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“创新引领、铸就品牌” 特色技术系列报道 ——大型金矿永久性衬垫,堆浸场设计技术

我国是一个低品位、难处理金矿资源分布广泛的国家,现已探明的黄金储量中,约有3000吨左右属于低品位资源,约占探明储量的1/4。堆浸法是目前处理低品位金矿的主要方法。长期以来我国采用的堆浸法提金技术以可重复利用底垫、可倒堆的方式为主,该方法生产成本高、环境风险大。

2005年,矿冶科技集团有限公司(原北京矿冶研究总院)与国外工程公司合作,完成内蒙古长山壕金矿南堆浸场设计。该设计采用了一种全新的堆浸系统解决方案——永久性衬垫堆浸法,克服了传统堆浸场设计中场地局限大、贵液收集难、寒冷地区难以全年生产等一系列难题。此后,矿冶集团采用永久性堆浸技术,陆续在国内外完成多项金矿堆浸场设计,并在项目实践中不断创新,形成了特色专有技术。

筑堆系统

采用永久性衬垫堆浸法的堆浸场在衬垫上矿石堆存到一定高度后开始浸出作业,作业完成后不卸堆,直接在上一层矿堆上进行筑堆,直至堆浸场服务结束。根据地形条件,永久性堆浸法可灵活选用汽车筑堆或移动式胶带机筑堆。

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溶液循环系统

永久性堆浸场溶液循环系统由贫液输送及布液系统和贵液收集及输送系统构成。溶液在堆浸系统中的循环有两个关键的难题,一是堆浸场底部的贵液在防渗膜表面沿坡度流动时形成的“滞留”和“沟流”现象对浸堆的稳定性破坏问题。二是溶液在系统中循环时在寒冷地区和干旱地区产生的冻结或蒸发问题。矿冶集团在设计实践中采用堆浸场溶液分区管理、浸堆底部设置渗滤系统、埋管滴淋和贵液内池等创新技术,有效解决了以上难题。

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防渗与检漏

衬垫防渗漏与检漏、防洪与排洪、浸堆抗震等问题的有效解决是确保堆浸场安全、环保运行的关键。矿冶集团在这些方面均拥有核心关键设计技术。尤其是网络芯片法检漏在沙特AU-SUQ项目的应用,彻底解决了大型堆浸场精准检漏问题。采用基于ANSYS的有限元强度折减法的数值模拟技术模拟浸堆在各种工况下的稳定性,在保证安全的前提下增加永久性浸堆的高度,提高底垫利用率。矿冶集团设计的长山壕一期浸堆高度高达80m。

数字化精准设计技术

矿冶集团在设计实践中采用数字化精准设计技术,通过三维仿真软件建立浸堆模型。该模型不仅能将设计的堆浸场及其附属的重要设施可视化,还能输出浸堆总容积、每层矿堆的容积、布液面积等重要参数。另外,通过对浸堆模型的分析、计算,还可得出浸堆的最危险滑裂面及安全系数,对浸堆的稳定性进行评价。

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典型案例

矿冶集团依托专利、专长技术,先后完成十余座永久性衬垫堆浸项目咨询、设计及EPCEPCM,在堆浸设计领域处于国内领先水平。

1)新疆金川矿业有限公司金山金矿堆浸项目

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金山金矿原属于香港上市公司恒兴黄金,2020年被山金集团收购,是新疆维吾尔自治区单体最大产金矿山。年处理原矿500万t,年产合质金逾2.5t。采用汽车筑堆、滴淋布液,设计堆高72m。先后获得北京市优秀工程勘察设计二等奖、中国有色协会设计一等奖,入围全国勘察设计行业建国七十年优秀勘察设计项目。

2)内蒙古太平矿业长山壕金矿(一期)

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内蒙古太平矿业长山壕金矿现隶属于中国黄金集团,原为加拿大艾芬豪矿业有限公司控股的外资企业。该项目一期是由北京矿冶科技集团承担EPCM,与国际知名工程公司共同合作按国际标准完成设计的大型堆浸黄金矿山。采用露天采矿-破碎-堆浸-炭吸附-解吸电积-熔炼工艺流程,最终产品为合质金。该项目创新性的使用“沟壑堆浸”技术,并采用一系列工程措施解决了衬垫、防洪、集液、布液等问题。采用滴淋埋管布液技术及贵液池“内池”技术,解决冬季连续生产难题。是国内首个采用永久性堆浸技术的大型矿山。

3)沙特阿拉伯国家矿业公司(MA’ADEN)AS-SUQ金矿堆浸项目

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AS-SUQ金矿堆浸项目由沙特阿拉伯国家矿业公司(MA’ADEN)投资,北京矿冶科技集团有限公司设计,完全按照美国标准设计。该项目采用矿冶集团专有的永久性堆浸及埋管滴淋技术,解决了极干旱地区溶液蒸发量大的难题。项目于2013年投产,运行至今状况良好。