HRC60高压浓密机在歪头山铁矿马耳岭选矿车间的应用

李红文,程永维

(本钢歪头山铁矿,辽宁本溪 117006)

·机械设备·

HRC60高压浓密机在歪头山铁矿马耳岭选矿车间的应用

李红文,程永维

(本钢歪头山铁矿,辽宁本溪 117006)

文章阐述了歪头山铁矿马耳岭选矿车间根据尾矿性质,引进长沙矿冶研究院高压浓密机技术,提高了底流排放浓度,降低了尾矿输送环节各种消耗,满足了生产需求,取得了显著的经济效益。

尾矿性质;高压浓密机;底流浓度;絮凝剂

歪头山铁矿是集采矿、选矿、运输为一体的大型综合性矿山,是本钢两大主要原料基地之一,选矿车间1970年投产,现有10台自磨机与9台球磨机组成的9个磨选系统及3个再磨深选系统,全工艺流程为粗破碎—干选—自球磨磨矿—三段选别—细筛再磨深选单一磁选工艺流程,年产品位68.50%的铁精矿170万t左右。

目前随着我国经济的高速发展,对钢铁材料的需求日益增大。为弥补铁精矿短缺,满足马耳岭球团厂造球原料需求,本钢集团公司于2008年在歪头山铁矿投资新建了马耳岭选矿车间,年产68.50%品位铁精矿200万t,尾矿处理技术成为制约该选矿车间生产能力的重要因素。而尾矿输送成本在选矿生产成本中占很大的比重,采用高浓度输送能取得很好的经济效益。因此,采用新的浓缩技术是新建选矿车间的必然选择。

1 国内外浓缩技术进展

浓缩是化工冶金矿业等连续物料流程作业的主要固液分离工序,浓密机是固液分离的主要设备。第一批浓密机于二十世纪初期建造,随着资源的日趋贫化,选矿厂的处理量日益扩大。伴随企业对环保的日益关注,浓密机技术取得了重要进展,众多的科研院所进行了大量的应用研究,开发了多种型号的新型浓密机,主要可分为高压浓密机和深锥浓密机。

我国大型选矿厂目前普遍采用的是50 m周边传动浓密机,这种浓密机用于处理尾矿时,一般底流浓度较低,国内大部分的50 m周边传动浓密机的底流浓度低于30%,少量的可接近于40%,但底流浓度很不稳定。例如歪头山铁矿选矿车间现有6台30 m和2台53 m浓密机,提铁降硅新工艺运行以来,经常出现影响生产正常运行的现象,主要体现以下几个方面:(1)浓缩机处理能力低,8台浓密机年处理尾矿量320万t,呈现出处理能力不足的现象;(2)浓缩溢流水水质恶化;(3)浓缩底流浓度低,只能达到22%左右,矿浆量增大,造成尾矿输送泵站处理能力不足,出现泵站跑尾现象;(4)浓缩机故障率增高,耙齿、耙架曾出现严重变形现象。因此,选择处理能力大、底流浓度高、节能降耗的新型浓密机成为马耳岭选矿车间浓密机选型的必然趋势。

二十世纪九十年代以来,国外固液分离推陈出新,发展出一类新型浓密机——高压浓密机,广泛应用于矿山尾矿表面充填及井下充填、化工冶金的洗涤脱水,后引入矿物加工领域。长沙矿冶研究院从1986年开始研究浓缩及高压浓密机,目前最大的浅锥型高压浓密机直径60 m,是我国首个极重型的最大规格的浓密机。

2 尾矿试验研究

2.1 尾矿粒度分析

物料的筛分分析列于表1。从表1筛析结果可知,尾矿中粗粒含量较低,-37μm细粒含量较高,但细粒属次生矿泥,原生矿泥含量低,所以-10μm粒级含量比较低。

表1 尾矿的筛分分析

2.2 尾矿矿物组成

尾矿主要由阳起石、石英、赤铁矿、黄铁矿组成,其中阳起石占75%,石英约占10%,另外还有少量角闪石,尾矿密度为2.6 t/m3。

2.3 沉降试验

对不同浓度尾矿浆进行了自然沉降和絮凝剂沉降试验,试验结果分别见图1、图2和图3。试验沉降初始浓度为4%,不加药自然沉降时,矿浆中粗细粒离析快,粗粒很快沉降,但细粒漂浮时间长,浓密机处理量低,根据计算,当要求浓密机溢流水含固量达到外排水标准时,其处理量仅为15 kg/m2·h。絮凝沉淀结果分别见图4、图5和图6。加药后矿浆中的粗细粒絮凝在一起,粗粒成为细粒的载体,成为典型的受阻沉降,沉降速度大大加快,但絮凝体极不稳定,易破裂,浓密机中如给料流速度控制不好,则絮凝体破裂,使浓密机的溢流水质变差,为使浓密机得到好的水质,必须严格控制浓密机的给料流紊动速度。

图1 自然沉降的沉降曲线

图2 自然沉降不同沉降时间压缩层矿浆浓度

图3 自然沉降不同沉降时间澄清水含固量

图4 絮凝沉降的沉降曲线

图5 絮凝沉降不同沉降时间压缩层矿浆浓度

图6 絮凝沉降不同沉降时间澄清水含固量

3 浓密机的选型

3.1 浓密机的选型依据

1.沉降速度。根据矿浆的沉降速度选择浓密机的面积。歪头山铁矿尾矿浓度极低,尾矿浆中粗细粒级易离析,影响浓密机的处理量和溢流水质,因此以加少量药剂为宜。

2.浓密机溢流含固量。要求含固量低时,要按溢流含固量要求对按沉降速度选择的浓密机面积进行校验。

3.浓密机的给矿体积量。浓度低时,给矿体积量大,浓密机内矿砂紊动扩散激烈,导致细粒级漂浮,或絮凝体破坏,影响溢流水质,应考虑浓密机的池体形式及给料方式,稳定浓密机内流场。

4.浓密机的传动扭矩。在浓密机的沉降面积满足处理能力要求后还要考虑浓密机的传动扭矩,当要求的底流浓度高,物料粒度粗时,应采用重负载或极重负载浓密机,浓密机的扭矩相应要增大,国外浓密机的设计与国内不同,现在基本上不是通用设计,不适用一个固定型号去满足不同的应用要求,而是模块化的设计,根据沉降速度选择浓密机的面积,然后根据浓密机的负载配用相应的轻负载、重负载和极重负载的驱动系统,最后组成1台完整的浓密机。

3.2 浓密机选型方案

高压浓密机的选型应通过试验确定,高浊度水给水设计规范,当水中固体密度为2.65～2.85 t/m3,水中固体浓度为2%～10%时,设计应采用Φ50～100 m浓缩池进行混凝沉淀时,表面水力负荷为0.4～0.5 m3/m2·h,出水悬浮物含量为100～500 mg/L,底流浓度可达30%～40%。

根据马耳岭选矿车间尾矿矿浆浓度低,底流浓度设计要求达到40%～45%、溢流水质悬浮物含量要求满足≤70 mg/L等条件,浓密机设计选型选择两个方案。

3.2.1 高压浓密机选型方案1

近年新建的冶金矿山选矿厂尾矿浓缩,一般均采用高效浓缩机,高效(高压)浓密机是借助于投加絮凝剂,使浆体中粒聚凝成团,以提高沉降速度,达到高效的目的。

根据国内近年来尾矿浓缩实例:如鞍钢胡家庙选厂、太钢尖山铁矿选矿厂、鞍钢调军台选矿厂等尾矿浓缩,采用的形式为浓缩池配置机械加速澄清池,两段尾矿浓缩澄清方式,按照上述选矿厂尾矿浓缩方式,马耳岭选矿车间浓缩设计:按鞍钢胡家庙选厂标准,需要选择2台Φ100 m高压浓密机;按太钢尖山铁矿选厂标准,需要2台Φ80 m高压浓密机;按高浊度水设计规范,需要2台Φ70 m高压浓密机。由于受厂址地形、占地面积的限制,只能布置2台Φ70 m高压浓密机,其表面水力负荷为0.485 m3/m2·h。

3.2.2 高压浓密机选型方案2

HRC型高压浓密机是长沙矿冶研究院专有技术,经计算马耳岭选矿车间尾矿浓缩,应选用HRC60型2台,采用一段尾矿浓缩澄清方式,取消方案1中的2台Φ29 m澄清池,为满足溢流水质悬浮物含量≤70 mg/L的设计要求,需在Φ60 m浓密机中添加絮凝剂,用量约为15 g/t干矿。

3.2.3 高压浓密机选型方案比较

方案1为国内冶金矿山选矿厂近几年常选用的尾矿浓缩方案,技术成熟,工艺运行可靠。

方案2 HRC型高压浓密机系列是新型的尾矿浓缩设备,目前HRC系列的Φ25 m规格的高压浓密机已在多家生产实践中得到证实,运行效果良好,技术指标稳定。

从占地面积、总图布置、处理能力、底流浓度、运行成本、建设投资等多方面进行比较,对马耳岭选矿车间尾矿粒度组成、沉降速度、浓密机的驱动扭矩等综合试验及浓密机的应用情况,确定选用2台Φ60 m重型HRC型浓密机。

该高压浓密机的工艺设计指标为:处理量200 t/h (干矿量);给矿体积量4 042 m3/t;底流重量浓度45%;底流体积量321.36 m3/t。不加药时的溢流含固量2 000 mg/L。添加药剂用量约为20～25 g/t干矿,可确保溢流含固量可小于70 mg/L。

4 高压浓密机应用效果

4.1 生产工艺过程

马耳岭选矿车间的全部尾矿经溜槽流至浓密机的给矿分配池,然后经给矿管沿给矿桥架自流至浓密机中心分散井,絮凝剂在泵站调制好后,通过软管泵送至浓密机中心和矿浆混合,沉降到浓密机底部的矿砂在耙子的作用下集中到浓密机中心排出进入底流渣浆泵,由底流渣浆泵送至总砂泵站,而浓密机的溢流经管道自流至环水泵站。

4.2 设备组成及其特点

HRC60高压浓密机由混凝土池体、中心盘、耙子系统、传动架、给矿系统、传动机构和驱动电机等组成。该浓密机系长沙矿冶研究院开发的重载高压浓密机,该设备以我国目前大量应用的周边传动技术为基础,集成最新的矿浆絮凝反应动力学研究成果,具有驱动扭矩大、处理量大、底流浓度高、系统简单、设备成本低等特点,专用于处理粒度较粗的物料,同时要求底流浓度较高但不是太高,底流仍为浆体的应用领域,用于处理马耳岭选矿车间尾矿,底流浓度可以达到45%以上,可以实现高浓度输送。

4.3 应用实践效果

马耳岭选矿车间自2010年7月30日投产以来,2台高压浓密机运行稳定可靠,技术指标先进,底流浓度高达48.75%,溢流水质清澈,经检测,溢流含固量仅为30 mg/L,远超设计能力,极大地降低了尾矿输送环节的各种消耗,完全能够满足生产需求。

5 结 语

1.HRC高压浓密机总体上吸收了国际上最新的浓密机技术,并考虑了我国浓密机处理物料的特点,融入了长沙矿冶研究院在高压浓密机研究上的专有技术,目标是干矿处理能力大,底流浓度高,可以达到50%～55%,对于粗粒度的物料或铁精矿底流浓度可达60%以上。

2.HRC高压浓密机池体较深,深的池体使浓密机中心部位的流体紊动降低,同时提高了压缩床层的压力,可提高压缩层的浓度,细粒的扩散也得到抑制,可改善溢流水质。

3.HRC高压浓密机池体坡度大,大的池体坡度和浓密机的搅拌机构结合对压缩床层产生非平衡的加压作用,可快速得到很高的底流浓度。

4.HRC高压浓密机带有水下轴承,防止耙子载荷大时偏转。

5.HRC高压浓密机处理量大,底流浓度高,占地面积小。

[1] 魏德州.固体物料分选学(第二版)[M].北京:冶金工业出版社,2009.235-238.

[2] 印万忠,丁亚卓.铁矿选矿新技术与设备[M].北京:冶金工业,2008.165-183.

HRC60 High-pressure Thickener’s Application in the Waitoushan Iron Mine Maerling Processing Workshop

LI Hong-wen,CHENGYong-wei
(Waitoushan Iron Mine.Mining Co.of Ben Steel,Benxi117006,China)

This paper describes Waitoushan Iron ore Maerling dressing plant.According to the nature of the tailings,it has introduced the high-pressure thickener technology from Changsha mining and metallurgy research institute to improve the bottom discharge concentration,reduce the consumption of various tailings transport links, and meet the production needs,which has made significant economic benefits.

tailings properties;high-pressure thigkener;underflow concentration;flocculant

TD463

A

1003-5540(2011)02-0057-04

李红文(1966-),男,高级工程师,主要从事金属矿山技术管理工作。

2011-02-26