某铜铁矿尾矿絮凝剂沉降试验研究及应用

李巧双，程国柱，周明华，汪 桥

（大冶有色金属集团控股有限公司，湖北 黄石 435005）

1 引言

我国废水排放量大。据统计，每年矿山选矿废水约占我国工业废水排放总量的十分之一，而处理率仅为4.23%，其余绝大多数被直接外排［1-2］。目前我国金属选矿方法主要是采用浮选法［2］，尾矿送往尾矿库或通过浓密机和砂仓沉降后进行充填，然后经过较长时间的澄清或净化后回用或排放［4-5］。

湖北某铜铁矿4500t/d选矿扩能改造新系统不仅提高了选矿废水循环利用率，还可对尾矿浓缩水进行回收。尾矿经过Φ53 m周边传动浓密机浓缩，底流送至充填砂仓进行全尾充填，浓密机和砂仓溢流自流至沉淀池净化后，通过供水泵送至选矿生产各个用水点，实现废水循环利用。该选矿新系统2015年投产，生产一段时间后，发现尾矿浓密机和砂仓溢流跑浑严重，固体微细颗粒含量高达3%～5%。

浑浊的溢流水进入生产回水系统会造成诸多不良影响：（1）溢流中的细颗粒物质在沉淀池中沉降累积，导致沉淀池积砂严重，增加沉淀池清污成本；（2）细粒进入生产水系统，加剧了供水泵的磨损；（3）细粒比表面积大，优先上浮，增加了药剂消耗，同时会影响浮选指标；（4）浑浊生产水会堵塞磁选冲洗水喷头，导致铁精矿卸料不畅；（5）细粒堵塞铜过滤陶瓷板，影响铜精矿水分；（6）影响厂房清洁。为解决尾矿浓密机和砂仓溢流跑浑，彻底改善回水水质，开展小型试验和工业试验。

2 小型沉降试验研究

2.1 试验矿样

本次试验研究的矿样为选矿新系统总尾矿，采用截流取样法，总尾矿样取自于Φ53 m浓密机进料溜槽。将尾矿过滤、烘干，进行浓度检测、固体颗粒比重检测和固体颗粒粒度分析，测得总尾矿浓度为16%、总尾矿固体颗粒比重为3×103kg/m3，总尾矿固体颗粒粒度分析见表1。

表1 总尾矿固体颗粒筛析结果

2.2 试验方法

量取浓度为16%左右的现场混匀尾矿矿浆置于1000mL量筒，定容至满刻度，加入一定量的絮凝剂，充分搅拌后，随时间的变化记录澄清层的高度，记录时间为30min。

药剂制备：絮凝剂均配置成万分之五的浓度，经强烈搅拌后，成透明胶质状态。

3 试验结果与讨论

3.1 絮凝剂定性试验

试验条件：矿浆浓度16%，絮凝剂用量20g/t，沉降时间30min，进行不同类型絮凝剂（A类絮凝剂、B类絮凝剂、石灰）及不添加絮凝剂对尾矿矿浆沉降性能影响的试验，试验结果见图1。

图1 尾矿样絮凝剂种类沉降试验结果

试验结果表明：A类絮凝剂沉降速度最快，其次是B类絮凝剂，再次是石灰，不加絮凝剂沉降速度最慢。

3.2 A类絮凝剂试验

试验条件：矿浆浓度16%，絮凝剂用量20g/t，沉降时间30min，进行四种A类絮凝剂（A245、A345、A556及A756）絮凝沉降试验。由图2可以看出，其沉降效果为 A345＞A756＞A556＞A245，后续沉降试验选用A345絮凝剂。

图2 尾矿样A类絮凝剂沉降试验结果

3.3 A345絮凝剂用量试验

试验条件：矿浆浓度16%，沉降时间30min，考察A345絮凝剂在不同用量条件下对尾矿沉降的影响，试验结果见图3。

由图3可以看出，随着沉降时间的延长，澄清液高度逐渐增加，加大絮凝剂用量，矿浆沉降速度加快，当用量达到20g/t后，沉降速度变化不明显。综合评估沉降效果和药剂成本，确定A345最佳用量为20g/t。

图3 尾矿样A345絮凝剂用量沉降试验结果

4 现场生产应用及效果评价

4.1 尾矿浓密机絮凝剂生产应用

2016年8 月引进絮凝剂添加设备，选定A345絮凝剂，在Φ53 m尾矿浓密机进料溜槽处添加，根据设备参数条件，进行现场调试。通过改变加药间隙、进水量、加药泵电机频率等，最终将絮凝剂添加用量控制在20g/t时，尾矿浓密机溢流无跑浑现象，底流浓度达到32%。

4.2 充填深锥絮凝剂应用

为了提高充填砂浆浓度，2018年新投产1台Φ18 m深锥浓密机替代原有的砂仓，参照尾矿浓密机絮凝剂加药条件，经过1个月的生产调试，絮凝剂用量控制在24g/t，溢流水质清澈，底流浓度达到70%，实现了全尾砂充填效果。

4.3 应用效果评价

通过两段絮凝剂添加，生产回水得到全面改善，选矿技术经济指标较添加絮凝剂前有显著提升，铜精矿品位提高1.5%，达到20%的出产要求，尾矿磁性铁降低0.126%，捕收剂单耗降低23.34g/t，起泡剂单耗降低27g/t，产生的主要经济效益见表2。

表2 添加絮凝剂后产生的经济效益

2台絮凝剂添加设备购置费及安装费约40万元；絮凝剂药耗、水电耗维护等运行成本约70万元。综上所述，应用该絮凝剂每年可产生经济效益约125万元。

5 结论

（1）通过絮凝剂沉降试验，针对16%的矿浆浓度，选用20g/L的A345絮凝剂，沉降效果最好。

（2）在现场生产应用中，Φ53 m尾矿浓密机添加A345絮凝剂20g/t，充填深锥添加A345絮凝剂24g/t，回水清澈达到生产要求，深锥底流浓度达到70%以上，满足充填质量要求，实现了全尾砂充填。

（3）絮凝剂的应用解决了溢流跑浑的问题，提高了选矿经济技术指标，降低了尾矿磁性铁含量、提高了铜精矿品位、降低了选矿药剂消耗，带来125万元/a经济效益。

（4）对溢流水回收利用，充分利用了水资源，有效降低了废水排放量。清洁的生产水改善了职工工作环境，能使生产环境保持洁净亮美，也降低了职工的劳动强度。