范慶霞 范思遠(yuǎn)

(1.南京鋼鐵股份有限公司；2.上海霍富汽車(chē)鎖具有限公司)

廣東白石嶂鉬礦環(huán)水利用及尾礦處理工藝的改進(jìn)

范慶霞1范思遠(yuǎn)2

(1.南京鋼鐵股份有限公司；2.上海霍富汽車(chē)鎖具有限公司)

廣東白石嶂鉬礦選廠(chǎng)生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，φ53 m濃密池中的尾礦漿濃度高，難以沉降，選礦工藝流程供排水量和濃密池礦漿流量不平衡，造成環(huán)水水質(zhì)差、尾礦處理效率低等問(wèn)題。針對(duì)該現(xiàn)狀，采取了一系列的改進(jìn)措施。通過(guò)稀釋尾礦至濃度15%～20%、添加絮凝劑非離子型聚丙烯酰胺溶液(0.5‰)+聚合氯化鋁溶液(1‰)15+30 g/t，提高了濃密池的尾礦漿沉降速度和底流濃度，顯著改善了溢流水質(zhì)；通過(guò)改造濃密池與攪拌桶之間的回漿管道等措施提高尾礦處理效率，同時(shí)完善工藝技術(shù)措施，較好地解決了尾礦處理、選礦環(huán)水利用存在的問(wèn)題，為礦山持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。

鉬尾礦 絮凝沉降 脫水 環(huán)水利用

廣東白石嶂鉬礦礦床屬氣化高溫?zé)嵋旱V床，主要鉬礦物輝鉬礦以含鉬石英細(xì)脈型、鎢鉬石英薄脈型兩種形式產(chǎn)出，鉬平均地質(zhì)品位0.104%。選礦廠(chǎng)入選礦石采用 “二段半”閉路破碎—一段閉路磨礦后，經(jīng)1粗3精3掃浮選流程選別，鉬精礦產(chǎn)量5 t/d，尾礦采用濃縮—脫水—干式堆放工藝處理。

為實(shí)現(xiàn)礦山用水無(wú)污染、零排放的目標(biāo)，礦山從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)運(yùn)行均貫徹循環(huán)利用水資源的理念，除必要的設(shè)備冷卻、藥劑制備和消防用水外，選礦工藝流程和噴霧除塵等生產(chǎn)用水全部采用回水。實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)環(huán)水水質(zhì)差、尾礦處理效率低等問(wèn)題，影響選礦生產(chǎn)的正常進(jìn)行，因此采取了一系列的改進(jìn)措施。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

礦山前期3個(gè)多月的運(yùn)行情況表明，選礦生產(chǎn)過(guò)程很不穩(wěn)定，工藝流程運(yùn)行持續(xù)時(shí)間短、設(shè)備處在頻繁的開(kāi)停機(jī)狀態(tài)，造成選礦處理能力小、鉬精礦質(zhì)量差、試生產(chǎn)成本高等問(wèn)題。

選廠(chǎng)尾礦產(chǎn)率99.7%以上，由浮選機(jī)槽底流入φ53 m濃密池進(jìn)行濃縮，濃密池溢流進(jìn)入容量480 m3回水泵池，底流進(jìn)入脫水廠(chǎng)房攪拌桶后經(jīng)陶瓷過(guò)濾機(jī)脫水，然后進(jìn)入1#尾礦庫(kù)干堆，過(guò)濾機(jī)濾液經(jīng)濾液水箱進(jìn)回水泵房，來(lái)不及處理的尾礦由攪拌桶回流濃密池。流程回水由回水泵房通過(guò)清水泵打入容量2 000 m3高位循環(huán)水池。選廠(chǎng)供排水現(xiàn)狀見(jiàn)圖1。

圖1 選礦供排水現(xiàn)狀

生產(chǎn)運(yùn)行一段時(shí)間后，濃密池溢流、選礦回水、循環(huán)水均很渾濁，各水池全部滿(mǎn)水，污水不能及時(shí)排放，出現(xiàn)惡性循環(huán)導(dǎo)致選廠(chǎng)全面停產(chǎn)。經(jīng)測(cè)定，掃選尾礦濃度34.71%、濃密池底流濃度49.05%、濃密池溢流濃度7.95%、循環(huán)水濃度8.87%、尾礦含水率16.31%，不能滿(mǎn)足生產(chǎn)需要。

尾礦處理效率極低，隨著生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，濃密池中尾礦增加，出現(xiàn)壓耙現(xiàn)象，影響持續(xù)生產(chǎn)。

2 存在問(wèn)題

(1)尾礦漿濃度高、沉降效果差?，F(xiàn)場(chǎng)掃選尾礦濃度接近設(shè)計(jì)值29.26%，但尾礦中-0.074 mm粒級(jí)占65.52%，微細(xì)粒礦物主要為高嶺土和絹云母，難以沉降。

(2)高濃度礦漿回流到濃密池，增大了礦漿沉降難度。為防止高濃度礦漿從攪拌桶溢出，在攪拌桶與濃密池之間鋪設(shè)了一條回漿管道。由于礦漿流量還不能準(zhǔn)確控制，導(dǎo)致該管道經(jīng)常處于回漿狀態(tài)。高濃度礦漿的來(lái)回輸送不僅浪費(fèi)能源，還破壞了濃密池礦漿的沉降性能，使得礦漿更加難以沉降。

(3)濃密池礦漿流量不平衡，礦漿濃度不斷升高。兩臺(tái)球磨機(jī)同時(shí)工作時(shí)，進(jìn)入濃密池的礦漿固體物料量超過(guò)100 t/h，泵出量50 t/h以下，并有部分高濃度礦漿回流。濃密池進(jìn)料遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于出料，導(dǎo)致礦漿濃度越來(lái)越高、沉降越來(lái)越困難，高濃度礦漿大量溢流出去。

(4)缺少必要的計(jì)量控制，選礦生產(chǎn)較為粗放。選礦生產(chǎn)通常要考慮水量平衡、礦量平衡問(wèn)題，但目前生產(chǎn)流程中未對(duì)水閥開(kāi)啟的大小、球磨機(jī)給礦量的大小進(jìn)行有效計(jì)量，難以把握各工藝控制點(diǎn)的狀態(tài)，很難清楚地知道每一次正常生產(chǎn)時(shí)的工藝參數(shù)[1]。

(5)工藝管道布局不合理，尾礦處理效率低。陶瓷過(guò)濾機(jī)多余的濾液從選礦回水池、循環(huán)水池溢出，脫水廠(chǎng)房攪拌桶內(nèi)的高濃度礦漿在斷續(xù)溢流的情況下容易出現(xiàn)礦漿堵塞管道問(wèn)題，影響底流泵、陶瓷過(guò)濾機(jī)運(yùn)行。

(6)給排水量不平衡，生產(chǎn)管理難度大。隨著選礦生產(chǎn)的持續(xù)運(yùn)行，生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的水量越來(lái)越多，濃密池溢流濃度較高時(shí)，系統(tǒng)水質(zhì)惡化，既不能達(dá)標(biāo)排放也不能綜合利用。

3 改進(jìn)措施

3.1 絮凝劑試驗(yàn)[2]

3.1.1 絮凝劑種類(lèi)試驗(yàn)

在尾礦濃度10%的條件下，采用不同絮凝劑在不同沉降時(shí)間下進(jìn)行礦漿沉降試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 不同絮凝劑時(shí)礦漿沉降結(jié)果

由表1可以看出，配加不同絮凝劑時(shí)，礦漿沉降效果相差很大。聚合氯化鋁具有較好的凈水效果，非離子型聚丙烯酰胺具有較好的絮凝效果。因此采用聚合氯化鋁、非離子型聚丙烯酰胺作為加快該尾礦沉降的絮凝劑。

3.1.2 絮凝劑用量試驗(yàn)

控制尾礦濃度15%，在不同沉降時(shí)間下進(jìn)行非離子型聚丙烯酰胺用量試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 絮凝劑用量對(duì)尾礦沉降的影響

由表2可以看出，隨著絮凝劑用量的增大，尾礦沉降速度加快。當(dāng)絮凝劑用量達(dá)到50 g/t后，再增加用量，沉降速度增加趨勢(shì)變緩，因此選擇合適的用量為50 g/t以下。

3.1.3 尾礦濃度試驗(yàn)

采用聚丙烯酰胺(0.5‰)+聚合氯化鋁溶液(0.5‰)為組合絮凝劑，在不同沉降時(shí)間下進(jìn)行不同尾礦濃度的礦漿沉降試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同尾礦濃度條件下沉降結(jié)果

由表3可以看出，隨著尾礦濃度的降低，沉降速度急劇上升，因此尾礦濃度不宜過(guò)高。為了加速濃密池內(nèi)尾礦的沉降，適宜的尾礦濃度為15%～20%，因此在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)對(duì)尾礦漿進(jìn)行稀釋。

3.1.4 絮凝劑配加方案

根據(jù)絮凝劑試驗(yàn)結(jié)果，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安裝兩臺(tái)φ1.5 m的攪拌桶和儲(chǔ)藥箱分別用于配制0.5‰濃度的非離子型聚丙烯酰胺溶液和1‰濃度的聚合氯化鋁溶液，添加量分別為15，30 g/t，在掃選尾礦出口端與尾礦漿混合添加。為保證尾礦沉降效果，開(kāi)啟濃密池的循環(huán)水閘閥并使陶瓷過(guò)濾機(jī)濾液回流濃密池來(lái)降低掃選尾礦濃度。改進(jìn)后，濃密池礦漿沉降速度明顯加快、底流濃度顯著提高、溢流水質(zhì)得到根本好轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了選礦用水的循環(huán)利用。

3.2 尾礦處理效率的提高

3.2.1 提高尾礦脫水效率

尾礦脫水效率取決于尾礦濃度、粒度組成、設(shè)備性能等參數(shù)的合理搭配[3]。通過(guò)優(yōu)化陶瓷過(guò)濾機(jī)的進(jìn)料頻率、主軸轉(zhuǎn)速、液面高度等工作參數(shù)，增加了濾餅厚度，提高了設(shè)備能力，緩解了前端進(jìn)料與后端出料的矛盾?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)定了3臺(tái)陶瓷過(guò)濾機(jī)的處理量與攪拌桶內(nèi)尾礦的礦漿濃度，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 陶瓷過(guò)濾機(jī)處理量與尾礦濃度的關(guān)系

由表4可以看出，陶瓷過(guò)濾機(jī)的處理能力與尾礦濃密機(jī)底流濃度成正比。為增加尾礦脫水效率，可在尾礦進(jìn)入攪拌桶前增加一段旋流器進(jìn)行濃縮[4]。

3.2.2 加快尾礦沉降速度，提高尾礦輸送效率

為防止攪拌桶內(nèi)高濃度尾礦回流影響濃密池尾礦沉降，改造回漿管道以較好地利用陶瓷過(guò)濾機(jī)濾液，使一部分濾液回流到回水池作為選礦循環(huán)用水，一部分濾液回流到濃密池以稀釋掃選尾礦漿，從而改善尾礦的沉降性能，提高了輸送效率。優(yōu)化后的選礦供排水系統(tǒng)見(jiàn)圖2。

圖2 供排水系統(tǒng)優(yōu)化

3.3 工藝技術(shù)完善措施

3.3.1 完善生產(chǎn)用水計(jì)量系統(tǒng)

當(dāng)?shù)V漿濃度在26%～45%變化時(shí)，對(duì)浮選影響不大，但對(duì)尾礦沉降性能、選礦成本指標(biāo)影響很大。在選礦各用水點(diǎn)安裝流量計(jì)，準(zhǔn)確計(jì)量進(jìn)入選礦工藝流程的水量，定量調(diào)節(jié)各用水點(diǎn)的礦漿濃度以保持生產(chǎn)順暢，從而為改善選礦生產(chǎn)指標(biāo)創(chuàng)造有利條件。

3.3.2 建立廠(chǎng)內(nèi)小循環(huán)系統(tǒng)，降低選礦新水消耗[5]

(1)采取點(diǎn)對(duì)點(diǎn)自循環(huán)措施，減少空壓機(jī)的冷卻用水量。選礦廠(chǎng)浮選作業(yè)采用水冷空壓機(jī)充氣，該設(shè)備的冷卻用水由新水池供給，新水冷卻空壓機(jī)后供精選作業(yè)使用?，F(xiàn)場(chǎng)精選作業(yè)完全可以利用環(huán)水，只需在廠(chǎng)房周邊設(shè)立一座容量100 m3的循環(huán)水池即可。預(yù)計(jì)每天補(bǔ)給新水量在5～6 m3，可節(jié)省新水720 m3/d。

(2)利用濾液清洗陶瓷過(guò)濾機(jī)，避免往復(fù)抽水增加選礦運(yùn)行成本。陶瓷過(guò)濾機(jī)工作時(shí)，微細(xì)顆粒容易堵塞陶瓷微孔，影響過(guò)濾效率。為保證過(guò)濾機(jī)正常工作并提高尾礦脫水效率，需要在每一循環(huán)過(guò)程中反沖洗所有陶瓷板一次，并可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要定期進(jìn)行超聲清洗與化學(xué)清洗。考慮到濾液水質(zhì)量差損壞過(guò)濾機(jī)，目前礦山采用新水清洗陶瓷過(guò)濾板，4臺(tái)設(shè)備耗水量60 m3/h以上。現(xiàn)場(chǎng)陶瓷過(guò)濾機(jī)的濾液清澈透明，pH呈中性，多級(jí)沉淀后可回流到分配器反沖洗區(qū)進(jìn)行重新回用，用來(lái)反沖洗、清洗陶瓷過(guò)濾板以提高過(guò)濾、脫水效率，大幅度降低選礦用水成本。

(3)綜合利用環(huán)水資源，降低新水消耗量。選礦生產(chǎn)除塵用水原使用新水，通過(guò)平衡進(jìn)出濃密池尾礦量、在尾礦中添加絮凝劑加速沉降等措施，φ53 m 濃密池溢流水質(zhì)得到好轉(zhuǎn)，容量2 000 m3水池環(huán)水濃度低于0.5%，完全可以滿(mǎn)足產(chǎn)塵點(diǎn)、除塵器內(nèi)噴霧降塵的用水要求。

3.3.3 增加尾礦沉降高度

濃密池蓄水高度與尾礦漿沉降時(shí)間關(guān)系密切。在清水層厚度較薄的情況下，溢流面的平整度對(duì)溢流水質(zhì)影響較大。礦山濃密池采用傳統(tǒng)處理工藝設(shè)計(jì)，不利于微細(xì)顆粒的沉降，容易出現(xiàn)溢流堰“跑渾”現(xiàn)象，因此對(duì)濃密池進(jìn)行改造。通過(guò)適當(dāng)提高溢流堰高度來(lái)增加尾礦沉降時(shí)間，并采用鋸齒狀鋼溢流堰來(lái)控制溢流面的平整度、改善溢流水質(zhì)量。

4 結(jié) 語(yǔ)

尾礦干堆與環(huán)水利用是礦山減少土地占用、保護(hù)環(huán)境的重要舉措。廣東白石嶂鉬礦選廠(chǎng)通過(guò)在掃選尾礦出口端與尾礦漿混合添加聚丙烯酰胺(0.5‰)+聚合氯化鋁溶液(0.5‰)組合絮凝劑加強(qiáng)了濃密池中尾礦漿的沉降、提高了底流濃度，改善溢流水水質(zhì)，并將陶瓷過(guò)濾機(jī)濾液分流進(jìn)入濃密池稀釋總尾礦，有效降低了尾礦濃度，進(jìn)一步提高尾礦沉降速度，對(duì)于提高尾礦輸送效率和陶瓷過(guò)濾機(jī)脫水效率具有重要的作用。通過(guò)完善生產(chǎn)用水計(jì)量系統(tǒng)、建立小循環(huán)系統(tǒng)、增加尾礦沉降高度等手段，完善了尾礦處理工藝技術(shù)，初步解決了選廠(chǎng)環(huán)水水質(zhì)差和尾礦處理效果不理想的問(wèn)題，保障了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。隨著各項(xiàng)技術(shù)、管理措施逐步完善，礦山將全面實(shí)現(xiàn)尾礦干堆和環(huán)水綜合利用的目標(biāo)。

[1] 倪 健，蘇 華.尾礦高濃度輸送技術(shù)[J].梅山科技，2001(4)：4-5.

[2] 衣德強(qiáng)，尤六億.梅山選礦重大試驗(yàn)研究與技術(shù)改造[J].寶鋼技術(shù)，2008(4)：70-75.

[3] 勾金玲，趙福剛.高效深錐濃縮機(jī)在梅山選廠(chǎng)的應(yīng)用[J].礦業(yè)快報(bào)，2007(4)：4-5.

[4] 王顯軍.金屬礦選礦廠(chǎng)尾礦處理應(yīng)用水力旋流器的實(shí)踐[J].金屬礦山(S)，2006(8)：477-478.

[5] 沈軍海，顧華敏.選礦廠(chǎng)尾礦處理水零排放技術(shù)改造實(shí)踐[J].礦冶工程，2009(6)：51-53.

2016-10-17)

范慶霞(1963—)，男，教授級(jí)高級(jí)工程師，210035 江蘇省南京市六合區(qū)幸福路1號(hào)。