斜板浓密机在钼尾矿浓缩工艺中的应用试验

郭　强　韩晓熠　冉银华　李　霞

(云南科力新材料股份有限公司)



斜板浓密机在钼尾矿浓缩工艺中的应用试验

郭强韩晓熠冉银华李霞

(云南科力新材料股份有限公司)

摘要河南某钼尾矿浓度为25%～30%，粒度分布呈粗细两级分化、中间粒级较少的特点，沉降效果差。为使该钼尾矿达到较好的浓缩效果，通过试验研究发现：该尾矿浆需稀释浓度至6%以下才能获得药耗低、絮团好的混凝效果。因此，在半工业试验中采用两段浓缩工艺，即1段浓缩产出55%左右浓度的底流，其溢流稀释至10%左右再进行2段浓缩。半工业试验表明：应用斜板浓密机的两段浓缩工艺在聚丙烯酰胺用量为39 g/t、聚合铝用量为148 g/t的情况下，可以使该尾矿浆总底流浓度大于40%，溢流水含固量≤100 mg/L，并解决用地紧张的矛盾。

关键词钼尾矿两段浓缩斜板浓密机

河南某钼矿地处山沟狭长地带，土地资源紧张，是根据一期选厂生产条件扩建的二期项目，规模为2万t/d的原矿处理量，尾矿量约1万m3/d。为减少尾矿输送成本，延长尾矿库使用年限，须在厂区对尾矿进行浓缩，使浓密机底流浓度达到40%以上，再通过泵送至尾矿库，溢流水达到选厂回用要求，且聚丙烯酰胺对原矿用量小于40 g/t，且受场地限制浓缩设备的规划用地较小。为达到浓缩指标，通过综合比较，斜板浓密机不仅占地面积在规划范围之内，而且浓缩指标可达到上述要求，同时药耗少、投资省、运行费用低、维护简单，是较佳的选择[1]。为此，通过对该尾矿的性质分析、试验室小试及半工业试验研究，提出应用斜板浓密机处理该尾矿的解决方案。

1钼尾矿性质分析

钼尾矿的矿物组成见表1，对该尾矿浆现场多次取样测定，其浓度为25%～30%，水析的粒度分布结果见表2。

表1尾矿矿物组成

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由表1可知，绿泥石、高岭石、云母等脉石矿物的莫氏硬度很低，仅为2～3，在多段磨矿工艺下必然产生大量极细的矿泥在矿浆中形成稳定的悬浮物，甚至产生胶体粒子，对尾矿浆的澄清浓缩效果造成极大的不利影响。而尾矿中长石、角闪石、石英等含量最多，这几种矿物的莫氏硬度达到6～7，属于难磨矿石，加之选厂采用了阶段磨选、预先抛尾的工艺，使尾矿中的粗粒级产品较多。

表2　尾矿水析结果

由表2可知，莫氏硬度较高的长石等主要集中在+19 μm粒级，产率高达81.83%，而绿泥石等因过磨而形成的矿泥主要集中在-5 μm粒级，产率为13.67%，该尾矿的粒度分布呈现较特殊的粗细两级分化，中间粒级很少的特点，不易浓缩、澄清。

2浓缩难点分析

根据上述尾矿性质分析，其浓缩工艺存在如下难点：

(1)尾矿中存在大量悬浮颗粒及胶体粒子，使尾矿浆不能采用自然沉降，必须采用混凝沉降。

(2)尾矿浆浓度太高，矿泥含量高，不具备在原矿浆中直接添加混凝剂的条件，必须将矿浆稀释至极低浓度，仍需大量絮凝剂。

(3)将全尾矿浆稀释至极低浓度必然会使矿浆体积量数倍增加，导致浓缩机的给矿量数倍增加，需要较大面积的浓缩设备。

(4)为了减小尾矿稀释后的矿浆量，需采用两段浓缩工艺，即第1段浓缩不稀释、不加药去除尾矿浆中大部分粗颗粒，1段浓缩溢流浓度大幅降低后再加水进一步稀释至适合混凝反应的浓度，加混凝剂在第2段浓缩中去除大部分细颗粒得到可回用的清水。

(5)尾矿的粒度分布呈粗细两级分化，中间粒级很少，故1段浓缩将粗颗粒去除后，2段浓缩的给矿中缺少对混凝沉降有益的“骨干”颗粒，会导致絮团很轻，不密实，沉降速度和压缩速度都很慢，需要较大的沉降面积[2]。

以上难点表明，该钼矿尾矿浓缩困难，在添加大量絮凝剂的前提下仍需要较大的沉降面积。通过详细调研，结合国内矿山尾矿浓缩的应用现状及该钼矿建设用地面积紧张的实际情况，经反复分析比较，最终决定采用斜板浓密机浓缩该钼尾矿。

3试验室试验研究

取现场尾矿浆在试验室用量筒进行小试研究，原矿浆自然沉降速度极慢且上清液水质浑浊，因原矿浆浓度较高，不宜直接添加混凝剂。原尾矿浆在量筒只初次沉降后使悬浮液浓度达到11%，直接添加混凝剂的效果仍不理想，再加水稀释进行混凝沉降的浓度试验表明，悬浮液浓度需稀释至6%以下才能大幅度降低药剂用量，且混凝效果理想，水质清澈，但絮团很轻，压缩速度较慢，试验结果见图1。

图1　尾矿浆沉降特性曲线

由图1可见，浓度为11%的矿浆仅添加聚丙烯酰胺时其用量为80 g/t，当聚合铝与聚丙烯酰胺混合使用时，聚丙烯酰胺的用量仅56 g/t，聚合铝的用量为300 g/t，上清液偏浑，沉降速度缓慢；将11%浓度的矿浆再稀释至6%，添加聚合铝和聚丙烯酰胺的用量为300 g/t和20 g/t，换算成对全尾矿的用量为90 g/t和6 g/t，此时上清液澄清，沉降速度快，混凝效果理想。

根据小试试验结果，拟定半工业试验采用2段浓缩，第2段浓缩的矿浆应尽量稀释至6%的浓度以获得较好的混凝效果，并减少药剂用量。

4半工业试验研究

4.1主体设备斜板浓密机简介

半工业试验研究的主体设备是2台斜板浓密机，1台用于1段浓缩—脱泥，另1台用于2段浓缩—澄清。其原理为斜浅层沉降[3-4]理论，即在池体中增加倾斜板组，缩短颗粒沉降距离，提高设备的产能，从而大大节约其占地面积。

结合试验处理对象的特殊性质，为更好的发挥斜板浓密机的性能，对试验设备进行以下几处改动：

①根据矿浆特性，调整斜板性能参数，在占地面积不变的前提下，使沉降面积增大一倍；②增设助排防堵模块装置以避免矿粒在锥斗内壁恶性堆积产生周期性坍塌堵塞底流口；③第2段斜板浓密机顶部采用迷宫式给矿溜槽提高混凝效果；④增设自源混合系统确保2段浓密机给料浓度控制在合理范围内。

4.2试验结果

以小试结果为指导进行尾矿浓缩半工业试验，试验工艺流程见图2。

图2　半工业试验工艺流程

利用砂泵从尾矿池中抽取尾矿浆约30 m3/h，添加聚丙烯酰胺345 g/h、聚合铝1.3 kg/h，半工业试验的设备和指标调试正常后，进行了12 h的连续试验。设备运行5 h指标稳定后开始取样，每小时取1次样测试1次，试验结果见表3。

表3半工业试验测试结果

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由表3可知，根据表中的平均给矿浓度24.89%，则抽取尾矿浆的干矿量约8.82t/h，聚丙烯酰胺相对于干矿的用量为39.1g/t，聚合铝相对于干矿的用量为147.4g/t。第1段浓缩底流的平均浓度为54.85%，第2段浓缩底流的平均浓度为25.98%，则两段浓缩的综合底流浓度为41.74%，回水率为42.80%。试验期间，每小时取1次2段浓缩溢流水样，综合水样测试的含固量为小于100mg/L，符合回用要求。

4.3斜板浓密机浓缩方案

根据该钼尾矿性质及半工业试验结果，推荐采用两段斜板浓密机浓缩工艺。选厂尾矿量按1 200 t/h计，第1段浓缩需斜板浓密机的占地面积为600 m2，底流排放浓度大于55%，溢流浓度在15%左右；第2段浓缩需斜板浓密机的占地面积为3 000 m2，聚合铝与聚丙烯酰胺的用量分别为148 g/t和 39 g/t，混凝效果理想，底流排放浓度大于25%，溢流水澄清。通过两段浓缩，可以使该钼尾矿综合底流浓度大于40%，溢流水回水率大于40%，水质符合回用要求。两段斜板浓密机总占地面积约3 600 m2，满足现场场地需要，投资相对较少且运行费用低[5]。

5结论

(1)河南某钼尾矿矿浆粗细两级分化严重，细粒级甚至达到胶体粒子状态，矿浆泥化严重，必须稀释到较低浓度才能获得较好的混凝效果，使其浓缩较为困难。

(2)通过试验研究，应用两段斜板浓缩的工艺技术，在聚合铝与聚丙烯酰胺对原矿的用量分别为148 g/t和39 g/t时，可使该钼尾矿总底流浓度达到40%，溢流回水率大于40%，水质符合回用要求，且斜板浓密机的占地面积仅3 600 m2，小于规划面积，投资省、运行成本低，值得应用并推广。

(3)因半工业试验受人力、场地、设备及工艺等因素限制，药剂用量试验未深入进行，其消耗量为实际使用量，在实际生产中可进一步优化。

参考文献

[1]王文潜.浅层沉淀原理与斜板浓密设备[J]．国外金属矿选矿，1998(5)：5-7.

[2]杨守志，孙德堃，何方箴，等.固液分离[M]．北京：冶金工业出版社，2003．

[3]王喜良，黄云平．斜板浅层内液流运动特征研究[J]．金属矿山，1999(3)：40-44.

[4]刘鹤年.流体力学[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[5]谢坪全，韩晓熠，李强，等.斜窄流浓密机处理煤泥水的工业试验研究[J]．煤炭工程，2013(9)：116-118.

(收稿日期2015-11-23)

郭强(1986—)，男，工程师，650031 云南省昆明市圆通北路86号。