廣東白石嶂鉬礦環(huán)水利用及尾礦處理工藝的改進(jìn)

范慶霞 范思遠(yuǎn)

(1.南京鋼鐵股份有限公司；2.上海霍富汽車鎖具有限公司)

廣東白石嶂鉬礦環(huán)水利用及尾礦處理工藝的改進(jìn)

范慶霞1范思遠(yuǎn)2

(1.南京鋼鐵股份有限公司；2.上?；舾黄囨i具有限公司)

廣東白石嶂鉬礦選廠生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，φ53 m濃密池中的尾礦漿濃度高，難以沉降，選礦工藝流程供排水量和濃密池礦漿流量不平衡，造成環(huán)水水質(zhì)差、尾礦處理效率低等問題。針對(duì)該現(xiàn)狀，采取了一系列的改進(jìn)措施。通過稀釋尾礦至濃度15%～20%、添加絮凝劑非離子型聚丙烯酰胺溶液(0.5‰)+聚合氯化鋁溶液(1‰)15+30 g/t，提高了濃密池的尾礦漿沉降速度和底流濃度，顯著改善了溢流水質(zhì)；通過改造濃密池與攪拌桶之間的回漿管道等措施提高尾礦處理效率，同時(shí)完善工藝技術(shù)措施，較好地解決了尾礦處理、選礦環(huán)水利用存在的問題，為礦山持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。

鉬尾礦 絮凝沉降 脫水 環(huán)水利用

廣東白石嶂鉬礦礦床屬氣化高溫?zé)嵋旱V床，主要鉬礦物輝鉬礦以含鉬石英細(xì)脈型、鎢鉬石英薄脈型兩種形式產(chǎn)出，鉬平均地質(zhì)品位0.104%。選礦廠入選礦石采用 “二段半”閉路破碎—一段閉路磨礦后，經(jīng)1粗3精3掃浮選流程選別，鉬精礦產(chǎn)量5 t/d，尾礦采用濃縮—脫水—干式堆放工藝處理。

為實(shí)現(xiàn)礦山用水無污染、零排放的目標(biāo)，礦山從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)運(yùn)行均貫徹循環(huán)利用水資源的理念，除必要的設(shè)備冷卻、藥劑制備和消防用水外，選礦工藝流程和噴霧除塵等生產(chǎn)用水全部采用回水。實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過程中出現(xiàn)環(huán)水水質(zhì)差、尾礦處理效率低等問題，影響選礦生產(chǎn)的正常進(jìn)行，因此采取了一系列的改進(jìn)措施。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

礦山前期3個(gè)多月的運(yùn)行情況表明，選礦生產(chǎn)過程很不穩(wěn)定，工藝流程運(yùn)行持續(xù)時(shí)間短、設(shè)備處在頻繁的開停機(jī)狀態(tài)，造成選礦處理能力小、鉬精礦質(zhì)量差、試生產(chǎn)成本高等問題。

選廠尾礦產(chǎn)率99.7%以上，由浮選機(jī)槽底流入φ53 m濃密池進(jìn)行濃縮，濃密池溢流進(jìn)入容量480 m3回水泵池，底流進(jìn)入脫水廠房攪拌桶后經(jīng)陶瓷過濾機(jī)脫水，然后進(jìn)入1#尾礦庫干堆，過濾機(jī)濾液經(jīng)濾液水箱進(jìn)回水泵房，來不及處理的尾礦由攪拌桶回流濃密池。流程回水由回水泵房通過清水泵打入容量2 000 m3高位循環(huán)水池。選廠供排水現(xiàn)狀見圖1。

圖1 選礦供排水現(xiàn)狀

生產(chǎn)運(yùn)行一段時(shí)間后，濃密池溢流、選礦回水、循環(huán)水均很渾濁，各水池全部滿水，污水不能及時(shí)排放，出現(xiàn)惡性循環(huán)導(dǎo)致選廠全面停產(chǎn)。經(jīng)測(cè)定，掃選尾礦濃度34.71%、濃密池底流濃度49.05%、濃密池溢流濃度7.95%、循環(huán)水濃度8.87%、尾礦含水率16.31%，不能滿足生產(chǎn)需要。

尾礦處理效率極低，隨著生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間的延長，濃密池中尾礦增加，出現(xiàn)壓耙現(xiàn)象，影響持續(xù)生產(chǎn)。

2 存在問題

(1)尾礦漿濃度高、沉降效果差?，F(xiàn)場(chǎng)掃選尾礦濃度接近設(shè)計(jì)值29.26%，但尾礦中-0.074 mm粒級(jí)占65.52%，微細(xì)粒礦物主要為高嶺土和絹云母，難以沉降。

(2)高濃度礦漿回流到濃密池，增大了礦漿沉降難度。為防止高濃度礦漿從攪拌桶溢出，在攪拌桶與濃密池之間鋪設(shè)了一條回漿管道。由于礦漿流量還不能準(zhǔn)確控制，導(dǎo)致該管道經(jīng)常處于回漿狀態(tài)。高濃度礦漿的來回輸送不僅浪費(fèi)能源，還破壞了濃密池礦漿的沉降性能，使得礦漿更加難以沉降。

(3)濃密池礦漿流量不平衡，礦漿濃度不斷升高。兩臺(tái)球磨機(jī)同時(shí)工作時(shí)，進(jìn)入濃密池的礦漿固體物料量超過100 t/h，泵出量50 t/h以下，并有部分高濃度礦漿回流。濃密池進(jìn)料遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于出料，導(dǎo)致礦漿濃度越來越高、沉降越來越困難，高濃度礦漿大量溢流出去。

(4)缺少必要的計(jì)量控制，選礦生產(chǎn)較為粗放。選礦生產(chǎn)通常要考慮水量平衡、礦量平衡問題，但目前生產(chǎn)流程中未對(duì)水閥開啟的大小、球磨機(jī)給礦量的大小進(jìn)行有效計(jì)量，難以把握各工藝控制點(diǎn)的狀態(tài)，很難清楚地知道每一次正常生產(chǎn)時(shí)的工藝參數(shù)[1]。

(5)工藝管道布局不合理，尾礦處理效率低。陶瓷過濾機(jī)多余的濾液從選礦回水池、循環(huán)水池溢出，脫水廠房攪拌桶內(nèi)的高濃度礦漿在斷續(xù)溢流的情況下容易出現(xiàn)礦漿堵塞管道問題，影響底流泵、陶瓷過濾機(jī)運(yùn)行。

(6)給排水量不平衡，生產(chǎn)管理難度大。隨著選礦生產(chǎn)的持續(xù)運(yùn)行，生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的水量越來越多，濃密池溢流濃度較高時(shí)，系統(tǒng)水質(zhì)惡化，既不能達(dá)標(biāo)排放也不能綜合利用。

3 改進(jìn)措施

3.1 絮凝劑試驗(yàn)[2]

3.1.1 絮凝劑種類試驗(yàn)

在尾礦濃度10%的條件下，采用不同絮凝劑在不同沉降時(shí)間下進(jìn)行礦漿沉降試驗(yàn)，結(jié)果見表1。

表1 不同絮凝劑時(shí)礦漿沉降結(jié)果

由表1可以看出，配加不同絮凝劑時(shí)，礦漿沉降效果相差很大。聚合氯化鋁具有較好的凈水效果，非離子型聚丙烯酰胺具有較好的絮凝效果。因此采用聚合氯化鋁、非離子型聚丙烯酰胺作為加快該尾礦沉降的絮凝劑。

3.1.2 絮凝劑用量試驗(yàn)

控制尾礦濃度15%，在不同沉降時(shí)間下進(jìn)行非離子型聚丙烯酰胺用量試驗(yàn)，結(jié)果見表2。

表2 絮凝劑用量對(duì)尾礦沉降的影響

由表2可以看出，隨著絮凝劑用量的增大，尾礦沉降速度加快。當(dāng)絮凝劑用量達(dá)到50 g/t后，再增加用量，沉降速度增加趨勢(shì)變緩，因此選擇合適的用量為50 g/t以下。

3.1.3 尾礦濃度試驗(yàn)

采用聚丙烯酰胺(0.5‰)+聚合氯化鋁溶液(0.5‰)為組合絮凝劑，在不同沉降時(shí)間下進(jìn)行不同尾礦濃度的礦漿沉降試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 不同尾礦濃度條件下沉降結(jié)果

由表3可以看出，隨著尾礦濃度的降低，沉降速度急劇上升，因此尾礦濃度不宜過高。為了加速濃密池內(nèi)尾礦的沉降，適宜的尾礦濃度為15%～20%，因此在生產(chǎn)過程中應(yīng)對(duì)尾礦漿進(jìn)行稀釋。

3.1.4 絮凝劑配加方案

根據(jù)絮凝劑試驗(yàn)結(jié)果，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安裝兩臺(tái)φ1.5 m的攪拌桶和儲(chǔ)藥箱分別用于配制0.5‰濃度的非離子型聚丙烯酰胺溶液和1‰濃度的聚合氯化鋁溶液，添加量分別為15，30 g/t，在掃選尾礦出口端與尾礦漿混合添加。為保證尾礦沉降效果，開啟濃密池的循環(huán)水閘閥并使陶瓷過濾機(jī)濾液回流濃密池來降低掃選尾礦濃度。改進(jìn)后，濃密池礦漿沉降速度明顯加快、底流濃度顯著提高、溢流水質(zhì)得到根本好轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了選礦用水的循環(huán)利用。

3.2 尾礦處理效率的提高

3.2.1 提高尾礦脫水效率

尾礦脫水效率取決于尾礦濃度、粒度組成、設(shè)備性能等參數(shù)的合理搭配[3]。通過優(yōu)化陶瓷過濾機(jī)的進(jìn)料頻率、主軸轉(zhuǎn)速、液面高度等工作參數(shù)，增加了濾餅厚度，提高了設(shè)備能力，緩解了前端進(jìn)料與后端出料的矛盾。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定了3臺(tái)陶瓷過濾機(jī)的處理量與攪拌桶內(nèi)尾礦的礦漿濃度，結(jié)果見表4。

表4 陶瓷過濾機(jī)處理量與尾礦濃度的關(guān)系

由表4可以看出，陶瓷過濾機(jī)的處理能力與尾礦濃密機(jī)底流濃度成正比。為增加尾礦脫水效率，可在尾礦進(jìn)入攪拌桶前增加一段旋流器進(jìn)行濃縮[4]。

3.2.2 加快尾礦沉降速度，提高尾礦輸送效率

為防止攪拌桶內(nèi)高濃度尾礦回流影響濃密池尾礦沉降，改造回漿管道以較好地利用陶瓷過濾機(jī)濾液，使一部分濾液回流到回水池作為選礦循環(huán)用水，一部分濾液回流到濃密池以稀釋掃選尾礦漿，從而改善尾礦的沉降性能，提高了輸送效率。優(yōu)化后的選礦供排水系統(tǒng)見圖2。

圖2 供排水系統(tǒng)優(yōu)化

3.3 工藝技術(shù)完善措施

3.3.1 完善生產(chǎn)用水計(jì)量系統(tǒng)

當(dāng)?shù)V漿濃度在26%～45%變化時(shí)，對(duì)浮選影響不大，但對(duì)尾礦沉降性能、選礦成本指標(biāo)影響很大。在選礦各用水點(diǎn)安裝流量計(jì)，準(zhǔn)確計(jì)量進(jìn)入選礦工藝流程的水量，定量調(diào)節(jié)各用水點(diǎn)的礦漿濃度以保持生產(chǎn)順暢，從而為改善選礦生產(chǎn)指標(biāo)創(chuàng)造有利條件。

3.3.2 建立廠內(nèi)小循環(huán)系統(tǒng)，降低選礦新水消耗[5]

(1)采取點(diǎn)對(duì)點(diǎn)自循環(huán)措施，減少空壓機(jī)的冷卻用水量。選礦廠浮選作業(yè)采用水冷空壓機(jī)充氣，該設(shè)備的冷卻用水由新水池供給，新水冷卻空壓機(jī)后供精選作業(yè)使用?，F(xiàn)場(chǎng)精選作業(yè)完全可以利用環(huán)水，只需在廠房周邊設(shè)立一座容量100 m3的循環(huán)水池即可。預(yù)計(jì)每天補(bǔ)給新水量在5～6 m3，可節(jié)省新水720 m3/d。

(2)利用濾液清洗陶瓷過濾機(jī)，避免往復(fù)抽水增加選礦運(yùn)行成本。陶瓷過濾機(jī)工作時(shí)，微細(xì)顆粒容易堵塞陶瓷微孔，影響過濾效率。為保證過濾機(jī)正常工作并提高尾礦脫水效率，需要在每一循環(huán)過程中反沖洗所有陶瓷板一次，并可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要定期進(jìn)行超聲清洗與化學(xué)清洗。考慮到濾液水質(zhì)量差損壞過濾機(jī)，目前礦山采用新水清洗陶瓷過濾板，4臺(tái)設(shè)備耗水量60 m3/h以上。現(xiàn)場(chǎng)陶瓷過濾機(jī)的濾液清澈透明，pH呈中性，多級(jí)沉淀后可回流到分配器反沖洗區(qū)進(jìn)行重新回用，用來反沖洗、清洗陶瓷過濾板以提高過濾、脫水效率，大幅度降低選礦用水成本。

(3)綜合利用環(huán)水資源，降低新水消耗量。選礦生產(chǎn)除塵用水原使用新水，通過平衡進(jìn)出濃密池尾礦量、在尾礦中添加絮凝劑加速沉降等措施，φ53 m 濃密池溢流水質(zhì)得到好轉(zhuǎn)，容量2 000 m3水池環(huán)水濃度低于0.5%，完全可以滿足產(chǎn)塵點(diǎn)、除塵器內(nèi)噴霧降塵的用水要求。

3.3.3 增加尾礦沉降高度

濃密池蓄水高度與尾礦漿沉降時(shí)間關(guān)系密切。在清水層厚度較薄的情況下，溢流面的平整度對(duì)溢流水質(zhì)影響較大。礦山濃密池采用傳統(tǒng)處理工藝設(shè)計(jì)，不利于微細(xì)顆粒的沉降，容易出現(xiàn)溢流堰“跑渾”現(xiàn)象，因此對(duì)濃密池進(jìn)行改造。通過適當(dāng)提高溢流堰高度來增加尾礦沉降時(shí)間，并采用鋸齒狀鋼溢流堰來控制溢流面的平整度、改善溢流水質(zhì)量。

4 結(jié) 語

尾礦干堆與環(huán)水利用是礦山減少土地占用、保護(hù)環(huán)境的重要舉措。廣東白石嶂鉬礦選廠通過在掃選尾礦出口端與尾礦漿混合添加聚丙烯酰胺(0.5‰)+聚合氯化鋁溶液(0.5‰)組合絮凝劑加強(qiáng)了濃密池中尾礦漿的沉降、提高了底流濃度，改善溢流水水質(zhì)，并將陶瓷過濾機(jī)濾液分流進(jìn)入濃密池稀釋總尾礦，有效降低了尾礦濃度，進(jìn)一步提高尾礦沉降速度，對(duì)于提高尾礦輸送效率和陶瓷過濾機(jī)脫水效率具有重要的作用。通過完善生產(chǎn)用水計(jì)量系統(tǒng)、建立小循環(huán)系統(tǒng)、增加尾礦沉降高度等手段，完善了尾礦處理工藝技術(shù)，初步解決了選廠環(huán)水水質(zhì)差和尾礦處理效果不理想的問題，保障了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。隨著各項(xiàng)技術(shù)、管理措施逐步完善，礦山將全面實(shí)現(xiàn)尾礦干堆和環(huán)水綜合利用的目標(biāo)。

[1] 倪 健，蘇 華.尾礦高濃度輸送技術(shù)[J].梅山科技，2001(4)：4-5.

[2] 衣德強(qiáng)，尤六億.梅山選礦重大試驗(yàn)研究與技術(shù)改造[J].寶鋼技術(shù)，2008(4)：70-75.

[3] 勾金玲，趙福剛.高效深錐濃縮機(jī)在梅山選廠的應(yīng)用[J].礦業(yè)快報(bào)，2007(4)：4-5.

[4] 王顯軍.金屬礦選礦廠尾礦處理應(yīng)用水力旋流器的實(shí)踐[J].金屬礦山(S)，2006(8)：477-478.

[5] 沈軍海，顧華敏.選礦廠尾礦處理水零排放技術(shù)改造實(shí)踐[J].礦冶工程，2009(6)：51-53.

2016-10-17)

范慶霞(1963—)，男，教授級(jí)高級(jí)工程師，210035 江蘇省南京市六合區(qū)幸福路1號(hào)。