中钢马矿院成功研发“一种采矿废石土与固化尾矿的联合混排技术”

　　日前，国家知识产权局授予中钢马矿院岩土所段蔚平、汪斌、曾学敏、窦晓峰、华跃、吴小刚、周玉新、汪良峰、邱宇等发明的“一种采矿废石土与固化尾矿的联合混排技术”发明专利权（专利号：ZL201110393457.x），标志着中钢马矿院在矿山废石、尾矿联合混排方面取得了一项创新性技术成果。

　　矿山固体废物堆场一般包括排土场、尾矿库。排土场是矿山采矿排土物料集中排放的场所。尾矿库堆存的是选矿加工过程中产生的细粒固体废物——尾矿。排土场、尾矿库是维持矿山正常生产的必要设施。

　　采矿废石、围岩以及选矿尾矿等矿山固体废弃物排放量大，矿产资源开发利用过程中产生的尾矿已成为最大的工业固体废弃物，约占总量的80％。大量固体废物排放占用了大量宝贵的土地资源，造成生态环境恶化，并成为矿山的安全隐患，成为矿山发展的严重制约因素。

　　尾矿库的基建投资一般约占矿山建设总投资的10％以上，占选矿厂投资的20％左右，有的几乎接近甚至超过选矿厂投资。尾矿设施的运行成本也较高，有些矿山尾矿设施运行成本占选矿厂生产成本的30％以上。

　　近年来,由于征购土地和搬迁农户越发困难,建设尾矿库的费用更高。特别是一些受当地地形条件、规划等的限制，很难找到合适的尾矿库库址，使得矿山企业不得不考虑在排土场中堆存滤干固化后的尾矿。

　　但由于矿山排土场的物源主要是采矿和矿山建设中弃土、石、渣，是属于典型的松散介质，因而其物理力学性质明显不同于原状物质，容重减少，粘聚力和内摩擦角变小，抗冲击能力减弱，松散体遇水容易起动，造成的侵蚀量大。而尾矿颗粒又非常细，固化尾矿与采矿废石土联合混排，易在排土场中形成软弱带，在汛期易形成泥石流甚至引起排土场的大范围滑坡。

　　因此采矿废石土与固化尾矿在排土场中联合混排在国内，甚至于世界上还很少见。排土场一旦失稳会严重影响露天采场和排土场的正常生产，危及人员和设备的安全。

　　本发明根据排土场基底的地形、地质和构造特点、地表水流特征、大气降水量及降水强度等，系统地研究地层、岩性等工程地质条件、水文地质，试验分析岩体强度，对排土场基底承载力采用模糊-随机法确定；对采矿废石土和固化尾矿混排形成的排土场边坡采用有限元渗流场分析、稳定性和可靠性分析，同时运用数值模拟的方法验算各种排土工艺和排土场参数条件下的排土场稳定性，以确定合理的排土工艺和排土场参数。

　　本发明提供的技术已在我国某大型有色矿山成功地实现了采矿废石与固化尾矿在排土场联合混排的工程实践。该工程实例由废石堆置区、固化尾矿堆置区、排渗系统、排土场位移监测系统四大部分（系统）组成。项目组成员于1999年开始进行研发并分步实施，至2011年3月完成堆存废石土与固化尾矿量13630万t。

　　据工程验证勘察检测，混排排土场沉降量及边坡位移量满足规范要求，处于稳定状态。项目成功实施后，解决了采矿废石与固化尾矿在排土场联合混排可能产生的安全隐患，确保了矿山的正常生产以及人员和设备的安全，节约尾矿库基建费、征地费、尾矿堆存长距离输送费及运营费约4.5亿元，直接经济效益显著。

　　据调查统计，我国现有较大规模排土场2000多座，尾矿库的基建投资和运营成本约占矿山总投资的20%左右，某有色矿山采矿废石土与固化尾矿在排土场联合混排的成功，为类似金属非金属矿山工程提供了实例，具有广泛地推广应用前景。

　　本发明首次提出的采矿废石土与固化尾矿在排土场联合混排技术，能为国内外同行起借鉴作用，同时该成果直接转化为生产力，将产生巨大社会效益。