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铁选厂新型尾矿干堆技术
2011-10-25
以高效浓缩旋流器、高频振动脱水筛、深锥浓密机、压滤机为主要设备的尾矿干堆技术,是烟台金洋 旋流器有限公司总结设计的新型技术,该技术在解决了传统干堆工艺弊端的同时,把尾矿干堆矿物的含水量限制 在18%以下,无论是用于干堆、填充还是建筑用材,都不失为一个极好的选择。实际生产应用表明,针对中小型铁 选厂,该方案是一套完善的,兼具经济性和技术性的铁尾矿处理方案。
SeptemSubpeprꢀl. 2011ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ METAL MINE 201增1年ꢀ 刊9 月 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 铁选厂新型尾矿干堆技术 刘 ꢀ 镇 ꢀ 高 清 寿 ( 烟 台 金 洋 旋 流 器 有 限 公 司 ) 摘 ꢀ 要 ꢀ 以 高 效 浓 缩 旋 流 器 、 高 频 振 动 脱 水 筛 、 深 锥 浓 密 机 、 压 滤 机 为 主 要 设 备 的 尾 矿 干 堆 技 术 , 是 烟 台 金 洋 旋 流 器 有 限 公 司 总 结 设 计 的 新 型 技 术 , 该 技 术 在 解 决 了 传 统 干 堆 工 艺 弊 端 的 同 时 , 把 尾 矿 干 堆 矿 物 的 含 水 量 限 制 在 18% 以 下 , 无 论 是 用 于 干 堆 、 填 充 还 是 建 筑 用 材 , 都 不 失 为 一 个 极 好 的 选 择 。 实 际 生 产 应 用 表 明 , 针 对 中 小 型 铁 选 厂 , 该 方 案 是 一 套 完 善 的 , 兼 具 经 济 性 和 技 术 性 的 铁 尾 矿 处 理 方 案 。 关 键 词 ꢀ 干 堆 工 艺 ꢀ 高 效 浓 缩 旋 流 器 ꢀ 高 频 振 动 脱 水 筛 ꢀ 深 锥 浓 密 机 ꢀ 压 滤 机 1 ꢀ 我 国 现 有 矿 山 尾 矿 基 本 概 况 分 。 我 国 矿 产 资 源 虽 然 丰 富 , 但 多 数 矿 物 赋 存 品 位 不 高 , 因 而 导 致 选 厂 尾 矿 浆 数 量 庞 大 , 常 以 数 万 吨 计 , 国 内 外 一 些 大 型 选 矿 厂 的 尾 矿 总 量 达 数 亿 吨 。 对 于 尾 矿 的 处 理 , 在 不 同 阶 段 , 工 艺 技 术 也 在 不 断 改 进 和 完 善 。 主 要 有 以 下 几 种 方 案 : 1 . 1ꢀ 尾 矿 堆 存 现 状 及 问 题 伴 随 着 近 年 来 经 济 的 高 速 发 展 及 是 全 国 范 围 内 基 础 建 设 的 全 面 进 行 , 我 国 对 金 属 矿 产 资 源 的 需 求 量 日 益 增 加 。 尤 其 是 钢 铁 行 业 , 在 矿 山 开 采 和 选 厂 规 模 不 断 扩 大 化 , 铁 精 矿 产 量 不 断 攀 升 的 同 时 , 尾 矿 的 产 出 量 也 随 之 大 幅 增 加 。 1. 4ꢀ 尾 矿 库 贮 存 目 前 绝 大 多 数 选 矿 厂 处 理 尾 矿 浆 的 方 法 是 将 选 矿 厂 排 出 的 尾 矿 浆 直 接 用 泵 和 管 道 以 水 力 输 送 的 方 式 送 往 尾 矿 库 排 放 。 随 着 矿 山 采 矿 、 选 矿 年 限 的 不 断 增 长 , 尾 矿 库 存 储 暴 露 出 诸 多 弊 端 : 尾 矿 库 需 要 大 面 积 的 场 地 , 而 且 用 泵 、 管 道 组 成 庞 大 尾 矿 水 力 输 送 系 统 , 其 动 力 、 设 备 材 料 消 耗 高 , 造 成 尾 矿 输 送 和 处 理 费 用 过 高 。 全 国 固 体 矿 产 长 期 采 选 排 出 的 尾 矿 与 废 石 的 堆 存 量 占 地 面 积 已 达 1. 87 ~ 2. 47 万 km2 。 据 不 完 全 统 计 , 全 国 现 有 大 大 小 小 的 尾 矿 库 达 400 多 万 个 , 金 属 矿 山 堆 存 的 尾 矿 量 已 达 50 亿 t 以 上 , 而 且 每 年 以 产 生 6 亿 t 的 速 度 递 增 , 其 中 铁 矿 山 每 年 排 放 1. 3 亿 t, 有 色 金 属 矿 山 年 排 放 尾 矿 量 1. 4 亿 t, 黄 金 矿 山 较 少 也 达 2450 万 t 以 上 。 它 不 仅 占 用 大 量 的 土 地 , 而 且 严 重 地 污 染 环 境 。 据 测 算 , 每 年 因 固 体 废 弃 物 的 污 染 造 成 之 经 济 损 失 在 300 亿 元 人 民 币 左 右 。 其 中 每 年 要 花 费 10 ~ 15 亿 元 用 于 堆 存 尾 矿 , 15 ~ 25 另 外 , 尾 矿 库 需 要 占 用 大 量 的 土 地 资 源 。 据 资 料 统 计 , 一 个 年 产 200 万 t 铁 精 矿 的 选 矿 厂 , 尾 矿 库 2 占 地 53 ~ 67 hm , 也 只 能 维 持 10 ~ 15 a 生 产 之 用 。 由 于 土 地 资 源 越 来 越 紧 张 , 征 地 费 用 越 来 越 高 , 导 致 尾 矿 库 的 基 建 投 资 占 整 个 采 选 企 业 费 用 的 比 例 越 来 越 大 , 且 尾 矿 库 的 维 护 和 运 营 也 需 消 耗 大 量 的 资 [ 1] 。 亿 元 用 于 维 护 尾 矿 库 1 . 2ꢀ 尾 矿 传 统 排 放 隐 患 及 危 害 金 [ 2] 。 目 前 国 内 绝 大 部 分 金 属 矿 山 都 采 用 传 统 的 水 力 输 送 法 送 尾 矿 入 库 , 其 主 要 危 害 在 于 : 一 是 占 用 大 量 土 地 , 增 加 矿 山 投 资 规 模 和 尾 矿 库 运 营 成 本 ; 二 是 严 重 影 响 生 态 环 境 , 造 成 环 境 破 坏 ; 三 是 尾 矿 库 极 其 容 易 产 生 安 全 隐 患 , 矿 石 经 选 矿 处 理 后 粒 度 变 细 , 表 面 积 增 大 , 堆 存 时 容 易 流 动 和 塌 漏 , 造 成 植 被 破 坏 , 尤 其 是 雨 季 或 地 震 等 自 然 灾 害 容 易 引 起 滑 坡 或 泥 石 流 , 造 成 巨 大 损 失 。 此 外 , 尾 矿 库 存 在 很 大 的 安 全 隐 患 , 如 2008 年 9 月 11 日 , 山 西 临 汾 市 襄 汾 县 新 塔 矿 业 公 司 发 生 尾 矿 库 溃 坝 事 故 , 造 成 大 量 人 员 伤 亡 , 给 国 家 造 成 了 严 重 损 失 。 可 见 , 寻 求 更 好 的 尾 矿 排 放 方 法 具 有 重 要 意 义 。 1. 5ꢀ 尾 矿 预 先 浓 缩 脱 水 贮 存 对 于 尾 矿 库 贮 存 , 改 进 性 的 方 案 是 先 将 尾 矿 浆 预 先 浓 缩 脱 水 , 然 后 排 入 尾 矿 库 贮 存 。 常 见 的 浓 缩 脱 水 工 艺 有 以 下 几 种 : 1 . 3ꢀ尾 现矿 的有 处尾 理矿是处选理矿 基厂 本建 设方 和案 运 营 的 重 要 组 成 部 · 258· ꢀ ꢀ ꢀ 刘 ꢀ 镇 , 等 : 铁 选 厂 新 型 尾 矿 干 堆 技 术 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2011 年 9 月 ( 1) 重 力 ( 添 加 絮 凝 剂 ) 沉 降 法 : 以 浓 缩 池 为 主 1. 6ꢀ 尾 矿 干 堆 要 脱 水 设 备 , 通 过 添 加 絮 凝 剂 来 加 快 沉 降 速 度 和 处 理 量 。 尾 矿 干 堆 是 尾 矿 传 统 贮 存 方 法 的 一 种 变 革 , 之 前 多 用 在 黄 金 矿 山 , 鉴 于 尾 矿 库 贮 存 的 不 利 因 素 和 国 家 对 于 尾 矿 整 治 的 文 件 要 求 , 近 年 来 在 铁 矿 山 也 逐 渐 成 为 一 种 趋 势 。 ( 2) 水 力 旋 流 器 离 心 沉 降 与 重 力 沉 降 相 结 合 的 联 合 浓 缩 方 法 : 这 种 方 法 分 为 水 力 旋 流 器 - 浓 密 机 串 联 流 程 和 水 力 旋 流 器 - 浓 密 机 闭 路 流 程 两 种 : 尾 矿 干 堆 技 术 是 利 用 各 种 设 备 通 过 一 定 工 艺 将 尾 矿 浆 实 现 干 料 和 水 的 最 大 化 分 离 , 达 到 含 水 量 要 求 的 干 料 可 运 输 至 尾 矿 堆 场 贮 存 , 水 则 可 以 作 为 选 厂 回 水 利 用 。 尾 矿 干 堆 的 优 点 包 括 占 地 少 , 安 全 性 高 , 后 续 生 产 成 本 低 , 可 延 长 原 有 尾 矿 库 或 尾 矿 坝 的 服 务 年 限 , 降 低 尾 矿 库 或 坝 的 运 行 和 管 理 成 本 , 而 且 还 可 以 开 发 原 来 不 具 备 建 设 尾 矿 库 条 件 的 矿 山 。 同 时 对 堆 场 要 求 的 条 件 不 苛 刻 , 可 利 用 废 弃 的 采 矿 坑 作 为 堆 场 ; 回 水 利 用 率 可 达 到 80% 以 上 , 在 严 重 缺 水 地 区 优 势 明 显 ; 可 减 少 对 环 境 的 污 染 ; 安 全 性 较 湿 排 要 好 5] 。 ① 水 力 旋 流 器 — 浓 密 机 串 联 流 程 : 该 流 程 的 特 点 是 选 矿 厂 尾 矿 首 先 经 过 一 段 旋 流 器 获 得 高 浓 度 底 流 ; 旋 流 器 溢 流 经 常 规 浓 密 机 进 行 细 粒 的 澄 清 浓 缩 , 从 而 获 得 细 粒 浓 缩 产 物 和 澄 清 的 溢 流 。 目 前 该 流 程 在 武 钢 大 冶 铁 矿 和 北 ? 河 铁 矿 得 到 应 用 。 ! "# $ %& ' () [ ' *+, -%. 相 较 尾 矿 库 贮 存 而 言 , 尾 矿 干 堆 无 论 从 经 济 上 还 是 从 安 全 及 矿 山 长 远 生 产 运 营 考 虑 , 都 具 有 明 显 优 势 。 因 此 , 对 于 我 国 中 小 型 铁 矿 选 厂 来 说 , 利 用 尾 矿 干 堆 方 案 取 代 矿 浆 尾 矿 库 贮 存 是 一 项 亟 待 开 展 的 工 作 。 图 1ꢀ 旋 流 器 — 浓 密 机 串 联 流 程 旋 流 器 — 浓 密 机 闭 路 浓 缩 流 程 : 该 流 程 由 水 ② 力 旋 流 器 、 分 泥 斗 和 浓 密 机 组 成 闭 路 流 程 。 选 矿 厂 尾 矿 给 入 水 力 旋 流 器 产 出 两 种 产 品 , 沉 砂 送 分 泥 斗 进 行 脱 泥 , 旋 流 器 溢 流 与 分 泥 斗 的 溢 流 一 起 送 浓 密 机 处 理 。 在 浓 密 机 中 加 入 絮 凝 剂 , 可 得 到 澄 清 的 溢 流 和 较 稀 的 沉 砂 。 浓 密 机 的 沉 砂 返 回 至 旋 流 器 给 矿 , 经 旋 流 器 进 一 步 提 高 浓 度 , 系 统 最 终 浓 缩 产 物 为 分 泥 斗 排 出 的 高 浓 度 沉 砂 和 浓 密 机 排 出 的 澄 清 溢 流 。 目 前 较 常 见 的 尾 矿 干 堆 方 案 主 要 有 以 下 几 种 : ( 1) 尾 矿 浓 缩 — 过 滤 。 此 方 案 先 利 用 浓 密 机 预 先 浓 缩 尾 矿 , 再 将 浓 缩 产 物 给 入 过 滤 机 , 从 过 滤 机 得 到 含 水 量 较 低 的 物 料 , 基 本 上 可 满 足 干 堆 要 求 。 过 滤 机 一 般 采 用 盘 式 真 空 过 滤 机 , 也 有 采 用 压 滤 机 或 陶 瓷 过 滤 机 的 。 此 种 方 案 的 缺 点 在 于 : ①直 接 将 尾 矿 给 入 浓 密 机 后 , 处 理 量 大 , 易 导 致 溢 流 跑 浑 , 降 低 浓 密 机 工 作 效 率 , 需 要 大 规 格 浓 密 机 ; ②过 滤 机 承 担 所 有 物 料 处 理 , 加 之 浓 密 机 的 底 流 浓 度 较 低 , 必 须 配 备 足 够 多 台 数 的 过 滤 机 。 从 技 术 及 经 济 指 标 上 考 虑 , 此 方 案 不 能 很 好 的 适 用 于 中 小 型 铁 选 厂 。 ! "# $ %& * + ,% ' () - ./ , % *+ ' 012 ,%3 图 2ꢀ 旋 流 器 — 浓 密 机 闭 路 浓 缩 流 程 & '( ( 3) 利 用 高 效 重 力 沉 降 脱 水 设 备 : 高 效 重 力 沉 ! "# 降 脱 水 设 备 研 究 的 重 点 是 , 通 过 优 化 设 备 的 结 构 和 采 用 絮 凝 剂 辅 助 脱 水 , 提 高 浓 缩 产 物 的 浓 度 , 有 代 表 性 的 新 型 重 力 脱 水 设 备 是 国 外 的 PPSM 型 浓 密 3] 和 ) *# [ + , $% [ 4] 。 国 内 的 深 锥 型 浓 密 机 图 3ꢀ 尾 矿 浓 缩 — 过 滤 流 程 2) 两 级 串 联 浓 缩 — 过 滤 。 此 方 案 采 用 旋 流 器 值 得 注 意 的 是 尾 矿 预 先 浓 缩 脱 水 贮 存 并 没 有 减 少 排 入 尾 矿 库 中 的 尾 矿 固 体 量 , 它 只 是 在 节 省 尾 矿 输 送 成 本 方 面 起 到 作 用 , 有 资 料 表 明 如 果 把 尾 矿 输 送 浓 度 由 20% 提 高 到 40% , 平 均 电 耗 下 降 40% 。 但 尾 矿 库 所 面 临 的 各 种 问 题 依 然 存 在 。 ( 作 为 一 级 浓 缩 设 备 , 旋 流 器 的 溢 流 进 入 浓 密 机 , 旋 流 器 的 底 流 和 浓 密 机 的 底 流 合 并 进 入 过 滤 机 , 最 终 过 滤 机 产 出 干 矿 , 浓 密 机 的 溢 流 作 为 回 水 使 用 。 此 方 案 较 上 一 方 案 有 一 定 进 步 性 , 即 用 旋 流 器 实 现 粗 细 · 259· 增 刊 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2011 年 9 月 颗 粒 分 级 , 浓 密 机 只 用 来 处 理 旋 流 器 溢 流 , 可 避 免 浓 密 机 溢 流 跑 浑 , 保 证 了 浓 密 机 工 作 效 率 , 同 时 减 小 了 对 浓 密 机 规 格 的 要 求 , 降 低 了 成 本 。 但 该 方 案 同 上 一 方 案 一 样 也 存 在 不 足 之 处 , 过 滤 机 承 担 所 有 物 料 处 理 , 需 配 备 足 够 多 台 设 备 。 流 进 入 深 锥 浓 密 机 中 二 次 浓 缩 , 浓 密 机 的 溢 流 作 为 回 水 返 回 选 厂 使 用 , 浓 密 机 的 底 流 进 入 压 滤 机 , 滤 饼 由 皮 带 运 输 机 运 至 干 堆 场 。 根 据 生 产 经 验 可 知 约 65% ~ 75% 的 尾 矿 量 由 脱 水 筛 实 现 干 堆 , 占 总 尾 矿 25 ~ 35% 的 细 粒 级 尾 矿 由 过 滤 机 实 现 干 排 。 该 工 艺 尤 其 适 用 于 尾 矿 粒 度 - 200 目 占 70% 以 下 的 尾 矿 。 2. 1. 3ꢀ 流 程 合 理 性 说 明 ! "# $ %& ' () 该 工 艺 流 程 在 前 述 各 种 浓 缩 脱 水 方 案 上 做 了 许 多 有 益 改 善 , 扬 弃 现 有 工 艺 优 缺 点 , 如 利 用 脱 水 筛 取 代 胶 带 过 滤 机 或 分 泥 斗 来 处 理 旋 流 器 底 流 。 同 时 保 留 水 力 旋 流 器 - 浓 密 机 串 联 流 程 作 为 整 体 工 艺 的 一 部 分 。 最 后 采 用 压 滤 机 来 处 理 浓 密 机 底 流 , 实 现 尾 矿 的 完 全 干 堆 。 , -) . / *+ 图 4ꢀ 两 级 串 联 浓 缩 — 过 滤 流 程 烟 台 金 洋 公 司 针 对 目 前 尾 矿 干 堆 技 术 在 应 用 上 的 一 些 问 题 , 取 长 补 短 , 以 实 现 尾 矿 完 全 干 堆 为 目 的 , 立 足 于 固 液 分 离 工 艺 的 研 究 及 设 备 的 设 计 和 制 造 , 考 虑 到 成 本 节 省 , 通 过 多 年 的 理 论 研 究 和 大 量 的 试 验 , 已 成 功 地 总 结 出 一 整 套 处 理 铁 矿 尾 矿 的 有 效 新 工 艺 - 铁 尾 矿 干 堆 工 艺 。 该 工 艺 一 大 特 色 在 于 优 先 将 粗 细 颗 粒 进 行 分 级 处 理 。 尤 其 适 合 应 用 于 处 理 量 为 1 000 ~ 5 000 t/ d 的 中 小 型 铁 选 厂 尾 矿 处 理 。 该 工 艺 流 程 对 尾 矿 浆 中 粗 粒 级 和 细 粒 级 物 料 都 具 有 针 对 性 处 理 。 利 用 旋 流 器 实 现 粗 细 颗 粒 分 级 , 粗 颗 粒 由 脱 水 筛 处 理 。 旋 流 器 底 流 在 浓 度 达 到 65 ~ 70% 的 情 况 下 , 对 于 铁 尾 矿 来 说 干 堆 效 果 尚 不 理 想 , 利 用 脱 水 筛 来 处 理 旋 流 器 底 流 , 可 进 一 步 提 高 底 流 浓 度 , 使 之 达 到 80% 以 上 。 同 时 泵 送 筛 下 产 物 至 旋 流 器 形 成 闭 路 系 统 , 可 使 回 水 由 压 滤 机 和 浓 密 机 得 到 。 2 ꢀ 新 型 铁 尾 矿 干 堆 工 艺 旋 流 器 溢 流 给 入 浓 密 机 , 能 克 服 浓 密 机 溢 流 跑 浑 , 大 大 减 轻 浓 密 机 处 理 量 的 压 力 。 有 利 于 提 高 浓 缩 产 物 的 浓 度 , 减 小 浓 密 机 直 径 , 节 约 场 地 空 间 。 采 用 絮 凝 剂 , 浓 密 机 底 流 浓 度 很 快 能 达 到 45% 左 右 , 但 达 不 到 干 堆 要 求 。 采 用 压 滤 机 处 理 浓 密 机 底 流 , 在 得 到 澄 清 回 水 的 同 时 , 可 进 一 步 提 高 物 料 含 水 率 , 达 到 干 堆 要 求 。 同 时 由 于 只 需 处 理 细 粒 级 物 料 , 降 低 了 压 滤 机 处 理 量 , 可 减 少 使 用 台 数 , 节 省 成 本 。 综 上 所 述 , 在 尾 矿 经 过 该 工 艺 处 理 以 后 , 干 料 粗 粒 由 脱 水 筛 筛 上 得 到 , 细 粒 由 压 滤 机 得 到 , 能 达 到 理 想 的 干 堆 效 果 ; 浓 密 机 和 压 滤 机 产 出 的 回 水 直 接 返 回 选 厂 使 用 。 2 . 1ꢀ 干 堆 工 艺 烟 台 金 洋 旋 流 器 有 限 公 司 发 挥 技 术 优 势 , 以 实 现 完 全 干 堆 为 最 终 目 的 , 同 时 考 虑 技 术 上 和 经 济 上 的 可 行 性 , 通 过 理 论 研 究 和 实 践 探 索 , 总 结 出 如 下 有 效 的 新 型 铁 尾 矿 干 堆 工 艺 。 2 . 1. 1ꢀ 工 艺 流 程 图 干 堆 工 艺 流 程 见 图 5。 ! "# $ %& * +, 2+, 5 678) - ./ :% / 94 ' () / 34 2 . 2ꢀ 工 艺 设 备 铁 尾 矿 干 堆 工 艺 中 关 键 设 备 是 高 效 浓 缩 旋 流 ; <= 01 图 5ꢀ 干 堆 工 艺 流 程 器 、 高 频 振 动 脱 水 筛 、 浓 密 机 、 压 滤 机 等 。 2 . 1. 2ꢀ 流 程 说 明 2. 2. 1ꢀ 高 效 浓 缩 旋 流 器 如 上 图 所 示 , 来 自 铁 选 矿 厂 的 尾 矿 首 先 进 入 旋 烟 台 金 洋 旋 流 器 有 限 公 司 是 一 家 旋 流 器 专 业 生 产 厂 家 。 水 力 旋 流 器 是 一 种 利 用 离 心 力 强 化 固 液 分 离 的 设 备 , 离 心 力 约 为 重 力 的 几 百 倍 。 在 尾 矿 浓 缩 脱 水 方 面 表 现 出 一 些 特 殊 的 优 势 , 具 有 结 构 简 单 、 占 地 面 积 小 、 处 理 能 力 大 、 处 理 速 度 快 ( 一 般 作 业 完 成 只 需 要 几 秒 钟 的 时 间 ) 、 投 资 省 等 特 点 , 广 泛 应 用 流 器 , 经 旋 流 器 浓 缩 后 , 底 流 浓 度 可 达 到 65% ~ 7 0% , 直 接 进 入 脱 水 筛 , 脱 水 筛 的 筛 上 物 含 水 量 在 6% 以 下 , 由 皮 带 运 输 机 运 至 干 堆 场 ; 筛 下 物 返 回 旋 1 流 器 给 料 , 即 旋 流 器 和 脱 水 筛 形 成 一 个 简 单 的 闭 路 系 统 , 保 证 干 料 尽 可 能 由 脱 水 筛 产 出 。 旋 流 器 的 溢 · 260· ꢀ ꢀ ꢀ 刘 ꢀ 镇 , 等 : 铁 选 厂 新 型 尾 矿 干 堆 技 术 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2011 年 9 月 于 各 行 业 分 级 浓 缩 。 脱 水 筛 的 结 构 强 度 要 求 也 相 应 提 高 , 因 此 普 通 的 煤 泥 脱 水 筛 不 能 适 应 尾 矿 脱 水 筛 的 强 度 要 求 。 该 工 艺 流 程 应 用 的 脱 水 筛 的 优 点 在 于 : 筛 体 结 构 强 度 , 区 别 于 煤 炭 行 业 用 脱 水 筛 , 筛 面 摒 弃 传 统 的 钢 条 材 料 而 改 用 聚 氨 酯 材 料 加 工 而 成 , 不 易 堵 塞 , 更 换 方 便 也 更 耐 磨 。 相 对 于 过 滤 机 而 言 , 脱 水 筛 工 作 连 续 、 稳 定 、 占 地 面 积 小 、 故 障 率 低 、 维 护 操 作 简 单 、 一 次 性 投 资 成 本 小 、 功 率 小 、 后 续 运 转 能 耗 低 ; 相 对 于 分 泥 斗 具 有 脱 水 效 果 好 、 产 率 高 、 效 率 高 等 优 点 。 对 于 中 小 型 铁 选 厂 来 说 , 综 合 尾 矿 处 理 量 , 厂 房 布 置 , 投 资 成 本 等 因 素 考 虑 , 脱 水 筛 具 有 十 分 明 显 的 优 势 。 图 6ꢀ 高 效 浓 缩 旋 流 器 旋 流 器 结 构 主 要 由 进 料 箱 、 柱 体 、 锥 体 、 溢 流 管 和 沉 砂 嘴 组 成 。 矿 浆 在 一 定 压 力 下 通 过 给 料 管 进 入 旋 流 器 后 , 在 旋 流 器 内 形 成 回 转 流 , 其 切 向 速 度 在 溢 流 管 下 口 附 近 达 到 最 大 值 。 同 时 , 在 后 面 矿 浆 的 推 动 下 , 进 入 旋 流 器 内 的 浆 体 , 一 面 向 下 运 动 , 一 面 向 中 心 运 动 , 形 成 轴 向 和 径 向 流 动 速 度 。 位 于 矿 浆 中 的 固 体 颗 粒 , 由 于 离 心 力 的 作 用 而 产 生 向 外 运 动 的 趋 势 , 但 由 于 矿 浆 由 外 向 内 的 径 向 流 动 的 阻 碍 , 使 得 细 小 颗 粒 因 所 受 离 心 惯 性 力 太 小 , 不 足 以 克 服 液 流 的 阻 力 , 而 只 能 随 向 内 的 浆 体 流 一 起 进 入 零 速 包 络 面 以 内 , 并 随 向 上 的 液 流 一 起 由 溢 流 管 排 出 , 形 成 溢 流 产 物 ; 而 较 粗 的 颗 粒 则 借 助 较 大 的 离 心 惯 性 力 克 服 向 内 流 动 的 阻 碍 , 向 外 运 至 零 速 包 络 面 以 外 , 随 向 下 的 液 流 一 起 由 沉 砂 口 排 出 , 形 成 沉 砂 产 物 。 图 7ꢀ 高 频 振 动 脱 水 筛 2 . 2. 3ꢀ 深 锥 浓 密 机 深 锥 浓 密 机 主 要 由 深 锥 、 给 料 装 置 、 搅 拌 装 置 、 控 制 箱 、 给 药 装 置 和 自 动 控 制 系 统 等 组 成 。 矿 浆 首 先 进 入 消 气 桶 处 理 , 然 后 给 入 旋 流 给 料 箱 , 经 过 给 料 桶 絮 凝 后 的 矿 浆 进 入 浓 相 沉 积 层 , 通 过 浓 相 沉 积 层 的 再 絮 凝 、 过 滤 、 压 滤 作 用 , 下 部 锥 底 排 出 高 浓 度 的 底 流 , 澄 清 的 溢 流 水 从 上 部 溢 流 堰 排 出 。 本 工 艺 流 程 采 用 烟 台 金 洋 旋 流 器 有 限 公 司 生 产 的 高 效 浓 缩 分 级 旋 流 器 , 该 旋 流 器 较 常 规 旋 流 器 不 同 之 处 在 于 : 高 效 旋 流 器 采 用 多 段 变 锥 结 构 , 第 一 段 锥 体 角 度 较 大 , 使 旋 流 器 内 流 体 的 切 向 速 度 达 到 最 大 , 增 大 离 心 力 场 ; 第 二 段 锥 体 较 小 , 锥 段 长 度 较 大 , 使 被 处 理 矿 浆 在 此 有 足 够 的 时 间 和 空 间 进 行 充 分 交 换 ; 第 三 段 锥 体 带 有 较 大 的 锥 体 角 度 和 直 段 结 构 。 同 时 , 采 用 渐 开 线 型 进 料 方 式 , 可 增 加 处 理 量 , 减 小 磨 损 。 高 效 旋 流 器 底 流 浓 度 高 , 产 率 大 , 分 级 粒 度 细 , 分 级 效 率 高 , 较 常 规 旋 流 器 其 分 离 粒 度 D50 可 细 20% ~ 30% 。 深 锥 浓 密 机 配 合 絮 凝 剂 使 用 可 加 快 沉 降 速 度 , 提 高 浓 缩 效 率 。 试 验 和 生 产 实 践 表 明 6] , 该 设 备 对 金 属 矿 山 尾 矿 的 浓 缩 , 尾 矿 浓 度 可 以 达 到 40% ~ [ - 6 0% , 溢 流 中 悬 浮 物 含 量 小 于 500 × 10 。 与 选 矿 5 厂 普 遍 采 用 的 浓 密 大 井 相 比 , 深 锥 浓 密 机 在 外 形 上 的 显 著 特 点 是 其 高 度 较 大 。 2 . 2. 4ꢀ 压 滤 机 2 . 2. 2ꢀ 高 频 振 动 脱 水 筛 压 滤 机 主 要 用 于 黏 度 大 、 颗 粒 细 的 化 工 产 品 脱 高 频 振 动 脱 水 筛 主 要 用 于 细 粒 脱 水 和 分 级 , 煤 水 和 选 矿 厂 精 矿 的 脱 水 、 黄 金 氰 化 洗 涤 等 作 业 , 其 脱 水 效 果 好 、 适 应 性 强 、 压 滤 脱 水 后 尾 矿 的 处 理 方 式 灵 活 , 无 论 含 泥 量 大 小 都 能 够 使 用 , 近 年 来 在 冶 金 矿 山 尾 矿 处 理 中 也 得 到 广 泛 应 用 7] 。 当 尾 矿 重 力 脱 水 困 难 而 要 求 尾 矿 浓 度 较 高 时 , 压 滤 机 是 一 种 可 行 的 选 择 , 压 滤 后 的 干 料 含 水 率 通 常 在 12% ~ 23% 左 右 , 满 足 干 堆 要 求 。 泥 或 尾 矿 回 收 , 尤 其 适 用 于 尾 矿 干 堆 体 系 中 干 料 的 回 收 。 其 结 构 主 要 由 筛 机 箱 体 、 筛 面 、 激 振 器 和 支 撑 装 置 组 成 。 当 旋 流 器 底 流 进 入 脱 水 筛 筛 面 后 , 在 一 定 转 速 和 振 幅 组 合 下 , 筛 面 产 生 5 ~ 10 g 的 重 力 加 速 度 , 同 时 物 料 共 振 成 团 , 形 成 过 滤 床 , 从 而 达 到 固 液 分 离 , 筛 面 上 物 料 厚 度 在 150 ~ 300 mm 之 间 , 含 水 率 在 18% 以 下 。 由 于 筛 面 上 的 物 料 层 厚 度 大 , 对 [ · 261· 增 刊 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2011 年 9 月 陶 瓷 过 滤 机 较 压 滤 机 的 自 动 化 程 度 高 , 其 核 心 技 术 是 陶 瓷 过 滤 介 质 , 它 利 用 毛 细 效 应 原 理 , 以 亲 水 性 材 料 烧 结 氧 化 铝 制 成 陶 瓷 过 滤 板 , 微 孔 直 径 1. 5 布 , 卸 料 时 粗 颗 粒 易 脱 落 而 细 颗 粒 黏 在 滤 布 上 , 不 能 自 动 卸 料 , 靠 人 工 刮 下 , 刮 下 的 滤 饼 含 水 高 , 皮 带 运 输 和 卸 料 困 难 ③压 滤 机 使 用 台 数 多 , 运 行 成 本 高 。 金 洋 旋 流 器 有 限 公 司 对 该 选 厂 尾 矿 处 理 方 案 进 行 了 改 造 , 只 增 加 了 旋 流 器 和 脱 水 筛 。 改 造 后 的 新 型 尾 矿 处 理 方 案 , 首 先 用 旋 流 器 实 现 了 粗 细 颗 粒 分 离 , 旋 流 器 底 流 由 脱 水 筛 处 理 , 溢 流 进 入 浓 密 机 。 这 样 一 来 , 压 滤 机 只 需 处 理 原 尾 矿 干 量 20% ~ 25% 的 细 粒 级 物 料 , 卸 料 方 便 , 同 时 压 滤 机 使 用 台 数 由 原 来 的 4 台 减 少 为 1 台 。 目 前 改 造 后 的 方 案 , 在 该 选 厂 使 用 情 况 反 映 良 好 。 ~ 2 μm, 形 成 毛 细 作 用 力 140 kPa 左 右 。 经 旋 流 器 分 级 浓 缩 以 后 , 进 入 浓 密 机 中 的 物 料 细 粒 级 较 多 。 该 工 艺 流 程 之 所 以 采 用 压 滤 机 而 不 采 用 陶 瓷 过 滤 机 , 正 是 因 为 过 滤 板 滤 孔 极 细 , 容 易 被 物 料 堵 塞 , 清 洗 很 不 方 便 。 因 此 对 于 处 理 细 粒 级 物 料 来 说 , 压 滤 机 比 陶 瓷 过 滤 机 更 更 具 有 优 势 。 2 . 2. 5ꢀ 新 型 尾 矿 干 堆 工 艺 优 点 本 工 艺 具 有 一 次 性 投 资 少 、 设 备 占 地 面 积 小 、 工 艺 流 程 短 、 干 堆 效 果 好 、 设 备 维 修 维 护 简 单 等 优 点 。 采 用 尾 矿 干 堆 , 可 以 使 矿 山 的 资 源 开 发 与 环 境 保 护 之 间 形 成 良 性 循 环 , 实 现 社 会 效 益 、 经 济 效 益 、 资 源 效 益 及 生 态 环 境 效 益 的 统 一 。 对 于 铁 选 厂 来 说 尾 矿 由 尾 矿 库 贮 存 方 式 改 为 堆 场 排 放 , 由 于 取 消 了 尾 矿 库 , 避 免 了 溃 坝 、 漫 坝 、 垮 坝 等 事 故 的 发 生 , 提 高 了 安 全 性 ; 采 用 尾 矿 干 堆 方 案 , 建 设 周 期 短 , 降 低 了 后 续 投 资 成 本 , 节 约 了 征 地 费 用 ; 干 堆 方 式 多 样 化 , 既 可 围 堰 造 田 植 树 , 又 可 回 填 矿 坑 和 塌 陷 区 , 实 现 资 源 开 发 和 环 境 保 护 双 丰 收 ; 尾 矿 干 料 可 用 于 开 发 建 筑 材 料 , 拓 宽 企 业 下 游 产 业 链 ; 对 于 北 方 缺 水 地 区 来 说 , 本 工 艺 实 现 固 液 分 离 , 回 水 利 用 , 既 实 现 了 废 水 的 零 排 放 , 又 为 企 业 节 省 大 量 资 金 。 本 工 艺 在 设 备 上 具 有 高 效 、 轻 型 、 易 操 作 、 易 维 护 等 优 点 , 流 程 上 设 计 紧 凑 , 布 置 合 理 , 流 程 线 路 段 , 既 降 低 了 投 入 成 本 , 又 节 约 了 厂 房 空 间 , 对 处 理 量 为 1 000 ~ 5 000 t/ d 的 中 小 型 铁 选 厂 来 说 尤 其 合 适 。 在 应 用 效 果 方 面 , 经 过 近 几 年 现 场 高 效 浓 缩 旋 流 器 和 高 频 振 动 脱 水 筛 的 优 化 配 置 , 脱 水 筛 的 筛 上 物 含 水 量 可 达 18% 以 下 , 取 得 了 极 好 的 尾 矿 干 堆 效 果 , 充 分 达 到 了 选 厂 对 尾 矿 干 堆 方 面 运 输 及 储 存 的 各 种 要 求 。 图 8ꢀ 现 场 尾 矿 干 堆 效 果 图 3ꢀ 结 ꢀ 论 ( 1) 当 前 我 国 正 处 在 高 速 发 展 的 经 济 形 势 下 , 对 金 属 矿 产 资 源 的 依 赖 性 很 大 , 随 之 要 求 各 大 金 属 矿 山 的 开 采 及 选 厂 规 模 都 需 不 断 扩 大 , 而 由 于 矿 山 资 源 的 限 制 和 矿 石 品 位 的 低 下 , 尾 矿 量 将 会 呈 现 直 线 式 的 增 加 。 目 前 尾 矿 堆 存 的 问 题 已 成 为 各 大 矿 山 及 地 方 政 府 急 需 解 决 的 关 键 课 题 , 传 统 的 尾 矿 排 放 采 用 直 排 形 式 , 该 贮 存 方 式 存 在 多 处 弊 端 , 既 大 量 占 用 土 地 , 又 存 有 溃 坝 风 险 , 同 时 管 理 维 护 费 用 高 , 严 重 制 约 矿 山 企 业 发 展 , 急 需 转 变 尾 矿 处 理 方 式 。 2 . 2. 6ꢀ 工 艺 应 用 目 前 , 烟 台 金 洋 旋 流 器 有 限 公 司 设 计 的 这 套 铁 尾 矿 干 堆 工 艺 , 已 经 得 到 应 用 。 在 河 北 承 德 某 铁 矿 选 厂 , 选 矿 比 为 10∶ 1, 每 小 时 处 理 尾 矿 干 料 200 t, 矿 浆 浓 度 在 15% ~ 20% 之 间 , 由 于 该 选 厂 尾 矿 库 使 用 已 接 近 服 务 年 限 , 库 容 严 重 不 足 , 即 将 面 临 停 产 危 机 。 该 厂 决 定 实 施 尾 矿 干 堆 方 案 。 金 洋 旋 流 器 有 限 公 司 根 据 现 场 情 况 , 设 计 上 述 干 堆 方 案 , 脱 水 筛 上 物 含 水 量 在 16% 以 下 , 浓 密 机 和 压 滤 机 回 水 可 满 足 选 厂 再 次 利 用 。 目 前 为 止 , 该 系 统 运 行 良 好 。 ( 2) 尾 矿 干 堆 方 案 是 立 足 于 现 实 , 对 尾 矿 传 统 贮 存 方 法 的 一 种 变 革 。 在 固 液 分 离 方 面 , 采 用 分 离 设 备 提 早 实 现 矿 液 分 离 , 较 之 传 统 尾 矿 库 的 自 然 沉 降 分 离 , 无 论 从 技 术 上 还 是 从 经 济 上 都 具 有 优 势 , 已 成 为 矿 山 处 理 尾 矿 的 一 种 趋 势 , 然 而 尾 矿 干 堆 技 术 在 设 备 和 技 术 上 仍 存 有 一 定 的 局 限 性 , 虽 然 现 有 的 几 种 方 案 正 在 不 断 完 善 , 但 综 合 使 用 情 况 尚 不 理 想 。 承 德 某 铁 矿 尾 矿 原 先 采 用 浓 密 机 压 滤 机 处 理 方 案 , 浓 密 机 底 流 进 入 压 滤 机 , 溢 流 和 压 滤 机 滤 液 作 为 回 水 利 用 。 该 方 案 现 场 应 用 存 在 以 下 问 题 : ①浓 密 机 底 流 浓 度 过 低 ; ②压 滤 机 处 理 全 部 物 料 , 由 于 粗 细 颗 粒 夹 杂 , 粗 颗 粒 在 滤 室 的 中 间 , 细 颗 粒 紧 靠 滤 ( 3) 烟 台 金 洋 旋 流 器 有 限 公 司 , 立 足 企 业 自 身 多 年 固 液 分 离 的 经 验 优 势 , 从 理 论 和 实 践 出 发 , 总 结 出 一 套 新 型 铁 尾 矿 干 堆 工 艺 , 该 工 艺 经 过 现 场 生 产 ( 下 转 第 268 页 ) · 262·


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