皮带运输机输送到堆场。该法与库坝式堆存相比，安全性得到显著提高，但尾矿处理和运输的费用高昂，尾矿存在遇水二次泥化和干燥扬尘的问题。

三是膏体堆存：很多尾矿如氧化铝选尾矿颗粒细，含水率高，难沉降，故在尾矿浆中添加水泥和粉煤灰后，泵送到堆场的中央竖管，形成类似喷泉状，矿浆从堆场中央开始向四周流淌，在流淌过程中因蒸发逐渐失去流动性成为膏体。与库坝式堆存相比，该法安全性提高，但因外加材料量很大，膏体含水率高，堆存体积与原矿浆相比几乎不减少，而且存在干化体扬尘和泥化的问题。

此外，铁尾矿浆在浓密池中加入混凝剂，使矿浆浓度提高到50%以上，再加水泥、石灰、石膏、粉煤灰等材料混合搅拌成为膏体，待其固化后再入库压实堆存。该法的优点是对尾矿库要求不高，无需排水设施，存在的问题是尾矿在高浓度条件下很难输送，同时固化体需要二次压实，工程量大，需要分区作业，实际上对场地的要求很严格。

实践表明：现行的尾矿堆存方式难以满足在极端自然和气象条件下的安全需要，要从根本上消除尾矿库存在的潜在垮塌风险和降低运行成本，就有必要研究开发新型的尾矿堆存技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种专门针对铁尾矿固化干堆的生产方法,以解决铁尾矿安全堆存问题。

本发明的技术方案是：首先制备固化剂，然后将固化剂和铁尾矿混合搅拌，最后进行干堆，其具体步骤包括如下：

（1）固化剂的制备：先将钢渣、化工废石膏、熟料、生石灰、粉煤灰和添加剂分别进行干燥、筛分、破碎成尺寸小于10mm的颗粒，然后按配方计量混合均匀，自然陈化6h以上后再磨粉，粉体细度控制为0.08㎜筛余量小于10%，得到固化剂；

（2）铁尾矿和固化剂混合料的混配：将铁尾矿浆、固化剂均按照干基质量流量进行配料：把质量浓度为20～60%铁尾矿浆折算为干基100份与2～10份固化剂在连续流动状态下搅拌混合得到混合料，为使搅拌更加均匀充分，将混合料中的10%料浆返回搅拌槽继续与原矿浆配料搅拌，90%料浆直接泵送到堆场；

   （3）铁尾矿和固化剂混合料干堆：将步骤（2）中得到的混合料经泵输送到堆场区域，先挖出一条沟，在沟中充填混合料，在充填放料的尾端排水，直至充填和排水完成。待充填料初凝后，挖掘充填料摊铺在沟的外沿作为埂，在埂的摊铺过程中进行碾压和整形，最终要求埂的角度≤75°，高度≤4m，宽度≥6m。初始埂建成后，向埂围成的堆存区域内充填混合料，沿埂的内沿位置开始、由外向内充填混合料，待沟内充满后料浆自流到其它区域直至与埂高度平，在排矿的尾方向用回水井或堰排水，待充填体初凝后，挖掘充填物料摊铺到埂上，开始第二个筑埂和充填循环，第二次起埂的外沿与第一次埂的顶部外沿的距离≥600㎜，通过这种方式，最终形成一个类似金字塔的尾矿干堆体。以上述堆存方式，尾矿库应该分成不同的区域，分别适应充填、排水、固化、起埂的需要。

所述固化剂的各组份为：钢渣53～81 wt%、化工废石膏1.8～4wt%、熟料10～25wt%、粉煤灰5～10wt%、生石灰2～7wt%、添加剂0.2～1.0wt%。