锡矿尾砂充填技术：重选尾砂用于井下充填，实现无尾排放

30秒速读

锡矿重选尾砂用于井下充填，是解决尾矿库库容压力和实现无尾排放的成熟技术路径。重选尾砂粒度较粗，比浮选尾砂更适合作为充填骨料。

锡矿山南矿尾矿零排放系统日处理尾矿量达四百吨，粗尾砂回填井下，细尾砂经压滤脱水后作为建材原料对外销售，真正实现尾砂零入库。

河池市高峰锡矿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，选厂尾矿全部用于井下充填，资源综合利用率从不到百分之二十提高到百分之九十以上。

福建某锡矿改扩建项目总投资四千九百多万元，配套建设尾矿充填系统，采用无底柱浅孔留矿嗣后充填法采矿，尾矿渣全部胶结充填采空区。

尾矿库快满了，地下的空腔却空着

选厂每天排出大量尾砂，尾矿库越堆越高，库容一天天在减少。新尾矿库选址越来越难，征地费用越来越高，环保压力越来越大。而几千米深的井下，采空区一片连着一片，顶板随时可能垮塌，地压灾害的风险一直悬在头顶。

一边是地面上无处可去的尾矿，一边是地底下空荡荡的采空区。用尾砂充填空区，把两件麻烦事变成一件事，这个逻辑看起来很简单。

锡矿选矿以重选为主，重选尾砂的粒级分布决定了它特别适合做充填材料。重选是按密度分选的，粗粒锡石被收走了，剩下的尾砂里粗颗粒占比仍然不低，比浮选产出的细泥更适合作为充填骨料。这一先天优势，让锡矿尾砂充填在技术和经济上都有了可行性。

尾砂充填的三个层次

锡矿尾砂用于井下充填，根据材料配比和工艺路线的不同，可以分成三个层次。

最低层次是分级尾砂充填。选厂尾砂经过水力旋流器分级，粗粒级尾砂直接送入井下充填采空区。这种工艺最简单，成本最低，但充填体强度低，只适合对强度要求不高的非胶结充填区域。广西高峰锡矿早期采用的就是这种水砂充填工艺，一九六五年锡矿山南矿首次采用尾砂水力充填工艺控制大面积地压活动，效果明显。

中间层次是胶结充填。在尾砂中加入水泥等胶凝材料，按一定比例配制成充填料浆，泵送到井下采空区。胶结充填体的强度比纯尾砂充填高得多，可以支撑顶板、控制地压，同时也能降低矿石的损失和贫化。充填料浆浓度是关键参数，浓度太低浆体离析，充填体强度不足；浓度太高输送困难。胶结充填的核心是配比，高强度充填区域灰砂比通常为一比六，低强度区域可以放宽到一比二十。

最高层次是膏体充填。充填料浆浓度进一步提高到百分之七十以上，呈现膏状，不离析、不脱水，充填体整体性好、强度高。锡矿山锑业建成的仓储式膏体充填系统，将充填浓度从百分之四十五提升至百分之六十，单方充填成本下降约百分之三十。河池市高峰锡矿采用全尾砂结构流体胶结充填系统，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，可更有效地控制采场地压。

锡矿山南矿，四百年尾矿零排放的最后一公里

锡矿山南矿的无尾排放实践，是尾砂充填技术最完整的样本之一。

正常情况下，锡矿山南矿每天产生一千二百余吨尾矿。粗尾矿可以回填井下，但依然有三百多吨细尾矿需要排入龙王池尾矿库。而龙王池尾矿库已经达到服务年限，库容压力巨大，尾矿排放问题直接制约了正常生产。

二零一九年三月，锡矿山与长沙矿冶院合作启动南矿无尾绿色矿山建设工程示范项目。项目采用长沙矿冶院的核心技术，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。二零二零年二月全面试生产，日处理尾矿量达四百吨。

这个系统的关键在于尾矿开路。粗尾砂回填井下采空区，解决了地下地压控制问题。细尾砂经压滤脱水处理后达到建材原料要求，全部对外销售。废水和尾矿彻底分离，清水循环回用。三个阶段分别对应充填、建材、回水三种利用方式，真正做到了尾砂零入库。

此前，锡矿山北矿已经成功建成了无尾矿山示范工程，南矿系统是在北矿经验基础上的复制和优化。两套系统覆盖了全矿的尾矿出路问题，这座百年老矿终于在尾矿排放上走通了无尾矿山的路径。

福建某锡矿的尾砂充填设计

福建某锡矿改扩建项目提供了一个完整的尾砂充填系统建设方案。项目将原生产规模五万吨每年提升至十万吨每年，配套建设尾矿充填系统。

采矿方法采用无底柱浅孔留矿嗣后充填法，简单说就是矿石采出来运走，采空区随后用充填料回填。尾矿渣采用胶结充填采空区及建材利用，两条腿走路。

充填系统的核心设备包括高效深锥浓密机、水泥仓、搅拌桶等。选厂产出的尾砂直接送到充填制备站的深锥浓密机。需要充填时，浓缩机底流通过底流泵送至搅拌桶，与水泥、水搅拌均匀后直接放入充填钻孔。设计充填料浆制备能力为一百五十立方米每小时，日平均需充填料浆一千四百立方米。

充填钻孔从地表通到井下采区，料浆靠自流输送，不需要充填泵。只有当采场位置较高、自流条件不足时，才需要增加充填泵输送。充填完成后，管路要用清水彻底冲洗，防止充填料在管道内固结造成堵管。

这个设计的投资规模是四千九百多万元，全部为企业自筹，说明尾砂充填系统在中型矿山的投资体量是可控的。

尾砂充填的经济账

尾砂充填看起来增加了选厂的处理环节和井下输送系统，但算总账并不亏。

第一笔账是尾矿库的建设和维护成本省下来了。新建尾矿库的征地费用动辄几千万，再加上防渗工程、日常维护、闭库治理，累计投入巨大。福建某锡矿的尾矿充填系统总投资四千九百多万，如果建一个新尾矿库，费用只会更高。

第二笔账是井下充填的材料成本省了。矿山井下充填本来就需要骨料，如果从地表采石场运碎石下去，成本比用尾砂高得多。尾砂就地取材，输送成本低，还能把选厂的尾矿处置费省下来。

第三笔账是安全成本的隐性减少。采空区不充填，顶板垮塌、地表沉陷的风险始终存在。一旦发生事故，直接经济损失和停产损失远远超过充填系统建设的投入。黄岗矿业采用充填开采技术后，矿区地表沉陷控制在安全阈值内，地质环境保护成效显著。

第四笔账是尾砂作为建材的销售收益。锡矿山南矿的细尾砂经压滤脱水后达到建材原料要求，全部对外销售。虽然单价不高，但量大，长期看也是一笔稳定收入。

尾砂充填的关键技术问题

尾砂充填从理论可行到实际跑通，需要解决几个关键技术问题。

第一个是脱水问题。选厂尾矿以矿浆形式排出，含水率通常在百分之七十以上。直接充填会导致大量水分进入井下，增加排水负担，也会降低充填体强度。必须在充填前把尾砂浓度提高到合适水平，通常用高效深锥浓密机或压滤机来脱水。

第二个是配比问题。水泥用量直接决定了充填体强度和充填成本。胶结充填中水泥成本占比往往超过一半，如何在保证强度的前提下降低水泥用量，是技术优化的核心方向。锡矿山锑业研发的新型全尾砂固化剂，就是通过固化剂替代部分水泥，实现单方充填成本下降约百分之三十。

第三个是输送问题。高浓度充填料浆容易堵管。管径设计、流速控制、输送前后的管道冲洗，每一个环节都有讲究。充填完成后必须及时冲洗管道，防止残留浆料固结。输送管材要耐磨，陶瓷内衬复合钢管是不错的选择。

第四个是细粒尾砂的处理问题。重选尾砂中粗粒部分好处理，但细粒尾砂脱水难、充填体强度低。锡矿山的解决方案是把细尾砂做建材原料，而不是强行充填。这是一条值得参考的思路。

哪些锡矿适合上尾砂充填

尾砂充填不是所有锡矿都适合上，有几个前提条件。

矿山要采用充填采矿法。如果采矿方法本身是崩落法或空场法，要改为充填法需要整体调整采矿设计，牵涉面广、投入大。福建锡矿改扩建项目从一开始就确定用嗣后充填法，从设计源头就把充填系统纳入了。

选厂要有足够的尾砂产出量。尾砂充填系统有最低经济规模，太小的选厂上这套系统不划算。从实际案例来看，日处理量四百吨以上的选厂更适合上尾砂充填系统。

井下要有采空区可以充填。如果矿山还在开拓阶段，采空区少，尾砂充填的需求就不急迫。但提前建好充填系统，可以做到采充平衡，避免后期尾矿库爆满再想办法。

周边要有建材市场的需求。如果细尾砂不能作为建材销售，就只能全部充填，充填能力可能跟不上尾砂产出速度。锡矿山南矿把细尾砂销售给建材厂，减轻了充填压力，是值得借鉴的做法。

地面上尾矿库快装不下了，地底下采空区还空着。尾砂充填把两个问题凑到一起解决，用最简单的方式实现了资源循环。技术已经成熟，设备已经国产，剩下的就是矿山管理者的决心和执行力。

关于本文：文中案例和数据基于锡矿山南矿、高峰锡矿、福建某锡矿等公开项目资料整理。具体充填方案、设备选型和配比参数因矿山地质条件和选矿工艺而异，每个项目应根据实际情况设计充填系统。