楊梁宇 吳 紅 王 琦 潘 猛 牛孝文

（安徽馬鋼張莊礦業(yè)有限責任公司）

礦產(chǎn)資源是我們生存與發(fā)展必不可少的基礎(chǔ)資源，隨著世界經(jīng)濟的迅速發(fā)展，一方面開采礦石品位降低，礦產(chǎn)資源日漸枯竭；另一方面環(huán)境污染日益嚴重，成為制約社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。截止2019 年初，礦山尾礦累計總量達170 億t 以上，其中金屬尾礦超過90%［1-2］，尾礦處理成為制約礦山企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的主要因素之一。因此，提高尾礦的綜合利用率成為礦山企業(yè)需要解決的迫切問題。

張莊礦為低品位大型磁鐵礦床［3］，采礦規(guī)模450 萬t/a，選礦規(guī)模500 萬t/a，采用無尾充填［4-5］外銷生產(chǎn)模式。張莊礦選礦廠總尾濃度6.5%，-0.074 mm 含量68%，總尾經(jīng)50 m 濃縮大井濃縮，形成濃度20%的總尾底流，3/4 尾砂用于井下充填，1/4 尾砂濃縮大井底流采用水力旋流器處理后，旋流器沉砂進入0.3 mm 直線篩［6］分級脫水工藝，篩上形成含水率19%的細粒級尾砂。旋流器溢流及直線篩篩下形成濃度18%，-0.074 mm 含量79%的超細尾砂。超細尾砂通過15 m 深錐濃密機形成濃度62%的超細尾砂，物料進入TT 系列特種陶瓷過濾機，最終形成含水率16%的超細尾砂產(chǎn)品外銷［7］，外銷主要用于新型墻體材料。該墻體材料具有強度較高、色澤均一等優(yōu)點，對傳統(tǒng)燒結(jié)磚有很強的取代作用，利廢節(jié)能［8］，對礦山企業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了發(fā)展方向。

1 超細尾砂性質(zhì)

1.1 超細尾砂化學多元素分析

超細尾砂由尾礦旋流器溢流部分與直線脫水篩篩下部分組成，其化學多元素及鐵物相分析結(jié)果見表1、表2。

由表1、表2 可知，超細尾砂為酸性高硅尾礦，SiO2含量70.53%，其他主要組成為TFe、Al2O3、CaO、MgO；鐵元素主要以硅酸鐵為主，赤褐鐵礦、碳酸鐵、磁鐵礦次之；磁鐵礦含量0.86%，磁選工藝流程對磁性鐵指標控制較好。

1.2 超細尾砂密度及粒級組成

超細尾砂密度為2.88 t/m3，超細尾砂粒級組成見表3。

由表3 可知，旋流器溢流-0.074 mm 含量100%，-0.045 mm 含量98.00%；脫水篩篩下-0.074 mm 含量50.13%，-0.045 mm 含量26.41%；超細尾砂-0.074mm 含量78.57%，-0.045 mm 含量66.18%。由于原礦開采品位降低，尾砂量增大，井下充填壓力增大，同時超細尾砂不易回收利用，故針對超細尾砂進行了新工藝利用研究。尾砂生產(chǎn)工藝流程見圖1。

2 濃密機應(yīng)用優(yōu)化研究

2.1 自然沉降

對超細尾砂礦漿進行自然沉降試驗［9］，用量筒取1 L 礦漿靜置0.5 h，觀察不到明顯的固液兩相分離，上層渾濁，無上清液出現(xiàn)；隨著時間的推移，在自然沉降3 h 后，固液兩相出現(xiàn)分離，上層清澈，達到溢流水水質(zhì)要求。自然沉降試驗表明，通過自然沉降需較長時間才能達到溢流水水質(zhì)要求，不符合生產(chǎn)要求，需采用絮凝沉降工藝。

2.2 pH值調(diào)整

試驗采用量筒量取1 L 礦漿，加入絮凝劑后上下翻轉(zhuǎn)數(shù)次，靜置0.2 h，觀察固液分離界面。試驗組單純添加絮凝劑固液分離界面不明顯，上層較渾濁，對照組用石灰將弱酸性礦漿pH 值調(diào)為中性，再添加絮凝劑，固液分離界面明顯，澄清液出現(xiàn)。繼續(xù)加入石灰，pH 值調(diào)為堿性，再添加絮凝劑，固液分離界面明顯?？紤]實際生產(chǎn)設(shè)備和成本因素，做絮凝劑對比試驗時，pH值均調(diào)為中性。

2.3 絮凝劑選擇

絮凝劑對比試驗選用SNF6000V、NF-625S、SNF-625V、A1530、NMS1838、XR1822 共6 種絮凝劑［10-11］。先將各種絮凝劑分別配制為0.1%的溶液，將各種絮凝劑按照8，10，12 g/t 的用量分別加入濃度為18%的原始超細尾砂礦漿中，試驗結(jié)果見圖2。

由圖2 可見，在pH 值為中性的礦漿中添加適量絮凝劑后，超細尾砂的沉降效果得到明顯改善；絮凝劑用量8 g/t時，NF-625S、SNF-625V 的絮凝沉降效果較好；當絮凝劑用量增加到10，12 g/t 時，XR1822、SNF-625V 的絮凝沉降效果較好；隨著絮凝劑用量的增加，使用XR1822 超細尾砂的沉降速率變化明顯，使用SNF-625V 超細尾砂的沉降速率增速大幅變緩，SNF-625V 用量10 g/t 的沉降效果與用量12 g/t 的沉降效果相差不大；雖然XR1822 的沉降效果更佳，但SNF-625V 絮凝劑來源廣泛，價格便宜；考慮經(jīng)濟實用，確定選擇SNF-625V，用量為10 g/t。

2.4 深錐濃密機的應(yīng)用

張莊礦選礦廠現(xiàn)階段處理礦石約1.8 萬t/d，經(jīng)前期3段拋尾工序后，總尾砂量產(chǎn)率約33.7%，總尾尾砂經(jīng)50 m 大井濃縮池沉降后，總尾尾砂3/4進入井下采空區(qū)進行充填作業(yè)，1/4進入新工藝，經(jīng)脫水作業(yè)后外銷。1/4 的濃縮尾砂經(jīng)尾礦旋流器分級后，沉砂再次經(jīng)直線脫水篩，篩上中粒級尾砂產(chǎn)率2.1%，超細尾砂由旋流器溢流和直線脫水篩篩下組成，產(chǎn)率6.4%，因此，超細尾砂干量為1 152 t/d。由旋流器溢流和直線脫水篩篩下組成的超細尾砂濃度約18%，根據(jù)超細尾砂性質(zhì)、產(chǎn)能與沉降濃密試驗結(jié)果，最終確定投資新建15 m深錐濃密機廠房。

新工藝為通過新型高分子耐磨管道將濃度18%的超細尾砂原漿給入新建15 m 深錐濃密機。依據(jù)試驗結(jié)果保持15 m 深錐濃密機耙架壓力為160～165 kPa，可獲得濃度約62%的超細尾砂底流，同時保證深錐溢流水中雜質(zhì)含量低于200 mg/L，保證選廠環(huán)水水質(zhì)要求，結(jié)果表明15 m 深錐濃密機可滿足超細尾砂量的處理要求。新工藝流程見圖3。

3 陶瓷過濾機的應(yīng)用及優(yōu)化

3.1 過濾脫水試驗

試驗用TT-96 型特種陶瓷過濾機面積6 m2，真空度-0.098 MPa，將15 m 深錐濃密機底流礦漿給入試驗機，經(jīng)陶瓷板過濾后濾餅含水率低于19%。在卸料時濾餅成塊狀落下，鏟運較為方便，過濾后的水質(zhì)符合循環(huán)用水要求，可循環(huán)利用。

3.2 陶瓷過濾機安裝及改進

依據(jù)每日產(chǎn)能，設(shè)計完成3 臺TT-96 型特種陶瓷過濾機安裝，陶瓷過濾機正常工作轉(zhuǎn)速1.2 r/min，真空度-0.098 MPa，超細尾砂外銷產(chǎn)品臺時量60 t/h，但產(chǎn)品含水率大于19%，水分過高對外銷會產(chǎn)生一定影響，因此將產(chǎn)品含水率降至16%較為合適。因超細尾砂粒級細，對濾板清洗帶來一定難度，且過濾水極易被污染，過濾機濾芯每0.5 h 需更換1 次。通過增加沉淀池等方式使過濾水水質(zhì)提高，過濾水污染問題大幅緩解，濾芯更換頻率由0.5 h 延長為3 h，保證了陶瓷過濾機的高效平穩(wěn)運行。

通過生產(chǎn)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于陶瓷過濾機過濾軟管過長，陶瓷過濾機產(chǎn)生的負壓容易將軟管壓扁而產(chǎn)生堵塞，造成過濾效果不佳；同時陶瓷過濾機濾板清洗不徹底，造成陶瓷過濾機帶料效果不佳，造成陶瓷過濾機產(chǎn)品濾餅水分較大。為此，將陶瓷過濾機軟管部分切割更換為特種不銹鋼管，保證軟管長度不超過0.4 m，可避免被產(chǎn)生的負壓壓扁，保證過濾中的負壓穩(wěn)定；同時進行了陶瓷過濾機清洗用硝酸用量對比試驗，確定了更好的硝酸清洗劑添加制度，通過合理配比和延長清洗時間使過濾機清洗徹底，最終外銷產(chǎn)品含水率降至16%。

3.3 新材料產(chǎn)線

為了進一步釋放張莊礦選廠超細尾砂產(chǎn)能，滿足張莊礦現(xiàn)場生產(chǎn)需求，成立了新材料產(chǎn)線。新材料產(chǎn)線通過對含水率16%超細尾砂的加工，最終形成新型墻體材料產(chǎn)品。生產(chǎn)現(xiàn)場根據(jù)深錐壓力和新材料產(chǎn)線需求，不定時將62%濃度的超細尾砂通過高分子耐磨管將礦漿遠距離輸送至新材料產(chǎn)線。新產(chǎn)線的建立，徹底解決了深錐壓力波動、外銷拉運不及時等問題，保證了超細尾砂產(chǎn)線的高效穩(wěn)定運行。

4 結(jié) 語

（1）張莊礦通過試驗及現(xiàn)場優(yōu)化，深錐濃密機和TT 系列特種陶瓷過濾機新工藝很好地應(yīng)用于-0.074 mm 含量78.6%的酸性高硅超細尾砂中。通過TT 系列特種陶瓷過濾機生產(chǎn)的含水率16%的產(chǎn)品可作為生產(chǎn)新型墻體材料的原料外銷，對礦山企業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了新方向。

（2）張莊礦屬于大型無尾礦庫新型礦山，隨著原礦品位的降低，井下充填壓力較大，隨著超細尾砂脫水處理工藝的建立，為細尾礦綜合處理提供了新思路，極大地緩解了采充壓力，保障了生產(chǎn)的有序進行。新材料產(chǎn)線建立后，可根據(jù)需求靈活輸料，為超細尾砂脫水處理新工藝穩(wěn)定高效運行提供了保障。