金屬礦山尾礦問題及其綜合利用與治理

金屬礦山尾礦問題及其綜合利用與治理班級：采礦1101學(xué)號：20111905姓名：馬歆裕指導(dǎo)教師：顧曉薇［摘要］in我國金屬礦山在地面積存的尾礦已達(dá)40多億t,并以每年約2.1億t的速度在增長。金屬礦山尾礦的主要特點(diǎn)為顆粒極細(xì)、數(shù)量極大、毒性很強(qiáng)、濃度很低。尾礦庫占用大量土地尾礦庫工程事［摘要］in我國金屬礦山在地面積存的尾礦已達(dá)40多億t,并以每年［關(guān)鍵詞］金屬礦山;尾礦;環(huán)境污染;地下尾礦庫;尾礦膏體;無尾礦山金屬礦山尾礦問題及其危害金屬礦山選礦廠排棄的尾礦是礦山主要固體廢棄物之一，其所引起的問題和危害日趨嚴(yán)重。據(jù)1998年不完全統(tǒng)計(jì)，我國金屬礦山在地面積存的尾礦已達(dá)40多億t,并以每年約2X108t的速度在增長。金屬礦山尾礦的特點(diǎn)主要為：顆粒極細(xì)，如西石門鐵礦的尾礦,-74pm占70%;-38pm占50%,其他如黃金礦山和貴金屬礦山等,尾礦顆粒更細(xì)；數(shù)量極大，按重量計(jì)，我國鐵礦石開采品位平均為32%,經(jīng)選礦后則68%以上為尾礦，有色金屬礦山如德興露天銅礦,開采品位僅0.5%左右，經(jīng)選礦后則99.5%以上為尾礦，而黃金礦山開采品位僅為幾克/噸，經(jīng)選礦后幾乎100%為尾礦;毒性很強(qiáng)，金屬礦選礦大多為浮選，浮選藥劑含大量有機(jī)、無機(jī)有毒化合物及油脂等，這些有毒物質(zhì)大部分都存留在尾礦中；輸送濃度很低，選礦廠輸送出來的尾礦漿，固體質(zhì)量百分比一般僅為20%左右，而80%以上則為水。目前，尾礦一般在地面筑壩存放，利用山谷修筑的尾礦壩占90%以上。尾礦壩的類型絕大多數(shù)為土壩，還有少量的土石混合壩或石壩。金屬礦山尾礦地面堆放所引起的一系列問題和危害包括:占用大面積的土地或農(nóng)田；耗費(fèi)巨資建立尾礦庫和運(yùn)營管理；尾礦壩潛在的工程災(zāi)害危及人民生命財(cái)產(chǎn)的安全和礦山的安全;尾礦揚(yáng)塵污染大氣和環(huán)境;尾礦中的有害成分產(chǎn)生大量酸性水污染水源和土壤，破壞生態(tài)平衡;等等。尾礦壩工程災(zāi)害及防治.1尾礦壩工程災(zāi)害2.1.1我國發(fā)生的典型尾礦壩工程災(zāi)害舉例地震，1976年唐山大地震，首鋼大石河鐵礦尾礦壩裂縫、塌滑,天津堿廠石灰壩潰決;壩體失穩(wěn)而決口，1962年9月26日，云南錫業(yè)公司新冠選廠火谷都尾礦壩失穩(wěn)決口，約3個(gè)多小時(shí)奔涌出尾礦漿33X105m3，庫水38X104m3，造成下游村民傷亡和數(shù)千公頃農(nóng)田被淹沒，選廠停產(chǎn)3年。這是我國尾礦史上大事故，世界尾礦史上第三大事故;洪水漫頂而潰壩，1985年7月23日，湖南東坡鉛鋅礦尾礦壩因洪水漫頂而決口，47人死亡，200多戶居民受災(zāi);因滲漏造成管涌而破壞，1986年4月30日，安徽黃梅山鐵礦尾礦壩因壩體滲流導(dǎo)致潰壩，死亡19人，經(jīng)濟(jì)損失慘重。尾礦壩工程災(zāi)害防治需要研究的基本問題2.2.1地震烈度與壩體安全性的關(guān)系《中國地震烈度分區(qū)圖》(SSB-1990)是設(shè)計(jì)壩體的依據(jù),按我國規(guī)定，尾礦壩這樣的特殊構(gòu)筑物應(yīng)增加1度進(jìn)行校核。國際大壩委員會(huì)建議設(shè)計(jì)中可使用“最大可信地震”或“生產(chǎn)運(yùn)行地震”兩個(gè)指標(biāo)?！白畲罂尚诺卣稹笔谴髩畏?wù)期內(nèi)可能發(fā)生的最大地震；“生產(chǎn)運(yùn)行地震”是大壩服務(wù)期內(nèi)至少發(fā)生一次的地震。地震烈度與尾礦被液化的關(guān)系地震發(fā)生時(shí)，壩體與庫存的尾礦一起被強(qiáng)烈上下左右震動(dòng)，已沉積的尾礦和庫水一起被液化，形成類似泥石流的奔流沖擊壩體，造成尾礦壩破壞。液化往往是在極短時(shí)間內(nèi)發(fā)生的。尾礦庫匯水區(qū)水文和洪水控制地球氣候變化使洪水控制變得更加困難。按礦山當(dāng)?shù)?0年一遇還是100年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)尾礦壩，其建設(shè)成本差別很大。尾礦壩長期巖土穩(wěn)定性及滲流控制尾礦壩本身的長期穩(wěn)定性及庫區(qū)周圍山巖、土體滑坡的潛在可能性等；尾礦壩大多為土壩，有些為土石混合壩，滲流經(jīng)常發(fā)生，需要重視壩體注漿堵漏技術(shù)。尾礦對環(huán)境的污染及防治.1尾礦對環(huán)境的污染尾礦對地面的環(huán)境污染主要表現(xiàn)在尾礦庫揚(yáng)塵和尾礦水對環(huán)境的污染兩方面：尾礦庫揚(yáng)塵。由于金屬礦山尾礦顆粒極細(xì)，排出的尾礦干固后極易揚(yáng)塵;若遇到刮大風(fēng)天氣，將有可能揚(yáng)起尾礦黑砂塵暴。1998年夏季，金川鎳礦的尾礦庫遇大風(fēng)刮起鋪天蓋日的尾礦砂塵暴，將附近路過的多名中小學(xué)生卷入尾礦庫中，造成重大人員傷亡事故。尾礦水對環(huán)境的污染。尾礦水中含有多種有害物質(zhì)，其來源為選礦過程中加入的浮選藥劑和礦石中的金屬元素。常見的有害物質(zhì)包括氰化物、黃藥、黑藥、松節(jié)油、銅、鐵、鉛、鋅以及砷、酚、汞等。尾礦水中的有害物質(zhì)對環(huán)境的污染是多方面的，危害人類、動(dòng)物及植物的生命安全或健康，污染水源和土壤，破壞生態(tài)平衡，等等。尾礦對地下水源的污染。尾礦水除在地面造成環(huán)境污染外，尾礦中的多種重金屬元素和有害物質(zhì)還將進(jìn)入水體，污染地下水源。據(jù)一些統(tǒng)計(jì)資料表明，礦區(qū)周圍飲水井的水質(zhì)，普遍達(dá)不到飲用水標(biāo)準(zhǔn):平均細(xì)菌總數(shù)達(dá)4500個(gè)/ml,pH值為4?6（國家標(biāo)準(zhǔn)為細(xì)菌總數(shù)<100個(gè)/ml,pH值為6.5?9）。3.2防治尾礦對環(huán)境污染需要研究的問題尾礦的絮凝結(jié)團(tuán)與快速沉積固結(jié)。在尾礦排放過程中，可添加少量廉價(jià)的絮凝劑促使尾礦微細(xì)顆粒結(jié)團(tuán)，以達(dá)到尾礦快速沉積和固結(jié)的目的，即使尾礦干固后也不易揚(yáng)塵。尾礦庫的覆蓋或植被。為了防止尾礦的遷移、揚(yáng)塵或流失，可在干固尾礦的表層覆蓋土、石、石灰粉、蘆葦、稻草等，或種植草皮、設(shè)置防風(fēng)林等。尾礦水的無害化處理。尾礦水的無害化處理是礦山廢水處理的一部分。目前，礦山廢水處理技術(shù)發(fā)展較快，有自然凈化法、中和法、硫化法、離子交換法、萃取法、鐵置換法、電滲析法、超濾法等或是組成各種聯(lián)合工藝。但仍需要研究流程更簡單、成本更低的尾礦水的無害化處理方法。尾礦庫區(qū)巖體裂隙滲流的堵截技術(shù)。研究巖體裂隙灌漿堵截技術(shù),以防止尾礦中的重金屬元素和有害物質(zhì)進(jìn)入地下水源。尾礦的綜合利用與治理.1尾礦資源的綜合利用事實(shí)上，尾礦是一種二次資源，應(yīng)當(dāng)充分地加以回收和利用。日前，國內(nèi)外對尾礦資源的綜合利用主要集中在以下幾方面：尾礦再次分選。由于選礦技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，一些尾礦可以進(jìn)行再次分選以回收金屬元素和非金屬元素。尾礦制作建筑材料。尾礦可以用來制作某些建筑材料，如磚、水泥、砂石等;還可以用來制作某些建筑裝飾材料，如壁磚、地板磚等。尾礦制作磁性復(fù)合肥料。某些尾礦如鐵礦石尾礦，可以用來制作磁性復(fù)合肥料等。目前尾礦資源綜合利用存在的主要問題是，所消耗掉的尾礦量不大，而大部分的尾礦還需要存放或治理。4.2尾礦的綜合治理4.2.1地下礦山利用地下采空區(qū)作尾礦庫。我國山東省金嶺鐵礦是一個(gè)成功的例子，其一個(gè)分礦先露天開采，后轉(zhuǎn)地下用空場采礦法開采，現(xiàn)基本閉坑。金嶺鐵礦將該分礦的地下主要坑道進(jìn)行密閉處理，形成了一個(gè)露天坑（深超過80m）與地下采空區(qū)（深超過200m）相通的尾礦庫，用于處理其他分礦的尾礦。河北省西石門鐵礦的中部采區(qū)也正在積極建設(shè)利用地下采空區(qū)作尾礦庫。利用地下采空區(qū)作尾礦庫，關(guān)鍵問題是要充分估計(jì)到地下尾礦庫對相鄰采礦作業(yè)的影響。建立無尾礦山，采礦與處理尾礦相結(jié)合。山東省濟(jì)南鋼鐵公司張馬屯鐵礦地處濟(jì)南市郊，無地可征用于建筑尾礦庫，因此，在礦山開采的整體設(shè)計(jì)階段，就采用了膠結(jié)充填采礦法，即將選礦廠排出的尾礦經(jīng)濃縮后添加一定量的水泥再充回到采空區(qū)去。這樣，該礦成為名副其實(shí)的“無尾礦山”。建立無尾礦山，關(guān)鍵是礦山設(shè)計(jì)觀念需要變化。是投資建尾礦壩在地面堆放尾礦，還是投資大型設(shè)備再加上一定的運(yùn)營成本來同步處理尾礦？4.2.2露天礦山利用尾礦庫做排土場已經(jīng)儲(chǔ)滿尾礦并停止使用的尾礦庫，或是正在使用的尾礦庫靠近壩體已干固的部分區(qū)段，可以設(shè)計(jì)用作露天礦山排土場。這樣做的好處很多，可以節(jié)省排土場的占地面積，又可以防止尾礦庫揚(yáng)塵。關(guān)鍵問題是需要研究具體礦山高邊坡排土場的穩(wěn)定性與可能發(fā)生的泥石流問題。4.2.3尾礦膏體地面無壩堆放與同步復(fù)墾所謂尾礦膏體，是指固體質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為76%?82%左右，水的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為24%?18%左右的尾礦漿，這個(gè)比例依各礦山尾礦性質(zhì)的不同而有所變化。尾礦膏體可以通過砂泵或在自重條件下用管道輸送，象牙膏一樣在卸料點(diǎn)排出，而無多余的重力水從膏體中滲出。作為新出現(xiàn)的充填采礦方法的一種，近年來膠結(jié)尾礦膏體在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。金川有色金屬公司與北京有色冶金設(shè)計(jì)研究總院合作,經(jīng)過近10年的試驗(yàn)研究，在1999年8月成功地將膏體充填系統(tǒng)正式投入工業(yè)化生產(chǎn)。但是，使用膏體技術(shù)全部處理選礦廠排出的尾礦,在國內(nèi)外還只是剛剛起步。美國愛達(dá)荷州NewJersey露天金礦是一個(gè)新建礦山[3],設(shè)計(jì)采用膏體地面無壩堆放處理選廠尾礦。尾礦膏體排料區(qū)占地面積0.6km2,采用4個(gè)管道卸料點(diǎn)卸料，膏體輸送水平距離約460m,用砂泵加壓泵送。設(shè)計(jì)最終