地处中国金城的灵宝市金源矿业有限责任公司科技人员针对尾矿的安全堆存和尾矿水重复利用问题进行深入研究，自主开发新型尾矿无害化处理工艺，将尾矿含水率控制在13～15%以下，尾矿堆存于尾矿堆场，无需建尾矿库，解决了尾矿库的环境、安全、占地问题。希望他们的经验能给其他矿山企业以有益的启示。
无需尾矿库，尾矿渣直接堆存尾矿堆场，回水全部重复利用，实现了安全、高效、环保、节水的有机统一……近年来，一种新型的尾矿无害化处理工艺在灵宝金源矿业有限责任公司获得成功，不仅从根本上解决了该企业尾矿处理的安全、环保等问题，而且在山西曲沃县选矿厂“开花结果”，深受业内同行青睐。
近日在广西南宁市召开的第三届全国尾矿库安全运行技术高峰论坛上，灵宝金源副总工程师、河南省学术带头人、选矿专家王安理携助手作了国内矿山企业尾矿处理典型工艺经验发言，浓缩了科技人员心血与智慧的专业论文《新型尾矿无害化处理工艺及实践》受到与会各大企业“特别关注”，纷纷向金源“索宝取经”。
综合开发遭遇“成长的烦恼”
灵宝金源成立于2004年5月，由该市原桐沟金矿、灵湖金矿和大湖金矿整合重组而来。公司积极实施“以金为主、综合开发利用”的发展战略，2006年6月，针对小秦岭北矿带金钼多金属矿石资源，自主开发了小秦岭石英脉金钼多金属矿石资源综合利用新工艺，综合回收金、银、钼、铜、铅和硫，在原有规模为350吨/日全泥氰化炭浆厂（简称炭浆厂）的基础上，扩建了规模为1000吨/日的多金属综合回收选矿厂（简称千吨选厂）。扩建后，尾矿排放量是原来的3倍以上，由于没有新建尾矿库，尾矿得不到安全堆存，同时生产用水量增加了3倍多。同时，小秦岭地区经过近30年的开采，矿山涌水量急剧下降，虽多方引水但水量依然缺口较大，尾矿水回用率不足40%，常因缺水而被迫停车。
面对摆在面前的严峻形势，金源公司科技人员在副总工程师、选矿专家王安理的带领下，开始向尾矿的安全堆存和尾矿水重复利用这一世界性难题进军，探索和开发安全、高效的尾矿处理工艺技术。
干式排放终结“尾矿库时代”
“要实现尾矿干堆，脱水是关键环节。我们的秘密武器就是利用深锥浓密机进行浓缩脱水。”王安理这样介绍已在金源公司获得成功的新型尾矿无害化处理工艺。
要了解这一工艺的真谛，先要从灵宝金源千吨选厂的尾矿性质和工艺说起。千吨选厂入选的是低品位石英脉金钼多金属矿石，选矿工艺包括混合浮选、氰化提金、浮选钼、铅、铜，综合回收了金、钼、铅和铜，尾矿成分主要是石英、碳酸钙等矿物，尾矿产率 99%，尾矿比重2.9吨/立方米,尾矿矿浆浓度为26～29％，矿浆pH值=6～7,-200目粒级占60～65％，但-400目粒级占38.68％，粒度粗细组成很不均匀。为提高金的回收率，炭浆厂采用原矿二段闭路细磨工艺，其尾矿粒度为－200目占90～93%，矿浆浓度45～48%，尾矿数量350吨/日，尾矿水含氰化钠质量分数 0.05%。
针对以上实际情况，王安理带领科技人员深入分析，反复实验，最终确定了新型尾矿无害化处理工艺。就是将尾矿经浓缩- 过滤二段脱水后，得到尾矿干渣和回水，尾矿干渣直接堆存于尾矿堆场，回水全部循环利用，只建尾矿堆场无需建尾矿库。
技术人员经过深入分析，达成共识：尾矿自流至深锥浓密机进行浓缩脱水，将矿浆浓度由26～29％提高至62～65%，然后用泵将浓缩底流矿浆扬送至陶瓷过滤机过滤脱水，所得尾矿干渣含水13%以下，尾矿干渣用皮带输送机输送至尾矿堆场，采用装载机摊铺、逐层碾压、夯实后覆土、即可恢复植被或复垦；浓密机溢流水和陶瓷过滤机滤液水统称为回水，回水经回水处理系统净化后供生产循环重复使用。
炭浆厂尾矿自流至搅拌槽，搅拌槽起到缓冲和搅拌的作用，用泵直接扬送至陶瓷过滤机过滤，滤渣和千吨选厂尾矿滤饼用同一条皮带输送机输送至尾矿堆场，滤液水供炭浆厂重复使用。
这一工艺首先在灵宝金源千吨选厂取得了理想效果：千吨选厂尾矿水的重复使用，除可回收其中的微量金外，还可节约各类选矿药剂费，供水费用等约120万元/年。从2006年7月年至2009年底，已累计节水约317万吨，填沟造地约16.49亩，回水循环重复利用率达到92.6%，从根本上解决了千吨选厂生产用水问题。
炭浆厂回水的重复循环使用，每年可以减排含氰废水12万立方米,回水中的氰离子和碱得到循环利用，可节约氰化钠约45吨/年，不需另建污水处理设施，可减少含氰废水处理费用18万元/年，杜绝了含氰废水污染水资源。
而尾矿直接堆存于尾矿堆场，无需建尾矿库，尾矿管理人员比尾矿库少10 人，按10年计算人工费可减少200万元；按10年服务年限计算尾矿堆场比尾矿库投资少459.94万元；尾矿逐层压实保证了尾矿的安全堆存，真可谓一举多得。
走向市场创效益
灵宝金源新型尾矿无害化处理工艺成功运用于生产实践的消息很快传到了黄河对岸的山西省曲沃县。作为山西省铁矿加工新基地，曲沃县有大小铁矿企业百余家，受2008年“9.8”襄汾县尾矿库特别重大溃坝事故影响，许多企业都因不能处理好尾矿的排放问题而被迫停产。为了从根本上解决这一问题，2009年6月，该县成桂选厂、麦斗选厂、鸿泰选厂、明鑫选厂等四家企业负责人一起找到了灵宝金源科技研发中心，委托金源公司为其提供技术支持。
金源公司高度重视，科技研发中心派出专人为四家企业提供全方位的技术支持。根据四家企业的尾矿特性反复试验，结合金源公司的干堆经验，最终完成了工艺设计、工程设计及工艺调试，使四家磁选尾矿实现了干式排放，生产指标达到设计要求。仅此一项，金源公司就获得了可观的技术转让费。
2010年春节前夕，山西省曲沃县人大副主任赵常见、县长助理秦官堂、安监局局长李明等专程赶到灵宝市，向金源矿业有限责任公司和科技研发中心分别送来两块牌匾，向为他们提供帮助的技术人员表达了感谢之情。
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新型工艺背后的秘密
节水环保的“零”排放，安全经济的尾矿处理方式，高效自动化的尾矿处理设备，适用于新、老矿山的尾矿处理工艺，让饱尝传统尾矿库烦恼的矿山人欣喜不已。那么，这神奇工艺的背后究竟包含着怎样的秘密呢？
“零”排放的秘密。大家知道，尾矿水通常含有各种选矿药剂、金属离子，甚至含有剧毒的物质，不能直接排放。灵宝金源的新型尾矿无害化处理工艺采用“吸附法”，将回水二次净化处理后供生产重复使用，既节约了水资源，又避免了废水外排污染环境。同时，回水用吸附法净化处理还可以回收水中的微量金，脱去水中的油、药等有害物质，避免影响生产技术指标。而对于药剂制度简单的选矿水可直接重复使用，无需吸附净化，比如单一金属选矿、全泥氰化等工艺。千吨选厂回水重复利用率达到92.6%以上，领先于国家环保总局、国土资源部、卫生部联合制订的关于矿山生态环境保护与污染防治技术政策规定的“到2010年有色系统选矿的水重复利用率应达到75%”的目标。虽然尾矿干渣含有13～15%的水分，以及微量的有毒有害物质，但是已被完全封闭在堆场中，避免外渗和扩散，经过长期的露天暴晒和自然降解，基本消除了对环境的危害。
安全经济的尾矿处理方式。尾矿堆场的稳定性主要取决于尾渣的压实度，保证压实度的关键是控制尾渣含水率。灵宝金源的新型尾矿无害化处理工艺中，尾矿渣含水率低于13～15%，直接干式堆存，可只建尾矿堆场无需建尾矿库。压滤尾矿含水率18～25%，需在中转堆场自然晾晒脱水后再转运至永久堆场，不能直接堆存。尾矿干渣直接用装载机摊铺，同时进行碾压、压实，然后覆土即可恢复植被或复垦，尾矿的压实度可以达到0.95以上，安全性能良好。及时恢复植被可以避免沙尘飞扬污染大气，防止雨水冲刷堆场坡面影响堆场稳定，简化了尾矿处理工艺。
王安理给笔者这样算了一笔账：正常情况下尾矿堆场无水，尾矿管理工作简单。尾矿库的基建投资一般占矿山建设总投资10%以上，占选厂投资的20%左右，尾矿设施的运行成本占选厂生产成本的30% 以上，显然，不建尾矿库可以减少矿山投资和运行成本。
自主研发的高效浓缩脱水设备。浓缩脱水是尾矿处理的重要环节，据了解，灵宝金源新型尾矿无害化处理工艺采用公司自主研发的高效浓缩设备--深锥浓密机（专利号ZL200720093039.8），获得了高浓度底流和低含固量溢流。这种深锥浓密机由深锥、给料装置、搅拌装置、控制箱等组成，矿浆首先进入给料装置，易沉降的大颗粒迅速沉降至锥部，细颗粒从给料装置下部分散至浓相沉积层进一步沉降，澄清的溢流水从上部溢流堰排出，下部锥底排出高浓度的底流。
王安理对这种新型的高效浓缩设备非常认可。他介绍说，与目前企业普遍采用的浓密机相比，深锥浓密机在外形上的显著特点是高度大，其高径比是2.1～2.4。实践表明，深锥浓密机处理多金属金钼矿石浮选尾矿，其底流矿浆浓度可以达到65%以上，高浓度矿浆为降低过滤机滤饼水分和提高过滤机生产能力创造了很好的条件，溢流中悬浮物含量小于160×10－6，可做为生产用水使用。据资料显示，由水力旋流器-浓密机串联浓缩流程，尾矿综合浓缩浓度仅达到45～50%。其它高效重力沉降脱水设备，虽然对浓缩机设备结构进行了优化，但是需要添加絮凝剂辅助脱水才能有较好的浓缩效果。而这种专利设备无需添加絮凝剂、无需旋流器即可达到高浓度的浓缩矿浆和清澈的溢流。
自动节能的尾矿过滤设备。尾矿能否直接堆存，关键是尾矿含水率的高低，尾矿过滤是控制尾矿含水率的最后工序。灵宝金源新型尾矿无害化处理工艺过滤设备主要有压滤机、带式过滤机、筒式过滤机等。选用集微孔陶瓷、超声技术、自动化控制于一体的新型、高效、节能、环保的固液分离设备--陶瓷过滤机过滤尾矿，替代传统的压滤机。陶瓷过滤机工作周期由矿浆给入、滤饼形成、滤饼干燥、滤饼卸料、反冲洗五部分组成。其特点是效率高、操作简单，可以实现尾矿100%全部处理，滤渣含水率13～15%，松散度良好，可以直接堆存、运输、压实，不需用干燥机干燥，滤液水就像自来水一般可循环利用。
新老矿山的“普适性”。一种新型工艺，在应用过程中的“普适性”非常重要。灵宝金源新型尾矿无害化处理工艺可谓“老少皆宜”：老矿山企业选矿厂扩建与否均可采用此工艺，能延长现役尾矿库使用寿命，尾矿干渣既可以干式直接堆存，还可以用于筑坝，现役尾矿库终期库容利用系数可达1.0～1.4或更高。而对于北方干旱、缺水的地区，尾矿水可循环使用，回水利用率高，又可以避免污染地下水资源，还可以综合回收尾矿水中的有价元素。