山西某尾矿库扬尘治理措施

邵靖超 钱 斌

(中冶北方工程技术有限公司，辽宁 大连 116600)

0 引言

尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的，用以堆存金属或非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿或其他工业废渣的场所。尾矿库接纳选厂输送的尾矿，尾矿筑坝后形成干滩。这种尾矿颗粒在风力作用下极易形成扬尘且形成的范围较大。由于尾矿粒度较细，被风卷起后悬浮于空中，人长期吸入悬浮在空中的尾矿细粒会导致尘肺等严重的呼吸系统疾病，而周边环境也因为大风扬尘导致大气污染，因此扬尘对于周边生态环境以及人文环境都有较恶劣的影响。近年来，矿业规模已经越来越大，尾矿库堆存的尾矿成为扬尘的重要来源，国内工矿企业加大尾矿库扬尘治理的力度，采用不同的抑尘方式并取得显著的成果。

某山西选矿厂，尾矿库位于原设计为上游法筑坝[1]，后期由上游法筑坝改为中线法筑坝，尾矿坝外坡原有的抑尘方式不再适用，因此尾矿库扬尘治理方案需要重新研究确定。

1 尾矿库基本情况

尾矿库位于选矿厂东南1 500 m的山谷内。山谷内有两个尾矿库，第一尾矿库位于山谷中段，距山谷口约1 700 m。原设计为上游法筑坝，初期坝坝顶标高1 427.5 m，坝高约65.5 m，最终堆积坝标高1 560 m，总坝高约200 m。1994年在尾矿库使用到1 514 m时为了增加尾矿库使用年限，改为中线法筑坝。中线法筑坝最终堆积标高定为1 620 m标高，总坝高为260 m总库容10 055 万m3。

2 扬尘的产生原因

2.1 气候原因

尾矿库为山谷型尾矿库，依山势而建，海拔1 400 m以上相对地面较高，气温相对较低，冷热气流流动形成风且风力较大，对于筑坝的尾矿具有风干作用。排放的尾矿颗粒所含水分被快速带走风干，风干后的的尾矿颗粒，被风卷起形成扬尘。

2.2 尾矿特性原因

尾矿相对于原矿以及精矿在粒度等级上都较细，如表1所示。

表1 尾矿粒度组成表

尾矿粒度较细，-200目平均64%以上，同时尾矿的干矿比重在2.7左右，相对较低。这种粒度细比重小的尾矿颗粒，极易被气流卷起飘浮在空中，并且不易落地。

2.3 筑坝方式的原因

中线法筑坝与上游法筑坝不同，上游法筑坝是全粒级尾矿均排放到库内，堆积坝外坡不被占用。采用“中线法”筑坝后，经旋流器分级的细砂排放到库内，细砂在库内侧形成干滩，含水量较好并且细砂形成了硬化壳，粉尘不易飞起；而粗砂被排放到堆积坝的外坡，暴露在外面，含水量较少的干燥的粉状尾矿颗粒容易被风刮起，形成粉尘污染环境。

3 尾矿库扬尘治理方案选择

3.1 常规的扬尘治理方法[2]

3.1.1 防尘网

防尘网由高分子材料制成的网状制品，使用时覆盖于易起尘的物料之上，起到防止粉尘飞起的作用，防尘网造价低廉，对粗颗粒大块碎石遮盖效果较好，然而对于尾矿这种细粒极物料，防尘网孔眼还是无法阻止其被风卷起，对于细颗粒尾矿干滩部分的抑尘作用不明显。

3.1.2 挡风墙

“挡风抑尘墙”又名“防风网障”是采用复合材料制成，加工成不同的几何形状、不同的开孔和开孔率的挡风墙。当气流通过墙体时，在墙体内侧形成上下干扰的气流，使墙内侧风力减弱，风速减小，达到墙外强风墙内弱风甚至无风的状态，控制了空气的流动从而抑制了尾矿粉尘的扬起。当墙外风力较大或者风向与挡风墙阻挡方向不一致时，挡风墙防风作用不明显，抑尘效果不明显。

3.1.3 植被覆盖

植被种植是防止尾矿干滩或者其它细粒物料堆场扬尘的手段之一，采用易生长的植物种植于坝外坡，利用植物的水土保持作用，将粉尘当作植物的土壤，实现控制尘土的作用，但是需要注意的是，尾矿干滩对于植物生长来说条件苛刻，须选择适应能力强成活率高的植被，同时植物需要定期维护保养，失去维护后植物死亡，将失去预防起尘的作用。

3.1.4 喷淋洒水车

2.1 手术时间、医疗费用、住院时间对比 对照组的手术时间和住院用时间均长于实验组，差异有统计学意义(P<0.001)；两组的医疗费用比较差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。

采用洒水车沿物料堆或者尾矿坝上道路行驶，利用喷枪向物料上空喷洒清水，保持物料表面湿润。由于洒水车装载水量有限，持续抑尘需要多台洒水车不断取水喷洒，另外洒水车所带喷淋泵扬程也有限，无法全部覆盖大滩面对于一些尾矿库的尾矿干滩，抑尘能力不足。

3.1.5 喷淋抑尘

喷淋抑尘是水通过喷嘴形成雾状小液滴，暂时悬浮于空中，当粉尘颗粒通过雾状空间时，因尘粒与液滴之间的碰撞、拦截和凝聚作用，尘粒随液滴降落下来。而附着于地面的粉尘颗粒由于喷洒增加了含水率，由于水分的作用团聚起来形成直径更大的团聚颗粒，直径更大的团聚颗粒起动风速变大，较不容易被风带起，从而达到了降尘抑尘的作用。

喷淋抑尘需要在工作时间内不停喷洒，保持喷洒区域内物料表面的湿润，在大风天气以及其他干燥天气还应延长喷淋时间，物料表面水分不被蒸发风干，团聚颗粒散开，再度形成扬尘。

3.2 尾矿库扬尘治理方案确定

3.2.1 扬尘治理方案分析比较

本选厂尾矿库采用中线法筑坝后，由于筑坝形式的原因，整个尾矿库外坡以及坝顶均用尾砂覆盖，尤其外坡，旋流器的沉砂不断排出，随着沉砂卸下，坡面不断被尾砂覆盖，原有的防尘网以及植被均被掩埋，无法阻挡尾砂裸露在外，随着尾砂快速被风干，扬尘不可避免。所以防尘网以及植被覆盖等方案不具有可行性，采用此方案的尾矿堆积坝的外坡和滩面无法进行防尘治理。

现场地形复杂，如果采用移动洒水车，洒水车只能沿着尾矿库道路行走，本身配置喷洒泵扬程有限，装载水量也有限，附带水枪喷洒半径很难覆盖所有裸露的坡面，洒水难度较大。

设置抑尘挡风墙需沿着尾矿库坝上道路沿线设置，道路蜿蜒曲折距离较长同时尾矿库山上地形复杂，地面起伏较大，挡风墙高度一般较高，施工环境较差。另外，风向随时间变化，而挡风墙只能沿道路设置，不可能将尾矿库全面合围，无法保证不扬尘，而且当风力较大时还是无法有效防止灰尘的扬起。

安装固定管道喷洒，在尾矿库坡面架设喷洒管道桁架，管道支状布置，每个支路设置电动遥控阀门，可根据需要随时切换喷洒区域。由于管道铺设范围更广，喷洒抑尘覆盖区域更加全面，既保证了喷洒范围也有利于保持抑尘效果，最终采用管道供水设置固定喷洒点的方案[3]。

3.2.2 喷洒设施布置

尾矿库坡面面积约350 万m2，服务面积很大，喷洒除尘需用水量200 m3/h左右，而从三公里外选厂单独架设管道输送除尘用水既不经济也不适宜工业用水有关节约用水方面的相关规程。同时尾矿库内水质较好，就近取水最为经济可靠，最终方案采用在尾矿库设置浮船泵站的方式取水使用。

坝上喷洒管道从喷洒水浮船泵站沿桁架架设到尾矿坝南路边，沿上坝公路至尾矿坝底部，长约3 000 m，其中DN250卷焊钢管长2 900 m，DN200钢管100 m。坝上喷洒管道采用DN250直缝卷焊钢管，每组喷头所用DN250/200/150钢管从坝上喷洒管道接出。主管道位于尾矿坝南坡，喷枪按尾矿坝标高分布，分成10个支管路，并分成7组控制，每组间用电动遥控阀门隔开。

支管路每隔约100 m从主管路上引出，最长支路管道长度480 m，桁架横跨尾矿库外坡，支路管道上布置5个喷头，每个喷头间隔约90 m。随着外坡形状，分支支路长度缩短，最短支路长80 m，设置1个喷头。每条支管路末端设置DN50的放空阀用于检修时放空管路，放空时水排尾矿库坝外坡面之上。

每组工作时，组内喷枪同时喷洒，每组工作10 min，依次进行，下一组继续喷洒。各组喷头标高及喷头数量及喷头布置安装情况见表2、图1。

表2 各组喷头标高及喷头数量

图1 喷淋管道布置图

3.2.3 构筑物及设备

1)给排水构筑物

喷淋用水水源采用尾矿库内水，在尾矿库回水浮船泵站附近新设喷洒浮船泵站一座。

2)主要设备及材料，见表3。

表3 喷洒系统主要设备及材料

4 结语

扬尘治理应根据不同的现场情况因地制宜，综合分析现场实际情况，通过深入分析扬尘的各方面诱因，掌握现场扬尘主要原因，而后进行详细的技术经济分析，确定最适宜的扬尘治理方案。

本选厂尾矿库扬尘的治理，根据尾矿库筑坝方式的改变，做出治理方式的调整，具有一定针对性与实用性，并取得了较好的治理成效。在尾矿库扬尘治理措施方面，由于中线筑坝法的特性，尾矿库扬尘治理措施具有一定独特性，采用喷洒水除尘以及配套的管道阀门系统，对未来设计类似尾矿库扬尘治理方案具有参考价值。