郭靈敏 田建利 李文風(fēng)

(長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司)

唐鋼廟溝鐵礦助濾劑的研發(fā)與應(yīng)用

郭靈敏 田建利 李文風(fēng)

(長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司)

將唐鋼廟溝鐵精礦由-0.045 mm 86.83%再磨至-0.045 mm 94.35%用于助濾劑研發(fā)試驗(yàn)，通過對(duì)助濾劑進(jìn)行選型試驗(yàn)，重點(diǎn)對(duì)篩選出的助濾劑CYG-1進(jìn)行了用量、過濾時(shí)間、給礦濃度、真空度等影響濾餅水分的條件試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：如不添加助濾劑，過濾產(chǎn)出的濾餅水分高達(dá)13.38%；同等條件下，添加用量為300 g/t的助濾劑CYG-1，即可將濾餅水分降低至9.88%左右。將助濾劑CYG-1用于生產(chǎn)現(xiàn)場-0.045 mm 90%左右的鐵精礦過濾，可將濾餅水分由原來不加助濾劑時(shí)的13.5%降低至9.98%左右，效果顯著。

鐵精礦 濾餅水分 助濾劑 生產(chǎn)應(yīng)用

河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)公司廟溝鐵礦位于秦皇島市青龍滿族自治縣祖山鎮(zhèn)，其選廠原礦石處理能力約為200萬t/a，采用階段磨礦—弱磁選工藝，年產(chǎn)鐵品位為65%～66%的弱磁選精礦80多萬t。該礦磁鐵礦屬于微細(xì)粒不均勻嵌布，結(jié)晶粒度一般在0.01～0.15 mm，產(chǎn)品粒度為-0.045 mm時(shí)單體解離度才可達(dá)到96%[1-2]。目前現(xiàn)場真空?qǐng)A盤過濾機(jī)設(shè)備濾餅水分偏高(在12%以上)，無法滿足球團(tuán)造球水分控制在10%以內(nèi)的要求。通常，解決濾餅水分問題通?？刹捎迷黾舆^濾面積、加大過濾推動(dòng)力、引入復(fù)合力場及加溫等方法，但這些方法一般都涉及變動(dòng)現(xiàn)有設(shè)備及工藝流程，投資比較大。在當(dāng)前行業(yè)不景氣的形勢下，既要節(jié)約成本又要有效降低鐵精礦水分，可采用添加助濾劑方法來實(shí)現(xiàn)。

1 助濾劑分類及其作用機(jī)理

1.1 助濾劑類別

目前助濾劑一般可分為表面活性劑和絮凝劑兩種[3]。表面活性劑一般是由親水的極性基團(tuán)和疏水的非極性烴鏈兩部分組成的有機(jī)化合物。絮凝劑可分為天然和人工合成兩大類，絮凝劑為水溶性的聚合長鏈高分子。絮凝劑也可與表面活性劑混合使用達(dá)到較好的助濾效果[4]。

1.2 作用機(jī)理

1.2.1 表面活性劑型作用機(jī)理

表面活性劑為雙極分子，當(dāng)它作用在礦粒表面時(shí)，非極性基朝外，導(dǎo)致礦粒疏水，達(dá)到助濾的目的。進(jìn)一步表明表面活性劑一般通過降低濾液表面張力和增大固液界面的接觸角來強(qiáng)化物料脫水。

1.2.2 絮凝劑型作用機(jī)理

絮凝劑型助濾劑為高分子聚合物，通過高分子長鏈的吸附，橋聯(lián)細(xì)粒礦物成絮團(tuán)，減少因微細(xì)礦物堵塞過濾介質(zhì)，滲透性好，可加快脫水成濾餅，有利于提高濾餅產(chǎn)率。根據(jù)絮團(tuán)特性，可靈活選擇不同分子量的絮凝劑，或用于濃縮澄，或用于助濾。

2 助濾劑研發(fā)及結(jié)果

2.1 試驗(yàn)礦樣

試驗(yàn)礦樣取自廟溝鐵礦選廠精礦倉的鐵精礦，用鐵皮桶裝存?zhèn)溆?。礦樣鐵品位為65.05%、水分為12%、粒度為-0.045 mm 86.83%、pH值為7.0。

2.2 試驗(yàn)條件及流程

教學(xué)目標(biāo)是訓(xùn)練學(xué)生聽力技巧，體驗(yàn)真實(shí)的商務(wù)場景及訓(xùn)練學(xué)生的閱讀技巧，擴(kuò)大商務(wù)詞匯量。實(shí)施策略：1)聽力、閱讀材料應(yīng)該真實(shí)，來源于社會(huì)上流通的、人們?nèi)粘＝佑|的各種語言材料；2)控制輸入材料的難度和長度，使用比學(xué)生現(xiàn)有的語言知識(shí)略深一點(diǎn)的語言材料（i+1），或者提供可理解的語言材料，有利于訓(xùn)練學(xué)生的“輸出性”能力。

試驗(yàn)設(shè)備為DJ1C-90增力電動(dòng)攪拌器，DL-5C型盤式真空過濾機(jī)，過濾面積為113 cm2，每次試驗(yàn)樣品質(zhì)量為200 g。試驗(yàn)條件模擬現(xiàn)場過濾條件及過濾機(jī)的基本參數(shù)，過濾試驗(yàn)的礦漿濃度為55%，礦漿溫度為25 ℃，真空度為0.057 MPa。

試驗(yàn)流程模擬現(xiàn)場要求將目前鐵精礦細(xì)度由 -0.045 mm 86.83%提高至-0.045 mm 94.35%(通過再磨)，再添加助濾劑攪拌均勻，然后采用試驗(yàn)室盤式真空過濾機(jī)進(jìn)行過濾，試驗(yàn)流程見圖1。

圖1 過濾試驗(yàn)流程

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)在鐵精礦粒度為-0.045 mm 94.35%的條件下，主要考查不添加助濾劑與添加助濾劑條件下的過濾對(duì)比情況。

2.3.1 不添加助濾劑試驗(yàn)

采用試驗(yàn)室過濾機(jī)，對(duì)現(xiàn)場鐵精礦分別在不磨(-0.045 mm 86.83%)、再磨至-0.045 mm 94.35%在不添加助濾劑的條件下進(jìn)行過濾試驗(yàn)，給礦濃度為55%，過濾真空度為0.057 MPa，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 不添加助濾劑過濾試驗(yàn)結(jié)果

由表1可知，當(dāng)精礦細(xì)度為-0.045 mm 86.83%時(shí)，在過濾真空度為0.057 MPa的條件下，將過濾時(shí)間由15 s增加至45s，濾餅水分可由13.19%降低至9.30%，可見在較粗精礦細(xì)度時(shí)，可將精礦水分降至10%以下；當(dāng)精礦細(xì)度為- 0.045 mm 94.35%時(shí)，將過濾時(shí)間由30 s增加至90 s，濾餅水分僅由14.42%降低至12.98%，可見在粒度較為微細(xì)時(shí)，濾餅水分穩(wěn)定在13%左右，僅靠延長過濾時(shí)間難以將濾餅水分降至10%以下。

2.3.2 助濾劑選型試驗(yàn)

對(duì)再磨礦鐵精礦進(jìn)行添加各類型助濾劑的過濾對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 助濾劑選型試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知，與不添加助濾劑相比，CYG-1、CYG-2、CYG-5以及CYG-9具有一定的助濾效果，其中CYG-1的助濾效果最佳，能夠?qū)V餅水分由13.38%降至12.11%，所以選用CYG-1作進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

2.3.3 助濾劑用量試驗(yàn)

助濾劑用量是影響助濾劑過濾效果的關(guān)鍵因素，它對(duì)濾餅水分的影響在一定程度上體現(xiàn)了助濾劑與礦漿的作用效果[5]。為此，進(jìn)行助濾劑CYG-1用量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 助濾劑用量試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，當(dāng)助濾劑CYG-1用量由0 g/t增加至300 g/t時(shí)，濾餅水分由13.38%明顯下降至9.88%，繼續(xù)增加助濾劑用量至500 g/t，濾餅水分仍有所下降，但下降幅度趨緩。綜合考慮，助濾劑CYG-1用量300 g/t較為合適。

2.3.4 助濾劑調(diào)漿時(shí)間試驗(yàn)

采用適宜的添加方法有利于更好地發(fā)揮藥效，為此進(jìn)行了不同調(diào)漿時(shí)間試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 助濾劑調(diào)漿時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，在調(diào)漿時(shí)間為1～7 min時(shí)，濾餅水分穩(wěn)定在9.8%左右，說明助濾劑與目的礦物的作用速度比較快。

2.3.5 礦漿濃度試驗(yàn)

為考查不同給礦濃度下助濾劑CYG-1對(duì)濾餅水分的影響，進(jìn)行了不同礦漿濃度對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 礦漿濃度試驗(yàn)結(jié)果

由表5可知，隨著過濾給礦礦漿濃度由45%增加至65%時(shí)，濾餅水分由9.89%降低至9.68%，水分略有下降；表明助濾劑CYG-1對(duì)過濾給礦濃度為45%～65%有較好的適應(yīng)性。

2.3.6 絮凝劑與助濾劑組合試驗(yàn)

考慮到生產(chǎn)現(xiàn)場的尾礦處理工藝中使用了絮凝劑，為此進(jìn)行了絮凝劑CYX與助濾劑CYG-1的組合使用試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

由表6可知，當(dāng)絮凝劑CYX用量較低時(shí)，與助濾劑CYG-1一起使用存在正協(xié)同效應(yīng)，有助于過濾。

表6 絮凝劑與助濾劑組合試驗(yàn)結(jié)果

3 工業(yè)應(yīng)用

廟溝鐵礦磁鐵礦屬于微細(xì)粒不均勻嵌布，試驗(yàn)表明磨礦細(xì)度的提高有助于鐵精礦質(zhì)量的提升，但結(jié)果會(huì)影響過濾作業(yè)，導(dǎo)致鐵精礦濾餅水分增加，給下一步冶煉造球作業(yè)帶來不利影響，因鐵精礦濾餅水分偏高影響產(chǎn)品對(duì)外銷售。在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下，廟溝鐵礦為了降低濾餅水分，采取放粗磨礦粒度降低產(chǎn)品質(zhì)量來解決濾餅水分過高的問題。

長沙礦冶研究院研制的鐵精礦助濾劑CYG-1小試試驗(yàn)成功后，自2015 年4月起應(yīng)用于廟溝鐵精礦過濾工業(yè)試驗(yàn)，在目前生產(chǎn)狀況下(經(jīng)工藝改造后的鐵精礦細(xì)度由-0.045 mm 86.83%提高至 -0.045 mm 90%以上)，當(dāng)藥劑用量為150～ 200 g/t干礦時(shí)，濾餅水分為9.89%， 比不加藥( 空白) 過濾試驗(yàn)降低了3.0個(gè)百分點(diǎn), 鐵精礦水分低于10 % 的合格率可達(dá)95%以上，達(dá)到了預(yù)定的水分指標(biāo)要求。

4 結(jié) 論

(1)廟溝鐵礦助濾劑試驗(yàn)結(jié)果表明，將廟溝現(xiàn)場鐵精礦由細(xì)度為-0.045 mm 86.83%再磨至 -0.045 mm 94.35%，如不添加助濾劑，過濾產(chǎn)出的濾餅水分高達(dá)13.38%；同樣條件下，只需添加用量為300 g/t的助濾劑CYG-1，即可將濾餅水分降低至9.88%左右，可見助濾劑CYG-1對(duì)降低濾餅水分效果極為明顯。

(2)廟溝鐵礦生產(chǎn)實(shí)踐表明，通過添加助濾劑方式，可大大降低濾餅水分，使濾餅水分控制在10%以內(nèi)，為冶煉作業(yè)產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

(3)精礦過濾作業(yè)中添加助濾劑的方法，操作簡單，投資少，在現(xiàn)有設(shè)備及工藝條件下可實(shí)現(xiàn)降低水分的目的，該方法具有一定的借鑒及推廣意義。

[1] 田建利.河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)公司廟溝鐵礦助濾劑試驗(yàn)研究報(bào)告[R]．長沙：長沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，2015．

[2] 高志明，王愛東，孫 達(dá)，等．唐翻庵溝欽礦工藝流程的變遷眾其思考[J]．金屬礦山，2011(增)：245-250．

[3] 邵緒新，劉振東．助濾劑的作用機(jī)理及試驗(yàn)研究[J]．選煤技術(shù)，1996(5)：40-42．

[4] 胡筱敏，暴學(xué)珠，王常任．助濾劑的研究進(jìn)展[J]．國外金屬礦選礦，1994(1)：41-46．

[5] 林祥輝，靳芳琳，路 平，等．酸化油助濾劑對(duì)濾餅水分影響的研究[J]．礦冶工程，1985(4)：27-30．

·記者在線·

中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司研發(fā)細(xì)粒尾礦干濕混排新方法

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和礦產(chǎn)資源的緊缺，選礦工藝水平和回收率逐步提高，再加上尾礦中粗砂的綜合應(yīng)用，使得進(jìn)入尾礦庫內(nèi)的尾砂粒徑越來越細(xì)。采用傳統(tǒng)尾礦堆排方法的尾礦堆積壩往往會(huì)遇到筑壩困難、沉積灘坡度特別緩、壩體排滲不暢、穩(wěn)定性差等諸多問題。對(duì)于細(xì)粒尾礦堆排方法目前已有多種：水庫式濕排、模袋法、壓濾干堆等，應(yīng)用較多的是水庫式濕排，模袋法和壓濾干堆處于嘗試階段。水庫式濕排是整個(gè)壩體都用當(dāng)?shù)赝?、石材料筑成，尾礦庫建設(shè)周期長、投資大；模袋法是采用土工編織袋將尾礦袋裝堆積，土工編制袋有效孔徑小時(shí)，排水周期長，袋裝效率低，土工編制袋有效孔徑大時(shí)，滲流出來的大量泥漿還需要處理；尾礦干堆法需要將全部尾礦脫水，處理能力小，成本極高，對(duì)于尾礦年產(chǎn)生量百萬噸以上的選廠，難以處理，且細(xì)粒尾礦壓濾干堆也無法回避暴雨和洪水，同樣需要建設(shè)排洪、排水設(shè)施，而且生產(chǎn)的連續(xù)性受天氣影響。

由中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司研發(fā)的“一種干堆與濕排相結(jié)合的尾礦堆排方法”發(fā)明專利(專利號(hào)：ZL201310307782.9)，采用濕排與干堆相結(jié)合，將尾礦漿體一部分脫水過濾，用于堆筑干尾礦壩體，另一部分輸送至干尾礦壩體頂部內(nèi)側(cè)排入尾礦庫內(nèi)，濕尾礦沉積于干尾礦壩體上游坡面；在干尾礦壩體形成初期，在干尾礦壩體底部內(nèi)側(cè)設(shè)用于攔擋濕尾礦及洪水的圍堰，在干尾礦壩體底部與壩基之間設(shè)置水平排水體，干尾礦壩體下游坡腳部位設(shè)置棱柱式排水體，解決了細(xì)粒尾礦堆壩困難或因設(shè)備、天氣等因素引起的尾礦堆排難題，降低了尾礦庫建設(shè)投資和運(yùn)行成本，提高了礦山經(jīng)濟(jì)效益。

2015-07-23)

郭靈敏(1968—)，男，高級(jí)工程師，410012 湖南省長沙市麓山南路966號(hào)。