唐鋼廟溝鐵礦助濾劑的研發(fā)與應(yīng)用

郭靈敏 田建利 李文風(fēng)

(長(zhǎng)沙礦冶研究院有限責(zé)任公司)

唐鋼廟溝鐵礦助濾劑的研發(fā)與應(yīng)用

郭靈敏 田建利 李文風(fēng)

(長(zhǎng)沙礦冶研究院有限責(zé)任公司)

將唐鋼廟溝鐵精礦由-0.045 mm 86.83%再磨至-0.045 mm 94.35%用于助濾劑研發(fā)試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)助濾劑進(jìn)行選型試驗(yàn)，重點(diǎn)對(duì)篩選出的助濾劑CYG-1進(jìn)行了用量、過(guò)濾時(shí)間、給礦濃度、真空度等影響濾餅水分的條件試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：如不添加助濾劑，過(guò)濾產(chǎn)出的濾餅水分高達(dá)13.38%；同等條件下，添加用量為300 g/t的助濾劑CYG-1，即可將濾餅水分降低至9.88%左右。將助濾劑CYG-1用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)-0.045 mm 90%左右的鐵精礦過(guò)濾，可將濾餅水分由原來(lái)不加助濾劑時(shí)的13.5%降低至9.98%左右，效果顯著。

鐵精礦 濾餅水分 助濾劑 生產(chǎn)應(yīng)用

河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)公司廟溝鐵礦位于秦皇島市青龍滿族自治縣祖山鎮(zhèn)，其選廠原礦石處理能力約為200萬(wàn)t/a，采用階段磨礦—弱磁選工藝，年產(chǎn)鐵品位為65%～66%的弱磁選精礦80多萬(wàn)t。該礦磁鐵礦屬于微細(xì)粒不均勻嵌布，結(jié)晶粒度一般在0.01～0.15 mm，產(chǎn)品粒度為-0.045 mm時(shí)單體解離度才可達(dá)到96%[1-2]。目前現(xiàn)場(chǎng)真空?qǐng)A盤(pán)過(guò)濾機(jī)設(shè)備濾餅水分偏高(在12%以上)，無(wú)法滿足球團(tuán)造球水分控制在10%以內(nèi)的要求。通常，解決濾餅水分問(wèn)題通?？刹捎迷黾舆^(guò)濾面積、加大過(guò)濾推動(dòng)力、引入復(fù)合力場(chǎng)及加溫等方法，但這些方法一般都涉及變動(dòng)現(xiàn)有設(shè)備及工藝流程，投資比較大。在當(dāng)前行業(yè)不景氣的形勢(shì)下，既要節(jié)約成本又要有效降低鐵精礦水分，可采用添加助濾劑方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1 助濾劑分類(lèi)及其作用機(jī)理

1.1 助濾劑類(lèi)別

目前助濾劑一般可分為表面活性劑和絮凝劑兩種[3]。表面活性劑一般是由親水的極性基團(tuán)和疏水的非極性烴鏈兩部分組成的有機(jī)化合物。絮凝劑可分為天然和人工合成兩大類(lèi)，絮凝劑為水溶性的聚合長(zhǎng)鏈高分子。絮凝劑也可與表面活性劑混合使用達(dá)到較好的助濾效果[4]。

1.2 作用機(jī)理

1.2.1 表面活性劑型作用機(jī)理

表面活性劑為雙極分子，當(dāng)它作用在礦粒表面時(shí)，非極性基朝外，導(dǎo)致礦粒疏水，達(dá)到助濾的目的。進(jìn)一步表明表面活性劑一般通過(guò)降低濾液表面張力和增大固液界面的接觸角來(lái)強(qiáng)化物料脫水。

1.2.2 絮凝劑型作用機(jī)理

絮凝劑型助濾劑為高分子聚合物，通過(guò)高分子長(zhǎng)鏈的吸附，橋聯(lián)細(xì)粒礦物成絮團(tuán)，減少因微細(xì)礦物堵塞過(guò)濾介質(zhì)，滲透性好，可加快脫水成濾餅，有利于提高濾餅產(chǎn)率。根據(jù)絮團(tuán)特性，可靈活選擇不同分子量的絮凝劑，或用于濃縮澄，或用于助濾。

2 助濾劑研發(fā)及結(jié)果

2.1 試驗(yàn)礦樣

試驗(yàn)礦樣取自廟溝鐵礦選廠精礦倉(cāng)的鐵精礦，用鐵皮桶裝存?zhèn)溆谩５V樣鐵品位為65.05%、水分為12%、粒度為-0.045 mm 86.83%、pH值為7.0。

2.2 試驗(yàn)條件及流程

教學(xué)目標(biāo)是訓(xùn)練學(xué)生聽(tīng)力技巧，體驗(yàn)真實(shí)的商務(wù)場(chǎng)景及訓(xùn)練學(xué)生的閱讀技巧，擴(kuò)大商務(wù)詞匯量。實(shí)施策略：1)聽(tīng)力、閱讀材料應(yīng)該真實(shí)，來(lái)源于社會(huì)上流通的、人們?nèi)粘＝佑|的各種語(yǔ)言材料；2)控制輸入材料的難度和長(zhǎng)度，使用比學(xué)生現(xiàn)有的語(yǔ)言知識(shí)略深一點(diǎn)的語(yǔ)言材料（i+1），或者提供可理解的語(yǔ)言材料，有利于訓(xùn)練學(xué)生的“輸出性”能力。

試驗(yàn)設(shè)備為DJ1C-90增力電動(dòng)攪拌器，DL-5C型盤(pán)式真空過(guò)濾機(jī)，過(guò)濾面積為113 cm2，每次試驗(yàn)樣品質(zhì)量為200 g。試驗(yàn)條件模擬現(xiàn)場(chǎng)過(guò)濾條件及過(guò)濾機(jī)的基本參數(shù)，過(guò)濾試驗(yàn)的礦漿濃度為55%，礦漿溫度為25 ℃，真空度為0.057 MPa。

試驗(yàn)流程模擬現(xiàn)場(chǎng)要求將目前鐵精礦細(xì)度由 -0.045 mm 86.83%提高至-0.045 mm 94.35%(通過(guò)再磨)，再添加助濾劑攪拌均勻，然后采用試驗(yàn)室盤(pán)式真空過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1。

圖1 過(guò)濾試驗(yàn)流程

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)在鐵精礦粒度為-0.045 mm 94.35%的條件下，主要考查不添加助濾劑與添加助濾劑條件下的過(guò)濾對(duì)比情況。

2.3.1 不添加助濾劑試驗(yàn)

采用試驗(yàn)室過(guò)濾機(jī)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鐵精礦分別在不磨(-0.045 mm 86.83%)、再磨至-0.045 mm 94.35%在不添加助濾劑的條件下進(jìn)行過(guò)濾試驗(yàn)，給礦濃度為55%，過(guò)濾真空度為0.057 MPa，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不添加助濾劑過(guò)濾試驗(yàn)結(jié)果

由表1可知，當(dāng)精礦細(xì)度為-0.045 mm 86.83%時(shí)，在過(guò)濾真空度為0.057 MPa的條件下，將過(guò)濾時(shí)間由15 s增加至45s，濾餅水分可由13.19%降低至9.30%，可見(jiàn)在較粗精礦細(xì)度時(shí)，可將精礦水分降至10%以下；當(dāng)精礦細(xì)度為- 0.045 mm 94.35%時(shí)，將過(guò)濾時(shí)間由30 s增加至90 s，濾餅水分僅由14.42%降低至12.98%，可見(jiàn)在粒度較為微細(xì)時(shí)，濾餅水分穩(wěn)定在13%左右，僅靠延長(zhǎng)過(guò)濾時(shí)間難以將濾餅水分降至10%以下。

2.3.2 助濾劑選型試驗(yàn)

對(duì)再磨礦鐵精礦進(jìn)行添加各類(lèi)型助濾劑的過(guò)濾對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 助濾劑選型試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，與不添加助濾劑相比，CYG-1、CYG-2、CYG-5以及CYG-9具有一定的助濾效果，其中CYG-1的助濾效果最佳，能夠?qū)V餅水分由13.38%降至12.11%，所以選用CYG-1作進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

2.3.3 助濾劑用量試驗(yàn)

助濾劑用量是影響助濾劑過(guò)濾效果的關(guān)鍵因素，它對(duì)濾餅水分的影響在一定程度上體現(xiàn)了助濾劑與礦漿的作用效果[5]。為此，進(jìn)行助濾劑CYG-1用量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 助濾劑用量試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，當(dāng)助濾劑CYG-1用量由0 g/t增加至300 g/t時(shí)，濾餅水分由13.38%明顯下降至9.88%，繼續(xù)增加助濾劑用量至500 g/t，濾餅水分仍有所下降，但下降幅度趨緩。綜合考慮，助濾劑CYG-1用量300 g/t較為合適。

2.3.4 助濾劑調(diào)漿時(shí)間試驗(yàn)

采用適宜的添加方法有利于更好地發(fā)揮藥效，為此進(jìn)行了不同調(diào)漿時(shí)間試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 助濾劑調(diào)漿時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，在調(diào)漿時(shí)間為1～7 min時(shí)，濾餅水分穩(wěn)定在9.8%左右，說(shuō)明助濾劑與目的礦物的作用速度比較快。

2.3.5 礦漿濃度試驗(yàn)

為考查不同給礦濃度下助濾劑CYG-1對(duì)濾餅水分的影響，進(jìn)行了不同礦漿濃度對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 礦漿濃度試驗(yàn)結(jié)果

由表5可知，隨著過(guò)濾給礦礦漿濃度由45%增加至65%時(shí)，濾餅水分由9.89%降低至9.68%，水分略有下降；表明助濾劑CYG-1對(duì)過(guò)濾給礦濃度為45%～65%有較好的適應(yīng)性。

2.3.6 絮凝劑與助濾劑組合試驗(yàn)

考慮到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的尾礦處理工藝中使用了絮凝劑，為此進(jìn)行了絮凝劑CYX與助濾劑CYG-1的組合使用試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

由表6可知，當(dāng)絮凝劑CYX用量較低時(shí)，與助濾劑CYG-1一起使用存在正協(xié)同效應(yīng)，有助于過(guò)濾。

表6 絮凝劑與助濾劑組合試驗(yàn)結(jié)果

3 工業(yè)應(yīng)用

廟溝鐵礦磁鐵礦屬于微細(xì)粒不均勻嵌布，試驗(yàn)表明磨礦細(xì)度的提高有助于鐵精礦質(zhì)量的提升，但結(jié)果會(huì)影響過(guò)濾作業(yè)，導(dǎo)致鐵精礦濾餅水分增加，給下一步冶煉造球作業(yè)帶來(lái)不利影響，因鐵精礦濾餅水分偏高影響產(chǎn)品對(duì)外銷(xiāo)售。在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下，廟溝鐵礦為了降低濾餅水分，采取放粗磨礦粒度降低產(chǎn)品質(zhì)量來(lái)解決濾餅水分過(guò)高的問(wèn)題。

長(zhǎng)沙礦冶研究院研制的鐵精礦助濾劑CYG-1小試試驗(yàn)成功后，自2015 年4月起應(yīng)用于廟溝鐵精礦過(guò)濾工業(yè)試驗(yàn)，在目前生產(chǎn)狀況下(經(jīng)工藝改造后的鐵精礦細(xì)度由-0.045 mm 86.83%提高至 -0.045 mm 90%以上)，當(dāng)藥劑用量為150～ 200 g/t干礦時(shí)，濾餅水分為9.89%， 比不加藥( 空白) 過(guò)濾試驗(yàn)降低了3.0個(gè)百分點(diǎn), 鐵精礦水分低于10 % 的合格率可達(dá)95%以上，達(dá)到了預(yù)定的水分指標(biāo)要求。

4 結(jié) 論

(1)廟溝鐵礦助濾劑試驗(yàn)結(jié)果表明，將廟溝現(xiàn)場(chǎng)鐵精礦由細(xì)度為-0.045 mm 86.83%再磨至 -0.045 mm 94.35%，如不添加助濾劑，過(guò)濾產(chǎn)出的濾餅水分高達(dá)13.38%；同樣條件下，只需添加用量為300 g/t的助濾劑CYG-1，即可將濾餅水分降低至9.88%左右，可見(jiàn)助濾劑CYG-1對(duì)降低濾餅水分效果極為明顯。

(2)廟溝鐵礦生產(chǎn)實(shí)踐表明，通過(guò)添加助濾劑方式，可大大降低濾餅水分，使濾餅水分控制在10%以內(nèi)，為冶煉作業(yè)產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

(3)精礦過(guò)濾作業(yè)中添加助濾劑的方法，操作簡(jiǎn)單，投資少，在現(xiàn)有設(shè)備及工藝條件下可實(shí)現(xiàn)降低水分的目的，該方法具有一定的借鑒及推廣意義。

[1] 田建利.河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)公司廟溝鐵礦助濾劑試驗(yàn)研究報(bào)告[R]．長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，2015．

[2] 高志明，王愛(ài)東，孫 達(dá)，等．唐翻庵溝欽礦工藝流程的變遷眾其思考[J]．金屬礦山，2011(增)：245-250．

[3] 邵緒新，劉振東．助濾劑的作用機(jī)理及試驗(yàn)研究[J]．選煤技術(shù)，1996(5)：40-42．

[4] 胡筱敏，暴學(xué)珠，王常任．助濾劑的研究進(jìn)展[J]．國(guó)外金屬礦選礦，1994(1)：41-46．

[5] 林祥輝，靳芳琳，路 平，等．酸化油助濾劑對(duì)濾餅水分影響的研究[J]．礦冶工程，1985(4)：27-30．

·記者在線·

中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司研發(fā)細(xì)粒尾礦干濕混排新方法

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和礦產(chǎn)資源的緊缺，選礦工藝水平和回收率逐步提高，再加上尾礦中粗砂的綜合應(yīng)用，使得進(jìn)入尾礦庫(kù)內(nèi)的尾砂粒徑越來(lái)越細(xì)。采用傳統(tǒng)尾礦堆排方法的尾礦堆積壩往往會(huì)遇到筑壩困難、沉積灘坡度特別緩、壩體排滲不暢、穩(wěn)定性差等諸多問(wèn)題。對(duì)于細(xì)粒尾礦堆排方法目前已有多種：水庫(kù)式濕排、模袋法、壓濾干堆等，應(yīng)用較多的是水庫(kù)式濕排，模袋法和壓濾干堆處于嘗試階段。水庫(kù)式濕排是整個(gè)壩體都用當(dāng)?shù)赝?、石材料筑成，尾礦庫(kù)建設(shè)周期長(zhǎng)、投資大；模袋法是采用土工編織袋將尾礦袋裝堆積，土工編制袋有效孔徑小時(shí)，排水周期長(zhǎng)，袋裝效率低，土工編制袋有效孔徑大時(shí)，滲流出來(lái)的大量泥漿還需要處理；尾礦干堆法需要將全部尾礦脫水，處理能力小，成本極高，對(duì)于尾礦年產(chǎn)生量百萬(wàn)噸以上的選廠，難以處理，且細(xì)粒尾礦壓濾干堆也無(wú)法回避暴雨和洪水，同樣需要建設(shè)排洪、排水設(shè)施，而且生產(chǎn)的連續(xù)性受天氣影響。

由中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司研發(fā)的“一種干堆與濕排相結(jié)合的尾礦堆排方法”發(fā)明專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào)：ZL201310307782.9)，采用濕排與干堆相結(jié)合，將尾礦漿體一部分脫水過(guò)濾，用于堆筑干尾礦壩體，另一部分輸送至干尾礦壩體頂部?jī)?nèi)側(cè)排入尾礦庫(kù)內(nèi)，濕尾礦沉積于干尾礦壩體上游坡面；在干尾礦壩體形成初期，在干尾礦壩體底部?jī)?nèi)側(cè)設(shè)用于攔擋濕尾礦及洪水的圍堰，在干尾礦壩體底部與壩基之間設(shè)置水平排水體，干尾礦壩體下游坡腳部位設(shè)置棱柱式排水體，解決了細(xì)粒尾礦堆壩困難或因設(shè)備、天氣等因素引起的尾礦堆排難題，降低了尾礦庫(kù)建設(shè)投資和運(yùn)行成本，提高了礦山經(jīng)濟(jì)效益。

2015-07-23)

郭靈敏(1968—)，男，高級(jí)工程師，410012 湖南省長(zhǎng)沙市麓山南路966號(hào)。