罕王礦業某選礦廠尾礦干排工藝優化研究

富 壯 李明宇 張洺睿 孫雪妍

（1.撫順罕王傲牛礦業股份有限公司；2.遼寧省鐵礦資源開發與利用專業技術創新中心）

世界經濟的不斷發展推動了礦產資源需求量的日益增加，而礦產資源的開采必然存在尾礦堆積問題［1］。相關資料表明，我國尾礦庫數量超過10 000座，其中大量尾礦的堆存必然存在資源、環境、土地及安全等問題［2］。因此，安全、環保且有效可行的尾礦處置方案就成為國內外相關專家和學者的努力方向［3］。

目前，國內選礦廠對尾礦處理的方法主要有干排、井下排放、采礦充填［4］等，其中，尾礦干排法是近年在我國興起的一種新型尾礦處理方法，是將選礦廠的尾礦漿進行沉降、濃縮、脫水，最終以含水率很低狀態進行場地堆存的一種尾礦處置方法，具有經濟、環境、安全等特點。

閆雷超等［5］介紹，河北某鐵礦的全粒級尾礦用旋流器、脫水篩、濃密機、盤式過濾機進行濃縮脫水，濃度為27.78%的礦漿濃縮后進行過濾（給礦濃度為31.86%），濾餅水分僅為16.18%。吳紅等［6］介紹，馬鋼張莊礦選礦廠用水力旋流器、脫水篩、深錐濃密機、陶瓷過濾機對全粒級鐵尾礦進行脫水處理，濃度為25% 的礦漿脫水后的干排粗粒尾砂水分為17.73%，細粒級尾礦濃度約16%。李憲義等［7］介紹，某礦山采用高效濃縮旋流器、振動脫水篩、高效濃縮旋流器、壓濾機對尾礦進行分級脫水干排研究，脫水篩干排物料的水分僅占18%～20%，壓濾機濾餅水僅為22%，該工藝具有脫水率高等優點。從這些研究看，或存在環保問題，或存在脫水不充分問題，有的則存在成本較高問題。

罕王礦業某選礦廠為解決常見脫水工藝所存在的問題，以旋流器、脫水篩、濃密機、盤式過濾機為工藝設備，較好地實現了目標愿景：脫水率高、設備與維護成本低、濾餅作為陶瓷原料、脫水篩篩上為機制砂，為我國尾礦資源再利用提供了新的工藝生產模式。

1 試樣

試樣為現場流程中濃密機產品，為現場總尾礦，其XRD和XRF分析結果分別見圖1和表1。

由表1、圖1 可知，試樣的主要成分為石英，Fe2O3含量也較高，其中SiO2含量為72.26%、Fe2O3含量為9.49%。

2 尾礦干排方案優化設計

此前，罕王選礦廠總尾礦經濃密機濃縮后直接送尾礦庫堆存，產量為3 756 t/d。選礦廠尾礦干排系統優化改造共分2期，系統濃縮分選出滿足陶瓷原料要求的部分尾礦并同時獲得有利用價值的砂石骨料。優化后的系統在保留原設備基礎上增加了FXφ500型旋流器、ZKJ2448 型脫水篩、NZY-22G 型濃密機、PKS12/3.2-120型盤式過濾機，工藝流程見圖2。

3 尾礦干排工藝優化試驗

3.1 流程產品濃度與品位相關性分析

干排生產流程中部分關鍵樣品的濃度與品位分析結果見表2。

從表2 可以看出，產品濃度與品位的相關性不強，濃縮、分級作業沒有明顯的鐵礦物富集和反富集現象，無須考慮對某個作業產品進行鐵礦物回收，可以按設計思路分離出粗粒砂石骨料，細粒尾礦可以作為陶瓷原料。

3.2 全粒級篩析

為了更好地了解砂石骨料及陶瓷原料的粗細粒分配情況，對干排一期給礦、干排一期溢流、干排一期篩上、干排二期給礦以及干排二期細粒尾礦進行了篩析，結果見表3。

從表3 可以看出，干排一期篩上-0.074 mm 占8.88%。因此，可以看出干排一期脫水篩篩分效率不錯，-0.074 mm 含量較低；干排一期給礦-0.074 mm 占36.74%，現場總尾礦粒度較粗；干排一期溢流-0.074 mm 占53.44%，旋流器分級效果較好，為獲得粗粒創造了條件；干排二期給礦-0.074 mm 占56.48%，與干排一期溢流細度相當；干排二期細粒尾礦-0.074 mm占55.72%，與干排二期給礦相當。

3.3 干排一期篩上產品細度模數

干排一期篩上產品細度見表4。

根據表4 計算得干排一期篩上細度模數為1.2，屬特細砂。

3.4 干排一期溢流沉降試驗

干排一期溢流沉降試驗結果見圖3。

從圖3 可以看出，干排一期溢流產品自由沉降475 min 基本達到沉降終點，澄清層高度為230 mm，沉降平均速度為0.49 mm/min；干涉沉降186 min基本達到沉降終點，澄清層高度為240 mm，沉降平均速度為1.29 mm/min。干排一期溢流產品的干涉沉降速度是自由沉降的2.63 倍，達到沉降終點時間短約60%，澄清層高度高約4%。

3.5 經濟分析

經過初步計算，干排一期篩上特細砂產量約34萬t/a，按單價40元/t計，創造收入1 360萬元/a。

4 結論

（1）罕王某選礦廠鐵尾礦中主要為石英，SiO2含量達72.26%，其次是Fe2O3，含量占9.49%；-0.074 mm占36.74%，屬泥化嚴重的細粒尾礦。

（2）使用旋流器、脫水篩、濃密機、盤式過濾機為干排工藝設備，得到-0.074 mm 占8.88%、水分為17.32%的干排一期篩上產品，同時得到-0.074 mm 含量為55.72%、水分為15.07%的干排二期精礦產品；工藝中的濃密機采用干涉沉降法沉降，沉降速度提高1.63 倍，縮短時間縮短約60%；干排一期篩上產品作為砂石骨料，年創收入約1 360 萬元/a，干排二期細粒尾礦可作為陶瓷原料進行資源化再利用。

（3）罕王選礦廠尾礦的利用方式為我國尾礦綜合利用提供了借鑒。