尾矿处理是矿山生产的重要环节，是选矿厂建设和运行的重要组成部分。近年来，迫于环境和安全的压力，传统的尾矿表面堆存处理方式存在环境、安全、占地等诸多问题，这些问题都得到了改革，安全高效的尾矿处理新技术不断被开发出来，并逐步产业化应用。本文介绍了近年来国内外尾矿高效脱水、全尾砂充填采矿空区、膏体尾矿干式贮存等方面的研究和生产情况。，进行了分析。
高效尾矿脱水技术
尾矿浓缩脱水是尾矿处理的重要环节，常用的尾矿脱水方法是重力沉降(或加絮凝剂的重力沉降)。由于重力沉降的颗粒沉降率低，加上传统重力沉降设备的结构，重力沉降浓缩效率低，产品浓度低。针对传统重力沉降法存在的问题，近年来，国内外在提高尾矿浓缩效率和浓缩方面进行了广泛的探索，从提高脱水速度和降低运行成本的角度出发，开发了一些尾矿浓缩新技术和新设备。其中，具有代表性的尾矿浓缩技术有:水力旋流器离心沉降和重力沉降联合浓缩工艺、新型高效重力脱水设备的开发和尾矿压滤技术的应用。
一、以水力旋流器为核心的联合浓缩工艺
水力旋流器作为一种利用离心力强化固液分离的设备，在尾矿浓缩和脱水方面显示出一些独特的优势。它结构简单，成本低，占地面积小，处理量大，底流浓度高。然而，仅用水力旋流器很难得到清晰的溢流。重力沉降和离心沉降相结合，可以结合两者的优点，既能提高浓缩脱水的速度和效率，又能保证澄清的溢流。该方法主要包括旋流浓缩机的串联流程和旋流浓缩机的闭路流程。前者主要用于提高尾矿浓缩效率，后者可以获得高浓度的浓缩产品。
(1)水力旋流器-浓缩机串联工艺。该工艺的特点是选矿厂尾矿先通过旋流器，得到高浓度底流；旋流器溢流经常规浓缩机澄清浓缩，得到精细浓缩产品和澄清溢流。一方面可以大大减轻浓缩机处理能力的压力，防止浓缩机跑泥，同时可以获得高浓度尾矿，提高尾矿浓缩系统的处理能力，整体提高尾矿浓度和脱水效率。这一过程被称为“尾矿快速脱水技术”。该工艺充分利用尾矿中不同颗粒沉降速度的差异，采用不同的浓缩设备，大大提高了尾矿的浓缩效率。在浓缩机改造和新型浓缩机设计中具有推广应用的潜力。用于选矿厂尾矿浓缩，可以克服浓缩机的溢流和浑浊，大大减轻浓缩机处理能力的压力，有助于提高浓缩产品的浓度。新型浓缩机可以减小浓缩机直径，提高尾矿浓度。根据现有的研究报告和工业实践，一级旋流器底流浓度可达60% ~ 70%以上，旋流器精选产品粒度下限可达19 ~ 37微米，系统给料浓度为10% ~ 20%，尾矿综合浓度可达45% ~ 50%以上。
(2)旋流浓缩机闭路浓缩工艺。该工艺由水力旋流器、污泥料斗和浓缩机组成。选矿厂尾矿进入水力旋流器生产两种产品，沉砂送至污泥斗脱泥。水力旋流器和污泥斗的溢流送至浓缩机处理。在浓缩机中加入絮凝剂可以得到清晰的溢流和较薄的沉淀。浓缩机的粗砂返回旋流器给料，浓度由旋流器进一步提高。系统的最终浓缩产物是泥斗排出的高浓度沉砂和浓缩机排出的澄清溢流。试验结果表明，对于-44μm的80%尾矿，当选矿厂尾矿浓度为28%时，采用上述工艺可获得浓度为77% ~ 78%的最终精矿产品，适合作为采矿空地区的充填材料。如果旋流器底流不经泥浆分离器脱泥浓缩，其浓度可达63%以上。由于大多数尾矿已经被第一旋风分离器分离，浓缩机的直径可以大大减小。根据实验结果计算，对于100t/h尾矿，浓缩机直径约为2m，料斗直径约为3m。
二。高效重力沉降脱水设备
高效重力沉降脱水设备的研究重点是通过优化设备结构和使用絮凝剂辅助脱水来提高浓缩产品的浓度。具有代表性的新型重力脱水设备是国外的PPSM浓缩机和国内的深锥浓缩机。
(1) PPSM增稠剂。PPSM浓缩机是一种单级脱水设备。它的外壳是一个带锅底的圆形槽，围绕中心立轴的上部有絮凝给料井，轴的下部有螺旋、耙板和扰流杆，槽的底部有除糊器。絮凝剂的合理添加和搅拌、设计良好的进料井和澄清区对PPSM的溢流产量和质量至关重要。在PPSM，几乎看不到浓缩机中常见的干扰沉降区，而且澄清速度很快。该设备用于将稀浆料快速稠化成糊状排出，可长时间储存糊状物，同时清除清溢。该设备主要是为回填整个尾矿浆池而开发的，但在尾矿的表面堆放、中间产品的深度浓缩和浸出后的逆流洗涤中也有广泛的应用。
(2)深锥浓缩机。NGS深锥浓缩机主要由深锥、进料装置、搅拌装置、控制箱、加药装置和自动控制系统等组成。矿浆先进入脱气桶进行处理，然后进入旋风给料箱，被给料桶絮凝后的矿浆进入密相沉淀。通过密相沉淀物的再絮凝、过滤、压滤，澄清的溢流水从上溢流堰排出，下锥体底部排出高浓度底流。其主要特点是:使用絮凝剂增加颗粒尺寸，从而提高沉降速度；严格控制深锥浓密机密相层高度是提高浓缩效果的决定性因素之一。操作条件的自动控制。实验和生产实践表明，尾矿浓度可达40% ~ 70%，溢流中悬浮物含量小于500×10-6。
与选矿厂常用的密集大井相比，这类设备在外形上的显著特点是高度较高，其中高径比一般为1.5 ~ 2。
3.尾矿压滤
通常压滤机主要用于粘度大、颗粒细的化工产品脱水、选矿厂精矿脱水、金的氰化洗涤等。，但很少用于尾矿处理。但由于其脱水效果好、适应性强、压滤后尾矿处理方法灵活，近年来在黄金矿山尾矿处理中得到广泛应用，在冶金矿山尾矿处理中也有报道。
压滤机在氰化金尾矿中的应用具有特殊的意义。例如，某金矿采用全泥氰化尾渣压滤、滤饼过滤堆积、滤液回收的新工艺。与常规尾矿处理工艺相比，该工艺具有以下优点:饼干-过滤堆存，只建干渣场，不建尾矿库，大大简化了尾矿处理工艺；滤液返回磨矿分级作业代替新鲜水供应，既节约了新鲜水，又大大减少了尾矿中溶解金的损失，利用了尾矿中剩余的氰化物。通过尾矿压滤，利用滤液，实现了从磨矿分级到尾矿压滤的全浸出过程，延长了浸出时间，提高了金的浸出率。目前，压滤法处理氰化尾渣已在我国许多金矿成功应用。
压滤机很少用于冶金和有色金属矿山的尾矿脱水，只用于全尾矿充填料或膏体尾矿的制备。这主要是因为压滤机的能耗和处理成本高于常规重力沉降浓缩。另外，单机处理能力较低，在大型选矿尾矿的浓缩脱水中难以推广。然而，当尾矿重力脱水困难且尾矿浓度较高时，压滤技术将是一种可行的选择。
四。全尾填充
采矿空区采用分级尾砂作为充填材料的胶结充填技术在国内外矿山已得到广泛应用，但直到20世纪80年代人们才开始重视选矿厂的尾砂作为充填材料。首先，由于生态环保越来越受到世界各国政府的重视，环保法律法规对工业固体废物的处理做出了各种规定，追求无废矿山的目标被提上日程。其次，由于部分矿山分级尾矿产量低，其他砂石(河砂、海砂等。)必须购买或长距离运输以补充填充骨料。因此，用尾矿充填采矿空区，一方面可以合理利用尾矿废料，另一方面可以节约尾矿库，改善矿山环境，具有经济、环境、安全等多方面的效益。目前，我国在采矿空地区主要有全尾砂胶结充填和高水固结全尾砂充填两种方法。
(一)全尾砂胶结充填技术
传统的尾矿水力充填受到采矿技术、充填技术和设备的限制。大多数矿山只能使用去除-20μm或-37μm细泥后的粗尾矿。而且，泥浆输送浓度低，造成井下生产环境污染严重，充填强度不均匀，充填成本高。为了克服或减少尾矿分级充填的不利因素，自20世纪80年代以来，我国对尾矿充填进行了许多研究。现已形成尾矿高浓度(膏体)泵送充填和尾矿胶结充填重力输送两种充填技术。全尾砂胶结充填技术包括:高浓度尾砂制备脱水系统、充填料浆搅拌系统、泵送或重力输送系统、检测系统等。其中脱水系统和搅拌系统是影响灌装效果的关键因素。通过对某有色金属矿山全尾砂膏体泵送充填技术的深入研究，提出了几种满足采矿工程和可回收性要求的配合比。采用全尾砂+水泥+粉煤灰作为充填材料，其浓度为74% ~ 76%，灰砂比为1∶4，水泥与粉煤灰比为1∶0 5，水泥单耗为240 ~ 250kg/m3，单轴抗压强度大于4MPa。根据计算，采用全尾砂泵送充填技术的成本为67.72元/m3。
铁矿区地表附近无处修建尾矿库。全尾砂胶结充填采矿空区，避免在地表建尾矿库。该矿采用全尾砂胶结充填重力运输技术，全尾砂作为充填骨料。充填体强度达到1 ~ 2 MPa，充填材料浓度(重量)大于60%，充填材料灰砂比为1∶4 ~ 1∶6，其中矿房下部为1∶4，上部为1∶6。用磨细的高炉矿渣代替部分水泥，通过强力活化和搅拌制备充填料浆。约60%的充填料浆通过管道重力流送至采矿空区，预计充填成本为77.63元/m3。全尾砂胶结充填解决了矿山选矿厂的尾矿排放问题，实现了矿柱回收，矿石回收率将从60%提高到80%以上，从而实现了采选充填综合平衡的良性闭路循环，不需要修建尾矿库，不需要在地表排放尾矿。
需要指出的是，在国外，全尾砂充填在采矿空地区的应用通常称为膏体充填。其主要特征是充填骨料为全粒级尾矿，其中-20μm细粒含量(重量)不低于15%；尾矿需要过滤或浓缩至80%左右；添加水泥和其他胶结剂以及水，以调节充填材料的流变性和强度。使用高浓度膏体充填的优点是基本不析水，胶结剂用量少，稳定性好，强度高。因此，在整个尾矿胶结充填过程中，应注意提高尾矿浓度，采用膏体尾矿。
(2)高水固结全尾砂充填
高水固结全尾砂充填的本质是在尾砂胶结充填过程中，用高水材料代替水泥作为胶结材料，全尾砂作为充填骨料，与水按一定比例混合形成高水固结充填料浆。高水速凝材料(高水材料)由A、b两种组分组成，A料是以铝酸盐、硫铝酸盐或铁铝酸盐为主要成分的特种水泥熟料粉磨，加入适量缓凝剂制成的粉状材料。材料B是由硬石膏、生石灰和几种速凝剂共同粉磨而成的粉状材料。A料和B料可单独用水制浆，24h内不沉淀固化，但混合后30min内即可固化，形成高含水量的钙矾石和水合氧化铝凝胶。充填时，A料和B料需要分别制浆，分别由两套制浆系统和两个套管输送，在地下充填作业前几十米混合，然后流入采场，迅速水化、凝结、硬化。
高水速凝材料是一种在高水灰比条件下能快速凝结硬化的水硬性胶凝材料。该材料能将9倍于自身体积的水凝结成固体，凝结时间为0.5-1.0h，24小时强度为0.5-2.5 MPa，72小时强度为4.0-5.0 MPa。根据工艺设备条件和现场技术要求，充填料浆浓度可在30%-70%之间。高水固结充填料浆充填到采场后，无需脱水即可凝结成固体充填体。与常规胶结充填相比，高水胶结充填具有浆液浓度范围大、凝固速度快、不脱水、接顶效果好等特点。解决了井下环境污染，降低了工人的劳动强度，具有明显的应用优势。目前，该技术已在我国多个黄金矿山和有色金属矿山得到应用，并取得了良好的效果。
某铜矿采用全尾砂高水固结充填，要求充填体强度为2 ~ 3 MPa，充填材料配比为:甲料:乙料= 1∶1；沙:灰:水= 4: 1: 2.25。充填参数为:尾砂浆流量50m3/h，尾砂浆浓度64%；物料A(或B)的进料速度为13.5t/h，两个灌装站采用相同的控制参数，混合料浆流量为110m3/h，混合料浆浓度为69%。生产实践表明，全尾砂高水固化充填可实现快速无脱水充填，早期强度高，有利于改善井下生产条件，缩短充填作业周期，提高生产效率。全尾砂高水固化充填基本不下沉、不收缩，为解决普通尾砂胶结充填接顶难的问题提供了技术可能。
(3)膏体尾矿干堆
膏体尾矿干贮是近年来发展起来的一种尾矿处理方法，其特点是将脱水后的尾矿在地表干贮，可以节省常规尾矿库建设的投资。干堆其实就是半干堆。膏体尾矿经脱水后，可生产出一种无离析、低含水率的膏体尾矿。实现膏体尾矿干贮的关键在于尾矿脱水后达到相当高的浓度，堆放过程中无离析，渗析水少，有一定的支撑强度，能自然堆积成一定高度的脊状。该方法可堆放在峡谷、低洼、平地、缓坡等地形条件下，无需修建尾矿坝，基建投资少，维护简单，综合成本低。
澳大利亚、加拿大等国膏体尾矿处理的研究和实践表明，尾矿经脱水浓缩后干堆或填埋，不仅可以节省常规尾矿库的建设和维护费用，充分利用回水，还可以大大节省占地面积，消除尾矿库的安全隐患。而且尾矿堆场在矿山生产时可以回收，有利于环境保护。
膏体尾矿可采用压滤、深锥浓缩等方法制备。一般情况下，尾矿应浓缩至75% ~ 85%的固体含量。尾矿浓度的要求还应考虑运输方式。小厂矿可以用汽车把膏体运到排放地点。对于大型选矿厂，通常采用膏体泵进行输送。膏体尾矿可以逐层堆放。只要将堆积的膏体固化，就可以逐渐堆积到设计高度，这样可以减少占地面积。
为了克服尾矿库地面储存尾矿存在的环境、安全、占地等问题，尾矿高效脱水、全尾砂充填开采空区、膏体尾矿地面储存等新型尾矿处理方法具有广阔的应用前景。尾矿处理方法的选择取决于尾矿的性能和技术经济合理性。
