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堆浸工藝設計要點
發布時間：2017-04-24 09:40 瀏覽量：11385 來源：金鵬礦機
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與傳統的選礦工藝比較，堆浸工藝具有投資省、成本低、基建時間短、生產環節少等優點，但也有一些局限性。在工藝生產、廠址選擇和布置、工作制度、工藝條件、所采用的設備、材料等方面，堆浸工藝與傳統工藝有所不同，具有自身的一些特點。幾十年來，堆浸工藝伴隨著技術進步和創新，迅速成長、發展，設計方面也積累了不少經驗和知識。但總的來說，尚不夠完整、成熟、規范，缺少可指導設計的內容比較全面的工具書，不少東西有待總結和進一步探索。
一
堆浸工藝與廠址選擇
堆浸場址的選擇原則，與傳統工藝有相同之點，也有不同之處。相同的有：不占或少占農田，遠離居民區；廠（場）址不壓在礦床范圍內，不在采礦蹋落區與爆破危險界限之內；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，降低運礦成本；堆浸場應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。
堆浸濕法工藝通常由碎礦系統（有時含洗礦、制粒）、堆浸、吸附（萃取）、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備，生產期間需要運入大宗材料和運出精礦產品，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。由于碎礦系統對地形適應性較強，堆浸場地可因地制宜，整個選廠設施不必遠離采礦場，可縮短運礦距離，減少投資和成本。
堆浸場應盡可能與采礦廢石場設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施可集中設計，既減少投資，又便于管理。
二
堆浸設施應該根據地形特點布置
總的來說，堆浸場對地形條件要求不高，可因地制宜，根據地形特點分別設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。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。設計時，就優先考慮采用疊加式堆場。大量的生產實例表明，與永久性卸堆式堆場相比，疊加式堆場有如下幾方面的優點。
①場地平整費用較低；②由于連續堆浸，浸出率較高；③可省去洗堆、拆堆和運尾渣作業，生產成本較低；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，內側為山坡，外側為堆場。沿山坡內側靠公路挖排水溝，將界區內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，應留有適當的安全平臺，且使堆場邊坡保持一定的角度。當礦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，整個堆浸作業均有多個小堆場。每個小堆場均設有集液溝。生產經驗告訴我們，集液溝最好設雙溝。在浸出不同時期，根據溶液的品位高低，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。有的還需設貧液池。貴液池內可分隔為兩部分，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。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，暴雨季節灌水直接經過，產生沖池、漫池，造成金屬損失和環境污染。鑒此，設計時，應根據地形條件，將溶液池設在避開洪水徑流線的位置，并在池周邊做好排洪設施。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，可用砼結構，也可依地形條件挖掘土坑，內鋪防滲膜或黏土，施工速度快，又節省投資。不少礦山采用此種作法，能做到平時不滲漏，暴雨發生沖池現象。
堆場下游必須設具有一定容積的防洪池，否則暴雨季節不可避免地會造成金屬損失和環境污染。防洪池宜設在堆場周邊匯水范圍下游集結處。一般不建砼結構，采用挖地坑鋪設防滲膜的形式建造。由于防洪池內液體含有部分金屬離子，通常被揚送到貧液池，作為噴淋液，在堆場內部構成液體循環，平時一般無廢水外排。規模較大的堆浸場與廢渣場，為了達到環境保護的要求，在下游出口處設置擋砂擋泥壩。雨季，壩內可蓄水，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節使用（非雨季期間）。
三
堆浸設施設計
堆浸設施設計計算，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。過去的設計，大多參照同類型礦山生產情況，憑經驗確定堆浸面積。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為堆浸生產一個周期的天數（含筑堆、卸礦的天數），d；f為堆場面積系數，包含堆場死角、運輸道路等，通常取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，是連續的過程。生產正常情況下，堆場面積理論上是個常數。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處理的礦石總量，即日處理礦石量乘以一個周期的天數，與全年礦石處理量無直接關系。
筆者用公式（1）對大量生產實例進行驗算，計算結果與實際情況相當接近。因此認為，公式（1）可推廣作為設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部連續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。東北大學出版社出版的《堆浸法提金工藝與設計》介紹的公式為：
（2） V=K·e·h·s
式中：V為防洪池容積，m3；K為保險系數，一般為1.1～1.3，根據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（根據當地50～100年氣象資料而定）；h為最大連續降雨小時數，h（根據當地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，最大連續降雨小時數難以確定。南方地區，這個數字通常較大，依公式（2）算出的防洪池容積很大。在設計中，有時設定最大連續降雨時數為8～10h來計算，認為堆場經暴雨沖洗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，可不必設防洪池。公式（2）主要適用于下游無攔擋庫，單獨設置防洪池的計算。
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，所需溶液池的容積比金礦應大得多。總的原則是，溶液池的容積應與堆場規模相匹配，同時也滿足后續作業的儲存要求。
四
堆浸工作制度
堆浸在露天作業，受氣候影響較大，惡劣天氣條件下，往往難于維持正常生產。中國南方雨季時間長，北方冰凍時間久，都會使堆浸生產全年工作日縮短。南方堆浸生產經驗表明，小雨天氣對生產影響不大。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，使堆浸生產在雨季期間（除非大暴雨）也得以繼續進行。南方地區年工作日，一般可達300d。但北方地區冰凍期間要維持正常生產，難度大得多。北方在冬天通常采用的辦法，是使堆浸作業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。設計地下敷設的壓力輸液管時，特別要注意，當管子從低往高布置時，不可以在中間出現低陷點儲存水后會產生凍結，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低落點（這部分地形低），則必須在此處設置放水口及閘閥。北方地區堆浸生產全年工作日，大約為240～290d。
堆浸噴淋工作制度以及各作業的工作時間，宜根據不同礦種及參照不同類型礦石的生產特點來制定。有條件的情況下，可進行試驗。
五
設計指標及主要工藝條件
與傳統工藝相似，堆浸工藝設計確定浸出指標的依據，也是選礦試驗結果與實際生產指標，也可參與類似礦山的生產實踐。但不同的是，傳統工藝試驗是模仿生產條件進行的，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，設計時應盡可能以工業性（半工業性）試驗結果作為確定浸出指標的依據。如無工業性試驗，可參考原礦性質相似的礦山堆浸生產指標，并參照柱浸指標，適當調整后確定。
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性（半工業性）試驗擬定。適宜的堆浸周期確定依據有兩條：一是浸出率指標；二是堆浸尾渣品位對應的盈虧平衡點。從設計經驗可知，有時柱浸的天數與實際堆浸生產差距很大，如金礦，實際生產天數往往是柱浸天數的2～2.5
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