礦山建設(shè)與尾礦庫管理

1、礦山建設(shè)與尾礦庫管理,中國冶金礦山企業(yè)協(xié)會顧問 國家開發(fā)銀行專家 焦玉書（教授級高工） 2011年4月16日,1、十二五計劃礦山要大發(fā)展，尾礦處理是大問題,十二五計劃為支撐國民經(jīng)濟增長，鋼鐵工業(yè)要平穩(wěn)較快發(fā)展，預(yù)計2015年鋼產(chǎn)量達到8億噸，生鐵產(chǎn)量7.44億噸，成品礦需要量12億噸，自給率要努力上升到45%，國產(chǎn)鐵礦石年產(chǎn)量將達到16億噸，見表1。 表1 我國鋼、鐵、鐵礦石產(chǎn)量與進口鐵礦石量,表2 我國正在建設(shè)和擬立項開發(fā)的鐵礦項目,為了抵御國際鐵礦供應(yīng)商的壟斷，我國還要加快境外鐵礦開發(fā)的步伐，加大權(quán)益進口礦規(guī)模，“走出去”現(xiàn)在我國已進入快車道。,表3 “走出去”已進入快車道,加大國產(chǎn)鐵礦開

2、發(fā)力度，年產(chǎn)量達到16億噸，“走出去”加快境外鐵礦開發(fā)步伐，加大權(quán)益進口礦規(guī)模努力達到3億噸以上，進口礦依存率要由70%降到55%，此乃我國建立鐵礦資源戰(zhàn)略保障體系所急需。,現(xiàn)在我國鐵礦資源受制于國際供應(yīng)商太嚴(yán)重了，2010年進口鐵礦石6.18億噸，比2009年多花了300億美元，折合人民幣1950億元，相當(dāng)于三峽大壩工程款，300億美元可以買二艘“華盛頓”航空母艦，可以買200架F22戰(zhàn)斗機，300億美元相當(dāng)于我國鋼鐵企業(yè)利潤的2.2倍。實際上我國鋼鐵企業(yè)2010年為國際鐵礦石供應(yīng)商“打工”了。他們鐵礦石生產(chǎn)成本2030美元/噸，售價140165美元/噸，錢都讓他們賺走了，因此我們要下決心大

3、力發(fā)展國產(chǎn)鐵礦，大力發(fā)展境外開礦，“走出去”擴大權(quán)益進口礦規(guī)模。,但是我們也要看到： 國內(nèi)鐵礦和境外鐵礦開發(fā)，尾礦處理已成為重要問題，以國內(nèi)鐵礦計，年產(chǎn)16億噸原礦，年尾礦產(chǎn)量要達到10.8億噸，十年就是108億噸，折合72億m3,堆存到哪里呀？ 現(xiàn)在我國尾礦庫已有12600多座，100萬m3庫容的尾礦庫有800多座。最大庫容是德興銅礦有8.35億m3,已利用庫容3.45億m3；尾礦壩壩高最高是峨口鐵礦，為260m，已上升216m。,當(dāng)前國內(nèi)外尾礦庫主要問題：一是占用土地多；二是對生態(tài)環(huán)境的影響大；三是安全管理威脅大。 現(xiàn)已成為當(dāng)前國內(nèi)外鐵礦開發(fā)的重要問題。 境外開礦項目也同樣有尾礦堆積的問題

4、，如今國際鐵礦市場，DSO礦（不需選礦加工直接海運出口的鐵礦資源）大多已被跨國公司占據(jù)，我們“走出去”開發(fā)的項目大多也是貧鐵礦。,西澳洲中信泰富SINO鐵礦，年產(chǎn)原礦8000多萬噸，年生產(chǎn)成品礦2760萬噸，一年排棄的尾礦接近6000萬噸，堆在哪兒？如何堆存？就是大問題。 西澳洲鞍鋼卡拉拉鐵礦年產(chǎn)原礦2000萬噸，TFe36%，年生產(chǎn)成品礦800萬噸，年排棄尾礦1200萬噸。 利比里亞武鋼幫山鐵礦年產(chǎn)原礦2500萬噸，年產(chǎn)成品礦900萬噸，年排棄尾礦1600萬噸。國外環(huán)境保護要求更加嚴(yán)格，尾礦處理更是大問題。,2、尾礦庫管理,礦山建設(shè)規(guī)模加大，排棄的尾礦量增多，應(yīng)采取哪些對策措施呢？ 在這里從

5、宏觀戰(zhàn)略角度來尋求解決尾礦處理的途徑： 2.1 利用地下采空區(qū)，作為尾礦的貯存空間，減少地面尾礦的庫容，少占土地 我國開礦已走出環(huán)境換資源的軌道，保持生態(tài)環(huán)境、保證民生已擺在第一位。如今開礦政府和當(dāng)?shù)厝罕姸家蟮乇磙r(nóng)田不破壞，河流不改道，村莊不搬家，地下水不受影響，這就要求保護地表不沉陷，為做到這一點，只有用充填法，采空區(qū)用尾砂充填，將生產(chǎn)的尾礦送入井下，以采空區(qū)作為尾礦的貯存空間，是當(dāng)今處理尾礦的正確決策。,河北省司家營南區(qū)坑內(nèi)礦，年產(chǎn)原礦1500萬噸，用充填采礦法，不再用崩落法，所產(chǎn)尾礦都送入井下，做為充填料，地面只設(shè)置庫容很小的周轉(zhuǎn)庫。 河北省馬城鐵礦坑內(nèi)開采，年產(chǎn)原礦2500萬噸，用充

6、填采礦法，地面尾礦庫庫容大大縮小，尾礦壓濾后采用干堆，皮帶輸送至尾礦庫，尾礦庫占地只有400畝。,馬鋼霍邱張莊鐵礦，坑內(nèi)開采，年產(chǎn)500萬噸，采用大直徑深孔階段空場嗣后充填采礦法，年排棄尾礦279萬噸，用于井下充填料247.76萬噸，年尾礦庫入庫尾礦只有31.4萬噸，折合19.64萬m3,礦山壽命31年，尾礦庫庫容為630.4萬m3,作為四等庫，占地只有753畝。 鞍鋼西鞍山鐵礦，為保持山形，維持“鞍山呈鞍形之山”的形象，地表不允許塌陷變形，設(shè)計只得坑內(nèi)開采，采用充填法，該礦年產(chǎn)3000萬噸，為世界上第一大型坑內(nèi)礦，選礦所產(chǎn)尾礦，作為充填料，輸送到井下，從而減少了地面負擔(dān)。,河北鋼鐵集團常峪鐵

7、礦 位于河北省灤縣，坑內(nèi)開采，采用階段充填采礦法，年生產(chǎn)原礦260萬噸，生產(chǎn)鐵精礦76.62萬噸，排棄尾礦135.29萬噸，尾礦濃縮，濃度45%，送入充填站，與干選廢石攪拌混合輸入井下，輸送濃度73%。 尾礦加壓輸送系統(tǒng)，尾礦輸送管道設(shè)置2條，一條工作一條備用，工作管用D273X14陶鋼復(fù)合管，備用管用DN250焊接鋼管，管道均埋深地下1.5m，根據(jù)充填要求，每天有3416.64噸/d尾礦用于井下充填，剩余683.04噸/d，尾砂需要進行壓濾，脫水后干堆。充填結(jié)構(gòu)見下圖。,2.2 報廢閉坑的露天采礦場，作為尾礦庫貯存尾礦，也是不建新尾礦庫的重要替代措施,馬鋼南山礦業(yè)公司，開發(fā)和尚橋鐵礦，年產(chǎn)5

8、00萬噸，又開發(fā)高村鐵礦，年產(chǎn)1000萬噸。 高村為超貧磁鐵礦，采出品位19%左右，尾礦量大，南山礦業(yè)公司現(xiàn)有凹山露天采礦場已生產(chǎn)50多年，即將閉坑，凹山采場就作為和尚橋、高村以及東山露天礦的尾礦庫，從而減少了地面負擔(dān)。,2.3 尾礦綜合利用，變廢為寶，既創(chuàng)經(jīng)濟效益，又減少了地面尾礦堆存占地，創(chuàng)造了環(huán)境效益和社會效益,馬鋼桃沖鐵礦，坑內(nèi)開采，選礦廠所排棄的尾礦，全部輸送到當(dāng)?shù)氐乃鄰S做為水泥原料加以利用，變廢為寶，與水泥廠互利雙贏。 武鋼烏龍泉石灰石礦，將尾礦制磚，為該礦可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的條件，該礦年產(chǎn)成品礦200萬噸，原設(shè)計尾礦庫庫容419.8萬m3，堆積壩高82m，現(xiàn)在尾礦庫堆積已

9、滿，無庫容可利用，急需擴容加高尾礦壩，或另選新庫址，而且該尾礦庫下部還壓礦500萬噸，該礦決定實施尾礦制磚，年耗尾礦50萬m3，加工標(biāo)準(zhǔn)墻體磚3億塊，實現(xiàn)固體廢棄物綜合利用，達到“零排放”，使烏龍泉打造成為一座名副其實的綠色礦山。,我國現(xiàn)在年產(chǎn)6000億塊標(biāo)磚，年耗用黏土10億m3，毀壞農(nóng)田50萬畝，烏龍泉尾礦制磚后，一者不需再建新的尾礦庫，二者對國家來說，還減少了因制磚占用的土地，一舉兩得。 尾礦綜合利用變廢為寶，也是解決尾礦問題的重要舉措。 對尾礦庫管理，不但著眼于國內(nèi)尾礦庫管理，還得“走出去”，加強對國外礦山項目的尾礦管理，這些項目都是我國獨資或控股企業(yè)。,2.4 國外礦山尾礦處理實例,

10、2.4.1重鋼吉普森山鐵礦 位于西澳中西部地區(qū)， 礦山露天開采，年產(chǎn)原礦2500萬噸，采出品位TFe40%，選后鐵精礦年產(chǎn)1000萬噸，尾礦排棄量1500萬噸/年，尾礦干堆，過濾后尾礦含水15%，用皮帶機輸送至尾礦庫，此法對水的循環(huán)利用有利，澳洲地區(qū)，西澳年降雨300mm，蒸發(fā)量1000mm，水資源珍貴，干堆有利。 吉普森山所產(chǎn)廢石與尾礦混合堆在一起。吉普森山鐵礦精礦想用管道輸送，距海港280Km，由吉爾頓港輸出，管道長280Km，但沿線地主會不會同意恐怕還需落實。,2.4.2 鞍鋼卡拉拉鐵礦,鞍鋼卡拉拉鐵礦，也在西澳洲中西部地區(qū)，露天開采，年產(chǎn)原礦2000萬噸，成品礦800萬噸，尾礦年產(chǎn)12

11、00萬噸，尾礦干堆，與廢石堆在一起，尾礦過濾，含水15%，用汽車運到尾礦（或稱廢石場）。,2.4.3 武鋼幫山鐵礦,位于利比里亞，礦山露天開采，此礦原為德國人經(jīng)營，是一座停產(chǎn)后恢復(fù)生產(chǎn)的礦山，年產(chǎn)原礦2500萬噸，精礦產(chǎn)量900萬噸，一年排棄尾礦1600萬噸，尾礦輸送用常規(guī)辦法，尾礦庫庫容32975萬m3，可使用30年，尾礦庫距選礦廠7Km，尾礦輸送使用16/14-TU-AH型渣漿泵。,2.4.4 剛果（金）銅鈷礦,礦山位于非洲剛果（金）科盧韋齊市，年生產(chǎn)規(guī)模825萬噸/a，年產(chǎn)銅20萬噸，礦山露天開采，原礦含銅3.3%，含鈷0.2%，選礦采用浮選工藝流程，年產(chǎn)尾礦量697.95萬噸，堆積干容

12、重1.4t/m3，礦山壽命19年，庫容需要10714.99萬m3。設(shè)計選定Kantala尾礦庫，庫容1.69億m3，有效庫容1.13億m3，占地面積882公頃折合12337.5畝，壩高50m，初期壩工程量240萬m3。壩長4396m，頂寬4m，初期壩上游設(shè)置土工布和砂礫石料組成的反濾層，防止污染，尾礦輸送流程見圖。,尾礦由選礦廠向尾礦庫輸送，設(shè)置二條輸送管道，一用一備，正常使用鋼橡復(fù)合管，內(nèi)徑680mm，流速2.27m/s，礦漿濃度28.3%備用管用DN700普通鋼管，長度均為8300m，尾礦輸送泵站配備9臺350ZBD(P)1050型渣漿泵。,尾礦輸送工藝流程圖,2.4.5中信泰富SINO鐵

13、礦,礦山位于西澳洲皮爾巴拉地區(qū)，靠近力托公司的丹皮爾港。 礦山用露天開采，年產(chǎn)8000萬噸原礦，礦石品位TFe30%，MFe20.2%，選礦工藝采用自磨球磨磁選工藝，一個系列處理原礦1000萬噸/年，自磨機12190mm10970mm，無齒傳動，環(huán)形馬達型自磨機，功率28000Kw，自磨給礦粒度2500mm，排礦粒度0.18mm0mm，自磨后經(jīng)第一階粗磁選甩掉55%的合格尾礦，之后球磨，球磨機7920mm13560mm，功率15600Kw，球磨給礦粒度0.180mm，排礦粒度25微米（0.025mm）,再磁選甩掉15%的合格尾礦，尾礦產(chǎn)率70%左右。,尾礦干堆，濃度64%，用一條直徑1200m

14、m尾礦管輸送到8Km外的尾礦庫，在尾礦庫附近再濃縮到濃度73%，用500管6條（4條工作2條備用）向尾礦庫輸送。 這是PSI承包的工程項目，我曾是SINO鐵礦評審專家組長，當(dāng)時沒研究尾礦干堆事宜，現(xiàn)在值得研究的是：干堆尾礦向尾礦庫輸送，重鋼吉普森山鐵礦用膠帶機，鞍鋼卡拉拉鐵礦用汽車輸送，中信泰富SINO鐵礦通過尾礦管輸送，此尾礦管直徑1200mm，內(nèi)襯9.5mm襯膠耐磨25年，6000萬噸/a輸送量，只用一條管子，20小時輸送量8000噸/h，三種方法條件各異，應(yīng)該做出方案比較。,年排尾礦6000萬噸，用一條管輸送好，還是用二條管輸送好，我總感覺二條管似乎更優(yōu)，一條壞了，另一條還可以工作。 西澳對礦山設(shè)計理念，制度規(guī)定與我國不同，他們堅持自磨與球磨不能安裝在同一廠房內(nèi)，因此不得不自磨建一個廠房，球磨另建一個廠房，他們堅持選礦設(shè)備選型計算設(shè)備需要量要加40%余量，即乘以1.4系數(shù)，選礦廠年處理原礦8000萬噸，而實際能力為80001.4=1