尾礦干排工藝在河北某鐵礦山尾礦處理中的應(yīng)用

鄭德彬

(五礦礦業(yè)(安徽)工程設(shè)計(jì)有限公司)

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尾礦干排工藝在河北某鐵礦山尾礦處理中的應(yīng)用

鄭德彬

(五礦礦業(yè)(安徽)工程設(shè)計(jì)有限公司)

為解決河北某礦山現(xiàn)有尾礦庫庫容不足，影響礦山正常生產(chǎn)的問題，采用尾礦干排工藝進(jìn)行改造。通過試驗(yàn)研究，確定采用“旋流器+高頻振動(dòng)脫水篩+濃縮機(jī)+廂式壓濾機(jī)”的尾礦干排工藝進(jìn)行尾礦濃縮脫水，改造后工藝實(shí)現(xiàn)了含水率低于20%的全尾砂干排，年節(jié)約生產(chǎn)成本205萬元，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益顯著。

尾礦庫 尾礦干排 旋流器 廂式壓濾機(jī) 脫水篩

我國(guó)鐵礦石資源品位低，選礦比高，鐵礦石年產(chǎn)量大約15億t，而尾礦量高達(dá)10億t以上。因此，尾礦處理在礦山生產(chǎn)中顯得尤為重要，亦是保證礦山正常生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。

尾礦的傳統(tǒng)處理方式是排放至尾礦庫，但由于安全及占地等原因，此處理方式已不能滿足大部分礦山未來的正常生產(chǎn)運(yùn)行。尾礦干排是近年來國(guó)內(nèi)逐漸興起的一項(xiàng)新的尾礦處置新工藝，目前已在國(guó)內(nèi)較多礦山取得了成功的應(yīng)用。為此，河北某礦山采用尾礦干排工藝處置尾礦，并取得了滿意的效果。

1 尾礦干排

1.1 尾礦干排簡(jiǎn)介

尾礦干排是指經(jīng)選礦流程輸出的尾礦漿經(jīng)多級(jí)濃縮后，再經(jīng)高效脫水設(shè)備處理，形成含水少、易沉淀固化的礦渣，然后運(yùn)至固定地點(diǎn)進(jìn)行干式堆存。

尾礦干排可提高尾礦的回水利用率，減少尾礦輸送量，降低尾礦壩潰壩等安全事故的發(fā)生。將尾砂濃縮脫水后，可利用廢棄礦坑堆存，也可堆存至尾礦庫，可延長(zhǎng)尾礦庫或尾礦壩的服務(wù)年限，減少尾礦處理的運(yùn)行和管理成本，還可開發(fā)不具備建設(shè)尾礦庫條件的礦山，應(yīng)用前景廣闊、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著[1]。

1.2 常見工藝

根據(jù)尾礦種類不同、顆粒不同、濃度不同、含泥量不同，尾礦干排工藝一般有以下幾種：

(1)濃縮機(jī)+泥漿泵，底流泵送至尾礦庫工藝。適合中、大型礦山，能夠減少70%左右的尾礦漿輸送量，年節(jié)電費(fèi)可達(dá)幾十萬至幾百萬元，節(jié)電效果顯著；具有工藝簡(jiǎn)單、效益明顯的優(yōu)點(diǎn)，但需要建設(shè)尾礦庫。

(2)濃縮機(jī)(或旋流器)+振動(dòng)脫水篩工藝。適合粗顆粒不含泥類尾礦，且對(duì)回收水質(zhì)量要求不高，最終干礦含水<20%；具有工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)。

(3)旋流器分級(jí)+濃縮機(jī)+過濾機(jī)工藝。適合尾礦量較大，含泥量10%以下，最終干礦含水<18%；具有工藝順暢、干堆效果理想等優(yōu)點(diǎn)。

(4)旋流分級(jí)+震動(dòng)篩脫水+濃縮+過濾機(jī)(壓濾機(jī))工藝。適合任意種類礦漿，干礦含水<20%。該工藝設(shè)備選擇時(shí)，含泥量較少的可選擇圓盤過濾機(jī)、真空帶式過濾機(jī)，含泥量較多則適合選擇壓濾設(shè)備；具有應(yīng)用廣泛、工藝成熟可靠、干堆效果理想等優(yōu)點(diǎn)。

2 尾礦干排工藝在河北某礦山的應(yīng)用

2.1 河北某礦山生產(chǎn)現(xiàn)狀

河北某礦山年處理鐵礦石230萬t，年產(chǎn)尾礦79.35萬t(生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)詳見表1)。選礦流程采用磁滑輪預(yù)先拋尾、1段開路自磨、1段閉路球磨、3段弱磁選別，選別后的最終尾礦漿通過2臺(tái)φ53 m的濃縮機(jī)濃縮后，溢流水供選廠循環(huán)使用，底流礦漿給入隔膜泵，通過11 km的尾礦管線輸送到尾礦庫。

2015年底通過實(shí)測(cè)后確定尾礦庫剩余庫容量為115.40萬m3，按現(xiàn)年生產(chǎn)能力計(jì)算，尾礦庫只能再使用2.2 a，即到2017年底尾礦庫將進(jìn)入閉庫期，所以解決尾礦堆存問題成為維持選廠正常生產(chǎn)的當(dāng)務(wù)之急，其尾礦參數(shù)見表2。

表1 2016年選礦技術(shù)指標(biāo)

注：2016年綜合選比為1.923，濕式選比為1.664。

表2 尾礦參數(shù)

2.2 尾礦干排工藝選擇

為解決現(xiàn)有尾礦庫庫容不足的問題，決定采用尾礦干排的排放方式進(jìn)行改造。根據(jù)尾礦性能相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果(見表3)，濃度為80%的尾礦安息角為51.1°，自流坡度為51.8%，具有較好的堆存效果。所以，改造最終處理尾礦濃度控制在80%以上，不同濃度的尾礦實(shí)際堆存效果見圖1。

表3 各濃度安息角及自流坡度測(cè)量值

圖1 尾礦堆存效果

參考尾礦干排生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)果及尾礦性質(zhì)，最終確定采用“旋流器+高頻振動(dòng)脫水篩+濃縮機(jī)+廂式壓濾機(jī)”的尾礦干排工藝，工藝流程見圖2。

圖2 尾礦干排工藝流程

旋流器沉砂經(jīng)高頻振動(dòng)脫水篩脫水后，篩上粗粒產(chǎn)率達(dá)65%以上，含水量低于18%[1]；旋流器溢流細(xì)顆粒部分經(jīng)濃縮后通過廂式壓濾機(jī)處理，干料含水量在10%～20%[2]，滿足現(xiàn)場(chǎng)工藝要求。

2.3 尾礦干排主要設(shè)備

水力旋流器作為一種利用離心力強(qiáng)化固液分離的設(shè)備，在尾礦濃縮脫水中表現(xiàn)出一些特殊的優(yōu)勢(shì)[3]，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、占地面積小、處理能力大、底流濃度高等特點(diǎn)，被廣泛用于礦山領(lǐng)域。

高頻脫水篩結(jié)構(gòu)合理，獨(dú)特新穎，采用振動(dòng)電機(jī)作激振源，物料進(jìn)行拋擲運(yùn)動(dòng)，由于高濃度的給入，會(huì)使粗粒物料在脫水篩篩板表層沉積，顆粒間相互搭橋作用形成一層透水不透顆粒的脫水層，因此篩上物往往具有較高的產(chǎn)率和較高的細(xì)度，干尾礦含水率可達(dá)到10%～20%。

為了高效利用已有資源，減少項(xiàng)目投資，此次改造濃縮設(shè)備考慮利用現(xiàn)有已停用的NT-45周邊齒條傳動(dòng)濃縮機(jī)。廂式壓濾機(jī)之所以能蓬勃發(fā)展并被尾礦干排處理廣泛應(yīng)用，其最大的優(yōu)越性就是濾餅水份低、能耗少，適用于中細(xì)粒級(jí)物料，在礦漿顆粒-0.037 mm粒級(jí)占95%的情況下仍可使用，干尾礦含水率可達(dá)到15%～25%[4]。尾礦干排工藝主要設(shè)備見表4。

2.4 投資及成本

該改造項(xiàng)目建設(shè)總投資為2610.97萬元，其中工程費(fèi)用為1915.32萬元，工程建設(shè)其他費(fèi)用為458.29萬元，預(yù)備費(fèi)用為237.36萬元；單位運(yùn)營(yíng)成本為6.42元/t，與原尾礦處理運(yùn)營(yíng)成本9元/t相比，年節(jié)約成本近205萬元，成本組

表4 尾礦干排主要設(shè)備

設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)數(shù)量/臺(tái)旋流器FX-250×42高頻振動(dòng)脫水篩DW242濃縮機(jī)NT-451廂式壓濾機(jī)ZMXG500/1500-30U3

注：旋流器數(shù)量單位為組。

成見表5。

表5 單位運(yùn)營(yíng)成本

元/t

3 結(jié) 論

(1)河北某礦山尾礦采用“旋流器+高頻振動(dòng)篩+濃密機(jī)+廂式壓濾機(jī)脫水”干排工藝后，干尾礦含水率低于20%，產(chǎn)率達(dá)100%，實(shí)現(xiàn)了全尾砂干排，解決了尾礦庫庫容不足，影響礦山正常生產(chǎn)的問題，而且該項(xiàng)目的實(shí)施，可節(jié)約尾礦處理成本近205萬元/a。

(2)尾礦干排工藝投資相對(duì)較小，并可獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益；將尾礦濃縮脫水后堆存，可節(jié)省占地面積，減少環(huán)境破壞，消除尾礦庫的安全隱患，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益顯著。

[1] 李 琳，呂憲俊.尾礦分級(jí)脫水-濃縮干排工藝及設(shè)備[J].礦山機(jī)械，2014(1):100-103.

[2] 李懷志.尾礦脫水篩在尾礦干排系統(tǒng)中的技術(shù)應(yīng)用[J].甘肅冶金，2014(4):105-109.

[3] 茍延偉，符 云，郭順磊.新疆某選廠尾礦干排工藝及設(shè)備優(yōu)化[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2015(1):98-99.

[4] 商林萍，于永江，劉義良，等.新一代尾礦干排和設(shè)備的應(yīng)用[J].礦業(yè)工程，2011(6):70-72.

2016-07-13)

鄭德彬(1987—)，男，助理工程師，230601 安徽省合肥市武漢路230號(hào)。