浅析尾矿库扬尘综合治理论文

　　摘要：近年来我国经济社会快速发展，社会各个方面对于矿产资源需求量快速增长，这些对我国矿业发展也起到了很大的促进作用，但尾矿堆存数量也日渐增长，尾矿库扬尘问题不仅造成严重的生态环境污染，还对人们的身体健康带来巨大威胁，成为阻碍我国矿业持续稳步发展的主要因素。为此，本文结合某尾矿库对其扬尘问题进行分析探讨，研究尾矿库扬尘产生的主要原因，并提出一些综合治理措施，旨在进一步提升尾矿库扬尘治理发展步伐，最终有效消灭这一问题。

 

　　关键词：尾矿库；扬尘；产生原因；综合治理；措施

 

　　世界各国在矿业开发过程中每年都会产生非常巨大的尾矿数量，我国也不例外，目前矿山尾矿堆存量已经达到60亿t以上，而且这一数量还在逐年增长。特别是当前经济社会高速发展背景下，矿业开发需求还在逐年增长，这也促使矿产资源开采强度及其规模日渐扩大，选矿品位不断降低，而尾矿堆存数量越来越多，由于矿沙颗粒极细，排出的大量尾矿在没有有效覆盖的情况下，遭遇大风天气时，产生了十分严重的扬尘问题，对大气环境构成巨大污染。另外，随着尾矿库数量的快速增长，扬尘污染问题还在不断加剧，现已成为影响生态环境和威胁人们身体健康的重要因素，所以加强矿业扬尘治理问题方面的研究变得更加重要起来。通过对尾矿库扬尘产生的主要原因进行分析，并从完善尾矿库相关的生产管理措施，对重点地段进行针对性治理，工作人员应当加强相关行业的推广使用，从而加快尾矿库扬尘治理的步伐，最终达到消灭扬尘这一目的。

 

 

 

　　1.1尾矿颗粒分离

 

　　气温改变是导致干滩表面尾矿颗粒发生分离的重要因素，特别是进入高温炎热的夏季，或者是较为寒冷的冬季，出现突出的气温改变时，由于冷藏热缩因素影响，致使尾矿颗粒发生分离。同时气象改变也会对颗粒分离产生较大影响，特别是大风天气条件下或者降雨天气条件下，会引发土体颗粒从紧密结合状态转变为分离松散。

 

　　1.2尾矿颗粒运移

 

　　出现分离后的尾矿颗粒，在大气因素作用下，这些颗粒便会出现运移。而对这些颗粒运移具有较大影响的原因主要包括下面几点：首先，这些颗粒的自身重量；同时还包括这些颗粒之间具有的凝聚力。另外这些颗粒用于过程当中有着不同的运移形式。如对于一些0.10mm粒径以下的尾矿颗粒，在其运移过程当中，主要表现为悬浮式，颗粒在运移过程当中有着相对较远的距离，同时这些悬浮颗粒和运移颗粒总量相比，处于3%~30%的水平范围。另外这些悬浮起来的尾矿颗粒还会遭受风力因素影响，导致运移的速度与距离存在很大不同。而处于0.1mm~0.5mm粒径的尾矿，很多时候都是呈现跳跃方式进行运移，并在地表范围内以旋转形式进行前进，但相较于悬浮颗粒，在运移距离方面相对较近。尾矿颗粒和风力大小会对其运移动速度产生较大影响，这种运移形式一般每min最高达到6万次，在尾矿颗粒运移总量当中，处于50%~70%运移水平。0.5mm~1.0mm的尾矿颗粒，运移过程当中常常表现为蠕动式，因这种颗粒相对较大，在风力影响下使得这些尾矿颗粒在地表范围内呈现旋转或主动方式进行前进，该运移方式，是尾矿颗粒运移总量的7%~25%。

 

　　1.3尾矿颗粒沉积

 

　　因风速的不断下降，也或由于降雨因素影响，致使运移过程当中的尾矿颗粒发生沉积，而在沉积过程当中，首先是一些粒径较粗的颗粒先出现沉积，在这之后为历经中等的颗粒在粗颗粒周围沉积，并且空气中会悬浮一些颗粒较细的尾矿颗粒。

 

 

　　随着矿业开发的日渐深入，大量的尾矿堆存在尾矿库内，然而，因尾矿坝和干滩尾矿粒度等各类原因影响，即使这些颗粒含水量明显下降。另外，由于风力助力作用致使扬尘现象出现，特别存在较多大风天气，气候比较干旱的地带，常出现较为明显的扬尘问题，加剧了周围环境的污染。

 

　　现在引发尾矿扬尘问题的重要因素，涉及下面几方面内容，首先是尾矿库当中存在很多细小尾矿颗粒，随着近年来不断提升选矿工艺要求，大量矿石被磨碎，这也产生了大量粒度更细的尾矿砂。而尾矿粒径是影响粉尘量及其起动速度的重要原因，越是直径较小的尾矿粒，在其起动过程当中一般会面对较小的摩阻速度，进而引发很多粉尘量。其次，尾矿库坝体高度也会对尾矿扬尘产生较大影响，由于坝体高度的逐步提升，导致坝顶出现较大的风力，这对于扬尘的发生也起到了很大的促进作用。再者，尾矿库扬尘还会受到矿库干滩长度方面的影响，尾矿库具体运行实际，需要通过一定手段科学控制尾矿干滩长度，若没有很好的进行控制，就会大大增加扬尘几率，使扬尘问题更为突出。最后，尾矿库运行工作当中，由于不重视尾矿排放管理，如一些尾矿库生产成本投入有限，管理措施缺失，或者存在多头放矿管理，工作安排存在漏洞等这些问题，不仅增加了尾矿库扬尘问题，还对尾矿库扬尘综合治理带来巨大影响。

 

 

　　3.1尾矿堆存方式不同产生的扬尘特点

 

　　由于尾矿采用不同的堆存方式，也产生了不同的扬尘特点，如结合煤矿含水量的差异性来进行划分，主要有高浓度堆存、低浓度堆存以及压滤堆存和膏体堆存等几种形式，而高浓度堆存时，由于尾矿当中具有相对较高的含水量，能够自由流动，主要以矿浆形式来进行堆存，所以该堆存法又有湿法堆存之称，一般产生的扬尘相对较少。但是尾矿通过脱水浓缩处理，其中的含水量明显下降，并且极易产生沉淀，这时尾矿堆存过程当中，主要运用干法堆存，然而这一方法不但会产生很多扬尘，而且还会引发严重的污染问题。

 

　　3.2尾矿库不同类型引发的扬尘特点

 

　　现如今，就尾矿库来讲，包括的类型主要包括平地型、山谷型和傍山型几种类型，平地形这种尾矿库周边环境相对平缓，而且尾矿库扬尘问题较为突出，尤其是在大风因素作用下，会产生更多的扬尘，由于大量的扬尘没有有效阻挡，常常出现较大的影响距离与范围，污染生态环境。山谷型尾矿库由于在山谷口部位分布，在这样的环境条件下，时常出现一些山谷风，继而有很多扬尘出现，主要对矿谷前范围造成影响，由于山谷当中的树林会对扬尘产生较大的遮挡作用，一般不会形成较大的影响范围。另外，建设于山坡脚下的傍山型尾矿库，由于山谷风因素影响，也会有很多扬尘出现，但扬尘主要在山脚部位分布，一些扬尘也会受到山体阻挡。

 

　　3.3不同筑坝方式扬尘特点

 

　　由于筑坝方式的不同，也会出现不同的扬尘特点，尾矿库在筑坝过程当中，主要包括的类型有上游式、中线式以及下游式几种类型。建造于河流上端的筑坝，称之为上游式筑坝，筑坝过程当中主要运用充填堆积形式来完成，该类型的尾矿库由于堆积尾矿数量的快速增长也不断增加，同时对于下游生态环境具有一定的恢复作用，还能使坝体裸露面积大幅减少，控制扬尘总量。而在轴线上选择旋流分级冲击尾矿筑坝方式称之为中线式筑坝，实际运行过程当中，堆积坝边坡一直处在活动面上，生态无法及时有效恢复，并且会裸露大面积的坝体，极易产生扬尘，而且扬尘数量巨大。另外下游式筑坝方式，会导致堆积坝边坡大量暴露，并处在活动面上，生态环境不能及时恢复，也会产生较大扬尘。

 

 

　　4.1尾矿颗粒细

 

　　由于尾矿粒径会对模组摩阻起动速度及其粉尘量产生巨大影响，越是细小粒径的尾矿颗粒，面对的起动摩阻速度也会较小，大幅增加了粉尘数量，特别是该矿近年来不断改造升级选矿工艺，磨矿粒度变得越来越细，尤其是0.075mm粒径比例相较之前有了大幅提升，同时对尾矿砂实施风洞研究，了解到尾矿砂摩阻起动风速在5m~5.9m，最小起动风速为5m，产生很多扬尘，对扬尘综合治理带来较大难度。

 

　　4.2尾矿库坝体高度增加

 

　　该尾矿库目前已经使用很多年，而且尾矿库的坝体高度还在逐年提高，与此同时坝顶风力逐渐增大，使得尾矿扬尘问题变得越发严重起来，不利于尾矿库扬尘问题的综合治理。

 

　　4.3干滩长度过长

 

　　为了确保尾矿库坝体安全性，常常采用增加尾矿库干滩长度的方式进行应对，但与此同时，由于干滩长度太长，给尾矿扬尘的出现提供了更大的场所，增加扬尘发生几率，所以怎样在确保坝体安全前提下，对干滩长度科学控制，避免出现扬尘污染，成为尾矿库管理方面亟待解决的重要问题。目前该尾矿库干滩长度与相关规定要求相比，远远超过规定值，而引发这一问题的主要原因包括以下几个方面：

 

　　(1)我国近些年来常常出现一些尾矿库事故，这些对于尾矿库安全管理也产生了深刻影响，频发的尾矿库事故引发相关管理工作人员以及政府部门对于此项工作的高度重视，为使大坝能够持续稳定运行，在对库内水位及干滩长度进行控制时选择大于国家相关标准，虽然有效提高了大坝的安全系数，然而也给尾矿库扬尘问题创造了场所。

 

　　(2)坝体缺乏较为完善的在线自动监测系统，以至于管理工作人员难以对坝体具体运行实际充分掌握，管理工作开展过程当中一味地运用保守方式，以此保证大坝安全运行。

 

　　(3)降雨不足，难以起到良好的补充作用，而且尾矿库目前在输送方面，运用高浓度方式进行输送，进入尾矿库的水量大幅减少，而生产运水明显增加，具体运行实际不能根据正常水费科学控制，这是引发以上现象的主要原因。

 

　　4.4多管排放管理不到位

 

　　尾矿通过分散的多管小流量放矿方式，在尾矿库中排入尾矿，并将细粒级尾矿覆盖在各个分区干枯沉积物之上，干后的尾矿有一层表皮层形成，较为结实，能够抵御大风侵袭，如龟裂的天然粘土层，不但能够实现生产过程当中的短期防尘，同时还能对尾矿库表面进行长期固定。因此该矿尾矿排放过程当中主要运用这一方法，然由于管理、生产安排不科学，没有合理设置多管排放间距，资金投入有限，继而选择独管管方式进行排放，由于排放时间出现较长间隔，对于防尘作用造成一定影响。

 

 

　　石英矿、褐铁矿、磁铁矿、赤铁矿(板片状)、绿泥石、铁白石、绢云母、阳起石、透闪石、磷灰石等是铁尾矿的主要矿物组成。

 

　　恢复尾矿库植被过程当中，应当对岩土予以分析，并考虑土壤的肥力与养分条件，并分析污染元素给植被带来的不利影响，以及对人畜、食物链造成的危害。铁尾矿处于7.0~7.2的值，与植物生长需求相适应，土壤缺乏有机质和氮、磷元素，含有相对较为丰富的全钾含量，而缺乏有效太态钾，极低水平的阳离子交换量，提示土壤具有相对较低的保肥能力，尾矿库中有着中等水平的有效态锰含量，其他微量元素均与植物微量元素需求临界值较低，并存在较低含量的污染元素，这些有利于恢复尾矿库植被。

 

 

　　6.1生产管理措施

 

　　(1)对干滩长度合理控制。尾矿库安全性和尾矿库干滩长度密切相关，直接决定大坝自身安全，所以该尾矿库在管理干滩长度过程当中，出于保证大坝安全、管理方面的漏洞再加上大坝渗水等各方面因素影响，其实际长度与国家规定标准要大许多，进而导致主坝与副坝库当中有一片较大的干滩形成，进入春季之后由于大风天气不断增多，便会扬起很多颗粒细小的尾矿砂，对周围环境造成巨大污染，为此矿山结合实际，将安全监视系统安装于各尾矿库，并进一步提高矿区渗水方面的治理水平，根据国家有关规定标准设置干滩长度，避免干滩长度过长，减少扬尘亮，通过源头控制，减少扬尘带来的污染。

 

　　(2)加强多管排放。现如今尾矿库多管排放管理方面以及生产安排方面面临的问题还比较多，所以矿山今后还应当进一步扩大管理水平，增加投入力度。根据库区地形特点以及干滩长度，来科学确定多管排放的间距，以免出现盲目铺设问题。同时合理设置专人进行放矿管理，与多年工作经验充分结合，对放矿间隔时间科学控制，提高干滩尾矿含水量，减少扬尘的发生。根据有关程序要求，加强多管排放方面的管理，以免出现多管排放的情况。

 

　　(3)主坝复垦绿化。运用边坡复垦绿化方式有效绿化尾矿库的主坝，将厚度在0.3m的粘土铺设在尾矿砂表面，之后选择一些灌木进行栽植，并运用生根粉以及保水剂，提高土壤肥力条件，日常结合实际情况进行洒水，确保植物健康生长，提高植物成活率，通过复垦绿化植被现在长势均较好。

 

　　6.2重点地段扬尘治理措施

 

　　(1)粉尘覆盖剂。这是目前快速发展的新型技术手段，对于尾矿库干滩扬尘问题的治理发挥着十分重要的作用，并取得了明显效果，覆盖剂是由高分子聚合物组成，为灰白色无味无毒的乳液，与微细粉尘有着很强的结合力与渗透力。利用覆盖剂喷洒之后，能够使表面3mm达到硬化的效果，进而罩住粉尘，每次喷洒能够持续作用6个月以上，不仅控制大风造成的扬尘问题，也不会影响植物健康生长。

 

　　(2)干滩喷淋。合理建造输水管网，运用洒水方式形成水帘，提高尾矿砂的含水量，这样利于尾矿砂的团聚，有效控制与减少扬尘，喷淋设备可结合尾矿库干滩具体情况，对管网合理布置，可设置为单边喷淋，也可设置为两边喷淋，系统运行可采用手动控制方式和分程序控制方式，有效提高喷淋效果，控制和减少扬尘问题的发生，达到治理干滩扬尘的效果。

 

　　(3)干滩绿化。由于尾矿库是有很多个子库所共同组成，因此运行管理过程当中可分库管理，各个子库停运时间不应当少于3a，进而为干滩植物生长提供相应的周期。由于该尾矿库土壤条件相对较差，不但缺水，而且土壤肥力较低，另外，土壤当中还缺乏很多微量元素。结合尾矿库土壤情况，运用覆土法来栽植植物，通过不断实践，将尾矿库干滩绿化问题给有效解决，现如今尾矿库干滩上植被生长良好，取得了较好的绿化效果。这一技术主要是结合实际，科学选择树种，并在尾矿粉上选择稻壳进行覆盖，并运用保水剂和生根粉等，为植物生长创造条件，有效提高了绿化水平。

 

　　尾矿库干滩绿化过程当中植物选择相当重要，在具体选择过程当中，主要遵循以下原则：首先必须要耐受尾矿干滩的不良条件，同时还需要与当地气候相适应，所以应当首选乡土树种，如杨树、杏树、连翘，沙棘、刺槐、紫穗槐等树种，由于尾矿库土壤肥力条件较差，基于基质改良以及生态系统维护需要，在恢复废弃地生态过程当中，豆科植物发挥着良好的固氮作用。

 

　　运用生根粉，能够促使各类植物生理活性，还利于加速植物健康生长，有效增强其成活率，具有高效、广谱无污染的诸多优势，是植物生长过程当中一种新型的生物调节剂，所以应用于矿山生态恢复方面，对苗木成活率的提升起着很大的促进作用。

 

　　保水剂是一种具有特殊作用高吸水高分子材料的统称，保水剂能够吸收超过自身重量上百倍的水分，避免土壤侵蚀与板结，还有利于减少土壤变硬、结壳以及盐渍化，另外还能大幅减少灌溉水分流失量，提高水分土壤渗透性，减少氮磷淋溶，具体应用过程当中可拌种或者包衣、蘸根等。

 

 

　　结合以上分析发现，导致尾矿库扬尘问题的出现，是由很多方面原因所造成，所以为了更加全面的治理尾矿库扬尘问题，在治理过程当中应当运用综合性的技术手段，注重尾矿沙的粒径，工作人员在进行尾矿库扬尘综合治理的过程当中，只有确保尾矿库干滩表面能够形成一定厚度覆盖干滩表面，才能大幅提高治理效果，控制和减少尾矿库扬尘问题，避免对周围环境造成污染，并为矿业持续健康发展奠定坚实的基础