秘魯某特大銅礦尾礦脫水系統(tǒng)方案對(duì)比研究

荊正強(qiáng) 王金宇 黃 杰 張建剛

（長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司）

尾礦脫水干堆是近年來全球礦山領(lǐng)域興起的一項(xiàng)尾礦處理新工藝［1-4］，特別是隨著我國尾礦庫安全和環(huán)保政策收緊及尾礦綜合利用技術(shù)的推廣，大量尾礦需要脫水后干堆或用于水泥、建材、公路建設(shè)等行業(yè)。尋找合適的脫水工藝路線，降低尾礦脫水成本是礦山企業(yè)需要迫切解決的實(shí)際問題。目前，國內(nèi)外脫水工藝主要有膏體濃密機(jī)濃縮脫水工藝、壓濾機(jī)脫水工藝、真空過濾機(jī)脫水工藝、陶瓷過濾機(jī)脫水工藝、脫水篩+濃密機(jī)+壓濾機(jī)脫水工藝、干排機(jī)脫水工藝［5-10］。

秘魯某特大銅礦原設(shè)計(jì)采用膏體排放，設(shè)計(jì)尾礦堆積坡度3%～5%，實(shí)際堆積坡度只有0.3%，無法滿足繼續(xù)排尾的需求。為了充分利用現(xiàn)有尾礦庫容積，亟待尋找合適的脫水干堆工藝方案，提高尾礦排放濃度，從而提高尾礦堆積坡度，增加尾礦庫庫容。

1 尾礦性質(zhì)

秘魯某特大銅礦尾礦脫水設(shè)計(jì)處理能力17 萬t/d，尾礦粒度約-74 μm60%，尾礦中含有滑石10%，高嶺石3%，尾礦泥化較嚴(yán)重，-10 μm 粒級(jí)占比20%。尾礦泥化嚴(yán)重可以通過添加絮凝劑促進(jìn)細(xì)顆粒團(tuán)聚加速沉淀，故膏體濃密機(jī)脫水工藝在技術(shù)上是可行的，但膏體排放證明，該工藝不能滿足尾礦的庫容需求。

針對(duì)目前的尾礦情況，進(jìn)行脫水工藝適用性分析，進(jìn)而確定重點(diǎn)方案并進(jìn)行對(duì)比。

2 尾礦脫水方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

經(jīng)研究分析，確定采用尾礦脫水干堆方案，但尾礦干堆的投資較大，如何降低尾礦干堆投資是此次方案對(duì)比的核心。依據(jù)上述適用性分析，研究設(shè)計(jì)了FLsmidth300 真空過濾機(jī)方案、GPYK800 真空過濾機(jī)方案、GPYK300 真空過濾機(jī)方案、GP300 真空過濾機(jī)方案、脫水篩+壓濾機(jī)方案、干排脫水機(jī)方案、陶瓷過濾機(jī)方案（方案編號(hào)依次為1～7）。

2.1 各方案直接投資對(duì)比

各方案對(duì)比從脫水設(shè)備、輔助設(shè)備、土建投資等直接投資進(jìn)行比較。各方案設(shè)備見表1，投資對(duì)比見圖1。

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由表1可知，脫水篩+壓濾機(jī)方案、干排脫水機(jī)方案及陶瓷過濾機(jī)方案設(shè)備臺(tái)數(shù)最多，無大型設(shè)備可用。由圖1 可見，干排脫水機(jī)方案投資最高，主要原因是其占地面積大，建筑投資高，GP300 真空過濾機(jī)方案投資最低，其次是GPYK800 真空過濾機(jī)方案。單從設(shè)備價(jià)格看，F(xiàn)Lsmidth300 真空過濾機(jī)和干排脫水機(jī)方案投資偏高。

2.2 各方案年運(yùn)行成本對(duì)比

年運(yùn)行成本從易損件、人工費(fèi)用、運(yùn)行能耗等方面進(jìn)行方案對(duì)比。年運(yùn)行成本構(gòu)成見表2，運(yùn)行成本見圖2。

由表2 可知，GP300 真空過濾機(jī)方案的能耗最高，主要是由于其完全采用真空過濾，缺少層濾或毛細(xì)過濾，使得真空泵的安裝功率過高。由圖2 可見，除了陶瓷過濾機(jī)方案，其余方案的運(yùn)行成本主要是能耗；陶瓷過濾機(jī)方案的運(yùn)行成本中能耗、陶瓷盤消耗、酸耗三者成本相近；從總運(yùn)行成本看，干排脫水機(jī)方案的年運(yùn)行成本最高達(dá)2.9 億元，脫水篩+壓濾機(jī)方案年運(yùn)行成本最低約1.07 億元，其次是GPYK800 真空過濾機(jī)方案，年運(yùn)行成本為1.21 億元。

注：方案5每年使用濾布19 500 m2。

2.3 方案優(yōu)選分析

綜上所述，從投資看GP300 真空過濾機(jī)方案投資最少，但因?yàn)槠湓O(shè)備能耗最高，造成其在運(yùn)行服務(wù)年限內(nèi)綜合成本較高。

脫水篩+壓濾機(jī)方案作為目前中小型礦山常用的尾礦脫水方案，其投資比GPYK800 真空過濾機(jī)和GP300 真空過濾機(jī)方案稍高一些，與GPYK800 真空過濾機(jī)方案投資相近。脫水篩+壓濾機(jī)方案其運(yùn)行成本最低，但由于其設(shè)備臺(tái)數(shù)多，操作復(fù)雜，比較適合中小型企業(yè)尾礦脫水系統(tǒng)。

GPYK800 真空過濾機(jī)方案的總投資比GP300 真空過濾機(jī)方案高1 000 萬元，運(yùn)行成本比脫水篩+壓濾機(jī)方案高1 500 萬元，但其設(shè)備少，運(yùn)轉(zhuǎn)連續(xù)，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作。按礦山壽命10 a，折現(xiàn)率以10%計(jì)算，各方案的凈值（投資+運(yùn)行成本折現(xiàn)）見圖3。由圖3可見，GPYK800真空過濾機(jī)方案凈值投資最低。

3 結(jié) 論

（1）對(duì)于大型礦山尾礦脫水系統(tǒng)建議選擇GPYK800 真空過濾機(jī)脫水干堆方案，提高尾礦脫水效率和尾礦排放濃度，且適用性及經(jīng)濟(jì)性良好。該方案工藝流程相對(duì)簡單，設(shè)備臺(tái)數(shù)少，自動(dòng)化程度高，且為全粒級(jí)過濾，有利于尾礦干堆的穩(wěn)定性。

（2）脫水篩+濃密機(jī)+壓濾機(jī)脫水工藝、干排機(jī)脫水工藝由于投資低、運(yùn)行成本低，應(yīng)用較為廣泛，在小規(guī)模礦山建設(shè)應(yīng)用中會(huì)更有優(yōu)勢。

（3）尾礦脫水干堆不僅能延長尾礦庫使用年限，還可提高礦山回水利用率，更有利于后續(xù)尾礦資源化處理及綜合利用，這種尾礦處理方式，符合社會(huì)對(duì)安全環(huán)保的要求，隨著環(huán)境保護(hù)與安全生產(chǎn)理念的深入，會(huì)得到進(jìn)一步推廣應(yīng)用。