尾礦干排工藝在河北某鐵礦山尾礦處理中的應用

鄭德彬

(五礦礦業(安徽)工程設計有限公司)

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尾礦干排工藝在河北某鐵礦山尾礦處理中的應用

鄭德彬

(五礦礦業(安徽)工程設計有限公司)

為解決河北某礦山現有尾礦庫庫容不足，影響礦山正常生產的問題，采用尾礦干排工藝進行改造。通過試驗研究，確定采用“旋流器+高頻振動脫水篩+濃縮機+廂式壓濾機”的尾礦干排工藝進行尾礦濃縮脫水，改造后工藝實現了含水率低于20%的全尾砂干排，年節約生產成本205萬元，經濟效益、社會效益顯著。

尾礦庫 尾礦干排 旋流器 廂式壓濾機 脫水篩

我國鐵礦石資源品位低，選礦比高，鐵礦石年產量大約15億t，而尾礦量高達10億t以上。因此，尾礦處理在礦山生產中顯得尤為重要，亦是保證礦山正常生產的重要環節。

尾礦的傳統處理方式是排放至尾礦庫，但由于安全及占地等原因，此處理方式已不能滿足大部分礦山未來的正常生產運行。尾礦干排是近年來國內逐漸興起的一項新的尾礦處置新工藝，目前已在國內較多礦山取得了成功的應用。為此，河北某礦山采用尾礦干排工藝處置尾礦，并取得了滿意的效果。

1 尾礦干排

1.1 尾礦干排簡介

尾礦干排是指經選礦流程輸出的尾礦漿經多級濃縮后，再經高效脫水設備處理，形成含水少、易沉淀固化的礦渣，然后運至固定地點進行干式堆存。

尾礦干排可提高尾礦的回水利用率，減少尾礦輸送量，降低尾礦壩潰壩等安全事故的發生。將尾砂濃縮脫水后，可利用廢棄礦坑堆存，也可堆存至尾礦庫，可延長尾礦庫或尾礦壩的服務年限，減少尾礦處理的運行和管理成本，還可開發不具備建設尾礦庫條件的礦山，應用前景廣闊、經濟效益和社會效益顯著[1]。

1.2 常見工藝

根據尾礦種類不同、顆粒不同、濃度不同、含泥量不同，尾礦干排工藝一般有以下幾種：

(1)濃縮機+泥漿泵，底流泵送至尾礦庫工藝。適合中、大型礦山，能夠減少70%左右的尾礦漿輸送量，年節電費可達幾十萬至幾百萬元，節電效果顯著；具有工藝簡單、效益明顯的優點，但需要建設尾礦庫。

(2)濃縮機(或旋流器)+振動脫水篩工藝。適合粗顆粒不含泥類尾礦，且對回收水質量要求不高，最終干礦含水<20%；具有工藝簡單、造價低的優點。

(3)旋流器分級+濃縮機+過濾機工藝。適合尾礦量較大，含泥量10%以下，最終干礦含水<18%；具有工藝順暢、干堆效果理想等優點。

(4)旋流分級+震動篩脫水+濃縮+過濾機(壓濾機)工藝。適合任意種類礦漿，干礦含水<20%。該工藝設備選擇時，含泥量較少的可選擇圓盤過濾機、真空帶式過濾機，含泥量較多則適合選擇壓濾設備；具有應用廣泛、工藝成熟可靠、干堆效果理想等優點。

2 尾礦干排工藝在河北某礦山的應用

2.1 河北某礦山生產現狀

河北某礦山年處理鐵礦石230萬t，年產尾礦79.35萬t(生產技術指標詳見表1)。選礦流程采用磁滑輪預先拋尾、1段開路自磨、1段閉路球磨、3段弱磁選別，選別后的最終尾礦漿通過2臺φ53 m的濃縮機濃縮后，溢流水供選廠循環使用，底流礦漿給入隔膜泵，通過11 km的尾礦管線輸送到尾礦庫。

2015年底通過實測后確定尾礦庫剩余庫容量為115.40萬m3，按現年生產能力計算，尾礦庫只能再使用2.2 a，即到2017年底尾礦庫將進入閉庫期，所以解決尾礦堆存問題成為維持選廠正常生產的當務之急，其尾礦參數見表2。

表1 2016年選礦技術指標

注：2016年綜合選比為1.923，濕式選比為1.664。

表2 尾礦參數

2.2 尾礦干排工藝選擇

為解決現有尾礦庫庫容不足的問題，決定采用尾礦干排的排放方式進行改造。根據尾礦性能相關試驗結果(見表3)，濃度為80%的尾礦安息角為51.1°，自流坡度為51.8%，具有較好的堆存效果。所以，改造最終處理尾礦濃度控制在80%以上，不同濃度的尾礦實際堆存效果見圖1。

表3 各濃度安息角及自流坡度測量值

圖1 尾礦堆存效果

參考尾礦干排生產實踐結果及尾礦性質，最終確定采用“旋流器+高頻振動脫水篩+濃縮機+廂式壓濾機”的尾礦干排工藝，工藝流程見圖2。

圖2 尾礦干排工藝流程

旋流器沉砂經高頻振動脫水篩脫水后，篩上粗粒產率達65%以上，含水量低于18%[1]；旋流器溢流細顆粒部分經濃縮后通過廂式壓濾機處理，干料含水量在10%～20%[2]，滿足現場工藝要求。

2.3 尾礦干排主要設備

水力旋流器作為一種利用離心力強化固液分離的設備，在尾礦濃縮脫水中表現出一些特殊的優勢[3]，其具有結構簡單、造價低、占地面積小、處理能力大、底流濃度高等特點，被廣泛用于礦山領域。

高頻脫水篩結構合理，獨特新穎，采用振動電機作激振源，物料進行拋擲運動，由于高濃度的給入，會使粗粒物料在脫水篩篩板表層沉積，顆粒間相互搭橋作用形成一層透水不透顆粒的脫水層，因此篩上物往往具有較高的產率和較高的細度，干尾礦含水率可達到10%～20%。

為了高效利用已有資源，減少項目投資，此次改造濃縮設備考慮利用現有已停用的NT-45周邊齒條傳動濃縮機。廂式壓濾機之所以能蓬勃發展并被尾礦干排處理廣泛應用，其最大的優越性就是濾餅水份低、能耗少，適用于中細粒級物料，在礦漿顆粒-0.037 mm粒級占95%的情況下仍可使用，干尾礦含水率可達到15%～25%[4]。尾礦干排工藝主要設備見表4。

2.4 投資及成本

該改造項目建設總投資為2610.97萬元，其中工程費用為1915.32萬元，工程建設其他費用為458.29萬元，預備費用為237.36萬元；單位運營成本為6.42元/t，與原尾礦處理運營成本9元/t相比，年節約成本近205萬元，成本組

表4 尾礦干排主要設備

設備名稱設備型號數量/臺旋流器FX-250×42高頻振動脫水篩DW242濃縮機NT-451廂式壓濾機ZMXG500/1500-30U3

注：旋流器數量單位為組。

成見表5。

表5 單位運營成本

元/t

3 結 論

(1)河北某礦山尾礦采用“旋流器+高頻振動篩+濃密機+廂式壓濾機脫水”干排工藝后，干尾礦含水率低于20%，產率達100%，實現了全尾砂干排，解決了尾礦庫庫容不足，影響礦山正常生產的問題，而且該項目的實施，可節約尾礦處理成本近205萬元/a。

(2)尾礦干排工藝投資相對較小，并可獲得可觀的經濟效益；將尾礦濃縮脫水后堆存，可節省占地面積，減少環境破壞，消除尾礦庫的安全隱患，經濟效益、社會效益顯著。

[1] 李 琳，呂憲俊.尾礦分級脫水-濃縮干排工藝及設備[J].礦山機械，2014(1):100-103.

[2] 李懷志.尾礦脫水篩在尾礦干排系統中的技術應用[J].甘肅冶金，2014(4):105-109.

[3] 茍延偉，符 云，郭順磊.新疆某選廠尾礦干排工藝及設備優化[J].現代礦業，2015(1):98-99.

[4] 商林萍，于永江，劉義良，等.新一代尾礦干排和設備的應用[J].礦業工程，2011(6):70-72.

2016-07-13)

鄭德彬(1987—)，男，助理工程師，230601 安徽省合肥市武漢路230號。