某礦山尾礦輸送方式選擇實(shí)踐

李 松， 李建博

(1.中國恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038； 2.金川集團(tuán)股份有限公司選礦廠， 甘肅 金昌 737100)

0 引言

在尾礦處置過程中，通常需要將尾礦從產(chǎn)出地運(yùn)輸至處置地，如從選礦廠運(yùn)輸至尾礦庫、從選礦廠運(yùn)輸至充填攪拌站等，即為尾礦輸送。尾礦輸送的方式有很多種，常見的有管道漿體輸送、交通工具運(yùn)輸?shù)萚1]。

本文介紹某礦山尾礦輸送方式的選擇。

1 礦山基本情況

某礦山采礦場與選礦廠都在某河流沿線，選礦廠位于某河流上游東岸，礦山位于河流下游，兩者之間有簡易公路相連，公路沿河修建，外側(cè)為河流，內(nèi)側(cè)為山體，邊坡陡峭。

礦山配套2 000 t/d選礦廠已投產(chǎn)。尾礦處置采用干式堆存，設(shè)有1臺Φ30 m尾礦濃密機(jī)和2臺45 m2陶瓷過濾機(jī)，尾礦濾餅水分約14%。

根據(jù)采礦工藝需求，需輸送選礦廠排出尾礦至礦山充填攪拌站進(jìn)行井下充填。尾礦輸送起點(diǎn)為選礦廠，終點(diǎn)為采礦場充填攪拌站。由于選礦廠內(nèi)設(shè)有尾礦輸送泵站、濃密機(jī)、壓濾機(jī)等設(shè)施，尾礦輸送干式、濕式輸送均可。

根據(jù)本項(xiàng)目的外部建設(shè)條件、工藝要求及尾礦的物料特性，尾礦輸送方案從汽車運(yùn)輸和管道輸送兩種方案中選用。

2 汽車運(yùn)輸方案

2.1 方案內(nèi)容

選礦廠內(nèi)已經(jīng)建成尾礦脫水設(shè)施，尾礦濾餅的含水率約為14%，產(chǎn)量約為581 t/d。壓濾后的尾礦基本成粉末狀，適合汽車運(yùn)輸。

由于采礦場距選礦廠距離較遠(yuǎn)，從礦區(qū)到選廠道路長度約為13 km。采出的礦石通過自卸卡車運(yùn)至選礦廠，空載返回。采用汽車運(yùn)輸方案，可利用部分運(yùn)礦卡車，在返回礦山時，順路將壓濾的尾礦濾餅運(yùn)至充填攪拌站。

運(yùn)礦卡車按40 t的噸位計(jì)，選廠每天壓濾的尾礦大概15車次即可運(yùn)完。選廠還有儲量為6.5 d的尾礦儲礦倉，有富余來調(diào)節(jié)運(yùn)輸時間和運(yùn)輸頻率。

主要運(yùn)輸路徑為：選礦廠→濃密機(jī)→壓濾機(jī)→選礦廠尾礦倉→汽車運(yùn)輸→充填攪拌站尾礦倉→造漿→充填砂倉。

2.2 主要設(shè)施

(1)干尾礦儲存設(shè)施

由于尾礦是用濾餅形式運(yùn)至充填攪拌站，為調(diào)節(jié)運(yùn)輸時間和運(yùn)輸頻率，在充填攪拌站建設(shè)尾礦倉1個，尾礦倉的有效貯礦量3 300 t，可供充填攪拌站使用6 d。

(2)補(bǔ)加水設(shè)施

由于充填用尾礦漿濃度為80%左右，因此，汽車運(yùn)來的干尾礦濾需加水造漿后才能用來充填。尾礦濾餅含水量14%，扣除儲存和運(yùn)輸過程中水分的蒸發(fā)，濾餅中的含水率按10%計(jì)。需補(bǔ)加的水量約為70 m3/d。在充填攪拌站附近河邊設(shè)取水泵站一座，通過1條150 m長管道將補(bǔ)加水送至充填攪拌站。

2.3 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

經(jīng)測算，本方案建設(shè)投資223萬元，運(yùn)營費(fèi)用90萬元/a。

3 管道輸送方案[2]

3.1 方案內(nèi)容

尾礦量為499.6 t/d，尾礦漿重量濃度15.9%，礦漿流量115.6 m3/h。由于尾礦量較少，為適應(yīng)長距離管道輸送，尾礦只能低濃度輸送。在選礦廠內(nèi)設(shè)加壓泵站一座，將尾礦漿直接送至充填攪拌站。

充填尾礦濃度為80%，充填攪拌站產(chǎn)生的溢流水，需加壓送至選礦廠回用。

尾礦輸送路徑為：選礦廠→充填加壓泵站→管道輸送→充填砂倉。

溢流水輸送路徑為：充填砂倉→回水泵站→管道輸送→選礦廠。

3.2 主要設(shè)施

(1)充填尾礦輸送泵站

充填加壓泵站設(shè)于選廠內(nèi)，充填加壓泵站選擇柱塞式泥漿泵2臺，1用1備。每臺泵配355 kW電機(jī)。

(2)回水泵站

回水泵站設(shè)于充填攪拌站附近，回水泵選多級離心水泵2臺，1用1備。每臺泵配11 kW電機(jī)。

(3)輸送管線

尾礦輸送管選擇DN175復(fù)合耐磨鋼管1條，長11 500 m?；厮芫€選擇DN200鋼管1條，長11 500 m。

3.3 管道敷設(shè)

受地形限制，尾礦輸送管線只能沿現(xiàn)有道路敷設(shè)。該道路靠山體內(nèi)側(cè)基本為陡峭邊坡，大多由風(fēng)化嚴(yán)重的破碎巖體構(gòu)成，沒有位置用于敷設(shè)管道，管道只能敷設(shè)于道路靠河的外側(cè)。

管線共設(shè)兩條，1條尾礦輸送管及1條回水管，敷設(shè)形式大致可分為三種：

(1)沿地表敷設(shè)，即管道直接假設(shè)在設(shè)置在地表上的管枕或支墩上，約2 km長的管道可按這種方式敷設(shè)。該形式施工難度小，運(yùn)行安全穩(wěn)定。

(2)管支架敷設(shè)，即管道敷設(shè)在做好的管支架上，約9 km長的管道可按這種方式敷設(shè)。該形式用于陡峭地形，無法采用地表敷設(shè)的地方，敷設(shè)形式見圖1所示。

圖1 管支架敷設(shè)示意圖

(3)管橋敷設(shè)，即在局部地形起伏較大的地段(如跨越河流、山坳)或沒有地方敷設(shè)管線(如路邊是陡坡，外側(cè)即是河流)時，既無法地面敷設(shè)管線，又無法設(shè)置管支架敷設(shè)，設(shè)置合適的管橋形式(形式多種，如懸索橋、高架橋、拱橋等)，將管道敷設(shè)在其上。本項(xiàng)目沿途需穿越橋梁2次，還有數(shù)處險(xiǎn)要地形需設(shè)置管橋，長度約在500 m左右。

3.4 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

經(jīng)測算，本方案建設(shè)投資3 736萬元，運(yùn)營費(fèi)用231萬元/a。

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

根據(jù)上文內(nèi)容，兩個方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比情況如表1所示。

表1 尾礦輸送方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選表

經(jīng)過比選，汽車運(yùn)輸方案滿足工藝要求，技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)性也較好，最終選用。

5 影響尾礦輸送方式選擇的因素

通過某礦山尾礦輸送方式選擇的比較分析，筆者結(jié)合多年工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)影響尾礦輸送方式的因素如下。

(1)工藝需求決定尾礦輸送方式

本項(xiàng)目中，選廠排出的尾礦為漿體狀態(tài)，適宜漿體輸送，同時選礦廠已有濃密機(jī)、壓濾機(jī)等設(shè)施，充填工藝只需要添加少量水制備膏體尾礦即可，這為汽車運(yùn)輸提供了便利條件。但如果是濕式尾礦庫堆存項(xiàng)目，需要將漿體尾礦漿排入庫內(nèi)，汽車運(yùn)輸、皮帶傳送都影響尾礦堆存工藝的實(shí)現(xiàn)，直接就可以排除，只能選擇管道輸送。

(2)外部條件制約尾礦輸送方式

本項(xiàng)目中，尾礦輸送路線比較確定，但沿線地形制約了礦漿管道敷設(shè)，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大、建設(shè)投資較大；而汽車運(yùn)輸可利用礦山已有設(shè)施(如選礦廠內(nèi)尾礦脫水設(shè)施、空載返回運(yùn)礦卡車等)及已有道路，形成明顯優(yōu)勢，左右了尾礦輸送方案的最終選定。

(3)尾礦規(guī)模對輸送方式選擇影響大

管道輸送在大規(guī)模尾礦輸送上具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。由于管道輸送自動化程度高，需要的操作管理人員較少，已有資料表明，大規(guī)模連續(xù)漿體輸送運(yùn)行成本通常優(yōu)于其它輸送方式[3-4]。

小規(guī)模尾礦輸送由于輸送量小，建設(shè)投資往往制約其經(jīng)濟(jì)合理性。本項(xiàng)目中，需要輸送的尾礦量很少，但管道輸送需滿足的技術(shù)條件都必須滿足，由于必須設(shè)置回水管且管道敷設(shè)地形條件較差，導(dǎo)致建設(shè)投資高，反而沒有汽車運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)。在小規(guī)模尾礦輸送設(shè)計(jì)時，應(yīng)充分利用現(xiàn)有設(shè)施，適應(yīng)外部條件，選擇符合項(xiàng)目實(shí)際情況的方案。

6 結(jié)語

尾礦輸送是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及工藝要求、外部環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施情況等多個方面因素，不同的輸送方式有其適用條件。在工程實(shí)踐中，一定要根據(jù)工藝要求及項(xiàng)目自身建設(shè)條件，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后擇優(yōu)選用。