堆浸工藝設(shè)計要點
發(fā)布時間:2017-04-24 09:40 瀏覽量:9820 來源:金鵬礦機
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與傳統(tǒng)的選礦工藝比較,堆浸工藝具有投資省、成本低、基建時間短、生產(chǎn)環(huán)節(jié)少等優(yōu)點,但也有一些局限性。在工藝生產(chǎn)、廠址選擇和布置、工作制度、工藝條件、所采用的設(shè)備、材料等方面,堆浸工藝與傳統(tǒng)工藝有所不同,具有自身的一些特點。幾十年來,堆浸工藝伴隨著技術(shù)進步和創(chuàng)新,迅速成長、發(fā)展,設(shè)計方面也積累了不少經(jīng)驗和知識。但總的來說,尚不夠完整、成熟、規(guī)范,缺少可指導(dǎo)設(shè)計的內(nèi)容比較全面的工具書,不少東西有待總結(jié)和進一步探索。
一
堆浸工藝與廠址選擇
堆浸場址的選擇原則,與傳統(tǒng)工藝有相同之點,也有不同之處。相同的有:不占或少占農(nóng)田,遠離居民區(qū);廠(場)址不壓在礦床范圍內(nèi),不在采礦蹋落區(qū)與爆破危險界限之內(nèi);盡可能使重車下坡運輸。不相同的有:堆浸場可能與采礦場和尾渣庫距離短,盡可能就近建設(shè),降低運礦成本;堆浸場應(yīng)盡可能與廢石場共用一個山谷,以減少污染源;充分利用地形地勢條件開挖液池,布置防洪排水系統(tǒng)。
堆浸濕法工藝通常由碎礦系統(tǒng)(有時含洗礦、制粒)、堆浸、吸附(萃?。?、濕法冶煉等工序(本文僅討論堆浸)組成,一般不需要建磨選車間。磨選車間有不少大型設(shè)備,生產(chǎn)期間需要運入大宗材料和運出精礦產(chǎn)品,需要配一定等級的公路,需要選擇面積較大、地形比較平緩的場地。為達此需要,一般很難靠近采場,所需廠址離采場有一定距離,有的選廠距離很遠,致使運礦設(shè)備投資和成本較大。
采用堆浸工藝,廠址選擇變得相對簡單。由于碎礦系統(tǒng)對地形適應(yīng)性較強,堆浸場地可因地制宜,整個選廠設(shè)施不必遠離采礦場,可縮短運礦距離,減少投資和成本。
堆浸場應(yīng)盡可能與采礦廢石場設(shè)在同一山谷或相鄰山谷,盡可能用廢石場兼作浸出后的尾渣庫,縮短排廢的距離,降低成本,且減少礦山污染源。這種情況下,排水防洪、泥石流防治及污染防治等設(shè)施可集中設(shè)計,既減少投資,又便于管理。
二
堆浸設(shè)施應(yīng)該根據(jù)地形特點布置
總的來說,堆浸場對地形條件要求不高,可因地制宜,根據(jù)地形特點分別設(shè)置永久性卸堆式堆場或疊加式堆場。如山頂、山坡地勢較緩、較開闊,宜用以構(gòu)筑永久性卸堆堆場。每次拆堆后的廢渣,可就推入山谷,并以此逐步擴大堆場面積。如山脊陡峭,山谷有比較開闊平緩的場地,可在谷底構(gòu)筑疊加式礦堆。當今大型堆浸礦山,以在山谷中建疊加式礦堆為多數(shù)。底墊輔在選定的底層,一個周期噴淋浸出完成后,尾渣不排放,將新采出的礦石直接堆放在其上(也可隔若干層重新鋪底墊),筑好堆后開始新一輪的噴淋。如此不斷地疊加,直到不能再堆高為止。設(shè)計時,就優(yōu)先考慮采用疊加式堆場。大量的生產(chǎn)實例表明,與永久性卸堆式堆場相比,疊加式堆場有如下幾方面的優(yōu)點。
?、賵龅仄秸M用較低;②由于連續(xù)堆浸,浸出率較高;③可省去洗堆、拆堆和運尾渣作業(yè),生產(chǎn)成本較低;④堆場與尾渣場合一,可減少污染面積。
但在山谷底部構(gòu)筑堆場,修筑公路通常難度較大。無論是永久性卸堆堆場還是疊加式堆場,運礦公路均為簡易公路。公路通常沿堆場邊開拓,內(nèi)側(cè)為山坡,外側(cè)為堆場。沿山坡內(nèi)側(cè)靠公路挖排水溝,將界區(qū)內(nèi)山體匯水排至堆場的排洪溝。隨著疊加式堆場面積的擴大和標高的抬升,進礦公路和排洪溝均往山坡上部遷移。堆場每筑高10m左右,應(yīng)留有適當?shù)陌踩脚_,且使堆場邊坡保持一定的角度。當?shù)V堆向上移至一定高度時,下部安全平臺和坡面,可以進行覆土造林,恢復(fù)植被,防止水土流失和泥石流事故。
無論采用哪種堆場,整個堆浸作業(yè)均有多個小堆場。每個小堆場均設(shè)有集液溝。生產(chǎn)經(jīng)驗告訴我們,集液溝最好設(shè)雙溝。在浸出不同時期,根據(jù)溶液的品位高低,決定注入貴液池還是中間池。整個堆場下游應(yīng)建兩個以上的溶液池。一個為貴液池,一個為中間池。有的還需設(shè)貧液池。貴液池內(nèi)可分隔為兩部分,一邊為貴液池,另一邊為澄清池。貴液池的貴液用泵揚送或自流至吸附(萃取)系統(tǒng)。貧液池用于儲存吸附后的貧液或萃取后的萃余液,添加藥劑(氰化物或硫酸等)后輸送到堆浸場噴淋。
過去,一些礦山把貴液池、中間池建筑在堆場下游的最低處,暴雨季節(jié)灌水直接經(jīng)過,產(chǎn)生沖池、漫池,造成金屬損失和環(huán)境污染。鑒此,設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)地形條件,將溶液池設(shè)在避開洪水徑流線的位置,并在池周邊做好排洪設(shè)施。小型礦山溶液池,有的用金屬板或高分子塑料板拼焊。大中型礦山,由于溶液池體積較大,可用砼結(jié)構(gòu),也可依地形條件挖掘土坑,內(nèi)鋪防滲膜或黏土,施工速度快,又節(jié)省投資。不少礦山采用此種作法,能做到平時不滲漏,暴雨發(fā)生沖池現(xiàn)象。
堆場下游必須設(shè)具有一定容積的防洪池,否則暴雨季節(jié)不可避免地會造成金屬損失和環(huán)境污染。防洪池宜設(shè)在堆場周邊匯水范圍下游集結(jié)處。一般不建砼結(jié)構(gòu),采用挖地坑鋪設(shè)防滲膜的形式建造。由于防洪池內(nèi)液體含有部分金屬離子,通常被揚送到貧液池,作為噴淋液,在堆場內(nèi)部構(gòu)成液體循環(huán),平時一般無廢水外排。規(guī)模較大的堆浸場與廢渣場,為了達到環(huán)境保護的要求,在下游出口處設(shè)置擋砂擋泥壩。雨季,壩內(nèi)可蓄水,實際可兼作防洪池。當堆浸場與廢石場共處一個山谷,廢石場下游的攔擋壩形成的水庫,可當作堆浸場的防洪庫,不必另建防洪池,或在攔擋壩上游建一小防洪池調(diào)節(jié)使用(非雨季期間)。
三
堆浸設(shè)施設(shè)計
堆浸設(shè)施設(shè)計計算,主要有堆浸場面積計算、溶液池和防洪池的容積計算。
堆浸場面積計算,目前國際上尚無公認的通用的計算公式。過去的設(shè)計,大多參照同類型礦山生產(chǎn)情況,憑經(jīng)驗確定堆浸面積。本文推出一公式如下:
(1)
式中:S為堆場總面積,m2;Q為選廠日處理礦石量,t/d;d為堆浸生產(chǎn)一個周期的天數(shù)(含筑堆、卸礦的天數(shù)),d;f為堆場面積系數(shù),包含堆場死角、運輸?shù)缆返龋ǔH?span style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important; font-family: Calibri;">1.2~1.3;δ為礦石松散密度,t/m3;H為礦堆堆高,m。
從式中(1)可知,堆場面積與日處理的礦石量、堆浸周期天數(shù)成正比,與礦石的松散密度、堆高成反比。
擬定公式(1)的基本思路是:堆浸作業(yè)有多個小堆場,交替進行筑堆、噴淋(初、中、晚期)、洗堆、卸堆等作業(yè),是連續(xù)的過程。生產(chǎn)正常情況下,堆場面積理論上是個常數(shù)。堆浸一個周期,需很多天才能完成,但每天運入堆場的礦石量是穩(wěn)定的。因此當堆高確定后(松散密度也為定值),決定堆場面積的是一個周期內(nèi)處理的礦石總量,即日處理礦石量乘以一個周期的天數(shù),與全年礦石處理量無直接關(guān)系。
筆者用公式(1)對大量生產(chǎn)實例進行驗算,計算結(jié)果與實際情況相當接近。因此認為,公式(1)可推廣作為設(shè)計計算堆場面積的通用公式。
防洪池的計算。防洪池容積通常按容納堆場內(nèi)部連續(xù)降雨若干小時匯水量來確定。但降雨時間多長為宜,沒有絕對標準。東北大學(xué)出版社出版的《堆浸法提金工藝與設(shè)計》介紹的公式為:
?。?) V=K·e·h·s
式中:V為防洪池容積,m3;K為保險系數(shù),一般為1.1~1.3,根據(jù)氣象資料的可靠性確定,可靠性大時取下限,反之取上值;e為每小時最大降雨量,m/h(根據(jù)當?shù)?span style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important; font-family: Calibri;">50~100年氣象資料而定);h為最大連續(xù)降雨小時數(shù),h(根據(jù)當?shù)?span style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important; font-family: Calibri;">50~100年氣象資料而定);s為堆浸場總面積,m2。
在使用公式(2)時,最大連續(xù)降雨小時數(shù)難以確定。南方地區(qū),這個數(shù)字通常較大,依公式(2)算出的防洪池容積很大。在設(shè)計中,有時設(shè)定最大連續(xù)降雨時數(shù)為8~10h來計算,認為堆場經(jīng)暴雨沖洗8~10h后,金屬離子及藥劑濃度已大為稀釋,隨洪水漫流出去,對下游污染不嚴重。實際上,如前所述,大一些的堆浸場及廢石場,為防止泥石流泛濫,盡可能在山谷出口處筑攔擋壩,形成的庫容比一般防洪池大的多,可不必設(shè)防洪池。公式(2)主要適用于下游無攔擋庫,單獨設(shè)置防洪池的計算。
溶液池(富液池、貧液池、中間池)容積計算。有的書籍介紹了計算方法,認為金礦堆浸按每1000t礦石6.5m3貴液池容積為宜,貧液池與富液池容積相當。由于銅礦堆浸獲得的貴液是進萃取系統(tǒng),所需溶液池的容積比金礦應(yīng)大得多??偟脑瓌t是,溶液池的容積應(yīng)與堆場規(guī)模相匹配,同時也滿足后續(xù)作業(yè)的儲存要求。
四
堆浸工作制度
堆浸在露天作業(yè),受氣候影響較大,惡劣天氣條件下,往往難于維持正常生產(chǎn)。中國南方雨季時間長,北方冰凍時間久,都會使堆浸生產(chǎn)全年工作日縮短。南方堆浸生產(chǎn)經(jīng)驗表明,小雨天氣對生產(chǎn)影響不大。有些礦山用防雨膜罩蓋堆浸場,并加強堆場防排洪和溶液池管理,使堆浸生產(chǎn)在雨季期間(除非大暴雨)也得以繼續(xù)進行。南方地區(qū)年工作日,一般可達300d。但北方地區(qū)冰凍期間要維持正常生產(chǎn),難度大得多。北方在冬天通常采用的辦法,是使堆浸作業(yè)在覆蓋層或覆土層下面進行。噴淋輸送管可采取兩種方式安裝,一是沿地面上布置,管子外面包裹較厚的防凍層;二是埋在地表1.5m以下。設(shè)計地下敷設(shè)的壓力輸液管時,特別要注意,當管子從低往高布置時,不可以在中間出現(xiàn)低陷點儲存水后會產(chǎn)生凍結(jié),使整條管道不暢通。如果地形條件使管道不得不在中間出現(xiàn)低落點(這部分地形低),則必須在此處設(shè)置放水口及閘閥。北方地區(qū)堆浸生產(chǎn)全年工作日,大約為240~290d。
堆浸噴淋工作制度以及各作業(yè)的工作時間,宜根據(jù)不同礦種及參照不同類型礦石的生產(chǎn)特點來制定。有條件的情況下,可進行試驗。
五
設(shè)計指標及主要工藝條件
與傳統(tǒng)工藝相似,堆浸工藝設(shè)計確定浸出指標的依據(jù),也是選礦試驗結(jié)果與實際生產(chǎn)指標,也可參與類似礦山的生產(chǎn)實踐。但不同的是,傳統(tǒng)工藝試驗是模仿生產(chǎn)條件進行的,而堆浸工藝實驗室小型試驗,通常是以滾甁和柱浸方式進行,與實際條件差別較大,因此浸出率相差較大,尤以金礦比較突出。因此,設(shè)計時應(yīng)盡可能以工業(yè)性(半工業(yè)性)試驗結(jié)果作為確定浸出指標的依據(jù)。如無工業(yè)性試驗,可參考原礦性質(zhì)相似的礦山堆浸生產(chǎn)指標,并參照柱浸指標,適當調(diào)整后確定。
堆浸粒度、堆浸周期和堆高都是重要的工藝條件。適宜的堆浸粒度,通過柱浸試驗即可基本確定。堆浸周期和堆高則要通過工業(yè)性(半工業(yè)性)試驗擬定。適宜的堆浸周期確定依據(jù)有兩條:一是浸出率指標;二是堆浸尾渣品位對應(yīng)的盈虧平衡點。從設(shè)計經(jīng)驗可知,有時柱浸的天數(shù)與實際堆浸生產(chǎn)差距很大,如金礦,實際生產(chǎn)天數(shù)往往是柱浸天數(shù)的2~2.5