锡矿尾砂充填技术：重选尾砂用于井下充填，实现无尾排放

先说三个重点

重选尾砂用于井下充填，核心逻辑是把选矿厂排出的尾砂“变废为宝”——粗尾砂直接或胶结后充填采空区，细尾砂通过胶结固化后同样用于充填，从源头消灭尾矿库。锡矿山南矿通过尾矿零排放系统，日处理尾矿量达四百吨，成功实现无尾排放。大屯锡矿建成的同步尾砂膏体充填系统，充填规模达二十五万立方米每年，实现了十一点五公里超长距离管道输送和全流程自动化控制。

锡矿选矿厂每天排出大量尾砂。重选流程占比高的锡矿，尾砂量尤其可观。以锡矿山南矿为例，正常情况下每天生产一千二百余吨尾矿。这些尾砂过去怎么处理？堆尾矿库。但尾矿库总有满的一天，龙王池尾矿库达到服务年限后，库容压力巨大，尾矿排放问题直接制约了正常生产。

尾砂充填技术给出了另一条路——把尾砂送回井下，充填采空区。这不仅是尾矿处置方式的转变，更是采矿方法的变革。从“采空区塌了再说”到“采完就填”，从“地面堆尾矿”到“尾矿下井”，思路完全变了。

重选尾砂用于充填，可行吗

重选尾砂的主要成分是石英、长石等脉石矿物，粒度分布宽，从粗砂到细泥都有。这种物料能不能做充填材料？能，但得看怎么用。

粗粒尾砂沉降速度快、透水性好，适合做充填骨料。细粒尾砂沉降慢、含水率高，直接充填会造成采场积水、充填体强度低。所以尾砂充填的第一步就是分级——把粗的和细的分开处理。

锡矿山此前一直采用水泥胶结分级粗尾砂进行井下充填，但存在料浆浓度低、井下充填体分层严重等问题。这说明简单地把粗尾砂和水泥拌一拌就充进去，效果并不理想。后来通过技术攻关，成功突破了“固化剂加细尾砂”充填技术瓶颈，建成了仓储式膏体充填系统。

尾砂用于充填还有一个前提：环保安全。大屯锡矿的尾矿浸出实验结果表明，尾矿属于第I类一般工业固体废物。华锡铜坑矿的研究也证实，全尾砂胶结充填体试块浸泡九十天后，不会使地下水中重金属含量增加，各项指标均低于地下水质量标准规定的含量限值。也就是说，合格的全尾砂胶结充填体对地下水是安全的。

充填工艺的几条路线

锡矿重选尾砂的充填工艺，目前主要有三条技术路线。

分级尾砂胶结充填是最传统的方式。选厂尾砂经过水力旋流器分级，粗粒级沉砂作为充填骨料，加入水泥等胶凝材料搅拌均匀后泵送到井下。这条路的优点是工艺成熟、操作简单，缺点是对细尾砂处理不了——细粒级还是要排尾矿库。

全尾砂胶结充填是升级版。不分级，全部尾砂都用于充填。但全尾砂粒度细、比表面积大，要达到同样的强度需要更多的胶凝材料，成本更高。锡矿山南矿针对大量民采空区和老空区需要回填以及大量尾砂面临无处排放的问题，深入分析了细粒尾砂胶结充填技术的特点，进行了相关研究和设计。细粒尾砂由溢流尾砂和全尾砂按一定比例配制。

膏体充填是当前的主流方向。尾砂经过深锥浓密机浓缩到高浓度，加入少量胶凝材料，形成不分层、不离析的膏状料浆，泵送到井下。膏体充填的优点是充填体强度高、整体性好，缺点是系统投资大、技术要求高。

高峰锡矿的做法很有代表性：将原地面水砂胶结系统改造为全尾砂结构流体胶结充填系统，全部利用选厂选矿尾矿，经过深锥高效浓密机浓缩后对井下采空区进行充填。全尾砂结构流体充填料浆充入采场空区后不离析、不脱水，充填体整体性好、强度高。

几个关键参数：配比、浓度、强度

尾砂充填不是把尾砂倒进采空区就完事。充填体的强度够不够、料浆能不能泵送、成本高不高，都取决于几个关键参数。

充填配比是第一个要定的参数。水泥、粉煤灰、分级尾砂的配比直接影响充填体强度和充填成本。锡矿山浅部残矿回采采用的似膏体充填系统，适合的充填材料配比为水泥比粉煤灰比分级尾砂等于一比二比八，质量浓度为百分之七十到七十六。

充填浓度同样关键。浓度太低，充填体泌水率高、强度低；浓度太高，料浆流动性差、泵送困难。锡矿山闪星锑业通过“全尾矿固化剂胶结充填技术”攻关，将充填浓度从百分之四十五提升至百分之六十。浓度提升十五个百分点，充填体质量上了一个台阶。

强度要求取决于充填体的功能。作为下一分层回采时的作业平台，浇面层采用灰砂比一比六的充填体，三天强度需大于零点五兆帕。底部充填体的强度要求相对较低，灰砂比可以降到一比十二。

泵送剂和早强剂也是充填配方的组成部分。复合泵送剂的添加能大幅增加锡尾砂的增稠度及扩展度，有效改善充填料浆的流动特性，较为合理的添加量范围为百分之零点五到零点八。早强剂对锡尾砂充填体早期强度影响显著。

从排尾矿到无尾排放

尾砂充填技术的终极目标是无尾排放——选矿厂产出的尾砂全部用于井下充填，一滴也不排到地面。

锡矿山在这条路上走了好几年。二零一一年十二月，公司建成南矿浅部充填系统，百分之六十的尾砂可用于井下充填。二零一七年四月，又建成采选厂尾砂零排放工程，每年可累计减排尾砂量十三点五万吨。

但“零排放”不是一蹴而就的。南矿每天生产的一千二百余吨尾矿经分流后，粗尾矿回填井下，依然有三百多吨细尾矿排入龙王池尾矿库。直到二零二零年二月，南矿尾矿零排放系统全面试生产，采用长沙矿冶院先进技术，实现尾矿与废水分离，沉清废水循环利用，尾矿脱水后实现综合利用。系统日处理尾矿量达四百吨。二零二零年三月二十四日，系统连续稳定运行一个月，锡矿山正式成为锑行业首家无尾矿山。

大屯锡矿走的是另一条路——同步尾砂膏体充填。该项目充填制备站设置在井下一千三百六十米中段巷道，新建一套规模二十五万立方米每年的充填系统。项目总投资七千八百万元。这套系统实现了十一点五公里超长距离管道输送、立式砂仓动态高浓度稳定放砂，以及三千米水平加三百六十米垂直高扬程泵送的全流程自动化。

湖南某钨锡矿山也采用了类似思路，建成了废石不出坑充填系统和处理新老采空区的全尾砂充填系统，实现了地表废石、尾矿零排放。

充填技术带来的多重效益

尾砂充填带来的好处不止是“不用建尾矿库”这一条。

安全效益最直接。采空区不充填，地压得不到控制，地表塌陷是迟早的事。尾砂充填后，采空区得到即时回填，有效规避了地质塌陷风险。高峰锡矿的全尾砂结构流体胶结充填可更有效地控制采场地压，为回采作业提供良好条件。

环保效益同样显著。尾砂不再堆在地面，尾矿库的压力就小了。龙王池尾矿库二零一九年六月以来不再接收尾砂，达到了尾矿零排放。锡矿山南矿的无尾排放系统建成后，彻底解决了尾矿库库容紧张的关键问题。

资源效益也不容忽视。尾砂充填不是“把尾砂扔掉”，而是“把尾砂用掉”。充填体代替了部分水泥和砂石骨料，节约了充填材料成本。全尾砂固化剂胶结充填技术应用后，单方充填成本下降约百分之三十。经压滤脱水处理后的粗尾砂达到了建材原料要求，实现全部对外销售。

经济效益算总账更可观。某铅锌矿项目年消耗尾砂四十三点七万吨，可节省环境保护税六百五十五点五万元，同时将尾矿作为充填骨料产生直接经济效益三千一百三十点零五万元。尾砂从“花钱处理的废物”变成了“能产生效益的资源”——这笔账算下来，充填系统的投资回收期并不长。

写在最后

锡矿重选尾砂用于井下充填，实现无尾排放，这条路已经走通了。

从锡矿山南矿日处理四百吨的尾矿零排放系统，到大屯锡矿二十五万立方米每年的膏体充填系统，再到高峰锡矿“尾矿不建库、废石不外排”的闭路无固废模式——这些案例说明，尾砂充填不是实验室里的概念，而是已经在运行的成熟技术。

当然，每个矿山的条件不一样。尾砂性质不同、采空区条件不同、经济账不同，充填方案也要因地制宜。分级尾砂胶结充填、全尾砂胶结充填、膏体充填，三条路线各有适用场景。配比多少、浓度多高、用什么胶凝材料，这些都要通过试验来确定。

但大方向是明确的。尾矿库总有满的一天，环保要求只会越来越严。与其等到尾矿库撑不住了再想办法，不如早点把尾砂充填这条路走通。把选矿厂的尾砂送回井下，既解决了尾矿排放的难题，又治理了采空区的隐患——一举两得的事，值得每个锡矿选厂认真考虑。