斜板濃密機(jī)在鉬尾礦濃縮工藝中的應(yīng)用試驗(yàn)

郭　強(qiáng)　韓曉熠　冉銀華　李　霞

(云南科力新材料股份有限公司)

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斜板濃密機(jī)在鉬尾礦濃縮工藝中的應(yīng)用試驗(yàn)

郭強(qiáng)韓曉熠冉銀華李霞

(云南科力新材料股份有限公司)

摘要河南某鉬尾礦濃度為25%～30%，粒度分布呈粗細(xì)兩級(jí)分化、中間粒級(jí)較少的特點(diǎn)，沉降效果差。為使該鉬尾礦達(dá)到較好的濃縮效果，通過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：該尾礦漿需稀釋濃度至6%以下才能獲得藥耗低、絮團(tuán)好的混凝效果。因此，在半工業(yè)試驗(yàn)中采用兩段濃縮工藝，即1段濃縮產(chǎn)出55%左右濃度的底流，其溢流稀釋至10%左右再進(jìn)行2段濃縮。半工業(yè)試驗(yàn)表明：應(yīng)用斜板濃密機(jī)的兩段濃縮工藝在聚丙烯酰胺用量為39 g/t、聚合鋁用量為148 g/t的情況下，可以使該尾礦漿總底流濃度大于40%，溢流水含固量≤100 mg/L，并解決用地緊張的矛盾。

關(guān)鍵詞鉬尾礦兩段濃縮斜板濃密機(jī)

河南某鉬礦地處山溝狹長地帶，土地資源緊張，是根據(jù)一期選廠生產(chǎn)條件擴(kuò)建的二期項(xiàng)目，規(guī)模為2萬t/d的原礦處理量，尾礦量約1萬m3/d。為減少尾礦輸送成本，延長尾礦庫使用年限，須在廠區(qū)對(duì)尾礦進(jìn)行濃縮，使?jié)饷軝C(jī)底流濃度達(dá)到40%以上，再通過泵送至尾礦庫，溢流水達(dá)到選廠回用要求，且聚丙烯酰胺對(duì)原礦用量小于40 g/t，且受場地限制濃縮設(shè)備的規(guī)劃用地較小。為達(dá)到濃縮指標(biāo)，通過綜合比較，斜板濃密機(jī)不僅占地面積在規(guī)劃范圍之內(nèi)，而且濃縮指標(biāo)可達(dá)到上述要求，同時(shí)藥耗少、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)簡單，是較佳的選擇[1]。為此，通過對(duì)該尾礦的性質(zhì)分析、試驗(yàn)室小試及半工業(yè)試驗(yàn)研究，提出應(yīng)用斜板濃密機(jī)處理該尾礦的解決方案。

1鉬尾礦性質(zhì)分析

鉬尾礦的礦物組成見表1，對(duì)該尾礦漿現(xiàn)場多次取樣測定，其濃度為25%～30%，水析的粒度分布結(jié)果見表2。

表1尾礦礦物組成

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由表1可知，綠泥石、高嶺石、云母等脈石礦物的莫氏硬度很低，僅為2～3，在多段磨礦工藝下必然產(chǎn)生大量極細(xì)的礦泥在礦漿中形成穩(wěn)定的懸浮物，甚至產(chǎn)生膠體粒子，對(duì)尾礦漿的澄清濃縮效果造成極大的不利影響。而尾礦中長石、角閃石、石英等含量最多，這幾種礦物的莫氏硬度達(dá)到6～7，屬于難磨礦石，加之選廠采用了階段磨選、預(yù)先拋尾的工藝，使尾礦中的粗粒級(jí)產(chǎn)品較多。

表2　尾礦水析結(jié)果

由表2可知，莫氏硬度較高的長石等主要集中在+19 μm粒級(jí)，產(chǎn)率高達(dá)81.83%，而綠泥石等因過磨而形成的礦泥主要集中在-5 μm粒級(jí)，產(chǎn)率為13.67%，該尾礦的粒度分布呈現(xiàn)較特殊的粗細(xì)兩級(jí)分化，中間粒級(jí)很少的特點(diǎn)，不易濃縮、澄清。

2濃縮難點(diǎn)分析

根據(jù)上述尾礦性質(zhì)分析，其濃縮工藝存在如下難點(diǎn)：

(1)尾礦中存在大量懸浮顆粒及膠體粒子，使尾礦漿不能采用自然沉降，必須采用混凝沉降。

(2)尾礦漿濃度太高，礦泥含量高，不具備在原礦漿中直接添加混凝劑的條件，必須將礦漿稀釋至極低濃度，仍需大量絮凝劑。

(3)將全尾礦漿稀釋至極低濃度必然會(huì)使礦漿體積量數(shù)倍增加，導(dǎo)致濃縮機(jī)的給礦量數(shù)倍增加，需要較大面積的濃縮設(shè)備。

(4)為了減小尾礦稀釋后的礦漿量，需采用兩段濃縮工藝，即第1段濃縮不稀釋、不加藥去除尾礦漿中大部分粗顆粒，1段濃縮溢流濃度大幅降低后再加水進(jìn)一步稀釋至適合混凝反應(yīng)的濃度，加混凝劑在第2段濃縮中去除大部分細(xì)顆粒得到可回用的清水。

(5)尾礦的粒度分布呈粗細(xì)兩級(jí)分化，中間粒級(jí)很少，故1段濃縮將粗顆粒去除后，2段濃縮的給礦中缺少對(duì)混凝沉降有益的“骨干”顆粒，會(huì)導(dǎo)致絮團(tuán)很輕，不密實(shí)，沉降速度和壓縮速度都很慢，需要較大的沉降面積[2]。

以上難點(diǎn)表明，該鉬礦尾礦濃縮困難，在添加大量絮凝劑的前提下仍需要較大的沉降面積。通過詳細(xì)調(diào)研，結(jié)合國內(nèi)礦山尾礦濃縮的應(yīng)用現(xiàn)狀及該鉬礦建設(shè)用地面積緊張的實(shí)際情況，經(jīng)反復(fù)分析比較，最終決定采用斜板濃密機(jī)濃縮該鉬尾礦。

3試驗(yàn)室試驗(yàn)研究

取現(xiàn)場尾礦漿在試驗(yàn)室用量筒進(jìn)行小試研究，原礦漿自然沉降速度極慢且上清液水質(zhì)渾濁，因原礦漿濃度較高，不宜直接添加混凝劑。原尾礦漿在量筒只初次沉降后使懸浮液濃度達(dá)到11%，直接添加混凝劑的效果仍不理想，再加水稀釋進(jìn)行混凝沉降的濃度試驗(yàn)表明，懸浮液濃度需稀釋至6%以下才能大幅度降低藥劑用量，且混凝效果理想，水質(zhì)清澈，但絮團(tuán)很輕，壓縮速度較慢，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1　尾礦漿沉降特性曲線

由圖1可見，濃度為11%的礦漿僅添加聚丙烯酰胺時(shí)其用量為80 g/t，當(dāng)聚合鋁與聚丙烯酰胺混合使用時(shí)，聚丙烯酰胺的用量僅56 g/t，聚合鋁的用量為300 g/t，上清液偏渾，沉降速度緩慢；將11%濃度的礦漿再稀釋至6%，添加聚合鋁和聚丙烯酰胺的用量為300 g/t和20 g/t，換算成對(duì)全尾礦的用量為90 g/t和6 g/t，此時(shí)上清液澄清，沉降速度快，混凝效果理想。

根據(jù)小試試驗(yàn)結(jié)果，擬定半工業(yè)試驗(yàn)采用2段濃縮，第2段濃縮的礦漿應(yīng)盡量稀釋至6%的濃度以獲得較好的混凝效果，并減少藥劑用量。

4半工業(yè)試驗(yàn)研究

4.1主體設(shè)備斜板濃密機(jī)簡介

半工業(yè)試驗(yàn)研究的主體設(shè)備是2臺(tái)斜板濃密機(jī)，1臺(tái)用于1段濃縮—脫泥，另1臺(tái)用于2段濃縮—澄清。其原理為斜淺層沉降[3-4]理論，即在池體中增加傾斜板組，縮短顆粒沉降距離，提高設(shè)備的產(chǎn)能，從而大大節(jié)約其占地面積。

結(jié)合試驗(yàn)處理對(duì)象的特殊性質(zhì)，為更好的發(fā)揮斜板濃密機(jī)的性能，對(duì)試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行以下幾處改動(dòng)：

①根據(jù)礦漿特性，調(diào)整斜板性能參數(shù)，在占地面積不變的前提下，使沉降面積增大一倍；②增設(shè)助排防堵模塊裝置以避免礦粒在錐斗內(nèi)壁惡性堆積產(chǎn)生周期性坍塌堵塞底流口；③第2段斜板濃密機(jī)頂部采用迷宮式給礦溜槽提高混凝效果；④增設(shè)自源混合系統(tǒng)確保2段濃密機(jī)給料濃度控制在合理范圍內(nèi)。

4.2試驗(yàn)結(jié)果

以小試結(jié)果為指導(dǎo)進(jìn)行尾礦濃縮半工業(yè)試驗(yàn)，試驗(yàn)工藝流程見圖2。

圖2　半工業(yè)試驗(yàn)工藝流程

利用砂泵從尾礦池中抽取尾礦漿約30 m3/h，添加聚丙烯酰胺345 g/h、聚合鋁1.3 kg/h，半工業(yè)試驗(yàn)的設(shè)備和指標(biāo)調(diào)試正常后，進(jìn)行了12 h的連續(xù)試驗(yàn)。設(shè)備運(yùn)行5 h指標(biāo)穩(wěn)定后開始取樣，每小時(shí)取1次樣測試1次，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3半工業(yè)試驗(yàn)測試結(jié)果

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由表3可知，根據(jù)表中的平均給礦濃度24.89%，則抽取尾礦漿的干礦量約8.82t/h，聚丙烯酰胺相對(duì)于干礦的用量為39.1g/t，聚合鋁相對(duì)于干礦的用量為147.4g/t。第1段濃縮底流的平均濃度為54.85%，第2段濃縮底流的平均濃度為25.98%，則兩段濃縮的綜合底流濃度為41.74%，回水率為42.80%。試驗(yàn)期間，每小時(shí)取1次2段濃縮溢流水樣，綜合水樣測試的含固量為小于100mg/L，符合回用要求。

4.3斜板濃密機(jī)濃縮方案

根據(jù)該鉬尾礦性質(zhì)及半工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果，推薦采用兩段斜板濃密機(jī)濃縮工藝。選廠尾礦量按1 200 t/h計(jì)，第1段濃縮需斜板濃密機(jī)的占地面積為600 m2，底流排放濃度大于55%，溢流濃度在15%左右；第2段濃縮需斜板濃密機(jī)的占地面積為3 000 m2，聚合鋁與聚丙烯酰胺的用量分別為148 g/t和 39 g/t，混凝效果理想，底流排放濃度大于25%，溢流水澄清。通過兩段濃縮，可以使該鉬尾礦綜合底流濃度大于40%，溢流水回水率大于40%，水質(zhì)符合回用要求。兩段斜板濃密機(jī)總占地面積約3 600 m2，滿足現(xiàn)場場地需要，投資相對(duì)較少且運(yùn)行費(fèi)用低[5]。

5結(jié)論

(1)河南某鉬尾礦礦漿粗細(xì)兩級(jí)分化嚴(yán)重，細(xì)粒級(jí)甚至達(dá)到膠體粒子狀態(tài)，礦漿泥化嚴(yán)重，必須稀釋到較低濃度才能獲得較好的混凝效果，使其濃縮較為困難。

(2)通過試驗(yàn)研究，應(yīng)用兩段斜板濃縮的工藝技術(shù)，在聚合鋁與聚丙烯酰胺對(duì)原礦的用量分別為148 g/t和39 g/t時(shí)，可使該鉬尾礦總底流濃度達(dá)到40%，溢流回水率大于40%，水質(zhì)符合回用要求，且斜板濃密機(jī)的占地面積僅3 600 m2，小于規(guī)劃面積，投資省、運(yùn)行成本低，值得應(yīng)用并推廣。

(3)因半工業(yè)試驗(yàn)受人力、場地、設(shè)備及工藝等因素限制，藥劑用量試驗(yàn)未深入進(jìn)行，其消耗量為實(shí)際使用量，在實(shí)際生產(chǎn)中可進(jìn)一步優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

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[5]謝坪全，韓曉熠，李強(qiáng)，等.斜窄流濃密機(jī)處理煤泥水的工業(yè)試驗(yàn)研究[J]．煤炭工程，2013(9)：116-118.

(收稿日期2015-11-23)

郭強(qiáng)(1986—)，男，工程師，650031 云南省昆明市圓通北路86號(hào)。