梅山尾礦綜合利用絮凝濃縮生產(chǎn)實(shí)踐

歐張文 周 潤(rùn)

（南京寶地梅山產(chǎn)城發(fā)展有限公司礦業(yè)分公司）

梅山鐵礦為巖漿后期陸相火山—熱液侵入型鐵礦床，賦存于輝石閃長(zhǎng)玢巖和安山巖侵入接觸帶中，礦物組成復(fù)雜，結(jié)構(gòu)構(gòu)造多樣，礦石中含有硫、磷等對(duì)鋼鐵冶煉有害雜質(zhì)。原礦中主要鐵礦物為磁鐵礦、假象半假象赤鐵礦、赤鐵礦和菱鐵礦，含有少量的黃鐵礦、褐鐵礦和含鐵硅酸鹽礦物，菱鐵礦與菱鎂礦存在完全類質(zhì)同象，屬于復(fù)雜難選混合鐵礦石［1-4］。

梅山鐵礦選礦工藝流程為提升原礦經(jīng)二段中碎、磁重預(yù)選拋尾，預(yù)選拋廢的尾礦中粗粒級(jí)加工成建筑材料，高梯度強(qiáng)磁選微細(xì)粒尾礦稱為重選尾礦，該部分微細(xì)粒級(jí)尾礦通過(guò)濃縮后輸送尾礦庫(kù)堆存處理。預(yù)選精礦經(jīng)細(xì)碎后給入兩段閉路連續(xù)磨礦、磨礦粒度約-0.074 mm65%，再經(jīng)浮選脫硫、磁選降磷降硅生產(chǎn)鐵精礦產(chǎn)品，高梯度強(qiáng)磁選尾礦稱為浮選尾礦。目前，浮選尾礦的產(chǎn)量為120萬(wàn)t/a，全部實(shí)現(xiàn)尾礦綜合利用處理，根據(jù)尾礦的粒度和品位差異，分別加工成機(jī)制砂、水泥鐵質(zhì)校正劑等產(chǎn)品。

本研究針對(duì)浮選尾礦中超細(xì)粒級(jí)尾礦的絮凝濃縮沉降進(jìn)行試驗(yàn)研究，開(kāi)展不同絮凝劑的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用情況比較，特別針對(duì)超細(xì)粒級(jí)尾礦在高效深錐濃縮機(jī)濃縮過(guò)程中濃密機(jī)底流濃度低、超細(xì)粒級(jí)尾礦壓濾生產(chǎn)效率低等問(wèn)題開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，為行業(yè)內(nèi)普遍存在的超細(xì)粒級(jí)尾礦難絮凝沉降提供技術(shù)參考和借鑒。

1 尾礦性質(zhì)

梅山鐵礦濕尾礦包含重選濕尾和浮選尾礦，重選濕尾和浮選尾礦組成綜合尾礦，重選濕尾和浮選尾礦主要區(qū)別是重選濕尾原生礦泥多，黏土礦物含量高。綜合尾礦中主要鐵礦物為赤鐵礦、菱鐵礦、少量黃鐵礦和磁鐵礦；主要脈石礦物為碳酸鹽（白云石、方解石）、石英、高嶺石、長(zhǎng)石、透輝石、綠泥石、石榴石、磷灰石等；全鐵品位為18.49%，有用鐵礦物主要是赤鐵礦、菱鐵礦，磁性鐵鐵品位0.4%；雜質(zhì)主要為SiO2和CaO，含量分別為27.68%、12.80%，S品位1.20%、P品位0.634%。

重選濕尾由預(yù)選洗礦產(chǎn)生，主要為井下原生礦泥，高嶺石含量較高，鐵品位偏低，全鐵品位為14%～16%。鐵礦物有赤褐鐵礦和菱鐵礦，少量黃鐵礦、磁鐵礦，微量褐鐵礦；脈石礦物主要為碳酸鹽（白云石、方解石）、石英、高嶺石、長(zhǎng)石、透輝石、石榴石和磷灰石等。

浮選尾礦是磨礦浮選—磁選后的尾礦，鐵礦物多呈連生體形態(tài)賦存在尾礦中，主要由赤褐鐵礦和菱鐵礦組成，少量黃鐵礦、磁鐵礦，微量褐鐵礦，全鐵品位為19%～22%；脈石礦物主要為碳酸鹽（白云石、方解石）、石英、高嶺石、長(zhǎng)石、透輝石、石榴石和磷灰石等。

浮選降磷尾礦通過(guò)大井濃縮、脫水篩分、水力分級(jí)、陶瓷過(guò)濾工序處理［5］，旋流器的分級(jí)溢流給入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)25 m高效深錐濃縮機(jī)進(jìn)行絮凝沉降濃縮。對(duì)旋流器分級(jí)溢流取樣進(jìn)行激光粒度測(cè)定，粒度分布結(jié)果見(jiàn)表1。

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由表1可知，給入25 m高效深錐濃縮大井的尾礦中-40μm顆粒含量達(dá)96.90%，-10μm超細(xì)粒級(jí)尾礦占比達(dá)到75.27%，-5μm超細(xì)粒級(jí)尾礦占比為58.50%。

采用X射線衍射分析法對(duì)細(xì)粒濕尾的礦物組成進(jìn)行分析，結(jié)果見(jiàn)圖1。

由圖1可見(jiàn)，梅山鐵礦細(xì)粒濕尾中的主要金屬礦物為赤鐵礦和菱鐵礦，主要脈石礦物為石英、高嶺石和方解石。

由于梅山礦業(yè)的鐵尾礦顆粒細(xì)、含黏土礦物，生產(chǎn)中使用大分子量的愛(ài)森絮凝劑黏度較大，在壓濾尾礦脫水時(shí)存在壓濾餅黏、卸料難、水份偏高和壓濾生產(chǎn)效率低等問(wèn)題。

2 試驗(yàn)研究

2.1 工藝流程

浮選尾礦全粒級(jí)經(jīng)濃縮沉降后輸送至尾礦再選廠房，經(jīng)高頻篩處理加工成機(jī)制砂，篩下輸送至旋流器，旋流器底流給入陶瓷過(guò)濾機(jī)過(guò)濾加工成鐵尾砂，溢流進(jìn)入HRC-25型深錐大井濃縮，HRC-25型深錐大井濃縮底流輸送至壓濾機(jī)壓濾。浮選尾礦生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖2。

2.2 絮凝劑種類

生產(chǎn)中HRC-25型深錐大井處理的是超細(xì)粒級(jí)尾礦，存在難絮凝沉降，溢流跑渾，濃縮底流濃度低的問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，選擇2種不同型號(hào)的絮凝劑開(kāi)展工業(yè)試驗(yàn)，采用數(shù)顯六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)對(duì)A、K絮凝劑分別測(cè)試其動(dòng)力黏度。測(cè)定結(jié)果表明，A、K絮凝劑的動(dòng)力黏度分別為3.4，2.7 mPa·s。

2.3 絮凝劑制備及加藥點(diǎn)分布

生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)絮凝劑通過(guò)3臺(tái)螺旋加藥機(jī)給入對(duì)應(yīng)攪拌桶，攪拌好的藥劑放入絮凝劑儲(chǔ)藥箱，通過(guò)5臺(tái)螺桿加藥泵（40～4 000 m3/h）向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)4個(gè)加藥點(diǎn)進(jìn)行加藥（圖3）。

2#HRC-25型高效深錐濃縮大井處理浮選尾礦旋流器溢流，溢流尾礦中-40μm顆粒含量達(dá)97.10%，-4μm超細(xì)粒級(jí)尾礦占比超過(guò)50%，難沉降、尾礦量大。生產(chǎn)上采用2#螺桿泵、3#螺桿泵和4#螺桿泵三分之二的藥劑輸送給2#HRC-25型高效深錐濃縮大井。絮凝劑加藥時(shí)間4～6 min，攪拌時(shí)間30～60 min。

2.4 主要技術(shù)指標(biāo)

2.4.1HRC-25型大井運(yùn)行指標(biāo)

比較2種藥劑在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的效果，4月份生產(chǎn)添加A絮凝劑，5月份使用K絮凝劑進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)。重點(diǎn)對(duì)2#HRC-25型大井的清水層、小車壓力、壓濾產(chǎn)量及絮凝劑單耗進(jìn)行檢測(cè)，2#HRC-25型大井運(yùn)行指標(biāo)見(jiàn)表2。

由表2可知，生產(chǎn)添加A絮凝劑壓濾濾餅產(chǎn)量2 768.70 t/d，2#HRC-25型大井清水層平均深度1.60 m，小車平均壓力2.32 kPa；生產(chǎn)使用K絮凝劑壓濾濾餅產(chǎn)量2 788.50 t/d，較使用A絮凝劑產(chǎn)量增加19.80 t/d；2#HRC-25型大井清水層平均深度1.73 m，較使用A絮凝劑增加0.13 m，大井小車平均壓力2.39 kPa。

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2.4.2壓濾生產(chǎn)指標(biāo)

2種不同的絮凝劑對(duì)尾礦壓濾指標(biāo)的影響統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3。

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由表3可知，4月使用A絮凝劑壓濾平均進(jìn)料時(shí)間45 min/板，大井平均底流濃度50.93%，濾餅平均水分17.11%；5月14—30日使用K絮凝劑，壓濾平均進(jìn)料時(shí)間41.37 min/板，相比4月少3.63 min/板，大井平均底流濃度53.76%，相比4月底流濃度高2.83個(gè)百分點(diǎn)，濾餅平均水分16.50%，相比4月份低0.61個(gè)百分點(diǎn)；5月1—13日，使用A絮凝劑平均進(jìn)料時(shí)間44.37 min/板，平均底流濃度51.55%，平均濾餅水分17.94%，相比14—30日使用K絮凝劑壓濾進(jìn)料時(shí)間增加3.00 min/板，大井底流濃度低2.21個(gè)百分點(diǎn)，濾餅水分高1.44個(gè)百分點(diǎn)。

2.4.3絮凝劑單耗

2種絮凝劑單耗見(jiàn)表4。

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由表4可知，4月使用A絮凝劑處理尾礦總量為17.75萬(wàn)t，絮凝劑用量為9 450 kg，A絮凝劑單耗為53.23 g/t；5月14—30日使用K絮凝劑處理尾礦量為12.03萬(wàn)t，絮凝劑用量為5 860 kg，K絮凝劑單耗為48.73 g/t；在相同的絮凝劑加藥裝置和同等的生產(chǎn)濃縮面積和濃縮工藝情況下，使用K絮凝劑日濃縮處理尾礦量增加763 t，且絮凝劑用量降低4.5 g/t，可節(jié)約8.45%的絮凝劑用量。

2.4.4其他建議

（1）溶解罐投藥液位設(shè)置。現(xiàn)在加藥時(shí)水位未觸及攪拌器扇葉，干粉投入后容易形成結(jié)塊，導(dǎo)致藥劑實(shí)際溶解濃度變低，效果變差，消耗量增加。

（2）生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)1#、2#HRC-25型投藥機(jī)電機(jī)非原裝，轉(zhuǎn)速明顯高于3#原裝電機(jī)轉(zhuǎn)速，投加量大，且電機(jī)負(fù)荷高，可將1#、2#HRC-25型投藥電頻率由50 HZ降至40HZ，以保護(hù)電機(jī)，并保持加藥濃度一致。

（3）以2#HRC-25型大井為例，當(dāng)清水層深度＞1.5～2.0 m時(shí)，小車壓力小時(shí)，可適當(dāng)降低藥劑投加量，因?yàn)樾≤噳毫π∈且驗(yàn)槿氲V量小，底流濃度低導(dǎo)致，并非沉降效果不好造成；當(dāng)其他大井清水層深度大時(shí)，可根據(jù)給礦量大小調(diào)整藥劑投加量，避免浪費(fèi)。

3 結(jié) 論

（1）梅山鐵礦經(jīng)研究得出，工業(yè)試驗(yàn)期間在相同的生產(chǎn)條件下，K絮凝劑單耗為48.73 g/t，A絮凝劑單耗為53.23 g/t，K絮凝劑單耗比A絮凝劑單耗低8.45%。

（2）使用K絮凝劑提高HRC-25型大井絮凝濃縮沉降效果，K絮凝劑相比A絮凝劑，HRC-25型大井清水層平均深度增加0.13 m，大井底流濃度增加2.83個(gè)百分點(diǎn)。

（3）使用K絮凝劑，壓濾平均進(jìn)料時(shí)間41.37min/板，相比A絮凝劑壓濾進(jìn)料時(shí)間縮短3.63 min/板，濾餅平均水分16.50%，相比A絮凝劑濾餅水分低0.61個(gè)百分點(diǎn)，K絮凝劑可提高壓濾生產(chǎn)效率，改善壓濾產(chǎn)品質(zhì)量。