石墨尾礦干排技術(shù)及石墨尾礦綜合利用和治理

柯春英（雞西市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所 黑龍江 雞西 158100）

石墨尾礦干排技術(shù)及石墨尾礦綜合利用和治理

柯春英（雞西市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所 黑龍江 雞西 158100）

石墨尾礦處理一般采用尾礦庫(kù)濕排方法，為了克服此方法的缺點(diǎn)，采用先進(jìn)的石墨尾礦干排技術(shù)，實(shí)現(xiàn)將尾礦漿最大化的分離為干料和水，提高了廢水的回用率，減少了尾礦的占地。給出了石墨尾礦干排工藝、干堆選址要求及干排放方式，為推廣石墨尾礦干排技術(shù)，提供依據(jù)。干排的石墨尾礦可提取有用礦物、制白碳黑、燒制建材制品等綜合利用方法，減少石墨尾礦堆存占地及其對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，節(jié)約能源和資源，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。未利用的石墨尾礦堆場(chǎng)達(dá)到一定的量后，進(jìn)行生態(tài)治理，避免尾礦貯存對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，并使周?chē)坝^得到改善。

石墨尾礦；干排技術(shù)；綜合利用；治理

石墨是一種非金屬材料，具有耐高溫性、抗熱震性、導(dǎo)電性、潤(rùn)滑性、化學(xué)穩(wěn)定性以及可塑性等眾多特性，一直是國(guó)防、航天、軍事與現(xiàn)代工業(yè)及高、新、尖技術(shù)發(fā)展中的重要戰(zhàn)略資源。中國(guó)石墨儲(chǔ)量達(dá)5500萬(wàn)t，儲(chǔ)量占世界的77%。石墨礦石經(jīng)過(guò)多重浮選選出精品石墨后，產(chǎn)生“砂”一樣的廢渣叫作石墨尾礦。目前，我國(guó)石墨尾礦累積堆存量超過(guò)1億t。我國(guó)石墨尾礦大多采用尾礦庫(kù)濕排法，尾礦庫(kù)占用大量土地，對(duì)周?chē)諝狻⑺巴寥拉h(huán)境造成威脅，因此，石墨尾礦的干排技術(shù)推廣、石墨尾礦綜合利用和妥善處置迫在眉睫。

1 石墨尾礦的干排技術(shù)

1.1 傳統(tǒng)石墨尾礦處理方法及缺點(diǎn)

傳統(tǒng)處理石墨尾礦方法是尾礦庫(kù)濕排法，此方法存在諸多缺點(diǎn)。

⑴耗水量大，遺留在尾礦和蒸發(fā)的水份大約為40%左右。

⑵尾礦庫(kù)占地面積大，若管理、設(shè)計(jì)、施工不當(dāng)及地震或不良天氣，易發(fā)生坍塌、滑坡等潰壩事故，沖毀下游農(nóng)田和居民房屋，危及人身、環(huán)境和財(cái)產(chǎn)的安全。

⑶礦漿內(nèi)含藥物及一些有害物資，如果尾礦庫(kù)未做防滲或防滲層出現(xiàn)滲漏、開(kāi)裂等，礦漿會(huì)下滲到地下，影響地下水水質(zhì)。

⑷尾礦庫(kù)內(nèi)干燥的尾礦隨風(fēng)起塵，影響周?chē)h(huán)境空氣質(zhì)量。

⑸基建投資及運(yùn)行費(fèi)用巨大，占選礦廠(chǎng)投資的20%左右。

1.2 石墨尾礦干排技術(shù)

針對(duì)尾礦庫(kù)濕排法存在的缺點(diǎn)，近年來(lái)研制出尾礦干排新技術(shù)，其科學(xué)環(huán)保、安全性高，尾礦干堆技術(shù)已在黃金等行業(yè)應(yīng)用多年，但在石墨洗選行業(yè)，還未得到推廣。尾礦干式堆存包括兩種類(lèi)型，一種是純粹的干式堆存：脫水后，尾礦含水率不超過(guò)20%，可運(yùn)至堆存場(chǎng)直接堆存；另一種為膏體排放：尾礦濃縮后直接排放，尾礦濃度達(dá)70%以上。針對(duì)石墨尾礦的特性，石墨尾礦干排工藝選擇純粹的干堆方式能夠達(dá)到理想的干排效果。

石墨尾礦干排是通過(guò)旋流器、脫水篩、濃密機(jī)及壓濾機(jī)等設(shè)備，按一定工藝將尾礦漿最大化分離為干料和水，使石墨尾礦含水率在20%以?xún)?nèi)。干的石墨尾礦運(yùn)至尾礦堆場(chǎng)貯存，水則回用于石墨洗選系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)使用。

（1）墨尾礦干排工藝

工藝流程詳見(jiàn)圖1。

圖1 尾礦干排工藝流程圖

石墨礦漿由渣漿泵、礦漿槽或管道引至緩沖池（兼做事故調(diào)節(jié)池，起緩沖、減壓和穩(wěn)壓作用），再?gòu)牡V漿緩沖池引至脫水車(chē)間送至旋流器，礦漿經(jīng)旋流器分級(jí)，含有粗顆粒的底流進(jìn)入脫水篩脫水，脫水后干渣排入篩口前的儲(chǔ)礦槽直接裝車(chē)干料運(yùn)往干堆場(chǎng)堆存；篩下水和旋流分級(jí)溢流引至濃密機(jī)濃縮，濃密機(jī)溢流為澄清水引至回水池，濃密機(jī)濃縮后底流經(jīng)壓濾泵直接壓入壓濾機(jī)過(guò)濾，濾餅直接卸入車(chē)間底部的運(yùn)輸車(chē)輛中外運(yùn)。壓濾機(jī)濾水則作為回水利用，實(shí)現(xiàn)了尾礦干料和水的分離。

（2）石墨尾礦干堆選址要求

不宜位于工礦企業(yè)、大型水源地、水產(chǎn)基地和大型居民區(qū)上游；不應(yīng)位于全國(guó)和省重點(diǎn)保護(hù)名勝古跡的上游；應(yīng)避開(kāi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、不良地質(zhì)現(xiàn)象嚴(yán)重區(qū)域；不宜位于有開(kāi)采價(jià)值的礦床上面；對(duì)停采的露天采礦場(chǎng)改作尾礦砂干堆場(chǎng)的，應(yīng)對(duì)安全性進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)論證；對(duì)露天采礦場(chǎng)下部有采礦活動(dòng)的，不宜作為尾礦砂干堆場(chǎng)。對(duì)原濕排尾礦庫(kù)改為尾礦砂干堆場(chǎng)的，須經(jīng)有相應(yīng)資質(zhì)的單位進(jìn)行設(shè)計(jì)并通過(guò)審查論證。

該模式是政府方與商業(yè)銀行成立政府引導(dǎo)基金（比如城市發(fā)展基金、城市建設(shè)基金、產(chǎn)業(yè)基金）。一般采用優(yōu)先/劣后分層結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，商業(yè)銀行以理財(cái)?shù)荣Y金出資作為優(yōu)先級(jí)，政府方出資作為劣后級(jí)。常見(jiàn)的業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

（3）尾礦的干堆方式

根據(jù)場(chǎng)址地形、生產(chǎn)工藝等條件，可采用上游式、中線(xiàn)式、下游式（含場(chǎng)尾堆積）等方式；尾礦砂干堆場(chǎng)一般應(yīng)有晾曬區(qū)、堆積區(qū)、碾壓區(qū)。

（4）尾礦干排工藝的優(yōu)點(diǎn)

干排尾礦中水分少，減少了尾礦體積，占地面積小，減少征地費(fèi)用。

礦漿回用水率增加，節(jié)省了水資源。

尾礦干排沒(méi)有庫(kù)容水，減少了滲漏和地下水污染問(wèn)題；避免了尾礦庫(kù)潰壩、滑坡及泥石流等事故及帶來(lái)的危害。

回用水中含有浮選尾礦的藥物，節(jié)省了石墨浮選過(guò)程投藥量。

在峽谷、低洼、平地等地均可設(shè)干排尾礦堆場(chǎng)，也可利用廢棄的采礦坑作為堆場(chǎng)。其基建投資少、維護(hù)簡(jiǎn)單、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低廉，綜合成本低。

此工藝克服了尾礦庫(kù)濕排法的弊端，是取代尾礦庫(kù)濕排法的一種安全、環(huán)保的新技術(shù)。比尾礦全壓濾工藝節(jié)約壓濾機(jī)數(shù)量，從而節(jié)省設(shè)備投資，是較先進(jìn)的工藝選擇。在石墨行業(yè)中推廣和使用尾礦干排工藝，將成為石墨尾礦處理、運(yùn)行管理及緩解新建庫(kù)選址難、避免傳統(tǒng)尾礦危害的有效途徑。目前，大部分石墨選礦廠(chǎng)采用尾礦庫(kù)濕法處理尾礦，且大多尾礦庫(kù)面臨達(dá)到額定庫(kù)容和服務(wù)年限的狀況，因此，大力推廣石墨尾礦干排技術(shù)，已是石墨洗選行業(yè)重中之重。

2 石墨尾礦的綜合利用和治理

石墨尾礦干排技術(shù)，雖然解決了尾礦庫(kù)濕排法的弊端，使石墨尾礦占地面積大大減少，但因石墨尾礦產(chǎn)生量較大，仍占用大量的土地，尾礦干堆會(huì)隨風(fēng)起塵，影響周?chē)諝猸h(huán)境質(zhì)量，危害人們身體健康，因此，必需對(duì)石墨尾礦進(jìn)行綜合利用和治理。

2.1 石墨尾礦的綜合利用

石墨尾礦的組成一般包括石英、透閃石、黃鐵礦、石墨、絹云母等，是一些建筑材料的良好的原材料。我國(guó)對(duì)石墨尾礦開(kāi)發(fā)綜合利用已有了許多成型的研究，并在實(shí)際生產(chǎn)中得以運(yùn)用。因此，要大力開(kāi)展石墨尾礦的綜合利用，減少其占地和對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。

（1）石墨尾礦中的云母族礦物為絹云母，可采用浮選或分級(jí)浮選的方法回收絹云母。也可從石墨尾礦中回收硫鐵礦等有用物質(zhì)。

（2）制白碳黑：雞西市柳毛石墨礦已研制出以石墨尾礦為原料，生產(chǎn)白碳黑，其產(chǎn)品成本低，質(zhì)量可靠。

（3）制建筑材料

硅酸鹽水泥熟料：使用石墨尾礦替代鋁釩土煉制硅酸鹽水泥熟料，且產(chǎn)品易燒性好，抗壓性、抗折性及耐磨性都有所增強(qiáng)，提高了水泥熟料的質(zhì)量。

制備建筑陶瓷和環(huán)保陶瓷生態(tài)磚：以石墨尾礦為主要原料，煉制成陶瓷生態(tài)磚或建筑陶瓷。產(chǎn)品具有較高強(qiáng)度，其性能指標(biāo)優(yōu)于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

用作高速公路底基層：采用6%的水泥穩(wěn)定石墨尾礦，用作高速公路底基層，強(qiáng)度滿(mǎn)足規(guī)范要求，具有良好的抗溫縮性。

利用石墨尾礦制備泡沫混凝土。

石墨尾礦可用于生產(chǎn)燒結(jié)磚或煤矸石、石墨多孔磚。利用煤矸石與石墨尾礦按一定比例加水?dāng)嚢杌旌暇鶆?，?jīng)陳化后，擠出、壓制、燒結(jié)等工藝加工成多孔磚。雞西奧宇廣廈建材有限公司以石墨和矸石為原料，年生產(chǎn)6000萬(wàn)塊（折標(biāo)）磚，實(shí)現(xiàn)了制磚不用土，每年可利用石墨尾礦砂5.1萬(wàn)t，煤矸石20.4萬(wàn)t，減少固體廢物貯存量共計(jì)25.5萬(wàn)t。減少石墨尾礦和煤矸石存貯場(chǎng)占地3.7hm2。石墨尾礦煤矸石制磚不用土，若按每萬(wàn)塊多孔磚需粘土30m3，磚的孔洞率按20%計(jì)，可節(jié)約粘土約14.4萬(wàn)m3，節(jié)約制磚用土占地約9.8hm2，共減少占地面積13.5hm2。生產(chǎn)煤矸石磚利用煤矸石自身的熱量，不用煤，并利用遂道窯的余熱用于供熱及洗浴用熱等，每年共節(jié)約標(biāo)煤約1.5萬(wàn)t。同時(shí)，減少因石墨尾礦及煤矸石存放帶來(lái)的危害，解決下崗職工再就業(yè)，并創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

大力開(kāi)展石墨尾礦綜合利用，減少石墨尾礦堆存占地及其對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，同時(shí)，節(jié)約了能源和資源，不但技術(shù)上可行，而且實(shí)現(xiàn)了利廢、節(jié)能減排，是減少石墨尾礦等工業(yè)固體廢物堆存的最有效途徑之一。

2.2 干排尾礦的治理

采用生態(tài)治理方法。沒(méi)有利用的石墨尾礦卸入干排場(chǎng)后，用推土機(jī)推平并進(jìn)行壓實(shí)，根據(jù)壩體穩(wěn)定性計(jì)算確定碾壓范圍和平均外坡比，并達(dá)到設(shè)計(jì)要求的密實(shí)度。在干燥的石墨尾礦上要定期灑水降塵。在分層干堆形成的坡段及時(shí)進(jìn)行覆土，栽植具有水土保持作用、耐旱的沙棘樹(shù)等。當(dāng)石墨尾礦服務(wù)期滿(mǎn)后，在碾壓的尾礦上覆土，厚度要在400—500mm，種植固氮、耐干旱、耐貧瘠的鄉(xiāng)土品種，如沙棘、馬尾松、鉆天楊等植物。在堤壩綠化采用邊坡復(fù)墾綠化，即在主壩尾礦砂表面鋪筑0.3m粘土，種植能保土固堤、枝葉稠密、根莖發(fā)達(dá)的灌木植物，施灑生根粉、保水劑和肥料，并進(jìn)行灑水保濕，能夠保證植物的生長(zhǎng)。并起到預(yù)防和治理水土流失的作用。因此，尾礦經(jīng)過(guò)生態(tài)治理后，消除了尾礦對(duì)周?chē)h(huán)境的不良影響，美化了環(huán)境，是處置石墨尾礦的有效方法。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，大力推廣石墨尾礦干排技術(shù)，是提高洗選石墨廢水回用率，降低石墨尾礦含水率，減少了尾礦庫(kù)占地面積，解決石墨尾礦庫(kù)濕排法帶來(lái)的危害和安全隱患的重要手段。通過(guò)對(duì)石墨尾礦的綜合利用，不但能創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值，而且減少了石墨尾礦占地，節(jié)約能源和資源，避免了石墨尾礦堆存對(duì)周?chē)h(huán)境的污染，具有較好的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)對(duì)未利用石墨尾礦的生態(tài)治理，預(yù)防了石墨尾礦的水土流失，避免了因其堆存中產(chǎn)生的揚(yáng)塵對(duì)空氣環(huán)境的污染，并使景觀得到改善。

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Dry Disposal Technology and Comprehensive Utilization and Treatment of Graphite Tailings

KeChunying（Environmental Protection Science Research Institute of JiXi City JiXi HeiLongjiang 158100）

Tailings wet row method is generally used in graphite tailings treatment.In order to overcome the shortcomings of this method，advanced graphite tailings dry row technology is used to achieve the maximum separation of tailings slurry for the dry material and water，improve the reuse rate of waste water and reduce the the land occupied by tailings.The tailings drying process，the dry pile location requirements and the dry discharge mode are given，which provide the basis for the popularization of graphite tailings.Dry row of graphite tailings can be extracted for useful minerals，made of white carbon black，fired building materials to reduce the accumulation of graphite tailings and its impact on the surrounding environment，save energy and resources with good economic，environmental and social benefits.When unused graphite tailings reach a certain amount，ecological management methods should be used in the graphite tailings yard to avoid the impact of tailings storage on the surrounding environment and to improve the surrounding landscape.

Graphite tailings Dry row technology Comprehensive utilization Treatment

X705

A

1674-263X（2017）02-0074-04

2017-06-20

柯春英（1966-），本科，高級(jí)工程師，從事環(huán)境管理工作。