桃沖礦選廠無尾礦選礦技術(shù)研究與實(shí)踐

趙大慶

摘 要：介紹了桃沖礦選廠應(yīng)用陶瓷過濾機(jī)、壓濾機(jī)對(duì)尾礦進(jìn)行脫水、脫泥并實(shí)現(xiàn)無尾礦選礦的改造過程。結(jié)果表明，桃沖礦選廠無尾礦選礦技術(shù)研究取得了很大成功，尾礦綜合利用給礦山發(fā)展帶來了巨大效益。

關(guān)鍵詞：絮凝劑；過濾機(jī)；尾礦；鐵質(zhì)校正原料；水泥

1 概述

礦產(chǎn)資源是人類賴以生存的、不可再生的、寶貴的自然資源，礦產(chǎn)資源由于不可再生，其儲(chǔ)存量越來越少，同時(shí)各類礦產(chǎn)資源的自然豐度越來越低、開采技術(shù)條件也越來越差；相應(yīng)的在資源開發(fā)過程中遺留的大量廢石、尾礦中所含的有用成分等的開發(fā)利用價(jià)值就日益呈現(xiàn)出來，因此，近年來越來越多的礦山及其他行業(yè)的工作者開始以不同形式開發(fā)利用這些資源。馬鋼桃沖礦是一座具有百年歷史的中型黑色金屬地下礦山，座落在安徽省繁昌縣以西長江中下游南岸荻港鎮(zhèn)境內(nèi)，是馬鋼三大主要礦山之一，鐵礦石生產(chǎn)出來直接供給馬鋼做為煉鐵原料。桃沖礦選廠設(shè)計(jì)能力為年處理鐵礦石50萬噸，礦石經(jīng)粗、中、細(xì)碎后進(jìn)入主廠房生產(chǎn)，主廠房采用“一段閉路磨礦-弱磁-脫泥-二段中磁”選別流程，生產(chǎn)出品位為54.5%的鐵精礦和品位為17%左右的尾礦，每年產(chǎn)生尾礦20多噸。尾礦經(jīng)一臺(tái)FLG-1500型螺旋分級(jí)機(jī)撈出少部分粗砂用于周邊建筑、鋪路用砂，其余大部分細(xì)粒尾礦通過三級(jí)泵站輸往拐沖尾礦庫堆存，尾礦綜合利用率很低。近年來，隨著拐沖尾礦庫尾礦堆存量越來越多，有效庫容將不能滿足選礦生產(chǎn)需要，而另行建造一個(gè)尾礦庫所需費(fèi)用達(dá)8000多萬，不僅費(fèi)用巨大而且又要多出一個(gè)重大危險(xiǎn)源，安全管理非常困難。針對(duì)拐沖尾礦庫庫容不足，不能滿足選廠生產(chǎn)需要這一難題，桃沖礦結(jié)合當(dāng)?shù)乇姸嗨鄰S生產(chǎn)需要大量鐵質(zhì)校正原料的實(shí)際，積極開展尾礦脫水綜合利用技術(shù)攻關(guān)工作。該礦采用適當(dāng)工藝技術(shù)對(duì)尾礦進(jìn)行處理后，再利用陶瓷過濾機(jī)、壓濾機(jī)對(duì)尾礦進(jìn)行脫水處理，并將處理后的全部干尾礦作為水泥原材料進(jìn)行綜合利用，真正實(shí)現(xiàn)了礦山的無尾礦選礦生產(chǎn)，確保了尾礦資源的高效利用。

2 技術(shù)研究與應(yīng)用

2.1 尾礦粗細(xì)粒級(jí)分離技術(shù)

由于桃沖礦選廠輸往尾礦庫的尾礦粒級(jí)較寬、粒度較粗，尾礦粒度中-200目含量只有48%左右，造成沉降速度太快，無法形成均勻的懸浮液料漿，在進(jìn)行過濾試驗(yàn)時(shí)效果很差。針對(duì)這一問題，桃沖礦選廠采用尾礦粗細(xì)分離、分別處理的技術(shù)，對(duì)尾礦撈砂系統(tǒng)進(jìn)行了改造，增加了一臺(tái)螺旋分級(jí)機(jī)，將二臺(tái)分級(jí)機(jī)串聯(lián)使用，以增大尾砂粗粒的撈砂量，并調(diào)整了其部分技術(shù)參數(shù)，降低螺旋分級(jí)機(jī)安裝坡度，將高堰式分級(jí)改為沉沒式分級(jí)，提高分級(jí)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)等以增大撈砂量。通過改造，使過濾尾礦粒度中-200目含量由48%提高到了80%左右，徹底解決了粗粒尾礦對(duì)過濾效果的影響。

2.2 提高礦漿濃度和高濃度輸送技術(shù)

由于過濾設(shè)備的處理能力與給料濃度密切相關(guān)，要提高單位過濾面積的處理能力，必須盡可能提高給料濃度。實(shí)驗(yàn)表明，達(dá)到較佳過濾效果時(shí)的給料濃度應(yīng)超過50%，而桃沖礦選廠尾礦濃度僅為5～10%，無法滿足脫水設(shè)備的給料濃度要求。桃沖礦選廠通過對(duì)尾礦輸送砂泵和管道進(jìn)行技術(shù)改造，對(duì)濃縮池進(jìn)行了加高處理，延長尾礦沉降時(shí)間，提高濃縮池底流礦漿濃度。在濃縮池底部選用高濃度輸送泵，采用變頻調(diào)速輸送和分步濃縮技術(shù)提高礦漿濃度，增設(shè)了一臺(tái)直徑為3.5米的濃密斗，礦漿經(jīng)一次濃縮后進(jìn)入濃密斗進(jìn)行二次濃縮，然后輸往過濾機(jī)，濃密斗的溢流利用閉路返回一段濃縮中。通過改造，使礦漿濃度達(dá)到了60%左右，滿足了脫水設(shè)備的給料濃度要求。

2.3 降低濃縮池溢流濃度技術(shù)

由于尾礦高濃度輸送的要求使得濃縮池溢流濃度升高，出現(xiàn)溢流水“跑渾”現(xiàn)象，不利于生產(chǎn)水的循環(huán)使用，還會(huì)造成細(xì)泥入庫影響尾礦庫的安全，所以需要降低濃縮池溢流濃度。桃沖礦選廠積極探索采用一種新型高效環(huán)保型絮凝劑作為濃縮介質(zhì)，使細(xì)粒、細(xì)泥產(chǎn)生絮凝沉淀，加快細(xì)粒、細(xì)泥沉降速度，并對(duì)絮凝劑使用技術(shù)參數(shù)進(jìn)行確定和優(yōu)化，解決濃縮池“跑渾”現(xiàn)象。通過添加聚氯化鋁、陽離子聚丙烯酰胺、陰離子聚丙烯酰胺、非離子型聚丙烯酰胺等作為絮凝劑的沉降試驗(yàn)對(duì)比，決定采用非離子型聚丙烯酰胺作為絮凝劑。并對(duì)絮凝劑加藥量進(jìn)行確定，通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著絮凝劑用量的逐步增大，沉降速度也隨之加快，當(dāng)絮凝劑用量超過40g/t時(shí)，沉降速度大大加快，并基本實(shí)現(xiàn)了細(xì)粒沉降，且液面澄清度高。隨著用量的繼續(xù)增大，超過80g/t時(shí)，沉降速度基本趨于一致，說明用量飽和。最終，確定絮凝劑加藥量為50g/t。改造后，濃縮池溢流濃度由5%以上降到0.4%以下，采用絮凝劑后有效降低了濃縮池溢流濃度，溢流水澄清度提高后可直接用于選廠洗礦生產(chǎn)。

2.4 高效過濾設(shè)備應(yīng)用技術(shù)

尾礦脫水是尾礦用于水泥原材料的一道最關(guān)鍵工序，在脫水設(shè)備選型時(shí)，桃沖礦選廠通過對(duì)袋式過濾機(jī)、板框壓濾機(jī)和陶瓷過濾機(jī)等過濾設(shè)備進(jìn)行考察和試驗(yàn)，最終選定BST-42m2陶瓷過濾機(jī)作為選廠尾礦脫水設(shè)備。由于陶瓷過濾機(jī)使用多孔陶瓷過濾板作為過濾介質(zhì)，過濾過程中，只有水能通過過濾板，而空氣始終不能通過，因此具有真空度高、過濾效率好、生產(chǎn)能力大、節(jié)能效果顯著（真空泵功率僅為4KW）等特點(diǎn)。目前它正日益廣泛地應(yīng)用于選礦精礦的脫水作業(yè)中，而用于尾礦脫水還是一個(gè)新的嘗試，桃沖礦選廠率先進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，對(duì)陶瓷過濾機(jī)一些技術(shù)和工藝參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，取得了明顯效果。該設(shè)備投入桃沖礦選廠尾礦脫水生產(chǎn)后，通過生產(chǎn)考查分析，結(jié)果表明，由于前期技術(shù)攻關(guān)成果，使得給入陶瓷過濾機(jī)的礦漿濃度、尾礦粒度均滿足過濾機(jī)的生產(chǎn)需要，所以過濾效果十分理想，濾餅水分<11%。

但陶瓷過濾機(jī)投入生產(chǎn)后弱點(diǎn)也暴露出來，因?yàn)樘沾蛇^濾機(jī)對(duì)粘性、細(xì)泥尾礦吸附性差，該部分礦泥無法在陶瓷過濾機(jī)中處理，導(dǎo)致每年還有2萬多噸礦泥排入生產(chǎn)循環(huán)水庫中經(jīng)沉淀后定期清理輸送到尾礦庫堆存，不但影響循環(huán)水的使用，還增加了尾礦的清理、輸送、堆存和維護(hù)費(fèi)用，也因大量細(xì)泥尾礦入庫，改變了入庫尾礦的粒度特性，嚴(yán)重影響拐沖尾礦庫的穩(wěn)定與安全。所以，桃沖礦選廠又開展了礦泥處理的設(shè)備選型工作。委托中國地質(zhì)大學(xué)和北京有色研究總院對(duì)選廠細(xì)泥尾礦進(jìn)行固液分離和綜合利用技術(shù)研究，取得了一定成果。在此基礎(chǔ)上，桃沖礦礦業(yè)公司選定新型隔膜壓濾設(shè)備進(jìn)行了為期20天的多條件現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，礦泥脫水達(dá)到了非常好的效果，礦泥的處理和綜合利用也將取得突破性進(jìn)展。通過對(duì)脫泥設(shè)備廠家山東德州京津壓濾機(jī)廠進(jìn)行設(shè)備考察，并對(duì)設(shè)備的使用廠家進(jìn)行了實(shí)地考察，最終確定脫泥設(shè)備選定為KZG300/1600-U快開式全自動(dòng)隔膜壓濾機(jī)。通過生產(chǎn)考查分析結(jié)果表明，壓濾設(shè)備生產(chǎn)時(shí)，尾礦濃度越高，礦泥脫水后濾餅含水量越低，濾餅平均含水量為14.5%，還未能達(dá)到攻關(guān)目標(biāo)濾餅水分<12.5%（水泥原料標(biāo)準(zhǔn)），目前正在積極調(diào)試。盡管濾餅水分達(dá)不到攻關(guān)目標(biāo)，但并不影響產(chǎn)品銷售使用，桃沖礦選廠將壓濾機(jī)生產(chǎn)的濾餅晾干或混合到陶瓷過濾機(jī)生產(chǎn)的濾餅中，完全符合水泥客戶作為鐵質(zhì)校正原料的使用要求（尾礦水分<12.5%，F(xiàn)e2O3>22%）。由于尾礦做為水泥原材料成本低的優(yōu)勢(shì)，改造后選廠尾礦供不應(yīng)求，真正實(shí)現(xiàn)了桃沖礦選廠無尾礦選礦生產(chǎn)目標(biāo)。

3 經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算

（1）直接效益。桃沖礦選廠每年產(chǎn)生尾礦22萬噸，在尾礦處理階段每年因降低生產(chǎn)成本及增加銷售收入共計(jì)產(chǎn)生直接效益300多萬元。同時(shí)不需再建新的尾礦庫，減少費(fèi)用8千多萬元。（2）社會(huì)效益。桃沖礦礦無尾選礦技術(shù)應(yīng)用后，已有國內(nèi)的十多家礦山前來參觀考察，并已推廣應(yīng)用于江蘇鎮(zhèn)江韋崗等礦山，取得了十分良好的效果。

4 結(jié)束語

桃沖礦利用技術(shù)創(chuàng)新，將以往必須堆存尾礦庫的尾礦全部用于水泥生產(chǎn)的原材料，真正實(shí)現(xiàn)了選廠的無尾礦選礦生產(chǎn)。該項(xiàng)技術(shù)不僅有利于礦山的生產(chǎn)經(jīng)營和可持續(xù)發(fā)展，還可創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在尾礦的開發(fā)和綜合利用方面具有十分廣闊的應(yīng)用前景。