南山矿尾矿堆放方案的选择和综合利用途径

王广成 邓永前

(南山矿业公司高村铁矿)

南山矿尾矿堆放方案的选择和综合利用途径

王广成 邓永前

(南山矿业公司高村铁矿)

针对南山矿凹山总尾矿库及城门峒尾矿库即将闭库的现状，为确保南山矿生产的可持续运行，对南山地区矿权范围的土地和采场现状进行分析，确定可行的尾矿堆放方案并进行优化选择；同时，为尽可能降低尾矿的排放量，提出了尾矿的综合利用途径。

铁尾矿 堆放方案 综合利用

尾矿是矿石经提取有用成分之后剩余的矿渣，是在当时条件下不宜再分选的矿山固体废弃物。尾矿一般堆放在开采矿山附近修建的尾矿库内，日积月累，堆存数量越来越大。据统计，2010年，我国尾矿产生量约12.3亿t，尾矿综合利用量为1.72亿t，利用率约14%。铁尾矿产量占比最大，占到尾矿总量的40%，约5亿t/a，利用率为7%～9%[1]。铁尾矿化学成分复杂，有价成分含量较低，尾矿粒度较细[2-4]。为保护周边环境和生产安全，需要对其进行合理堆放。

根据凹山总尾矿库、城门峒尾矿库有效库容，依据南山矿近几年排尾总量预测以及南山矿现有排尾能力，若不增加新的库容，2018年之后，南山矿所产生的尾矿将无处可排。

1 尾矿堆放方案的选择

根据南山矿矿权范围以及目前矿山开采开发的现状，新生产的尾矿只能利用现有的闭坑采场进行堆放。东山采场已经闭坑，凹山采场正处于地质环境治理阶段，丁山铁矿已取得探矿权，这些采场已形成或即将形成的采坑，是未来南山矿产生的尾矿最直接的堆放场地。

1.1 排放途径

(1)尾矿充填凹山采坑。目前，凹山采场露天坑封闭圈标高+45 m，面积81.5万m2，封闭圈周长3 615 m，按开挖最低标高-210 m，坑深255 m，全库容乘以充填系数0.9后作为有效库容，采矿坑容积为8 235万m3。 +45 m以上至+90 m标高有西、东、北3个出口；+90 m以上北部有殿庵山，东部为排土场，西部有大王山。+45 m以上用采矿废石筑坝，分别堵塞西、北2个出口后，尾砂堆积可加高到+90 m。估算+45～+90 m可增加尾矿容量 4 400万m3。

(2)凹山南帮开采后和凹山一起采用尾矿填充。凹山南帮为破裂状岩石组成的边坡。由于采场广泛发育X型节理，两组裂隙相交叉切割岩层，破坏了岩体的完整性。裂隙的结构面倾角为70°，与凹山开采边坡角度一致，当裂隙遇水后，弱化岩体强度，临帮的爆破作业能诱发边坡岩体失稳产生滑动。为了对南帮边坡进行综合治理，对部分残矿进行回收，同时扩大凹山采坑的容积，以便将来能填充更多的尾矿，对凹山南帮进行扩帮处理势在必行。扩帮后，可增加凹山采坑容积约4 800万m3。

(3)丁山铁矿单独开采后用尾矿充填。丁山铁矿详查探矿权范围内面积为0.32 km2，根据2010年《安徽省马鞍山市丁山铁矿详查地质报告》，估算丁山铁矿工业品位磁铁矿矿石资源储量为1 951.77万t，按70%可采系数，本矿区利用铁矿石资源量为1 366.24万t。目前，矿权范围内已形成东西长500 m、南北宽390 m、深达70 m的采坑，采坑最高开采标高为81.39 m，最低标高为-16.89 m。根据矿床工程地质、岩石性质及其分布状况，对照其邻近采场边坡岩体的稳定性现状，本矿床露天采场边坡的最终边坡角为42°，由此估算丁山铁矿开采完成后至+45 m可形成容积约为1 500万m3的采坑。

(4)丁山和凹山南帮联合开采后采用尾矿充填。根据南山矿工作计划，丁山铁矿正在积极申办采矿权。丁山和凹山大南帮位置临近，考虑到南山矿尾矿排放的紧迫性，丁山和凹山联合开采可增加采坑容积，以便储存更多的尾矿。若丁山和凹山联合开采，联合开采形成的采矿容积可达7 400万m3，比丁山和凹山大南帮单独开采增加容积约1 500万m3。

1.2 排放方案

(1)东山排尾+凹山南帮不扩帮+凹山排尾+丁山排尾。为了满足南山矿生产需要，凹山采场作为尾矿库使用。以现有的东山采坑容积为2 270万m3,凹山采坑至+45 m能容纳尾矿容积为8 235万m3，远景规划，尾矿堆积拟加高到+90 m，可增加库容4 200万m3。丁山铁矿开挖完毕后也作为尾矿库使用，可增加库容1 500万m3。因此，此方案中南山矿可利用的尾矿库约总容量为1.62亿m3，若按年产铁原矿1 350万t、选矿厂排出尾矿量1 050万t/a计算，预计可服务22 a(尾矿平均容重取1.5 t/m3)，见图1。

图1 方案一尾矿库总库容与每年排尾量关系

(2)东山排尾+凹山南帮扩帮后凹山排尾+丁山排尾。为了满足南山矿生产需要，凹山采场南帮扩帮后作为尾矿库使用。南帮扩帮后凹山采坑至+45 m能容纳尾矿容积为12 635万m3，远景规划，尾矿堆积拟加高到+90 m，可增加库容4 200万m3。丁山铁矿开采结束后也作为尾矿库使用，增加库容1 500万m3。因此，此方案中南山矿可利用的尾矿库总容量约为2.06亿m3，若按年产铁原矿 1 350万t、选矿厂排出尾矿量1 050万t/a计算，预计可服务27 a(尾矿平均容重取1.5 t/m3)，见图2。

图2 方案二尾矿库总库容与每年排尾量关系

(3)东山排尾+凹山南帮及丁山联合开采后凹山排尾。为了满足南山矿生产需要，凹山采场南帮和丁山联合开采后和凹山一起作为尾矿库使用。丁山和大南帮扩帮后凹山采坑至+45 m能容纳尾矿容积为14 135万m3，远景规划，尾矿堆积拟加高到+90 m，可增加库容4 200万m3。丁山铁矿开采完毕后也作为尾矿库使用，增加库容1 500万m3。因此，此方案中南山矿可利用的尾矿库约总容量为2.21亿m3，若按年产铁原矿1 350万t、选矿厂排出尾矿量1 050万t/a计算，预计可服务29 a(尾矿平均容重取1.5 t/m3)，见图3。

图3 方案三尾矿库总库容与每年排尾量关系

1.3 排放方案的选择

从上述排放方案中可以看出，方案一至方案三的服务年限依次递增，方案三比方案一可增加服务年限7年。由于凹山南帮边坡的滑坡类型为顺层滑坡，边坡稳定性较差，凹山采场即将成为尾矿库，其边坡的稳定性对尾矿库的安全生产尤为重要。丁山铁矿已完成了前期的地质勘探工作，其矿石资源对马钢公司来说是宝贵的财富，探转采势在必行。凹山南帮和丁山铁矿联合开采后进行排尾，不但可以增加库容量，延长服务年限，同时对尾矿工艺布置、生产管理带来便利。依据以上分析，方案三是最优的排放方案。

2 综合利用途径

2.1 依托矿产资源综合利用示范基地建设项目，减轻尾矿排放压力

高村铁矿是国土资源部、财政部首批遴选的国家级矿产资源综合利用示范基地之一，

马钢高村项目建设可盘活高村采场数千万吨含铁围岩资源，实现废石回收利用，提高矿山资源利用水平，对本地区及全国类似矿山含铁围岩综合利用具有示范作用。

为综合利用近矿含铁围岩，2013年12月,马钢矿业公司委托华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司对南山矿区高村近矿围岩进行选矿试验研究。对采自高村采场的近矿围岩按照铁品位10%、12%、14%和16%4个品位段配置样品进行选矿试验。试验侧重研究高村含铁围岩大块预选抛废工艺，对4个品位段低品位含铁围岩进行了不同粒度的大块预选抛废试验，确定预选抛废粒度后进行粗精矿的生产，对预选粗精矿进行了阶段磨矿、阶段选别的弱磁选试验。

2014年，《半连续工艺和近矿围岩综合利用可行性研究报告》根据岩矿分布及凹选能力，确定近矿围岩综合利用量：Fe3为 300万t/a，岩石为680万t/a，采用三段两闭路破碎，粗碎产品粒度为300～0 mm，中碎产品粒度为60～0 mm，细碎产品粒度为20～0 mm，中细碎后分别预选抛尾，回收矿石390万t/a，TFe为19.85%，凹选多产铁精矿22.78万t/a，抛出废石分级作为建材销售。

此项目的建成，通过提前抛尾，不仅能提高入选矿石品质、充分回收资源，而且能够将大部分的废石以固体形式堆放在排土场，同时有效减轻了尾矿的排放空间压力，目前，此项目已经启动，年内有望投产运行。

2.2 利用国内外先进技术，寻找有效的尾矿综合利用方法

进入20世纪90年代以来，随着矿山资源环境问题的日益显现，国家开始逐步重视尾矿的综合利用。在国家政策的鼓励、支持以及铁矿山企业的积极努力下，近年来我国铁尾矿利用呈蓬勃发展之势，尾矿有价组分再选回收技术研究有了较大进展，尾矿整体利用已起步并呈加速发展之势 ，无尾矿、少尾矿生产工艺有所突破，辽宁本溪市、陕西商洛、河北临城等尾矿综合利用示范基地先后成立，涌现出部分无尾矿的生产矿山，一大批尾矿综合利用项目纷纷上马，取得了良好的经济效益和资源综合利用效益。目前，整体利用铁尾矿的主要途径有：①将尾矿作为加气混凝土砌块的原材料，已有部分矿山建设成示范基地；②将尾矿作为制砖原料，代替其中黏土成分做烧结砖，或添加粘结剂或胶接剂制取蒸压砖；③利用尾矿作为制取微晶玻璃的主要原料，该技术已较为成熟，其特点是投资额大，经济效益好，目前已有一批矿山建立起规模化产业基地；④利用尾矿部分替代水泥原料，该技术投资较小，已实现产业化，可实现较大规模的尾矿利用；⑤利用尾矿替代黄沙作为建筑细砂料，技术简单，可消耗大量尾砂，是大规模利用尾矿的主要途径之一，但要求尾矿粒径分布及有害成分含量符合建筑用砂标准。南山矿应根据自身尾矿的性质和特点，通过技术研究和合作等形式，对尾矿的综合利用途径进行更深入的工作，力争达到少排放或零排放的目标。

3 结 语

南山矿随着凹山总尾矿库和城门峒尾矿库的即将闭库，寻找和形成能满足可持续发展理念的新的尾矿库工作已迫在眉睫。在丁山铁矿尽快完成探转采工作的前提下，应在时间和空间关系上，根据自身的生产能力和发展规划，对尾矿的排放方案进行反复论证并纳入目前的生产计划中。要充分利用矿产资源利用示范基地建设项目，减轻生产物流压力，降低尾矿的产出量。努力寻求适合自身特点的尾矿综合利用项目，确保尾矿的少排放或零排放。

[1] 林艺芸,张江山,刘常青.中国工业固体废物产生量的预测及对策研究[J].环境科学与管理,2008(7):51-54.

[2] 王应灿,那 琼.铁尾矿制备轻质隔热保温建筑材料的研究[J].金属矿山,2007(5):78-80.

[3] 蔡 霞.铁尾矿用作建筑材料的进展[J].金属矿山,2008(10):47-50.

[4] 袁剑雄,刘维平.国内尾矿在建筑材料中的应用现状及发展前景[J].中国非金属矿工业导刊,2005(1):14-17.

Nanshan Mine's Tailings Stack Scheme Selection and Comprehensive Utilization Way

Wang Guangcheng Deng Yongqian

(Gaocun Iron Mine, Nanshan Mining Company)

Aiming at the present situation of both Aoshan tailings dam and Chengmendong tailings dam are about to be closed, and to insure sustainable operation of Nanshan Mine, present situation land and stop around Nanshan mining area was analyzed, possible tailings stack scheme was determined and optimized, at the same time, to reduce the emissions of tailings, possible ways to comprehensive utilize the tailings was put forward.

Iron tailings, Stack scheme, Comprehensive utilization

2015-05-18)

王广成(1976—)，男，工程师，243031 安徽省马鞍山市向山镇。