梅山鐵礦某選廠微細(xì)粒尾礦膏體濃縮試驗(yàn)

華娟娟

(上海梅山鋼鐵股份有限公司礦業(yè)分公司)

梅山鐵礦某選廠微細(xì)粒尾礦膏體濃縮試驗(yàn)

華娟娟

(上海梅山鋼鐵股份有限公司礦業(yè)分公司)

為解決梅山鐵礦現(xiàn)有尾礦庫微細(xì)粒尾礦堆存系統(tǒng)輸送距離長、投資高、占地面積大、運(yùn)行成本高的問題，采用柱式無耙膏體濃密機(jī)進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)微細(xì)粒尾礦膏體濃縮。試驗(yàn)結(jié)果表明，在濃密機(jī)壓縮層厚度20 m、給料量 12 m3/h、絮凝劑用量130 g/t時(shí)，底流濃度可達(dá)到54.07%，濃縮效率高，滿足生產(chǎn)要求，同時(shí)溢流水流量10.40 m3/h，懸浮物含量<100 mg/L，可作為生產(chǎn)回水使用。采用柱式無耙膏體濃密機(jī)不但實(shí)現(xiàn)了該尾礦的膏體濃縮和固化干堆，而且提高了尾礦庫的安全性，投資成本低，可進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用。

微細(xì)粒尾礦 膏體 濃縮 固化干堆

梅山鐵礦年產(chǎn)降磷濕尾礦120萬t，進(jìn)入6#尾礦大井濃縮后，50%的底流進(jìn)入尾礦再選廠房處理，經(jīng)高頻細(xì)篩隔渣，獲得鐵尾砂和再選尾礦。再選尾礦經(jīng)FX-150 mm×16 mm、FX-250 mm×6 mm旋流器分級(jí)后，沉砂過濾脫水，然后進(jìn)入鐵尾砂礦倉[1]。

由于現(xiàn)有的尾礦再選系統(tǒng)沒有回收利用以微細(xì)粒為主的旋流器溢流，其與剩余的尾礦一起經(jīng)φ25 m高效深錐大井濃縮后通過隔膜泵輸送至尾礦庫。由于微細(xì)粒尾礦濃縮效率低、堆存系統(tǒng)輸送距離長、投資高、占地面積大，且會(huì)使尾礦庫產(chǎn)生安全隱患。因此對(duì)該微細(xì)粒尾礦進(jìn)行高效濃縮、實(shí)現(xiàn)其固化干堆是選礦生產(chǎn)面臨的首要問題。

1 試樣性質(zhì)

尾礦試樣取自梅山鐵礦FX-150 mm×16 mm旋流器溢流，利用X射線熒光光譜(XRF)對(duì)其進(jìn)行主要化學(xué)成分分析，結(jié)果見表1；采用XRD進(jìn)行礦物組成分析，結(jié)果見圖1；粒度分析結(jié)果見表2。

表1 主要化學(xué)成分分析結(jié)果 %

由表1、圖1和表2可知，試樣主要化學(xué)成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3、CaO、MgO，S、P等少量，主要礦物為菱鐵礦、石英、方解石，赤鐵礦、綠泥石、白云石、黏土礦物等少量，-38 μm超細(xì)粒級(jí)占99.84%，d90約20 μm，d50約6 μm，-2 μm粒級(jí)占28.58%。

圖1 XRD分析結(jié)果

粒級(jí)/μm產(chǎn)率/%篩上累積產(chǎn)率/%+380.160.1620～3810.6210.7810～2027.6938.475～1014.7553.222～518.2071.42-228.58100.00合計(jì)100.00

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

微細(xì)粒尾礦由超大高徑比、自稀釋絮凝給料、大錐角排料的柱式無耙膏體濃密機(jī)濃縮成膏體尾礦后，采用膠固粉進(jìn)行固結(jié)，固結(jié)膏體采用柱塞泵泵送至堆存場地再固結(jié)[2]。細(xì)粒級(jí)尾礦固化干堆工業(yè)試驗(yàn)流程見圖2。

圖2 固化干堆工業(yè)試驗(yàn)流程

為確定膏體濃密機(jī)濃縮適宜的工藝操作參數(shù)，在保證溢流澄清的前提下，對(duì)膏體濃密機(jī)壓縮層高度、給料量和絮凝劑用量等進(jìn)行膏體濃縮條件試驗(yàn)，以確定無耙膏體濃密機(jī)制備膏體尾礦適宜的工藝參數(shù)。

2.1 壓縮層厚度試驗(yàn)

壓縮層是柱式無耙膏體濃密機(jī)能夠獲得膏體尾礦的重要保障?？刂平o料量10 m3/h、絮凝劑用量150 g/t進(jìn)行壓縮層厚度試驗(yàn)，考察其對(duì)底流濃度的影響，結(jié)果見表3。

表3 壓縮層高度對(duì)底流濃度的影響

從表3可以看出，隨著壓縮層厚度的增加，底流濃度逐漸增加。當(dāng)?shù)琢鳚舛扔?0.58%提高至54.20%時(shí)，壓縮層厚度由4.71 m增加至17.76 m。在不同壓縮層厚度區(qū)間，底流濃度變化規(guī)律不同。在壓縮層厚度7～14 m范圍內(nèi)，壓縮層厚度增加，底流濃度變化很小，維持在35%左右；當(dāng)壓縮層厚度超過14 m以后，底流濃度隨壓縮層厚度的增加而顯著增大。說明在一定范圍內(nèi)，壓縮層厚度與底流濃度的變化關(guān)系不是線性的，達(dá)到14 m的臨界壓縮層厚度以后，底流濃度才明顯提高。為保證底流濃度不低于54%，確定壓縮層厚度不小于18 m。

2.2 給料量試驗(yàn)

給料量試驗(yàn)固定壓縮層厚度20 m，控制給料和排料的干礦量平衡，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

從表4可以看出，該系統(tǒng)最大給料量可達(dá)到16 m3/h左右，隨著給料量不斷增大，底流濃度在52.00%～57.50%變化。由于底流排放管道未安裝流量監(jiān)測和自動(dòng)控制裝置，給礦量較大時(shí)，容易因排礦量不平衡造成溢流跑渾現(xiàn)象。給礦量為12m3/h時(shí)，濃密機(jī)具有較大的緩沖能力，可適應(yīng)底流排礦量的波動(dòng)，因此確定適宜的給料量為12 m3/h。

表4 給料量工業(yè)濃縮試驗(yàn)結(jié)果

2.3 絮凝劑用量試驗(yàn)

采用礦業(yè)專用陰離子絮凝劑CE3113(愛森(中國)絮凝劑有限公司)對(duì)旋流器溢流進(jìn)行自然沉降試驗(yàn)和絮凝沉降試驗(yàn)，考察絮凝沉降性能[3]?？刂平o料量12 m3/h、壓縮層厚度20 m，不同絮凝劑用量時(shí)的沉降曲線見圖3，沉降速度和底流濃度見表5。

圖3 不同絮凝劑用量的絮凝沉降曲線

絮凝劑用量/(g/t)沉降速度/(cm/min)底流濃度/%00.22-500.4434.531000.6244.941501.1149.182002.2750.78

從圖3、表5可以看出，微細(xì)粒尾礦自然沉降速度0.22 cm/min，絮凝劑用量由50 g/t增大到200 g/t，絮凝沉降速度由0.44 cm/min提高至2.27 cm/min，底流濃度由34.53%提高至50.78%。絮凝劑用量在150～200 g/t時(shí)，底流濃度變化不明顯，說明在較低的絮凝劑用量條件下，底流濃度隨絮凝劑用量的增加而顯著提高；絮凝劑用量過大時(shí)，底流濃度提高不明顯。

絮凝劑用量為100～150 g/t時(shí)，絮凝試驗(yàn)結(jié)果見表6。

從表6可以看出，隨著絮凝劑用量的增加，濃密機(jī)底流濃度逐漸提高。絮凝劑用量超過134 g/t，底流濃度提高不明顯。綜合考慮，選擇適宜的絮凝劑用量為130 g/t。

表6 絮凝劑用量試驗(yàn)結(jié)果

2.4 應(yīng)用實(shí)踐

在壓縮層厚度20 m、給料量12 m3/h、絮凝劑用量130 g/t的最佳條件下進(jìn)行工業(yè)濃縮試驗(yàn)[4-5]，濃密機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行指標(biāo)見表7。

表7 濃縮機(jī)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行指標(biāo)

從表7可以看出，濃縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，底流平均濃度54.07%。分析表明,溢流水懸浮物含量<100 mg/L，流量10.40 m3/h，可作為生產(chǎn)回水使用。此時(shí)膏體尾礦呈黏稠狀，在輸送和長期堆存過程中不析水、不偏析、易于固結(jié)，屬于典型的膏體尾礦，見圖4、圖5。

3 結(jié) 論

梅山鐵礦某選廠旋流器溢流屬超細(xì)粒尾礦，以菱鐵礦、石英、方解石等為主，-38 μm粒級(jí)占99.84%。柱式無耙膏體濃密機(jī)在壓縮層厚度20 m、給料量12 m3/h、絮凝劑用量130 g/t條件下，底流濃度達(dá)到54.07%，滿足膏體尾礦的要求，同時(shí)溢流懸浮物含量<100 mg/L，可作為生產(chǎn)循環(huán)水使用。該細(xì)粒尾礦濃縮效率高，可實(shí)現(xiàn)固化干堆，投資少，有利于尾礦庫的安全運(yùn)行。

圖4 膏體尾礦塌落度試驗(yàn)狀態(tài)

圖5 濃密機(jī)底流排放狀態(tài)

[1] 勾金鈴，劉 軍.梅山鐵礦降磷尾礦再選及脫水技術(shù)研究[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2014(2): 167-169.

[2] 魏德州.固體物料分選學(xué)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2000.

[3] 劉安平，倪 文，張祖剛.梅山尾礦絮凝深錐濃縮試驗(yàn)研究[J]. 金屬礦山, 2005(10): 30-33.

[4] 王衛(wèi)國.圓柱水力旋流器內(nèi)液固兩相流的數(shù)值模擬[D].濟(jì)南:山東大學(xué)，2006.

[5] 張鵬飛，許德明，黃 樞，等.加沖洗水圓柱型水力旋流器的數(shù)學(xué)模型[J].金屬礦山,2008(6):24-28.

2016-10-17)

華娟娟(1991—)，女，助理工程師，210012 江蘇省南京市雨花臺(tái)區(qū)西善橋。