桃冲矿选厂无尾矿选矿技术研究与实践

赵大庆

摘 要：介绍了桃冲矿选厂应用陶瓷过滤机、压滤机对尾矿进行脱水、脱泥并实现无尾矿选矿的改造过程。结果表明，桃冲矿选厂无尾矿选矿技术研究取得了很大成功，尾矿综合利用给矿山发展带来了巨大效益。

关键词：絮凝剂；过滤机；尾矿；铁质校正原料；水泥

1 概述

矿产资源是人类赖以生存的、不可再生的、宝贵的自然资源，矿产资源由于不可再生，其储存量越来越少，同时各类矿产资源的自然丰度越来越低、开采技术条件也越来越差；相应的在资源开发过程中遗留的大量废石、尾矿中所含的有用成分等的开发利用价值就日益呈现出来，因此，近年来越来越多的矿山及其他行业的工作者开始以不同形式开发利用这些资源。马钢桃冲矿是一座具有百年历史的中型黑色金属地下矿山，座落在安徽省繁昌县以西长江中下游南岸荻港镇境内，是马钢三大主要矿山之一，铁矿石生产出来直接供给马钢做为炼铁原料。桃冲矿选厂设计能力为年处理铁矿石50万吨，矿石经粗、中、细碎后进入主厂房生产，主厂房采用“一段闭路磨矿-弱磁-脱泥-二段中磁”选别流程，生产出品位为54.5%的铁精矿和品位为17%左右的尾矿，每年产生尾矿20多吨。尾矿经一台FLG-1500型螺旋分级机捞出少部分粗砂用于周边建筑、铺路用砂，其余大部分细粒尾矿通过三级泵站输往拐冲尾矿库堆存，尾矿综合利用率很低。近年来，随着拐冲尾矿库尾矿堆存量越来越多，有效库容将不能满足选矿生产需要，而另行建造一个尾矿库所需费用达8000多万，不仅费用巨大而且又要多出一个重大危险源，安全管理非常困难。针对拐冲尾矿库库容不足，不能满足选厂生产需要这一难题，桃冲矿结合当地众多水泥厂生产需要大量铁质校正原料的实际，积极开展尾矿脱水综合利用技术攻关工作。该矿采用适当工艺技术对尾矿进行处理后，再利用陶瓷过滤机、压滤机对尾矿进行脱水处理，并将处理后的全部干尾矿作为水泥原材料进行综合利用，真正实现了矿山的无尾矿选矿生产，确保了尾矿资源的高效利用。

2 技术研究与应用

2.1 尾矿粗细粒级分离技术

由于桃冲矿选厂输往尾矿库的尾矿粒级较宽、粒度较粗，尾矿粒度中-200目含量只有48%左右，造成沉降速度太快，无法形成均匀的悬浮液料浆，在进行过滤试验时效果很差。针对这一问题，桃冲矿选厂采用尾矿粗细分离、分别处理的技术，对尾矿捞砂系统进行了改造，增加了一台螺旋分级机，将二台分级机串联使用，以增大尾砂粗粒的捞砂量，并调整了其部分技术参数，降低螺旋分级机安装坡度，将高堰式分级改为沉没式分级，提高分级机转数等以增大捞砂量。通过改造，使过滤尾矿粒度中-200目含量由48%提高到了80%左右，彻底解决了粗粒尾矿对过滤效果的影响。

2.2 提高矿浆浓度和高浓度输送技术

由于过滤设备的处理能力与给料浓度密切相关，要提高单位过滤面积的处理能力，必须尽可能提高给料浓度。实验表明，达到较佳过滤效果时的给料浓度应超过50%，而桃冲矿选厂尾矿浓度仅为5～10%，无法满足脱水设备的给料浓度要求。桃冲矿选厂通过对尾矿输送砂泵和管道进行技术改造，对浓缩池进行了加高处理，延长尾矿沉降时间，提高浓缩池底流矿浆浓度。在浓缩池底部选用高浓度输送泵，采用变频调速输送和分步浓缩技术提高矿浆浓度，增设了一台直径为3.5米的浓密斗，矿浆经一次浓缩后进入浓密斗进行二次浓缩，然后输往过滤机，浓密斗的溢流利用闭路返回一段浓缩中。通过改造，使矿浆浓度达到了60%左右，满足了脱水设备的给料浓度要求。

2.3 降低浓缩池溢流浓度技术

由于尾矿高浓度输送的要求使得浓缩池溢流浓度升高，出现溢流水“跑浑”现象，不利于生产水的循环使用，还会造成细泥入库影响尾矿库的安全，所以需要降低浓缩池溢流浓度。桃冲矿选厂积极探索采用一种新型高效环保型絮凝剂作为浓缩介质，使细粒、细泥产生絮凝沉淀，加快细粒、细泥沉降速度，并对絮凝剂使用技术参数进行确定和优化，解决浓缩池“跑浑”现象。通过添加聚氯化铝、阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺等作为絮凝剂的沉降试验对比，决定采用非离子型聚丙烯酰胺作为絮凝剂。并对絮凝剂加药量进行确定，通过试验发现，随着絮凝剂用量的逐步增大，沉降速度也随之加快，当絮凝剂用量超过40g/t时，沉降速度大大加快，并基本实现了细粒沉降，且液面澄清度高。随着用量的继续增大，超过80g/t时，沉降速度基本趋于一致，说明用量饱和。最终，确定絮凝剂加药量为50g/t。改造后，浓缩池溢流浓度由5%以上降到0.4%以下，采用絮凝剂后有效降低了浓缩池溢流浓度，溢流水澄清度提高后可直接用于选厂洗矿生产。

2.4 高效过滤设备应用技术

尾矿脱水是尾矿用于水泥原材料的一道最关键工序，在脱水设备选型时，桃冲矿选厂通过对袋式过滤机、板框压滤机和陶瓷过滤机等过滤设备进行考察和试验，最终选定BST-42m2陶瓷过滤机作为选厂尾矿脱水设备。由于陶瓷过滤机使用多孔陶瓷过滤板作为过滤介质，过滤过程中，只有水能通过过滤板，而空气始终不能通过，因此具有真空度高、过滤效率好、生产能力大、节能效果显著（真空泵功率仅为4KW）等特点。目前它正日益广泛地应用于选矿精矿的脱水作业中，而用于尾矿脱水还是一个新的尝试，桃冲矿选厂率先进行技术攻关，对陶瓷过滤机一些技术和工艺参数进行改进，取得了明显效果。该设备投入桃冲矿选厂尾矿脱水生产后，通过生产考查分析，结果表明，由于前期技术攻关成果，使得给入陶瓷过滤机的矿浆浓度、尾矿粒度均满足过滤机的生产需要，所以过滤效果十分理想，滤饼水分<11%。

但陶瓷过滤机投入生产后弱点也暴露出来，因为陶瓷过滤机对粘性、细泥尾矿吸附性差，该部分矿泥无法在陶瓷过滤机中处理，导致每年还有2万多吨矿泥排入生产循环水库中经沉淀后定期清理输送到尾矿库堆存，不但影响循环水的使用，还增加了尾矿的清理、输送、堆存和维护费用，也因大量细泥尾矿入库，改变了入库尾矿的粒度特性，严重影响拐冲尾矿库的稳定与安全。所以，桃冲矿选厂又开展了矿泥处理的设备选型工作。委托中国地质大学和北京有色研究总院对选厂细泥尾矿进行固液分离和综合利用技术研究，取得了一定成果。在此基础上，桃冲矿矿业公司选定新型隔膜压滤设备进行了为期20天的多条件现场试验，试验数据表明，矿泥脱水达到了非常好的效果，矿泥的处理和综合利用也将取得突破性进展。通过对脱泥设备厂家山东德州京津压滤机厂进行设备考察，并对设备的使用厂家进行了实地考察，最终确定脱泥设备选定为KZG300/1600-U快开式全自动隔膜压滤机。通过生产考查分析结果表明，压滤设备生产时，尾矿浓度越高，矿泥脱水后滤饼含水量越低，滤饼平均含水量为14.5%，还未能达到攻关目标滤饼水分<12.5%（水泥原料标准），目前正在积极调试。尽管滤饼水分达不到攻关目标，但并不影响产品销售使用，桃冲矿选厂将压滤机生产的滤饼晾干或混合到陶瓷过滤机生产的滤饼中，完全符合水泥客户作为铁质校正原料的使用要求（尾矿水分<12.5%，Fe2O3>22%）。由于尾礦做为水泥原材料成本低的优势，改造后选厂尾矿供不应求，真正实现了桃冲矿选厂无尾矿选矿生产目标。

3 经济效益计算

（1）直接效益。桃冲矿选厂每年产生尾矿22万吨，在尾矿处理阶段每年因降低生产成本及增加销售收入共计产生直接效益300多万元。同时不需再建新的尾矿库，减少费用8千多万元。（2）社会效益。桃冲矿矿无尾选矿技术应用后，已有国内的十多家矿山前来参观考察，并已推广应用于江苏镇江韦岗等矿山，取得了十分良好的效果。

4 结束语

桃冲矿利用技术创新，将以往必须堆存尾矿库的尾矿全部用于水泥生产的原材料，真正实现了选厂的无尾矿选矿生产。该项技术不仅有利于矿山的生产经营和可持续发展，还可创造出可观的经济效益和社会效益，在尾矿的开发和综合利用方面具有十分广阔的应用前景。