梅山鐵礦某選廠微細粒尾礦膏體濃縮試驗

華娟娟

(上海梅山鋼鐵股份有限公司礦業分公司)

梅山鐵礦某選廠微細粒尾礦膏體濃縮試驗

華娟娟

(上海梅山鋼鐵股份有限公司礦業分公司)

為解決梅山鐵礦現有尾礦庫微細粒尾礦堆存系統輸送距離長、投資高、占地面積大、運行成本高的問題，采用柱式無耙膏體濃密機進行工業試驗，以實現微細粒尾礦膏體濃縮。試驗結果表明，在濃密機壓縮層厚度20 m、給料量 12 m3/h、絮凝劑用量130 g/t時，底流濃度可達到54.07%，濃縮效率高，滿足生產要求，同時溢流水流量10.40 m3/h，懸浮物含量<100 mg/L，可作為生產回水使用。采用柱式無耙膏體濃密機不但實現了該尾礦的膏體濃縮和固化干堆，而且提高了尾礦庫的安全性，投資成本低，可進行工業應用。

微細粒尾礦 膏體 濃縮 固化干堆

梅山鐵礦年產降磷濕尾礦120萬t，進入6#尾礦大井濃縮后，50%的底流進入尾礦再選廠房處理，經高頻細篩隔渣，獲得鐵尾砂和再選尾礦。再選尾礦經FX-150 mm×16 mm、FX-250 mm×6 mm旋流器分級后，沉砂過濾脫水，然后進入鐵尾砂礦倉[1]。

由于現有的尾礦再選系統沒有回收利用以微細粒為主的旋流器溢流，其與剩余的尾礦一起經φ25 m高效深錐大井濃縮后通過隔膜泵輸送至尾礦庫。由于微細粒尾礦濃縮效率低、堆存系統輸送距離長、投資高、占地面積大，且會使尾礦庫產生安全隱患。因此對該微細粒尾礦進行高效濃縮、實現其固化干堆是選礦生產面臨的首要問題。

1 試樣性質

尾礦試樣取自梅山鐵礦FX-150 mm×16 mm旋流器溢流，利用X射線熒光光譜(XRF)對其進行主要化學成分分析，結果見表1；采用XRD進行礦物組成分析，結果見圖1；粒度分析結果見表2。

表1 主要化學成分分析結果 %

由表1、圖1和表2可知，試樣主要化學成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3、CaO、MgO，S、P等少量，主要礦物為菱鐵礦、石英、方解石，赤鐵礦、綠泥石、白云石、黏土礦物等少量，-38 μm超細粒級占99.84%，d90約20 μm，d50約6 μm，-2 μm粒級占28.58%。

圖1 XRD分析結果

粒級/μm產率/%篩上累積產率/%+380.160.1620～3810.6210.7810～2027.6938.475～1014.7553.222～518.2071.42-228.58100.00合計100.00

2 試驗結果與討論

微細粒尾礦由超大高徑比、自稀釋絮凝給料、大錐角排料的柱式無耙膏體濃密機濃縮成膏體尾礦后，采用膠固粉進行固結，固結膏體采用柱塞泵泵送至堆存場地再固結[2]。細粒級尾礦固化干堆工業試驗流程見圖2。

圖2 固化干堆工業試驗流程

為確定膏體濃密機濃縮適宜的工藝操作參數，在保證溢流澄清的前提下，對膏體濃密機壓縮層高度、給料量和絮凝劑用量等進行膏體濃縮條件試驗，以確定無耙膏體濃密機制備膏體尾礦適宜的工藝參數。

2.1 壓縮層厚度試驗

壓縮層是柱式無耙膏體濃密機能夠獲得膏體尾礦的重要保障。控制給料量10 m3/h、絮凝劑用量150 g/t進行壓縮層厚度試驗，考察其對底流濃度的影響，結果見表3。

表3 壓縮層高度對底流濃度的影響

從表3可以看出，隨著壓縮層厚度的增加，底流濃度逐漸增加。當底流濃度由20.58%提高至54.20%時，壓縮層厚度由4.71 m增加至17.76 m。在不同壓縮層厚度區間，底流濃度變化規律不同。在壓縮層厚度7～14 m范圍內，壓縮層厚度增加，底流濃度變化很小，維持在35%左右；當壓縮層厚度超過14 m以后，底流濃度隨壓縮層厚度的增加而顯著增大。說明在一定范圍內，壓縮層厚度與底流濃度的變化關系不是線性的，達到14 m的臨界壓縮層厚度以后，底流濃度才明顯提高。為保證底流濃度不低于54%，確定壓縮層厚度不小于18 m。

2.2 給料量試驗

給料量試驗固定壓縮層厚度20 m，控制給料和排料的干礦量平衡，試驗結果見表4。

從表4可以看出，該系統最大給料量可達到16 m3/h左右，隨著給料量不斷增大，底流濃度在52.00%～57.50%變化。由于底流排放管道未安裝流量監測和自動控制裝置，給礦量較大時，容易因排礦量不平衡造成溢流跑渾現象。給礦量為12m3/h時，濃密機具有較大的緩沖能力，可適應底流排礦量的波動，因此確定適宜的給料量為12 m3/h。

表4 給料量工業濃縮試驗結果

2.3 絮凝劑用量試驗

采用礦業專用陰離子絮凝劑CE3113(愛森(中國)絮凝劑有限公司)對旋流器溢流進行自然沉降試驗和絮凝沉降試驗，考察絮凝沉降性能[3]。控制給料量12 m3/h、壓縮層厚度20 m，不同絮凝劑用量時的沉降曲線見圖3，沉降速度和底流濃度見表5。

圖3 不同絮凝劑用量的絮凝沉降曲線

絮凝劑用量/(g/t)沉降速度/(cm/min)底流濃度/%00.22-500.4434.531000.6244.941501.1149.182002.2750.78

從圖3、表5可以看出，微細粒尾礦自然沉降速度0.22 cm/min，絮凝劑用量由50 g/t增大到200 g/t，絮凝沉降速度由0.44 cm/min提高至2.27 cm/min，底流濃度由34.53%提高至50.78%。絮凝劑用量在150～200 g/t時，底流濃度變化不明顯，說明在較低的絮凝劑用量條件下，底流濃度隨絮凝劑用量的增加而顯著提高；絮凝劑用量過大時，底流濃度提高不明顯。

絮凝劑用量為100～150 g/t時，絮凝試驗結果見表6。

從表6可以看出，隨著絮凝劑用量的增加，濃密機底流濃度逐漸提高。絮凝劑用量超過134 g/t，底流濃度提高不明顯。綜合考慮，選擇適宜的絮凝劑用量為130 g/t。

表6 絮凝劑用量試驗結果

2.4 應用實踐

在壓縮層厚度20 m、給料量12 m3/h、絮凝劑用量130 g/t的最佳條件下進行工業濃縮試驗[4-5]，濃密機穩定運行指標見表7。

表7 濃縮機連續穩定運行指標

從表7可以看出，濃縮機穩定運行時，底流平均濃度54.07%。分析表明,溢流水懸浮物含量<100 mg/L，流量10.40 m3/h，可作為生產回水使用。此時膏體尾礦呈黏稠狀，在輸送和長期堆存過程中不析水、不偏析、易于固結，屬于典型的膏體尾礦，見圖4、圖5。

3 結 論

梅山鐵礦某選廠旋流器溢流屬超細粒尾礦，以菱鐵礦、石英、方解石等為主，-38 μm粒級占99.84%。柱式無耙膏體濃密機在壓縮層厚度20 m、給料量12 m3/h、絮凝劑用量130 g/t條件下，底流濃度達到54.07%，滿足膏體尾礦的要求，同時溢流懸浮物含量<100 mg/L，可作為生產循環水使用。該細粒尾礦濃縮效率高，可實現固化干堆，投資少，有利于尾礦庫的安全運行。

圖4 膏體尾礦塌落度試驗狀態

圖5 濃密機底流排放狀態

[1] 勾金鈴，劉 軍.梅山鐵礦降磷尾礦再選及脫水技術研究[J].現代礦業，2014(2): 167-169.

[2] 魏德州.固體物料分選學[M].北京:冶金工業出版社,2000.

[3] 劉安平，倪 文，張祖剛.梅山尾礦絮凝深錐濃縮試驗研究[J]. 金屬礦山, 2005(10): 30-33.

[4] 王衛國.圓柱水力旋流器內液固兩相流的數值模擬[D].濟南:山東大學，2006.

[5] 張鵬飛，許德明，黃 樞，等.加沖洗水圓柱型水力旋流器的數學模型[J].金屬礦山,2008(6):24-28.

2016-10-17)

華娟娟(1991—)，女，助理工程師，210012 江蘇省南京市雨花臺區西善橋。