[发明专利]金属矿产开采尾矿浆固化剂及其应用工艺

说明书

技术领域

本发明隶属于采矿工程领域，尤其涉及一种金属矿产开采尾矿固化剂及其应用工艺。

技术背景

世界各国每年均开采大量各种金属矿产，包括有色金属矿产、黑色金属矿产(即铁矿)两大类，我国尤其如此。而金属矿产开采中将产生大量有害于环境的尾矿浆(浓度一般为55％-70％、少数在55％以下或70％以上)。如：马钢集团公司姑山矿业公司和睦山铁矿，年开采铁矿石110万吨(大型矿山)，产生尾矿浆达60万吨。长期以来，国内外在金属矿产开采中，无论是地下开采，还是露天开采，产生的大量尾矿浆较多采用传统的尾矿库沥水沉淀排放处置措施。然而，尾矿库沥水沉淀排放尾矿浆存在七方面难以或无法解决的重要问题：①建尾矿库征地困难、甚至无地可征；②尾矿库存在很大的滑坡与泥石流的潜在威胁(特别是在年降雨量大、集中降雨强地区威胁更大)；③尾矿浆沥水后的沉淀物，在露天失水干化条件下，往往产生严重的风起扬尘、甚至灰霾，长期严重污染大气环境；④尾矿浆长期存放于尾矿库中，将对地下水造成一定污染；⑤尾矿浆露天存放于尾矿库中，还将挥发有害于动植物的毒害气体；此外，地下开采将遗留的大量采空区，如和睦山铁矿每年因地下开采而遗留超过20万立方米的采空区，开采中必须及时回填这些采空区，以防控开采安全事故，并且避免或减轻地面塌陷、地裂缝、不均匀沉降等环境危害，而目前各个矿山均较多采用水泥胶结物回填采空区。采用水泥胶结物回填采空区存在四方面重要缺陷：①回填费用很高；②因水泥胶结物析水性大、体积收缩性大而难以保证充填效果；③回填灌注水泥胶结物的金属搅拌叶片上因不断胶凝水泥胶结物而无法工作、严重影响开采、威胁生产安全；④因回填大量使用水泥而造成较多烧制水泥所用的矿石资源与电能源的消耗，并且还因烧制水泥排放烟尘而引起环境污染。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，针对金属矿产开采中产生的大量尾矿浆，为了杜绝尾矿浆环境污染、实现尾矿液回收再利用、节减采空区回填费用、降低采空区回填难度、扩大尾矿库排放能力、避免尾矿库滑坡与泥石流等问题，特别是全面推进采矿业可持续发展、采矿活动与环境协调发展，可靠落实矿业开发的科学发展观，努力加强矿山环境保护与灾变应急处理能力，本发明提出了一种金属矿产开采尾矿固化剂及其应用工艺。

一种金属矿开采尾矿浆固化剂，该固化剂由钢渣微粉或水渣粉和辅料组成的混合物在400转/分钟以上的转速下高速搅拌7分钟-10分钟制成；所述混合物包括：硫酸盐10-15％、碳酸盐9-14％、铝酸盐6-8％、硫铝酸盐5-10％、铁氧化物6-10％、氯化物5-20％、氢氧化物4-8％、氧化钙15％、氧化硅15％；所述钢渣微粉或水渣粉为铁矿石在炼铁或冶炼过程中产生的钢渣微粉或水渣粉；以上各种原料的细度均在450目以上。

进一步地，如上所述的金属矿开采尾矿浆固化剂，所述硫酸盐为硫酸钙、硫酸亚铁、硫酸钠与硫酸镁的混合物，质量比为1-4∶1-2∶2-4∶2-4。

进一步地，如上所述的金属矿开采尾矿浆固化剂，所述碳酸盐为碳酸镁、碳酸钾、碳酸氢钠与碳酸亚铁的混合物，质量比为2-3∶1-3∶3∶1-4。

进一步地，如上所述的金属矿开采尾矿浆固化剂，所述铝酸盐为铝酸钠、铝酸镁、铝酸亚铁与铝酸钾的混合物，质量比为1-4∶1∶2-3∶3-4。

进一步地，如上所述的金属矿开采尾矿浆固化剂，所述硫铝酸盐为硫铝酸钾、硫铝酸钠、硫铝酸铁、硫铝酸钙中的一种。

进一步地，如上所述的金属矿开采尾矿浆固化剂，所述铁氧化物为氧化亚铁、氧化铁、三氧化二铁与四氧化三铁的混合物，质量比为2-4∶1-3∶2∶2-3。

进一步地，如上所述的金属矿开采尾矿浆固化剂，所述氯化物为氯化钠、氯化钾、氯化铁与氯化镁的混合物，质量比为2-3∶1-3∶1-4∶2-4。

进一步地，如上所述的金属矿开采尾矿浆固化剂，其特征在于，所述氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化亚铁与氢氧化镁的混合物，质量比为1-2∶1-4∶1-3∶2-4。

一种采用权利要求1所述固化剂的应用工艺，包括以下步骤：

(1)、取一定量的尾矿浆，根据其浓度计算尾矿干粉的重量；

(2)、根据计算出来的尾矿干粉的重量，在尾矿浆中掺入一定质量百分比的固化剂，固化剂3％-8％，尾矿干料92％-97％；

(3)、将尾矿浆与固化剂的混合物一次性投入沉淀池中，并快速搅拌均匀，搅拌速度：100转/分钟-120转/分钟，搅拌时间：3分钟-5分钟；