尾矿库膏体排放相关问题探讨

王振兴，苏星月

（长春黄金设计院有限公司，吉林 长春 130012）

近年来，随着西部大开发及一带一路政策的逐渐深入，干旱缺水地区的矿业发展加快，用水成为制约矿业发展的最主要因素之一。尾矿浆回水率直接决定了选厂清水补水率，而尾矿浆排放浓度直接影响回水率。

目前尾矿浆排放方式主要分为直接湿式排放、高浓度排放、膏体排放和脱水后干式排放。直接排放尾矿库回水率低、高浓度排放回水率相对较高、膏体排放回水率较高但投资较高，脱水后干式堆存回水率最高但投资及运营费均很高。

相比较而言，膏体排放回水率较高，且前期投资和后期运营费都较干式堆存要小，因此在满足安全环保的情况下，膏体排放方式适宜采用。但同时膏体自身特殊的性质，实际排放存在诸多问题，论文将详细介绍。

1 膏体排放

1.1 膏体定义

膏体通常表现为浆体粘度迅速增大，呈非牛顿体的流变特性，颗粒的惯性在浆体中影响很小。固体颗粒均匀的分布在整个液体介质之中。由于尾矿浆浓度高，细颗粒尾砂与水形成一重介质，使粗尾砂悬浮于浆体之中，表现为非沉降性，形象为粥状浆体。

膏体通常有较高的屈服应力和较低的塌陷度，没有或仅有少量的渗滤水析出。

1.2 膏体浓缩设备

尾矿浆采用一般浓密设备难以浓密至膏体状态，目前国内尚无可靠的膏体浓密设备，矿山多采用进口深锥浓密机，价格高昂。

1.3 膏体特性

1.3.1 不离析

膏体尾矿内部水分子和尾矿颗粒之间保持着相对的力的平衡，即使干裂后也不会出现粗细颗粒的离析，干裂后变得更加密实，即使大风天气也不会有扬尘，对于环境保护具有重要的意义。

1.3.2 低渗透性

膏体尾矿不存在粗细颗粒的离析，导致尾砂密实度明显增大，渗透性减小，排水不畅，尾砂排水固结过程非常缓慢，尾砂强度低，尾砂筑坝困难，坝体稳定性差，不利于尾矿库安全。

1.4 尾矿库膏体排放方式

1.4.1 库前排放

库前排放即在初期坝坝顶排放，后期采用上游法筑坝，库区需布置相应的排水设施。该种排放方式主要在国内采用，主要为内蒙古乌山铜钼矿和西藏甲玛铜钼矿。

由于关于膏体排放的研究尚浅，对膏体不离析和低渗透性估计不足，实际运行中两座矿山尾矿库初期坝排满之后均出现了库区无干滩，尾砂无法筑坝的情况。后期经论证均改为膜袋筑坝，不仅存在一定的安全隐患，而且运营费用巨大，不利于企业发展。

图1 库前排放示意图

1.4.2 库中排放

该种排放方式适于平缓地区，首先布置一个环形的拦挡坝，放矿点置于环形坝的中心点，之后在某一高程进行放矿，膏体排放后将形成一个圆锥体，该种排放方式管理方便，排水设施简单、安全性高，但占地面积大。考虑到国内征地难且单价高，国内尚无矿山采用此类排放方式。

库中排放时库区会自然堆积形成椎体，椎体周边自然沉积坡比对尾矿库库容影响很大，尤其是沉积坡比变小时导致可利用库容严重减少，影响尾矿库正常运行。

图2 库中排放示意图

1.4.3 库尾排放

库尾排放同库前排放一样，应布置初期坝。膏体从库尾高处排放，尾矿浆依靠自身重力向初期坝一侧流动，该种排放方式排放简单，排水设施简单、安全性高。但该种排放方式对沟谷空间利用率较小，尾矿排放综合单价较高，目前国内已有矿山采用此种排放方式。

图3 库尾排放示意图

尾矿库库区膏体沉积坡比对尾矿库库容影响很大，尤其是沉积坡比变小时导致可利用库容严重减少，影响尾矿库正常运行。

2 结论

（1）膏体排放适用于干旱缺水地区，降雨充沛的地区不宜采用；

（2）膏体排放前期投入巨大，且后期运行存在诸多问题，5000t/d以下矿山不建议采用膏体排放；

（3）不建议采用库前排放，尤其是高地震烈度区，若采用库前排放应采用一次性筑坝；

（4）库尾排放管理简单，在满足安全环评的前提下可优先采用；

（5）库中排放管理简单，尾矿库库容受环形坝所围面积决定，库容越大，环形坝坝体工程量越大，并且占地面积也越大，考虑到国内征地条件等因素的限制，实施难度很大。