周 杰 王登月

(淮北市中芬礦山機器有限責(zé)任公司)

某鉛鋅螢石礦選別尾礦干排濃縮方案的改進

周 杰 王登月

(淮北市中芬礦山機器有限責(zé)任公司)

云南某鉛鋅螢石礦選廠尾礦采用干排干堆處理，原流程濃縮工藝存在著濃縮機底流濃度偏低、絮凝效果差、絮凝劑用量大的問題。在分析尾礦粒度的基礎(chǔ)上，對濃縮機位置、加藥方案、入料方式等進行技術(shù)改進。最終通過調(diào)換深錐濃縮機和高效濃縮機位置，在一級濃縮靠近穩(wěn)流筒的位置添加絮凝劑，入料管更換為DN200等措施，保證了30%以上的底流濃度，藥劑用量降低280 g/t，改善了絮凝效果，達(dá)到了尾礦干排的目的，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益，可為同類尾礦干排的技術(shù)改造提供參考。

鉛鋅螢石尾礦 干排 濃縮

據(jù)統(tǒng)計，我國目前各類礦山約15萬個，每年產(chǎn)出的尾礦已達(dá)到100億t以上。尾礦處理通常采用尾礦庫堆存和干排干堆，濃縮作業(yè)在這兩種處理方法中均發(fā)揮著重要作用，可以減少尾礦處理量，減少尾礦處理的設(shè)備數(shù)量，減少功率消耗和提高選廠回水利用率[1-2]。

為了抑制石英等脈石礦物、分離螢石，螢石浮選中通常加入大量水玻璃、六偏磷酸鈉等藥劑，同時由于尾礦水堿度高和細(xì)泥含量高，致使某些尾礦壩中尾礦水懸浮物含量高達(dá)4 800～6 000 mg/L[3]。尾礦脫水困難，處理難度大，限制了選礦廠水的循環(huán)使用。如果直接外排，會嚴(yán)重污染受納水體、破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。因此，尾礦濃縮脫水成為了選礦各環(huán)節(jié)中需要重點解決的難題。

云南某鉛鋅螢石礦選廠礦石處理量500 t/d，綜合考慮場地及建設(shè)、運營成本，對尾礦進行干排干堆處理。實際過程中，濃縮環(huán)節(jié)出現(xiàn)了諸多問題，影響了選礦廠的正常生產(chǎn)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。從分析鉛鋅螢石礦選廠尾礦的性質(zhì)出發(fā)，對尾礦濃縮方案進行分析并做出合理改進，以改善尾礦干排脫水前的濃縮效果。

1 尾礦性質(zhì)

該選廠采用優(yōu)先浮選硫化礦再浮選螢石的原則流程，最終尾礦產(chǎn)率為420 t/d。尾礦顆粒粒級兩級分化，粗粒級顆粒極易板結(jié)，采用兩級旋流器分級—高頻篩篩分脫除粗顆粒，獲得部分干砂通過卡車運走，以降低后續(xù)濃縮壓濾環(huán)節(jié)的處理量。旋流器溢流進入濃縮機，產(chǎn)量為125 t/d，質(zhì)量濃度為9%。

用激光粒度分析儀對浮選尾礦和旋流器溢流進行粒度分析，結(jié)果分別見表1、表2。

表1 浮選尾礦粒度分析結(jié)果

表2 旋流器溢流粒度分析結(jié)果

表1表明，尾礦中-0.074 mm粒級含量63.51%，與通常浮選尾礦顆粒細(xì)度相當(dāng)。但粗粒級、細(xì)粒級含量大，中間粒級含量相對較少，+0.074 mm粒級含量為36.49%， -0.010 mm粒級含量高達(dá)23.46%，其中-0.005 mm的微細(xì)粒級占11.08%。過磨和泥化產(chǎn)生了大量微細(xì)粒級的顆粒，嚴(yán)重影響了尾礦的后續(xù)沉降。

表2表明，旋流器溢流中-0.074 mm粒級占93.37%，-0.038 mm粒級占81.92%，微細(xì)粒級含量較大，-0.005 mm粒級含量高達(dá)23.89%。大量微細(xì)粒級顆粒會降低沉降速度和底流濃度，影響溢流含固量，進而影響后續(xù)壓濾環(huán)節(jié)的壓濾時間及濾餅水分[4]。

2 濃縮工藝流程及存在問題

該鉛鋅螢石礦選廠原設(shè)計的尾礦干排流程見圖1，其中濃縮環(huán)節(jié)質(zhì)量、流量設(shè)計參數(shù)見表3。

圖1 尾礦干排設(shè)計流程

表3 濃縮工藝質(zhì)量、流量設(shè)計參數(shù)

旋流器溢流進入深錐濃縮機，部分細(xì)顆粒進入高效濃縮機。在高效濃縮機中添加凝聚劑、絮凝劑，以獲得可以回用的溢流水。深錐濃縮機和高效濃縮機底流濃度要求達(dá)到30%～40%，以滿足壓濾機入料要求。

實際生產(chǎn)過程中，濃縮環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題較為突出，具體包括以下幾個方面。

(1)深錐濃縮機溢流含固量過大，實際測量最高可達(dá)6%～7%。底流濃度較高，最高可達(dá)65%～70%。當(dāng)?shù)琢髋欧挪缓侠頃r，可能存在管道堵塞現(xiàn)象。

(2)高效濃縮機絮凝效果不佳，溢流出現(xiàn)“跑渾”現(xiàn)象。底流濃度通常為15%～18%，無法達(dá)到設(shè)計的30%～40%，現(xiàn)場只能通過提高深錐濃縮機底流濃度來提高壓濾機入料濃度。由于高效濃縮機底流干礦含量較大，造成底流最終濃度一般在26%左右。

(3)在二級濃縮中加藥，一級濃縮溢流中微細(xì)粒級的顆粒含量多，絮凝藥劑消耗量很大，易黏附于濾布上堵塞濾孔，阻止濾液排出，致壓濾時間過長，時常出現(xiàn)不成餅現(xiàn)象。另外，二級濃縮加藥后形成的絮團沒有粗顆粒作為核心，沉降速度較慢。

3 改進措施

針對出現(xiàn)的問題和現(xiàn)場沉降試驗結(jié)果，對濃縮環(huán)節(jié)進行一系列具體的改進措施。

3.1 調(diào)換深錐濃縮機和高效濃縮機位置

深錐濃縮機與高效濃縮機結(jié)構(gòu)示意見圖2。

圖2 深錐濃縮機與高效濃縮機結(jié)構(gòu)示意

圖2表明，相比高效濃縮機，深錐濃縮機具有更大的錐度和更高的池體高度和更厚的泥層高度，有利于池底泥層物料的壓縮脫水。因此，其在提高底流濃度方面，具有明顯的優(yōu)勢。

一級濃縮處理的尾礦顆粒粒度較粗，30%～40%的壓濾濃度容易達(dá)到。二級濃縮處理的尾礦顆粒中微細(xì)粒級含量較多，高效濃縮機無法實現(xiàn)底流濃度為30%～40%的要求。

深錐濃縮機、高效濃縮機入料均采用渣漿泵進行，只需調(diào)換管道就能實現(xiàn)深錐濃縮機和高效濃縮機位置的調(diào)換。旋流器溢流先進入高效濃縮機，其溢流進入二級深錐濃縮機，高效濃縮機底流濃度在40%左右。盡管大量細(xì)顆粒影響了底流濃度，但深錐濃縮機高達(dá)6 m的泥層高度及刮泥耙上的脫水立桿，保證了30%以上的底流濃度。

3.2 優(yōu)化加藥方案

現(xiàn)場絮凝沉降試驗發(fā)現(xiàn)，在一級濃縮中添加絮凝藥劑絮凝效果較好。通過控制絮凝劑用量可保證一級濃縮溢流濃度在1‰～5‰。二級濃縮中，只需添加少量絮凝劑，就能使溢流水含固量小于300 mg/L，配合深錐濃縮機的高壓縮能力，可保證底流濃度在30%以上。

改變加藥點位置。原藥劑添加點在入料渣漿泵與濃縮機之間的礦漿輸送管上，距離濃縮機中心穩(wěn)流筒的管道約30 m。相關(guān)文獻(xiàn)表明，絮團在外力作用下易遭到破壞而破碎，特別是攪拌等剪切作用，且該過程是不可逆的[5]。礦漿流速越快、管道距離越長，高速流動礦漿的剪切作用越強，剪切力作用會拉斷聚丙烯酰胺的長分子鏈，打散加入絮凝劑后已形成的絮團。因此在靠近穩(wěn)流筒的位置添加絮凝劑，以減小管道中的剪切破壞作用。

原設(shè)計的加藥方案和加藥點位置不合理，造成濃縮機跑混。通過不斷增加絮凝劑來改善沉降效果時，藥劑用量最高達(dá)400 g/t。不僅增加了藥劑成本，還嚴(yán)重影響了后續(xù)的壓濾效果。改變加藥方案后，過濾效果明顯改善，藥劑用量較少，一般為120 g/t左右。

3.3 改變濃縮機入料方式

(1)將原DN80入料管更換為DN200。濃縮機的入料渣漿泵泵出口尺寸接近89 mm，故泵出口至穩(wěn)流筒的管道均采用DN80。入料流量按55 m3/h計算，原DN80入料管中礦漿流速為3.04 m/s。由于絮凝劑加在入料管中，礦漿流速過快，剪切力作用較強，不利于顆粒的絮凝和成團。絮凝效果明顯差于同等藥劑條件下的試驗效果。而且該尾礦中微細(xì)粒級顆粒含量很多，入料速度過快，會引起穩(wěn)流筒內(nèi)礦漿以及濃縮池內(nèi)流體的擾動，影響微細(xì)粒級顆粒的沉降。

(2)在穩(wěn)流筒內(nèi)增加擾流板。大量存在的微細(xì)粒級顆粒使入料的穩(wěn)定性對沉降效果起到了至關(guān)重要的作用。擾流板可以防止從入料管進入穩(wěn)流筒的礦漿直接進入濃縮池，削弱入料礦漿的動能，減小池內(nèi)礦漿的擾動，為顆粒的沉降提供一個穩(wěn)定的沉降環(huán)境。

4 結(jié) 論

(1)結(jié)合該鉛鋅螢石礦選廠尾礦的性質(zhì)，對原濃縮環(huán)節(jié)及設(shè)備進行適當(dāng)改進，明顯改善了沉降效果。最終溢流水含固量小于300 mg/L，滿足溢流水水質(zhì)要求。

(2)高效濃縮機底流濃度大于40%，深錐濃縮機底流濃度為30%左右，合并后底流濃度達(dá)到壓濾入料要求，絮凝藥劑用量也大幅減少。最終尾礦實現(xiàn)了全部干排，不僅節(jié)約了生產(chǎn)成本，增加了企業(yè)的經(jīng)濟效益，還具有顯著的社會效益和環(huán)境效益。

[1] 賈增良，張文平．尾礦干排工藝在昌邑礦業(yè)的應(yīng)用[J]．現(xiàn)代礦業(yè)，2012(11)：96-99．

[2] 林建廣，王漢生，王 芳，等．尾礦干排與傳統(tǒng)濕排工藝的安全經(jīng)濟性對比分析[J]．現(xiàn)代礦業(yè)，2013(6)：119-120．

[3] 楊錫祥，竇源東．某螢石選礦多泥尾礦水絮凝沉降試驗研究[J]．采礦技術(shù)，2010，10(6)：58-60．

[4] 余仁煥，羅 蒨．梅山鐵礦尾礦沉降特性的研究[J]．金屬礦山，1995(10)：46-50．

[5] 楊守志，孫德堃，何方箴．固液分離[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2008．

2015-10-25)

周 杰(1989—)，男，助理工程師，235000 安徽省淮北市杜集區(qū)騰飛路1號。