某選礦廠尾礦干堆的試驗(yàn)和應(yīng)用研究

曾軍龍，謝 茗

（金堆城鉬業(yè)汝陽(yáng)有限責(zé)任公司，河南 汝陽(yáng) 471200）

隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種金屬的需求也在增加，導(dǎo)致礦山資源的快速開(kāi)發(fā)。而對(duì)于中國(guó)這樣的資源消耗大的國(guó)家，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截止2019年全國(guó)尾礦庫(kù)大約7300多座，這些尾礦庫(kù)給當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境、安全、財(cái)產(chǎn)帶來(lái)巨大的隱患，可以考慮用尾礦干堆技術(shù)取代傳統(tǒng)的尾礦排放方式。

目前，尾礦堆存的方式有三種：第一是傳統(tǒng)工藝尾礦都是低濃度濕式排放，第二種是尾礦高濃度排放，第三種是尾礦干式排放。前兩種尾礦排放工藝對(duì)環(huán)境和安全都有一定的危害性，而尾礦干式排放最大的優(yōu)點(diǎn)是可以減少對(duì)環(huán)境的污染、尾礦管道和回水管道長(zhǎng)距離的鋪設(shè)，降低了對(duì)當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)、生活的危害，減少尾礦庫(kù)的建設(shè)，可以被環(huán)保部門(mén)認(rèn)可為無(wú)排污礦山。

1 項(xiàng)目研究的意義

（1）尾礦干式排放解決了尾礦庫(kù)安全性問(wèn)題。尾礦庫(kù)的筑壩式排放改為堆土場(chǎng)排放，堆場(chǎng)內(nèi)沒(méi)有大量污水，避免了尾礦帶來(lái)的潰壩、漫壩、垮壩、壩下滲水等環(huán)境、安全事故的發(fā)生。

（2）減少?lài)?guó)家尾礦庫(kù)的數(shù)量，與此同時(shí)節(jié)省了尾礦庫(kù)的地質(zhì)勘探、安全評(píng)估、庫(kù)區(qū)建設(shè)及日常安全管理所需要的運(yùn)營(yíng)成本。

（3）干排的尾礦即可圍堰造田，也可以回填塌陷和對(duì)露天礦采坑進(jìn)行平整造田，實(shí)現(xiàn)消除地質(zhì)隱患，同時(shí)可植樹(shù)造林，保護(hù)水土流失。

（4）干排的尾礦有利于二次資源的開(kāi)發(fā)與利用，可以制作建筑材料，如磚、陶瓷、混泥土等，充分利用資源。

2 選礦尾礦參數(shù)

（1）選廠尾礦排放礦量：7000t/d。

（2）選礦廠工作制度：330d/a、3班/d、8h/班。

（3）尾礦干密度：2.27t/m3。

（4）尾礦平均濃度：21.66%。

3 尾礦濃縮沉降半工業(yè)試驗(yàn)

3.1 原礦粒度

對(duì)原礦用濕篩法進(jìn)行粒度篩分試驗(yàn)，篩分粒度為80目、100目、140目、200目、400目。將篩分得到的各個(gè)粒度的產(chǎn)物烘干稱(chēng)重，得出各粒級(jí)產(chǎn)率如表1。

表1 原尾礦粒度分布

從表1可以看出，-200目以下粒度產(chǎn)率平均為56.1%，-400目以下占50.2%，可以看出原尾礦細(xì)粒級(jí)占比重較大。

3.2 試驗(yàn)濃度檢測(cè)及分級(jí)、濃縮參數(shù)測(cè)定

尾礦濃度檢測(cè)包含烘干法和濃度壺兩種方法。試驗(yàn)用烘干法進(jìn)行最終濃度標(biāo)定，與濃度壺檢測(cè)法進(jìn)行對(duì)比。試驗(yàn)濃度標(biāo)定在參數(shù)基本一致的情況下用濃度壺法進(jìn)行一般檢測(cè)，對(duì)濾餅水份等特別重要參數(shù)用烘干法進(jìn)行驗(yàn)證。

濃縮實(shí)驗(yàn)在斜板濃密機(jī)內(nèi)進(jìn)行，測(cè)試的參數(shù)主要包括流量和濃度。采用濃積法測(cè)定濃密機(jī)的給礦量、溢流流量和底流流量，通過(guò)濃度檢測(cè)分析工藝濃度。

3.3 原礦自然沉降

原礦自然沉降分二種試驗(yàn)方案，第一方案，在不分級(jí)情況下自然沉降，把礦漿裝在量筒里面自然沉降，得出的礦漿沉降速度約0.0083mm/s；第二種方案，工器具相同，將原礦按-200目進(jìn)行篩析分級(jí)后，得出細(xì)粒級(jí)沉降速度約為0.012mm/s，-200目以下濃縮以后，濃度最高只能達(dá)到25%。粗顆粒沉降速度非常明顯，濃縮后濃度可接近74%左右。

3.4 絮凝劑添加試驗(yàn)

鑒于自然沉降試驗(yàn)，原礦采用預(yù)先分級(jí)再自然沉降，-200目以下細(xì)粒級(jí)尾礦濃度達(dá)不到設(shè)計(jì)至少30%的要求，試驗(yàn)通過(guò)采用添加絮凝劑加快礦漿的沉降速度做對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)原礦漿在不分級(jí)的條件下，通過(guò)添加絮凝劑，原礦的沉降速度約為0.018mm/s，沉降效果明顯提高。

對(duì)原礦漿按-200目進(jìn)行分級(jí)后添加絮凝劑，得出細(xì)粒級(jí)的沉降速度為0.126mm/s，細(xì)粒級(jí)沉降速度明顯加快，濃縮后濃度最終可以達(dá)到67%左右。

鑒于添加絮凝劑對(duì)細(xì)粒級(jí)沉降速度效果明顯，方案確定為原礦通過(guò)分級(jí)機(jī)預(yù)先分級(jí)篩選，細(xì)粒級(jí)顆粒添加絮凝劑再濃縮方案。

4 絮凝劑用量試驗(yàn)

絮凝劑用量及濃度試驗(yàn)：根據(jù)目前礦山企業(yè)絮凝劑普遍使用和購(gòu)買(mǎi)途徑等因素考慮，試驗(yàn)絮凝劑主要對(duì)比聚丙烯酰胺和生石灰，前期小型實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)生石灰對(duì)本性質(zhì)尾礦作為絮凝劑添加量大但效果不明顯，細(xì)粒級(jí)沉降速度慢，濃密機(jī)底流濃度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求并對(duì)溢流水PH值有較大影響，影響回水返回生產(chǎn)使用。而聚丙烯酰胺使用量小，并效果明顯。

試驗(yàn)確定使用聚丙烯酰胺為絮凝劑，絮凝劑添加量分別初設(shè)定為6g/t、8g/t、10g/t、12g/t；每一個(gè)添加量的藥劑濃度分別設(shè)定為0.03%、0.05%、0.08%、0.1%。試驗(yàn)效果是在保證溢流水水質(zhì)的情況下，盡量減少藥劑的使用總量，以達(dá)到溢流水返回磨浮不影響浮選工藝指標(biāo)，具體指標(biāo)如表2。

表2 絮凝劑濃度及藥劑試驗(yàn)數(shù)據(jù)

從表2中可以看出，在相同藥劑濃度情況下，隨著藥劑用量的增加，底流濃度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，特別是當(dāng)藥劑用量超過(guò)10g/t時(shí)達(dá)到12g/t底流濃度出現(xiàn)下降趨勢(shì)，而溢流濃度基本趨于上升趨勢(shì)。

當(dāng)藥劑單耗相同條件下，隨著藥劑濃度的增加，溢流水含雜濃度也隨著增加，底流濃度減小。

為了保證溢流水的濃度最低，滿(mǎn)足生產(chǎn)用水要求，減少絮凝劑對(duì)浮選工藝的影響，同時(shí)提高底流濃度，最終確定，當(dāng)絮凝劑用量在8g/t～10g/t，絮凝劑濃度為0.03%時(shí)，此時(shí)得到的溢流濃度值最小可以達(dá)到0.34%，底流濃度可以達(dá)到34%左右，接近設(shè)計(jì)35%的要求。

5 設(shè)備選型及工藝流程

現(xiàn)場(chǎng)尾礦工藝流程為尾礦從尾礦泵站經(jīng)泵輸送至4臺(tái)分級(jí)機(jī)，經(jīng)過(guò)分級(jí)機(jī)預(yù)先分級(jí)，底流流至緩沖箱，經(jīng)過(guò)緩沖箱調(diào)節(jié)流量大小流至帶式過(guò)濾機(jī)，4臺(tái)分級(jí)機(jī)溢流分別進(jìn)入4組2000m2的斜板濃縮機(jī)，通過(guò)添加絮凝劑和調(diào)節(jié)濃縮機(jī)底流閥門(mén)控制斜板的溢流和底流礦漿濃度，底流礦漿經(jīng)過(guò)溜槽流至3臺(tái)互通直徑5.5×5.5m攪拌槽，三臺(tái)攪拌槽安裝5臺(tái)流量Q=310m3/h渣漿泵輸送至3臺(tái)800m2板框壓濾機(jī)，帶式過(guò)濾機(jī)和板框壓濾機(jī)濾餅通過(guò)皮帶運(yùn)輸運(yùn)至堆場(chǎng)。工藝脫水流程如下圖1：

圖1 尾礦脫水工藝流程圖

6 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果

6.1 溢流水水質(zhì)

在確保溢流水質(zhì)不影響浮選的前提下，工業(yè)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，絮凝劑用量分別進(jìn)行了7g/t、8g/t、9g/t、10g/t時(shí)，通過(guò)檢查溢流和底流濃度，確定絮凝劑單耗為10g/t，檢測(cè)溢流水濃度為0.41%，底流平均濃度為32.73%，將溢流水取樣單獨(dú)靜止放置5小時(shí)未見(jiàn)明顯固體顆粒，證明溢流水水質(zhì)較好可以直接進(jìn)入生產(chǎn)循環(huán)水使用。溢流水水質(zhì)如下圖2。

圖2 溢流水水質(zhì)

圖3 分級(jí)機(jī)底流礦漿

圖4 濃縮機(jī)底流礦漿

6.2 分級(jí)機(jī)底流濃度

工業(yè)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，分級(jí)機(jī)底流濃度平均可以達(dá)到53.68%，最高可以達(dá)到66%左右，分級(jí)效果很好。而帶式過(guò)濾機(jī)要求給礦濃度在45%以上，試驗(yàn)說(shuō)明分級(jí)機(jī)效果可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。分級(jí)底流礦漿如圖3。

6.3 濃縮機(jī)底流

工業(yè)試驗(yàn)得出，經(jīng)過(guò)添加絮凝劑濃縮機(jī)底流濃度平均在32.73%，如果底流閥門(mén)在保證不堵的情況條件下，得到最高的底流濃度為39%，滿(mǎn)足板框壓濾機(jī)30%以上的給礦濃度要求。濃縮底流如圖4。

7 濾餅水份

通過(guò)調(diào)整帶式過(guò)濾機(jī)和板框壓濾機(jī)設(shè)備參數(shù)，運(yùn)行過(guò)程中得到過(guò)濾機(jī)濾餅水份18.95%，板框壓濾機(jī)濾餅平均水份13.37%，能夠滿(mǎn)足尾礦干堆設(shè)計(jì)要求。檢測(cè)板框?yàn)V液濃度平均值在0.2%左右，符合生產(chǎn)水質(zhì)要求，可以直接返回生產(chǎn)使用；而帶式過(guò)濾機(jī)過(guò)濾水和洗布用水混合濃度在2.56%左右，返回工藝流程二次沉降。

8 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述尾礦濃縮半工業(yè)試驗(yàn)及尾礦干堆車(chē)間運(yùn)行結(jié)果可以得出以下結(jié)論：①此尾礦無(wú)論是否預(yù)先分級(jí)，通過(guò)自然沉降難于達(dá)到設(shè)計(jì)工藝指標(biāo)，必須添加絮凝劑加快礦漿沉降速度，提高濃密機(jī)底流濃度才能滿(mǎn)足要求。②試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，絮凝劑的用量和配比濃度對(duì)溢流水及底流濃度都有影響，當(dāng)絮凝劑濃度保持不變時(shí)，隨著絮凝劑用量的增加，溢流水濃度基本呈上升趨勢(shì)，底流濃度呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)。③當(dāng)絮凝劑單耗不變的情況下，隨著絮凝劑濃度的增加，溢流水濃度呈上升趨勢(shì)，底流濃度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。④結(jié)合半工業(yè)試驗(yàn)，確定了脫水的工藝流程和設(shè)備的選型，實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，原礦通過(guò)預(yù)先分級(jí)，分級(jí)機(jī)溢流進(jìn)入斜板濃密機(jī)，在絮凝劑濃度為0.03%，絮凝劑單耗平均在10g/t時(shí)，得到斜板濃密機(jī)溢流水的濃度為0.41%，底流濃度平均值在32.73%，滿(mǎn)足生產(chǎn)實(shí)際需求。