某矿山尾矿输送方式选择实践

李 松， 李建博

(1.中国恩菲工程技术有限公司， 北京 100038； 2.金川集团股份有限公司选矿厂， 甘肃 金昌 737100)

0 引言

在尾矿处置过程中，通常需要将尾矿从产出地运输至处置地，如从选矿厂运输至尾矿库、从选矿厂运输至充填搅拌站等，即为尾矿输送。尾矿输送的方式有很多种，常见的有管道浆体输送、交通工具运输等[1]。

本文介绍某矿山尾矿输送方式的选择。

1 矿山基本情况

某矿山采矿场与选矿厂都在某河流沿线，选矿厂位于某河流上游东岸，矿山位于河流下游，两者之间有简易公路相连，公路沿河修建，外侧为河流，内侧为山体，边坡陡峭。

矿山配套2 000 t/d选矿厂已投产。尾矿处置采用干式堆存，设有1台Φ30 m尾矿浓密机和2台45 m2陶瓷过滤机，尾矿滤饼水分约14%。

根据采矿工艺需求，需输送选矿厂排出尾矿至矿山充填搅拌站进行井下充填。尾矿输送起点为选矿厂，终点为采矿场充填搅拌站。由于选矿厂内设有尾矿输送泵站、浓密机、压滤机等设施，尾矿输送干式、湿式输送均可。

根据本项目的外部建设条件、工艺要求及尾矿的物料特性，尾矿输送方案从汽车运输和管道输送两种方案中选用。

2 汽车运输方案

2.1 方案内容

选矿厂内已经建成尾矿脱水设施，尾矿滤饼的含水率约为14%，产量约为581 t/d。压滤后的尾矿基本成粉末状，适合汽车运输。

由于采矿场距选矿厂距离较远，从矿区到选厂道路长度约为13 km。采出的矿石通过自卸卡车运至选矿厂，空载返回。采用汽车运输方案，可利用部分运矿卡车，在返回矿山时，顺路将压滤的尾矿滤饼运至充填搅拌站。

运矿卡车按40 t的吨位计，选厂每天压滤的尾矿大概15车次即可运完。选厂还有储量为6.5 d的尾矿储矿仓，有富余来调节运输时间和运输频率。

主要运输路径为：选矿厂→浓密机→压滤机→选矿厂尾矿仓→汽车运输→充填搅拌站尾矿仓→造浆→充填砂仓。

2.2 主要设施

(1)干尾矿储存设施

由于尾矿是用滤饼形式运至充填搅拌站，为调节运输时间和运输频率，在充填搅拌站建设尾矿仓1个，尾矿仓的有效贮矿量3 300 t，可供充填搅拌站使用6 d。

(2)补加水设施

由于充填用尾矿浆浓度为80%左右，因此，汽车运来的干尾矿滤需加水造浆后才能用来充填。尾矿滤饼含水量14%，扣除储存和运输过程中水分的蒸发，滤饼中的含水率按10%计。需补加的水量约为70 m3/d。在充填搅拌站附近河边设取水泵站一座，通过1条150 m长管道将补加水送至充填搅拌站。

2.3 经济指标

经测算，本方案建设投资223万元，运营费用90万元/a。

3 管道输送方案[2]

3.1 方案内容

尾矿量为499.6 t/d，尾矿浆重量浓度15.9%，矿浆流量115.6 m3/h。由于尾矿量较少，为适应长距离管道输送，尾矿只能低浓度输送。在选矿厂内设加压泵站一座，将尾矿浆直接送至充填搅拌站。

充填尾矿浓度为80%，充填搅拌站产生的溢流水，需加压送至选矿厂回用。

尾矿输送路径为：选矿厂→充填加压泵站→管道输送→充填砂仓。

溢流水输送路径为：充填砂仓→回水泵站→管道输送→选矿厂。

3.2 主要设施

(1)充填尾矿输送泵站

充填加压泵站设于选厂内，充填加压泵站选择柱塞式泥浆泵2台，1用1备。每台泵配355 kW电机。

(2)回水泵站

回水泵站设于充填搅拌站附近，回水泵选多级离心水泵2台，1用1备。每台泵配11 kW电机。

(3)输送管线

尾矿输送管选择DN175复合耐磨钢管1条，长11 500 m。回水管线选择DN200钢管1条，长11 500 m。

3.3 管道敷设

受地形限制，尾矿输送管线只能沿现有道路敷设。该道路靠山体内侧基本为陡峭边坡，大多由风化严重的破碎岩体构成，没有位置用于敷设管道，管道只能敷设于道路靠河的外侧。

管线共设两条，1条尾矿输送管及1条回水管，敷设形式大致可分为三种：

(1)沿地表敷设，即管道直接假设在设置在地表上的管枕或支墩上，约2 km长的管道可按这种方式敷设。该形式施工难度小，运行安全稳定。

(2)管支架敷设，即管道敷设在做好的管支架上，约9 km长的管道可按这种方式敷设。该形式用于陡峭地形，无法采用地表敷设的地方，敷设形式见图1所示。

图1 管支架敷设示意图

(3)管桥敷设，即在局部地形起伏较大的地段(如跨越河流、山坳)或没有地方敷设管线(如路边是陡坡，外侧即是河流)时，既无法地面敷设管线，又无法设置管支架敷设，设置合适的管桥形式(形式多种，如悬索桥、高架桥、拱桥等)，将管道敷设在其上。本项目沿途需穿越桥梁2次，还有数处险要地形需设置管桥，长度约在500 m左右。

3.4 经济指标

经测算，本方案建设投资3 736万元，运营费用231万元/a。

4 技术经济分析

根据上文内容，两个方案的技术经济对比情况如表1所示。

表1 尾矿输送方案技术经济比选表

经过比选，汽车运输方案满足工艺要求，技术可行，经济性也较好，最终选用。

5 影响尾矿输送方式选择的因素

通过某矿山尾矿输送方式选择的比较分析，笔者结合多年工程设计经验，总结影响尾矿输送方式的因素如下。

(1)工艺需求决定尾矿输送方式

本项目中，选厂排出的尾矿为浆体状态，适宜浆体输送，同时选矿厂已有浓密机、压滤机等设施，充填工艺只需要添加少量水制备膏体尾矿即可，这为汽车运输提供了便利条件。但如果是湿式尾矿库堆存项目，需要将浆体尾矿浆排入库内，汽车运输、皮带传送都影响尾矿堆存工艺的实现，直接就可以排除，只能选择管道输送。

(2)外部条件制约尾矿输送方式

本项目中，尾矿输送路线比较确定，但沿线地形制约了矿浆管道敷设，技术风险大、建设投资较大；而汽车运输可利用矿山已有设施(如选矿厂内尾矿脱水设施、空载返回运矿卡车等)及已有道路，形成明显优势，左右了尾矿输送方案的最终选定。

(3)尾矿规模对输送方式选择影响大

管道输送在大规模尾矿输送上具有技术经济优势。由于管道输送自动化程度高，需要的操作管理人员较少，已有资料表明，大规模连续浆体输送运行成本通常优于其它输送方式[3-4]。

小规模尾矿输送由于输送量小，建设投资往往制约其经济合理性。本项目中，需要输送的尾矿量很少，但管道输送需满足的技术条件都必须满足，由于必须设置回水管且管道敷设地形条件较差，导致建设投资高，反而没有汽车运输经济。在小规模尾矿输送设计时，应充分利用现有设施，适应外部条件，选择符合项目实际情况的方案。

6 结语

尾矿输送是复杂的系统工程，涉及工艺要求、外部环境、基础设施情况等多个方面因素，不同的输送方式有其适用条件。在工程实践中，一定要根据工艺要求及项目自身建设条件，经技术经济比较后择优选用。