专利名称：超细尾矿流态化开采及细菌浸出的系统及其工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于溶浸采矿领域，特别涉及适用于尾矿库堆积的超细尾矿的二次开采超细尾矿流态化开采及细菌浸出的系统及其工艺。
背景技术：
尾矿占矿山固体废弃物的29%，黑色金属矿山每年排放的废石尾矿约6. 2亿吨，有色金属矿山约I. 15亿吨。我国堆存的铁尾矿的全铁品位大多在5 15%，有的甚至高达27% ;金矿尾矿中的含金量一般为0. 2 0. 6克/ 吨；铜矿尾矿含铜0. 02 0. 1%左右；铅锌矿尾矿含铅锌0. 2 0. 5%左右。以当前可选铁尾矿总堆存量45亿吨计算，尾矿中相当于存有铁5. 4亿吨；以当前可选黄金尾矿总堆存量5亿吨计算，其中尚含有黄金300吨左右。此外，我国矿产资源共、伴生组分丰富，其中铁矿石中大约有30多种有价成分，但能回收的仅20多种，一些金属元素尚遗留在尾矿中，每年矿产资源开发损失总价值约780亿元。尾矿二次开采工艺和难度随尾砂堆放方式与开采用途而异，在金属矿山，视尾矿库情况不同，主要采用干采与水采两种工艺。对于平原筑坝的尾矿库，尾砂一般呈干砂状，多采用铲运机铲运，如山东招远金矿和望儿山金矿。该种方式成本较高，但工艺较简单，对于凹陷尾矿库，开采难度较大。望儿山金矿试验采用了直溜的方法，湘西金矿和汝山金矿等一些矿山则采用了浮船泵采的方法。尾矿的流态化开采是采用水碎作业将尾矿制浆后，利用浸矿剂和浸矿细菌对有用组份进行回收，再转入深锥浓密机实现固液分离，含有金属离子的溶液送水冶厂处理，浸出尾渣用于地表堆存或井下胶结充填。尾矿流态化开采实现了尾矿资源的再生利用。在经济效益上，可以缓解矿山充填尾砂不足的问题；在社会和环境效益上，它既可减小尾砂堆放在地表对环境的影响，又可解决尾矿库的安全隐患。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是为尾矿库沉积尾矿中的有价金属成分的回收利用提供一种经济简便的方法，实现矿山固体废弃资源的二次开发利用，同时解决尾矿堆积带来的社会环境问题的超细尾矿流态化开采及细菌浸出的系统及其工艺。本发明的技术方案是超细尾矿流态化开采及细菌浸出工艺系统，该系统包括尾矿流态化开采系统、搅拌浸出系统和深锥浓密系统；
所述尾矿流态化开采系统包括高压水泵、高压水枪，运浆沟和集浆池；
所述搅拌浸出系统包括第一砂浆泵、搅拌桶、搅拌叶片PH值检测装置、第一电动机和含菌溶浸添加装置；
所述深锥浓密系统包括深锥、絮凝剂添加装置、搅拌耙、浸出富液排出管和浸出尾渣排出管、第二砂浆泵和第二电动机；
其中，所述高压水泵通过管路与置于尾矿堆上的所述高压水枪连接，所述尾矿堆前端设置所述运浆沟和集浆池，所述第一砂浆泵一端通过管路所述集浆池联通，一端通过管路所述搅拌桶联通，所述搅拌桶内设置所述搅拌叶片，所述pH值检测装置、第一电动机和含菌溶浸添加装置设置在所述搅拌桶顶端，所述第一电动机与所述搅拌叶片固接，所述搅拌桶通过所述第二砂浆泵与所述深锥联通，所述深锥内设置所述搅拌耙，所述深锥的底端设置浸出尾渣排出管，所述深锥上端设置所述浸出富液排出管，所述絮凝剂添加装置和第二电动机设置在所述深锥的顶端，第二电动机与所述搅拌耙固接。进一步，该系统还包括检测装置，所述检测装置设置所述浸出富液排出管上。本发明的另一目的是提供一种超细尾矿流态化开采及细菌浸出工艺，具体包括以下步骤 步骤I :将高压水枪布置于尾矿堆的回采工作面上方，通过I. 5MPa的高压水泵供高压水，在所述高压水枪的出口形成I. 0-1. 2MPa的高压水射流，以顺向冲采法冲下尾矿，形成自流矿浆，矿浆以流速为0. 6m/s通过坡度为5-7%的运浆沟过滤后流入的集浆池内，所述集浆池内的自流矿浆浓度为30-40% ；
步骤2 :在所述集液池边设置第一砂浆泵，以4MPa的泵压将矿浆送入的搅拌桶，搅拌桶泵入I. 5-2kg/cm3的压缩空气，pH值检测装置测量所述搅拌桶内的矿浆的pH值，如果pH大于I. 5，则通过含菌溶浸添加装置补充溶浸剂调节矿浆的pH为I. 5，再启动第一电动机，带动搅拌叶片搅拌矿浆，使在搅拌桶内滞留3h，备用；
步骤3 :将经过步骤2处理过的矿浆通过第二矿浆泵送入深锥内，通过絮凝剂添加装置向深锥中加入浓度为0. 5%。的絮凝剂，启动第二电动机，第二电动机带动搅拌耙搅拌矿浆，矿浆在深锥中浓缩滞留8h后，矿浆经过深锥浓缩后的底流浓度达到80%，矿砂从深锥底部的浸出尾渣排出管，溢流溶液从深锥上端的浸出富液排出管，浊度小于500ppm，溢流溶液检测装置对溢流溶液的金属离子浓度进行检测，合格溶液送水冶厂进行处理，否则将溶液送回尾矿堆，进入下一个循环。
本发明的有益效果是由于采用上述技术方案。该系统可充分回收金属尾矿内有价元素，进一步提高我国矿产资源利用率；细菌浸出过程贯穿整套工艺始终，提高了尾矿浸出效率；实现对浸渣的高浓度排放，节约用水，降低对周边环境的污染。超细尾矿流态化开采及细菌浸出工艺作为一种新型高效环保的尾矿处理技术，可以有效回收尾矿中有用金属成分，将对缓解我国矿产资源的供需矛盾具有重要意义。
图I为超细尾矿流态化开采及细菌浸出工艺流程示意图。图2为超细尾矿流态化开采及细菌浸出工艺系统组成示意图。图中1 一闻压水栗，2 —闻压水枪，3—尾矿堆，4一运衆沟，5—集衆池，6—第一砂楽■泵，7—揽拌桶，8—揽拌叶片，9 —pH值检测装置，10一第一电动机,11 一含菌溶浸添加装置，12—深锥，13—絮凝剂添加装置，14 一搅拌耙，15—浸出富液排出管，16—浸出尾渣排出管，17一第二砂衆泵，18一第二电动机，19一检测装置。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的技术方案做进一步描述。
如图I所示为本发明一种超细尾矿流态化开采及细菌浸出工艺，具体包括以下步骤
步骤I :将高压水枪布置于尾矿堆的回采工作面上方，通过I. 5MPa的高压水泵供高压水，在所述高压水枪的出口形成I. 0-1. 2MPa的高压水射流，以顺向冲采法冲下尾矿，形成自流矿浆，矿浆以流速为0. 6m/s通过坡度为5-7%的运浆沟过滤后流入的集浆池内，所述集浆池内的自流矿浆浓度为30-40% ；
步骤2 :在所述集液池边设置第一砂浆泵，以4MPa的泵压将矿浆送入的搅拌桶，搅拌桶泵入I. 5-2kg/cm3的压缩空气，pH值检测装置测量所述搅拌桶内的矿浆的pH值，如果pH大于I. 5，则通过含菌溶浸添加装置补充溶浸剂调节矿浆的pH为I. 5，再启动第一电动机，带动搅拌叶片搅拌矿浆，使在搅拌桶内滞留3h，备用；
步骤3 :将经过步骤2处理过的矿浆通过第二矿浆泵送入深锥内，通过絮凝剂添加装置向深锥中加入浓度为0. 5%。的絮凝剂，启动第二电动机，第二电动机带动搅拌耙搅拌矿浆，矿浆在深锥中浓缩滞留8h后，矿浆经过深锥浓缩后的底流浓度达到80%，矿砂从深锥底部的浸出尾渣排出管，溢流溶液从深锥上端的浸出富液排出管，浊度小于500ppm，检测装置对溢流溶液的金属离子浓度进行检测，合格溶液。如图2所示，本发明超细尾矿流态化开采及细菌浸出工艺系统，该系统包括尾矿流态化开采系统、搅拌浸出系统、深锥浓密系统，
尾矿流态化开采系统包括高压水泵I、高压水枪2，运浆沟4和集浆池5 ；
搅拌浸出系统包括第一砂浆泵6、搅拌桶7、搅拌叶片8、pH值检测装置9、第一电动机10和含菌溶浸添加装置11 ；
深锥浓密系统包括深锥12、絮凝剂添加装置13、搅拌耙14、浸出富液排出管15和浸出尾渣排出管16、第二砂浆泵17和第二电动机18 ；
其中，高压水泵I通过管路与置于尾矿堆I上的所述高压水枪2连接，所述尾矿堆I前端设置所述运浆沟4和集浆池5，所述第一砂浆泵6 —端通过管路所述集浆池5联通，一端通过管路所述搅拌桶7联通，所述搅拌桶7内设置所述搅拌叶片8，所述pH值检测装置9、第一电动机10和含菌溶浸添加装置11设置在所述搅拌桶7顶端，所述第一电动机10与所述搅拌叶片8固接，所述搅拌桶7通过所述第二砂浆泵17与所述深锥12联通，所述深锥12内设置所述搅拌耙14，所述深锥12的底端设置浸出尾渣排出管16，所述深锥12上端设置所述浸出富液排出管15，所述絮凝剂添加装置13和第二电动机18设置在所述深锥12的顶端，第二电动机18与所述搅拌耙14固接，检测装置19设置所述浸出富液排出管15上。本实施例所处理的矿山尾矿平均含0. 86%可溶铜，-75um占55%，成分主要是孔雀
O步骤I.将一台高压水枪2布置于尾矿堆3上方。回采工作面坡度约30%，台阶高度10m，工作面宽度30m。通过I. 5MPa的高压水泵3供高压水，在高压水枪2的出口形成
I.0-1. 2MPa左右的高压水射流，以顺向冲采法冲下尾矿，形成自流矿浆。矿浆再通过约坡度约为5-7%的运浆沟4流入F8mX深2m的集浆池5。自流矿浆浓度约为30_40%，流速约为
0.6m/s。集浆池入口处设有格筛除屑装置，筛孔直径F5mm。步骤2 :在A步骤的集液池边安装的第一砂浆泵，以4MPa的泵压将矿浆送入F4mX高4m的搅拌桶。搅拌桶中心可泵入I. 5-2kg/cm3的压缩空气，同时可由pH值自动测量仪测量矿浆PH值，通过补充含菌硫酸溶液调节矿浆pH在I. 5左右(左右是不确定范围值，)，矿浆在搅拌桶内滞留约3h左右。步骤3 :在步骤2的搅拌桶底流处安装第二砂浆泵，将搅拌桶的底流送入F8mX高Sm深锥。深锥中加入聚丙烯酰胺絮凝剂，絮凝剂溶液浓度为0. 5%。，砂浆对絮凝剂的消耗量为10g/t，矿浆在深锥中浓缩滞留8h后，底流矿浆浓度为80%，溢流固体含量约300mg/L，溢流液进行铜离子浓度检测，浓度大于2g/L时进行水冶处理，水冶残液铜离子浓度为0. 2g/L0水冶残液及铜离子浓度未达2g/L的浸出富液由高压泵送至水采工作面，为高压水枪供水。本工艺的铜回收率约75%，每吨铜耗酸3. 5 t0本实施例所处理的矿山尾矿平均含 0. 86%可溶铜，-75um占55%，成分主要是孔雀
O步骤I将一台高压水枪布置于尾矿库上方。回采工作面坡度约30%，台阶高度10m，工作面宽度30m。通过I. 5MPa的高压泵供水，在水枪出口形成I. 0-1. 2MPa左右的高压水射流，以顺向冲采法冲下尾矿，形成自流矿浆。矿浆再通过约坡度约为5-7%的运浆沟流入F8mX深2m的集浆池。自流矿浆浓度约为30_40%，流速约为0. 6m/s。集浆池入口处设有格筛除屑装置，筛孔直径F5mm。 步骤2在步骤I的集液池边安装第一砂浆泵，以4MPa的泵压将矿浆送入F4mX高4m的搅拌桶。搅拌桶中心可泵入I. 5-2kg/cm3的压缩空气，同时可由PH值自动测量仪测量矿浆pH值，通过补充含菌硫酸溶液调节矿浆pH在I. 5左右(左右是不确定范围值，)，矿浆在搅拌桶内滞留约3h左右。步骤3在步骤2的搅拌桶底流处安装第二砂浆泵，将搅拌桶的底流送入F8mX高Sm深锥。深锥中加入聚丙烯酰胺絮凝剂，絮凝剂溶液浓度为0. 5%。，砂浆对絮凝剂的消耗量为10g/t，矿浆在深锥中浓缩滞留8h后，底流矿浆浓度为80%，溢流固体含量约300mg/L。所得溢流液进行铜离子浓度检测，浓度大于2g/L时进行水冶处理，水冶残液铜离子浓度为
0.2g/L。水冶残液及铜离子浓度未达2g/L的浸出富液由高压泵送至水采工作面，为高压水枪供水。本工艺的铜回收率约75%，每吨铜耗酸3. 5 t。
权利要求
1.超细尾矿流态化开采及细菌浸出工艺系统，其特征在于，该系统包括尾矿流态化开米系统、揽祥浸出系统和深维浓S系统； 所述尾矿流态化开采系统包括高压水泵(I)、高压水枪(2 )，运浆沟(4 )和集浆池(5 );所述搅拌浸出系统包括第一砂浆泵(6)、搅拌桶(7)、搅拌叶片(8) pH值检测装置(9)、第一电动机(10)和含菌溶浸添加装置(11); 所述深锥浓密系统包括深锥(12)、絮凝剂添加装置(13)、搅拌耙(14)、浸出富液排出管(15)和浸出尾渣排出管(16)、第二砂浆泵(17)和第二电动机(18)； 其中，所述高压水泵(I)通过管路与置于尾矿堆(I)上的所述高压水枪(2 )连接，所述尾矿堆(I)前端设置所述运浆沟(4)和集浆池(5)，所述第一砂浆泵(6) —端通过管路所述集浆池(5)联通，一端通过管路所述搅拌桶(7)联通，所述搅拌桶(7)内设置所述搅拌叶片(8 )，所述pH值检测装置(9 )、第一电动机(10 )和含菌溶浸添加装置(11)设置在所述搅拌桶(7)顶端，所述第一电动机(10)与所述搅拌叶片(8)固接，所述搅拌桶(7)通过所述第二砂浆泵(17)与所述深锥(12)联通，所述深锥(12)内设置所述搅拌耙(14)，所述深锥(12)的底端设置浸出尾渣排出管(16)，所述深锥(12)上端设置所述浸出富液排出管(15)，所述絮凝剂添加装置(13)和第二电动机(18)设置在所述深锥(12)的顶端，第二电动机(18)与所述搅拌耙(14)固接。
2.根据权利要求I所述的超细尾矿流态化开采及细菌浸出工艺的系统，其特征在于，该系统还包括检测装置(19)，所述检测装置(19)设置所述浸出富液排出管(15)上。
3.一种超细尾矿流态化开采及细菌浸出工艺，其特征在于具体包括以下步骤 步骤I :将高压水枪布置于尾矿堆的回采工作面上方，通过I. 5MPa的高压水泵供高压水，在所述高压水枪的出口形成I. 0-1. 2MPa的高压水射流，以顺向冲采法冲下尾矿，形成自流矿浆，矿浆以流速为O. 6m/s通过坡度为5-7%的运浆沟过滤后流入的集浆池内，所述集浆池内的自流矿浆浓度为30-40% ； 步骤2 :在所述集液池边设置第一砂浆泵，以4MPa的泵压将矿浆送入的搅拌桶，搅拌桶泵入I. 5-2kg/cm3的压缩空气，pH值检测装置测量所述搅拌桶内的矿浆的pH值，如果pH大于I. 5，则通过含菌溶浸添加装置补充溶浸剂调节矿浆的pH为I. 5，再启动第一电动机，带动搅拌叶片搅拌矿浆，使在搅拌桶内滞留3h，备用； 步骤3 :将经过步骤2处理过的矿浆通过第二矿浆泵送入深锥内，通过絮凝剂添加装置向深锥中加入浓度为O. 5%。的絮凝剂，启动第二电动机，第二电动机带动搅拌耙搅拌矿浆，矿浆在深锥中浓缩滞留8h后，矿浆经过深锥浓缩后的底流浓度达到80%，矿砂从深锥底部的浸出尾渣排出管，溢流溶液从深锥上端的浸出富液排出管，浊度小于500ppm，检测装置对溢流溶液的金属离子浓度进行检测，合格溶液送水冶厂进行处理，否则将溶液送回尾矿堆，进入下一个循环。
全文摘要
本发明超细尾矿流态化开采及细菌浸出系统及工艺，该设备包括尾矿流态化开采系统、搅拌浸出系统、深锥浓密系统。工艺为将富含有价元素的金属尾矿经高压水冲采后转为矿浆；将矿浆泵入搅拌桶，再加入浸出剂和浸矿细菌，通过机械搅拌实现尾矿颗粒内有用成份的充分浸出；搅拌桶内的矿浆再进入深锥浓密机，在絮凝剂和搅拌耙架的作用下，实现浸渣和富液的分离，合格的溢流富液进入水冶处理车间，不合格浸出富液和水冶余液返回尾矿堆冲采，深锥底流高浓度砂浆用于地表堆存或井下充填。本发明具有以下优点可充分回收金属尾矿内有价元素，进一步提高我国矿产资源利用率；提高了尾矿浸出效率；实现对浸渣的高浓度排放，节约用水，降低对周边环境的污染。
文档编号B03B9/06GK102764692SQ201210245009
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月13日 优先权日2012年7月13日
发明者吴爱祥, 尹升华, 王洪江, 王贻明, 缪秀秀, 艾纯明, 韩斌, 黄明清 申请人:北京科技大学