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【摘 要】本文介绍了蒙库铁矿选矿厂尾矿砂筑坝过程，通过几种筑坝方法的对比，确定采用水力旋流器筑坝工艺，不仅节约了大量的人力物力，减少了筑坝费用，更重要的是提高了坝体稳定性，为选矿的连续生产、尾矿库的安全运行奠定了基础。
【关键词】尾矿坝；筑坝方式；旋流器筑坝；坝体稳定性
0.前言
富蕴长景矿业有限责任公司系新疆长景矿业开发有限责任公司全资子公司，地处新疆富蕴县内，成立于2008年7月，所设部门有公司办公室、生产技术部、计划财务部，物流信息部。下设原料回收分厂和选矿分厂。
公司是集矿山开采、矿石磨选于一体的公司，公司以技术优势侧重于矿山低品位、难选矿资源的开发。其选矿分厂厂区距离富蕴县城约96km，距离北屯镇110km，距离阿勒泰市110km，距离八钢592km，均有公路相通，交通方便。选矿厂于2008年开始建设，是新疆维吾尔自治区科技攻关项目。
1.生产现状
1.1新尾矿库建设过程
富蕴县蒙库铁矿自1999年开采以来，到现在已开采近十年，在大规模开采开发过程中，由于未按正规设计进行开采，每年进入废石排土场的低品位难选矿石总量预计在25万吨。
富蕴长景矿业有限责任公司蒙库矿区废矿回收技术开发及应用正是利用蒙库矿区低品位难选矿石。
项目所建尾矿库位于厂区西北侧0.8km，所选地带为一块狭长山谷，属于山谷型尾矿库，可利用山坡阶地一面筑坝，沟底标高885m。
尾矿库三面环山，一面开口。汇水面积0.05km2，主沟长约0.37km，平均坡降11%。尾矿堆积标高到910m时，总库容39.91万m3。可以使用5.6年。
1.2选矿厂发展与新尾矿库使用
2010年选矿厂工业试生产，达到年处理铁矿石15万t，选矿工艺采用二段闭路磨矿，三段磁选选别工艺；当年投产后，处理原矿10万t，排放尾矿量约为8万t；尾矿库经过一年使用，至2010年年底，尾矿干滩平面已达初级坝坝顶水平，为了保证来年选矿厂正常生产，年底停产检修时（每年的11月份中旬天气变冷，选矿厂停产），对尾矿库进行装载机推砂堆坝。
1. 3一期子坝临时堆筑
为满足2011年生产需要，实施快速堆坝；仅采用推土机与装载机自下而上对尾矿砂进行堆高处理；子坝堆筑完成后，坝高5m，坝顶宽3m，干滩长度20m，外坡坡度为1：1，根据设计说明，初级坝坝高为15m，按20年一遇的洪水要求设计，尾矿库等级为五级；按照尾矿设施设计规范要求，此次堆坝应达到五级尾矿库的要求，最小干滩长度不得小于40m，实际生产不符合设计规范的要求，子坝不能安全运行。
1.4一期临时子坝运行现状
一期临时子坝在运行一段时间后，坝顶上各排矿区域出现裂缝，且随着排矿时间的延长裂缝渐宽，遂对裂缝表面填砂，但一期子坝总体不能安全运行，运行3个半月后，尾矿砂平面距离一期子坝坝顶1m；由于干滩长度未达到修筑二期子坝的要求，因此在生产过程中筑坝比较困难，经公司相关专业人员评审，决定停止采用此种筑坝方法，寻求新的筑坝方法。
2.尾矿子坝筑坝方法对比
在选用新的筑坝方法前，选厂专业技术人员对全国较大金属矿山尾矿坝进行实地考察，了解冲积法、池填法、渠槽法和旋流器法等几种子坝筑坝方法及使用情况与效果。
通过以上几种筑坝方法对比，前3种筑坝方法几乎都必须在选厂停产的情况下砌筑子坝，影响选厂正常生产；从安全角度来看，池填法与渠槽法堆筑坝体稳定性不是很好，筑坝速度较慢，也不适应公司大规模的实际生产，且成本相对较高；冲积法采用机械人工取砂，分层碾压的筑坝方法，坝体密实度要求高。最后确定采用旋流器法筑子坝。
经过对比分析，决定采用旋流器筑坝方法，通过采用旋流器对尾矿矿浆进行分级，分级后可得到浓度大、粗颗粒的沉砂堆积坝体，细颗粒经溢流管流入远处库内。
2.1水力旋流器工作原理
水力旋流器是一个带有圆柱部分的锥形容器。锥体上部内圆锥部分叫液腔。圆锥体外侧有一进液管，以切线方向和液腔连通。容器的顶部是上溢流口，底部是底流口（也叫排料口）。一个空心的圆管沿旋流器轴线从顶部延伸到液腔里，这个圆管称为溢流管。其内部形成的上溢流通道，以便泥浆上溢排出。矿浆以给矿压力进入旋流器后高速旋转，在离心力的作用下固体颗粒分级。粗粒由沉砂口排出，细粒浆由溢流口排出，旋流器的尺寸由锥体的最大内径决定。
2.2旋流器筑坝方法
此法是利用水力旋流器的将矿浆进行分级，由沉砂嘴排出的高浓度粗粒尾矿用于筑坝；由溢流口排出的低浓度细粒尾矿浆用软管排入库内。可沿坝顶每隔一定间距设置支架，在架顶安装旋流器，支架放在铺设在坝顶的轨道上，通过移动支架来调整尾矿浆排放位置筑坝。
高浓度粗粒尾矿在堆筑过程中，尾矿浆中的水分通过重力作用沉降，随着埋设在坝体内的溢流管流入库内，尾矿砂在重力和水力作用下，沉降，压实，由于尾矿砂较粗，且粒度分布均匀，就使得成型后的子坝密实，稳固。
3.旋流器筑坝的实施
3.1坝体结构参数的确定
（1）沉积滩的最小安全超高和最小滩长
根据设计要求，最小安全超高为0.4m，最小滩长40m。
（2）坝顶宽度
由于确定采用旋流器筑坝，支撑旋流器的机架宽在1.5m左右，加上管道铺设占地在0.5m左右，人员操作要留1.5m操作通道，最后确定坝顶宽为3m。
（3）坝坡
根据坝体稳定计算结合设计要求，确定子坝外坡坡度定为1：5。
（4）子坝堆筑高度与速度
根据矿量情况结合选厂检修情况，确定子坝按照每1.2米高的上升一个台阶的速度向前推进，推进过程中，严格保证外坡坡度小于1：5。
3.2确定筑坝设备水力旋流器型号
由于粒径大于0.037mm的沉砂质，在动水中沉积较快，是形成冲积滩的主要部分，所以尾矿砂经过分级后，沉砂粒径必须大于0.037mm，为保证坝体的安全性，这里我们选择沉砂粒径大于0.074mm进行旋流器设备选型。
根据设备样本，最后确定选择FX—350旋流器两台，一开一备。
3.3旋流器筑坝实施
首先对原一期子坝进行平整，削坡，并碾压，使坝外坡达到设计1：5的要求，使其形成的干滩长度达到40m；同时对外坡覆盖0.3m厚的山皮土后植草。
其次制作旋流器托架，及流动运行轨道，为便于操作人员移动操作，轨道采用可拆卸的小段轻轨组成。为延长坝顶尾矿输送管道寿命，把原来的钢管全部换成耐磨复合管。根据当地洪水情况，坝肩两侧砌筑宽40cm，高40cm排水沟。
3.4旋流器筑坝效果
经过几个月的运行来看，旋流器筑坝简单方便，坝体固实， 坝体安全。
按每个月两个台阶计算，旋流器筑坝月费用=材料折旧费+人工工资+维修费=0.5万元，而人工机械筑坝月费用则需2万多元。如按7个月生产期计算，旋流器筑坝年可节约费用为10.5万元。同时旋流器筑坝坝体安全稳固，社会效益好。
4.结论
通过对几中筑坝方法的对比，确定旋流器筑坝作为蒙库选矿厂尾矿筑坝方法。该法主要有以下几个优点：费用低；可连续作业，操作简单、方便；坝体安全稳固；不影响选矿厂连续生产；为周围选矿厂尾矿库子坝筑坝提供技术指导，社会效益大。
参考文献：
[1] 于文典。新疆八一钢铁（集团）有限责任公司蒙库选矿厂尾矿库方案设计[R]。鞍山：鞍山冶金设计研究总院 2004年.
[2] 金种集，石明。现代尾矿设施实际与管理维护技术及尾矿资源综合利用实用手册[M]。北京：当代中国音像出版社，2005年.
[3]张长晟，张招荣，田秀丽。高细粒尾矿筑坝工艺技术开发与生产实践[C]//《金属矿山》杂志社。2005年全国选矿高效节能技术及设备学术研讨与成果推广交流会论文集。马鞍山：《金属矿山》杂志，2005年：534—536.
【关键词】尾矿坝；筑坝方式；旋流器筑坝；坝体稳定性
0.前言
富蕴长景矿业有限责任公司系新疆长景矿业开发有限责任公司全资子公司，地处新疆富蕴县内，成立于2008年7月，所设部门有公司办公室、生产技术部、计划财务部，物流信息部。下设原料回收分厂和选矿分厂。
公司是集矿山开采、矿石磨选于一体的公司，公司以技术优势侧重于矿山低品位、难选矿资源的开发。其选矿分厂厂区距离富蕴县城约96km，距离北屯镇110km，距离阿勒泰市110km，距离八钢592km，均有公路相通，交通方便。选矿厂于2008年开始建设，是新疆维吾尔自治区科技攻关项目。
1.生产现状
1.1新尾矿库建设过程
富蕴县蒙库铁矿自1999年开采以来，到现在已开采近十年，在大规模开采开发过程中，由于未按正规设计进行开采，每年进入废石排土场的低品位难选矿石总量预计在25万吨。
富蕴长景矿业有限责任公司蒙库矿区废矿回收技术开发及应用正是利用蒙库矿区低品位难选矿石。
项目所建尾矿库位于厂区西北侧0.8km，所选地带为一块狭长山谷，属于山谷型尾矿库，可利用山坡阶地一面筑坝，沟底标高885m。
尾矿库三面环山，一面开口。汇水面积0.05km2，主沟长约0.37km，平均坡降11%。尾矿堆积标高到910m时，总库容39.91万m3。可以使用5.6年。
1.2选矿厂发展与新尾矿库使用
2010年选矿厂工业试生产，达到年处理铁矿石15万t，选矿工艺采用二段闭路磨矿，三段磁选选别工艺；当年投产后，处理原矿10万t，排放尾矿量约为8万t；尾矿库经过一年使用，至2010年年底，尾矿干滩平面已达初级坝坝顶水平，为了保证来年选矿厂正常生产，年底停产检修时（每年的11月份中旬天气变冷，选矿厂停产），对尾矿库进行装载机推砂堆坝。
1. 3一期子坝临时堆筑
为满足2011年生产需要，实施快速堆坝；仅采用推土机与装载机自下而上对尾矿砂进行堆高处理；子坝堆筑完成后，坝高5m，坝顶宽3m，干滩长度20m，外坡坡度为1：1，根据设计说明，初级坝坝高为15m，按20年一遇的洪水要求设计，尾矿库等级为五级；按照尾矿设施设计规范要求，此次堆坝应达到五级尾矿库的要求，最小干滩长度不得小于40m，实际生产不符合设计规范的要求，子坝不能安全运行。
1.4一期临时子坝运行现状
一期临时子坝在运行一段时间后，坝顶上各排矿区域出现裂缝，且随着排矿时间的延长裂缝渐宽，遂对裂缝表面填砂，但一期子坝总体不能安全运行，运行3个半月后，尾矿砂平面距离一期子坝坝顶1m；由于干滩长度未达到修筑二期子坝的要求，因此在生产过程中筑坝比较困难，经公司相关专业人员评审，决定停止采用此种筑坝方法，寻求新的筑坝方法。
2.尾矿子坝筑坝方法对比
在选用新的筑坝方法前，选厂专业技术人员对全国较大金属矿山尾矿坝进行实地考察，了解冲积法、池填法、渠槽法和旋流器法等几种子坝筑坝方法及使用情况与效果。
通过以上几种筑坝方法对比，前3种筑坝方法几乎都必须在选厂停产的情况下砌筑子坝，影响选厂正常生产；从安全角度来看，池填法与渠槽法堆筑坝体稳定性不是很好，筑坝速度较慢，也不适应公司大规模的实际生产，且成本相对较高；冲积法采用机械人工取砂，分层碾压的筑坝方法，坝体密实度要求高。最后确定采用旋流器法筑子坝。
经过对比分析，决定采用旋流器筑坝方法，通过采用旋流器对尾矿矿浆进行分级，分级后可得到浓度大、粗颗粒的沉砂堆积坝体，细颗粒经溢流管流入远处库内。
2.1水力旋流器工作原理
水力旋流器是一个带有圆柱部分的锥形容器。锥体上部内圆锥部分叫液腔。圆锥体外侧有一进液管，以切线方向和液腔连通。容器的顶部是上溢流口，底部是底流口（也叫排料口）。一个空心的圆管沿旋流器轴线从顶部延伸到液腔里，这个圆管称为溢流管。其内部形成的上溢流通道，以便泥浆上溢排出。矿浆以给矿压力进入旋流器后高速旋转，在离心力的作用下固体颗粒分级。粗粒由沉砂口排出，细粒浆由溢流口排出，旋流器的尺寸由锥体的最大内径决定。
2.2旋流器筑坝方法
此法是利用水力旋流器的将矿浆进行分级，由沉砂嘴排出的高浓度粗粒尾矿用于筑坝；由溢流口排出的低浓度细粒尾矿浆用软管排入库内。可沿坝顶每隔一定间距设置支架，在架顶安装旋流器，支架放在铺设在坝顶的轨道上，通过移动支架来调整尾矿浆排放位置筑坝。
高浓度粗粒尾矿在堆筑过程中，尾矿浆中的水分通过重力作用沉降，随着埋设在坝体内的溢流管流入库内，尾矿砂在重力和水力作用下，沉降，压实，由于尾矿砂较粗，且粒度分布均匀，就使得成型后的子坝密实，稳固。
3.旋流器筑坝的实施
3.1坝体结构参数的确定
（1）沉积滩的最小安全超高和最小滩长
根据设计要求，最小安全超高为0.4m，最小滩长40m。
（2）坝顶宽度
由于确定采用旋流器筑坝，支撑旋流器的机架宽在1.5m左右，加上管道铺设占地在0.5m左右，人员操作要留1.5m操作通道，最后确定坝顶宽为3m。
（3）坝坡
根据坝体稳定计算结合设计要求，确定子坝外坡坡度定为1：5。
（4）子坝堆筑高度与速度
根据矿量情况结合选厂检修情况，确定子坝按照每1.2米高的上升一个台阶的速度向前推进，推进过程中，严格保证外坡坡度小于1：5。
3.2确定筑坝设备水力旋流器型号
由于粒径大于0.037mm的沉砂质，在动水中沉积较快，是形成冲积滩的主要部分，所以尾矿砂经过分级后，沉砂粒径必须大于0.037mm，为保证坝体的安全性，这里我们选择沉砂粒径大于0.074mm进行旋流器设备选型。
根据设备样本，最后确定选择FX—350旋流器两台，一开一备。
3.3旋流器筑坝实施
首先对原一期子坝进行平整，削坡，并碾压，使坝外坡达到设计1：5的要求，使其形成的干滩长度达到40m；同时对外坡覆盖0.3m厚的山皮土后植草。
其次制作旋流器托架，及流动运行轨道，为便于操作人员移动操作，轨道采用可拆卸的小段轻轨组成。为延长坝顶尾矿输送管道寿命，把原来的钢管全部换成耐磨复合管。根据当地洪水情况，坝肩两侧砌筑宽40cm，高40cm排水沟。
3.4旋流器筑坝效果
经过几个月的运行来看，旋流器筑坝简单方便，坝体固实， 坝体安全。
按每个月两个台阶计算，旋流器筑坝月费用=材料折旧费+人工工资+维修费=0.5万元，而人工机械筑坝月费用则需2万多元。如按7个月生产期计算，旋流器筑坝年可节约费用为10.5万元。同时旋流器筑坝坝体安全稳固，社会效益好。
4.结论
通过对几中筑坝方法的对比，确定旋流器筑坝作为蒙库选矿厂尾矿筑坝方法。该法主要有以下几个优点：费用低；可连续作业，操作简单、方便；坝体安全稳固；不影响选矿厂连续生产；为周围选矿厂尾矿库子坝筑坝提供技术指导，社会效益大。
参考文献：
[1] 于文典。新疆八一钢铁（集团）有限责任公司蒙库选矿厂尾矿库方案设计[R]。鞍山：鞍山冶金设计研究总院 2004年.
[2] 金种集，石明。现代尾矿设施实际与管理维护技术及尾矿资源综合利用实用手册[M]。北京：当代中国音像出版社，2005年.
[3]张长晟，张招荣，田秀丽。高细粒尾矿筑坝工艺技术开发与生产实践[C]//《金属矿山》杂志社。2005年全国选矿高效节能技术及设备学术研讨与成果推广交流会论文集。马鞍山：《金属矿山》杂志，2005年：534—536.