某銅鐵礦尾礦絮凝劑沉降試驗(yàn)研究及應(yīng)用

李巧雙，程國(guó)柱，周明華，汪 橋

（大冶有色金屬集團(tuán)控股有限公司，湖北 黃石 435005）

1 引言

我國(guó)廢水排放量大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年礦山選礦廢水約占我國(guó)工業(yè)廢水排放總量的十分之一，而處理率僅為4.23%，其余絕大多數(shù)被直接外排［1-2］。目前我國(guó)金屬選礦方法主要是采用浮選法［2］，尾礦送往尾礦庫(kù)或通過濃密機(jī)和砂倉(cāng)沉降后進(jìn)行充填，然后經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的澄清或凈化后回用或排放［4-5］。

湖北某銅鐵礦4500t/d選礦擴(kuò)能改造新系統(tǒng)不僅提高了選礦廢水循環(huán)利用率，還可對(duì)尾礦濃縮水進(jìn)行回收。尾礦經(jīng)過Φ53 m周邊傳動(dòng)濃密機(jī)濃縮，底流送至充填砂倉(cāng)進(jìn)行全尾充填，濃密機(jī)和砂倉(cāng)溢流自流至沉淀池凈化后，通過供水泵送至選礦生產(chǎn)各個(gè)用水點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)廢水循環(huán)利用。該選礦新系統(tǒng)2015年投產(chǎn)，生產(chǎn)一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)尾礦濃密機(jī)和砂倉(cāng)溢流跑渾嚴(yán)重，固體微細(xì)顆粒含量高達(dá)3%～5%。

渾濁的溢流水進(jìn)入生產(chǎn)回水系統(tǒng)會(huì)造成諸多不良影響：（1）溢流中的細(xì)顆粒物質(zhì)在沉淀池中沉降累積，導(dǎo)致沉淀池積砂嚴(yán)重，增加沉淀池清污成本；（2）細(xì)粒進(jìn)入生產(chǎn)水系統(tǒng)，加劇了供水泵的磨損；（3）細(xì)粒比表面積大，優(yōu)先上浮，增加了藥劑消耗，同時(shí)會(huì)影響浮選指標(biāo)；（4）渾濁生產(chǎn)水會(huì)堵塞磁選沖洗水噴頭，導(dǎo)致鐵精礦卸料不暢；（5）細(xì)粒堵塞銅過濾陶瓷板，影響銅精礦水分；（6）影響廠房清潔。為解決尾礦濃密機(jī)和砂倉(cāng)溢流跑渾，徹底改善回水水質(zhì)，開展小型試驗(yàn)和工業(yè)試驗(yàn)。

2 小型沉降試驗(yàn)研究

2.1 試驗(yàn)礦樣

本次試驗(yàn)研究的礦樣為選礦新系統(tǒng)總尾礦，采用截流取樣法，總尾礦樣取自于Φ53 m濃密機(jī)進(jìn)料溜槽。將尾礦過濾、烘干，進(jìn)行濃度檢測(cè)、固體顆粒比重檢測(cè)和固體顆粒粒度分析，測(cè)得總尾礦濃度為16%、總尾礦固體顆粒比重為3×103kg/m3，總尾礦固體顆粒粒度分析見表1。

表1 總尾礦固體顆粒篩析結(jié)果

2.2 試驗(yàn)方法

量取濃度為16%左右的現(xiàn)場(chǎng)混勻尾礦礦漿置于1000mL量筒，定容至滿刻度，加入一定量的絮凝劑，充分?jǐn)嚢韬?，隨時(shí)間的變化記錄澄清層的高度，記錄時(shí)間為30min。

藥劑制備：絮凝劑均配置成萬分之五的濃度，經(jīng)強(qiáng)烈攪拌后，成透明膠質(zhì)狀態(tài)。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 絮凝劑定性試驗(yàn)

試驗(yàn)條件：礦漿濃度16%，絮凝劑用量20g/t，沉降時(shí)間30min，進(jìn)行不同類型絮凝劑（A類絮凝劑、B類絮凝劑、石灰）及不添加絮凝劑對(duì)尾礦礦漿沉降性能影響的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1 尾礦樣絮凝劑種類沉降試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明：A類絮凝劑沉降速度最快，其次是B類絮凝劑，再次是石灰，不加絮凝劑沉降速度最慢。

3.2 A類絮凝劑試驗(yàn)

試驗(yàn)條件：礦漿濃度16%，絮凝劑用量20g/t，沉降時(shí)間30min，進(jìn)行四種A類絮凝劑（A245、A345、A556及A756）絮凝沉降試驗(yàn)。由圖2可以看出，其沉降效果為 A345＞A756＞A556＞A245，后續(xù)沉降試驗(yàn)選用A345絮凝劑。

圖2 尾礦樣A類絮凝劑沉降試驗(yàn)結(jié)果

3.3 A345絮凝劑用量試驗(yàn)

試驗(yàn)條件：礦漿濃度16%，沉降時(shí)間30min，考察A345絮凝劑在不同用量條件下對(duì)尾礦沉降的影響，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

由圖3可以看出，隨著沉降時(shí)間的延長(zhǎng)，澄清液高度逐漸增加，加大絮凝劑用量，礦漿沉降速度加快，當(dāng)用量達(dá)到20g/t后，沉降速度變化不明顯。綜合評(píng)估沉降效果和藥劑成本，確定A345最佳用量為20g/t。

圖3 尾礦樣A345絮凝劑用量沉降試驗(yàn)結(jié)果

4 現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)應(yīng)用及效果評(píng)價(jià)

4.1 尾礦濃密機(jī)絮凝劑生產(chǎn)應(yīng)用

2016年8 月引進(jìn)絮凝劑添加設(shè)備，選定A345絮凝劑，在Φ53 m尾礦濃密機(jī)進(jìn)料溜槽處添加，根據(jù)設(shè)備參數(shù)條件，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。通過改變加藥間隙、進(jìn)水量、加藥泵電機(jī)頻率等，最終將絮凝劑添加用量控制在20g/t時(shí)，尾礦濃密機(jī)溢流無跑渾現(xiàn)象，底流濃度達(dá)到32%。

4.2 充填深錐絮凝劑應(yīng)用

為了提高充填砂漿濃度，2018年新投產(chǎn)1臺(tái)Φ18 m深錐濃密機(jī)替代原有的砂倉(cāng)，參照尾礦濃密機(jī)絮凝劑加藥條件，經(jīng)過1個(gè)月的生產(chǎn)調(diào)試，絮凝劑用量控制在24g/t，溢流水質(zhì)清澈，底流濃度達(dá)到70%，實(shí)現(xiàn)了全尾砂充填效果。

4.3 應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

通過兩段絮凝劑添加，生產(chǎn)回水得到全面改善，選礦技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較添加絮凝劑前有顯著提升，銅精礦品位提高1.5%，達(dá)到20%的出產(chǎn)要求，尾礦磁性鐵降低0.126%，捕收劑單耗降低23.34g/t，起泡劑單耗降低27g/t，產(chǎn)生的主要經(jīng)濟(jì)效益見表2。

表2 添加絮凝劑后產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益

2臺(tái)絮凝劑添加設(shè)備購(gòu)置費(fèi)及安裝費(fèi)約40萬元；絮凝劑藥耗、水電耗維護(hù)等運(yùn)行成本約70萬元。綜上所述，應(yīng)用該絮凝劑每年可產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益約125萬元。

5 結(jié)論

（1）通過絮凝劑沉降試驗(yàn)，針對(duì)16%的礦漿濃度，選用20g/L的A345絮凝劑，沉降效果最好。

（2）在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)應(yīng)用中，Φ53 m尾礦濃密機(jī)添加A345絮凝劑20g/t，充填深錐添加A345絮凝劑24g/t，回水清澈達(dá)到生產(chǎn)要求，深錐底流濃度達(dá)到70%以上，滿足充填質(zhì)量要求，實(shí)現(xiàn)了全尾砂充填。

（3）絮凝劑的應(yīng)用解決了溢流跑渾的問題，提高了選礦經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，降低了尾礦磁性鐵含量、提高了銅精礦品位、降低了選礦藥劑消耗，帶來125萬元/a經(jīng)濟(jì)效益。

（4）對(duì)溢流水回收利用，充分利用了水資源，有效降低了廢水排放量。清潔的生產(chǎn)水改善了職工工作環(huán)境，能使生產(chǎn)環(huán)境保持潔凈亮美，也降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。