尾矿干排工艺在河北某铁矿山尾矿处理中的应用

郑德彬

(五矿矿业(安徽)工程设计有限公司)



尾矿干排工艺在河北某铁矿山尾矿处理中的应用

郑德彬

(五矿矿业(安徽)工程设计有限公司)

为解决河北某矿山现有尾矿库库容不足，影响矿山正常生产的问题，采用尾矿干排工艺进行改造。通过试验研究，确定采用“旋流器+高频振动脱水筛+浓缩机+厢式压滤机”的尾矿干排工艺进行尾矿浓缩脱水，改造后工艺实现了含水率低于20%的全尾砂干排，年节约生产成本205万元，经济效益、社会效益显著。

尾矿库 尾矿干排 旋流器 厢式压滤机 脱水筛

我国铁矿石资源品位低，选矿比高，铁矿石年产量大约15亿t，而尾矿量高达10亿t以上。因此，尾矿处理在矿山生产中显得尤为重要，亦是保证矿山正常生产的重要环节。

尾矿的传统处理方式是排放至尾矿库，但由于安全及占地等原因，此处理方式已不能满足大部分矿山未来的正常生产运行。尾矿干排是近年来国内逐渐兴起的一项新的尾矿处置新工艺，目前已在国内较多矿山取得了成功的应用。为此，河北某矿山采用尾矿干排工艺处置尾矿，并取得了满意的效果。

1 尾矿干排

1.1 尾矿干排简介

尾矿干排是指经选矿流程输出的尾矿浆经多级浓缩后，再经高效脱水设备处理，形成含水少、易沉淀固化的矿渣，然后运至固定地点进行干式堆存。

尾矿干排可提高尾矿的回水利用率，减少尾矿输送量，降低尾矿坝溃坝等安全事故的发生。将尾砂浓缩脱水后，可利用废弃矿坑堆存，也可堆存至尾矿库，可延长尾矿库或尾矿坝的服务年限，减少尾矿处理的运行和管理成本，还可开发不具备建设尾矿库条件的矿山，应用前景广阔、经济效益和社会效益显著[1]。

1.2 常见工艺

根据尾矿种类不同、颗粒不同、浓度不同、含泥量不同，尾矿干排工艺一般有以下几种：

(1)浓缩机+泥浆泵，底流泵送至尾矿库工艺。适合中、大型矿山，能够减少70%左右的尾矿浆输送量，年节电费可达几十万至几百万元，节电效果显著；具有工艺简单、效益明显的优点，但需要建设尾矿库。

(2)浓缩机(或旋流器)+振动脱水筛工艺。适合粗颗粒不含泥类尾矿，且对回收水质量要求不高，最终干矿含水<20%；具有工艺简单、造价低的优点。

(3)旋流器分级+浓缩机+过滤机工艺。适合尾矿量较大，含泥量10%以下，最终干矿含水<18%；具有工艺顺畅、干堆效果理想等优点。

(4)旋流分级+震动筛脱水+浓缩+过滤机(压滤机)工艺。适合任意种类矿浆，干矿含水<20%。该工艺设备选择时，含泥量较少的可选择圆盘过滤机、真空带式过滤机，含泥量较多则适合选择压滤设备；具有应用广泛、工艺成熟可靠、干堆效果理想等优点。

2 尾矿干排工艺在河北某矿山的应用

2.1 河北某矿山生产现状

河北某矿山年处理铁矿石230万t，年产尾矿79.35万t(生产技术指标详见表1)。选矿流程采用磁滑轮预先抛尾、1段开路自磨、1段闭路球磨、3段弱磁选别，选别后的最终尾矿浆通过2台φ53 m的浓缩机浓缩后，溢流水供选厂循环使用，底流矿浆给入隔膜泵，通过11 km的尾矿管线输送到尾矿库。

2015年底通过实测后确定尾矿库剩余库容量为115.40万m3，按现年生产能力计算，尾矿库只能再使用2.2 a，即到2017年底尾矿库将进入闭库期，所以解决尾矿堆存问题成为维持选厂正常生产的当务之急，其尾矿参数见表2。

表1 2016年选矿技术指标

注：2016年综合选比为1.923，湿式选比为1.664。

表2 尾矿参数

2.2 尾矿干排工艺选择

为解决现有尾矿库库容不足的问题，决定采用尾矿干排的排放方式进行改造。根据尾矿性能相关试验结果(见表3)，浓度为80%的尾矿安息角为51.1°，自流坡度为51.8%，具有较好的堆存效果。所以，改造最终处理尾矿浓度控制在80%以上，不同浓度的尾矿实际堆存效果见图1。

表3 各浓度安息角及自流坡度测量值

图1 尾矿堆存效果

参考尾矿干排生产实践结果及尾矿性质，最终确定采用“旋流器+高频振动脱水筛+浓缩机+厢式压滤机”的尾矿干排工艺，工艺流程见图2。

图2 尾矿干排工艺流程

旋流器沉砂经高频振动脱水筛脱水后，筛上粗粒产率达65%以上，含水量低于18%[1]；旋流器溢流细颗粒部分经浓缩后通过厢式压滤机处理，干料含水量在10%～20%[2]，满足现场工艺要求。

2.3 尾矿干排主要设备

水力旋流器作为一种利用离心力强化固液分离的设备，在尾矿浓缩脱水中表现出一些特殊的优势[3]，其具有结构简单、造价低、占地面积小、处理能力大、底流浓度高等特点，被广泛用于矿山领域。

高频脱水筛结构合理，独特新颖，采用振动电机作激振源，物料进行抛掷运动，由于高浓度的给入，会使粗粒物料在脱水筛筛板表层沉积，颗粒间相互搭桥作用形成一层透水不透颗粒的脱水层，因此筛上物往往具有较高的产率和较高的细度，干尾矿含水率可达到10%～20%。

为了高效利用已有资源，减少项目投资，此次改造浓缩设备考虑利用现有已停用的NT-45周边齿条传动浓缩机。厢式压滤机之所以能蓬勃发展并被尾矿干排处理广泛应用，其最大的优越性就是滤饼水份低、能耗少，适用于中细粒级物料，在矿浆颗粒-0.037 mm粒级占95%的情况下仍可使用，干尾矿含水率可达到15%～25%[4]。尾矿干排工艺主要设备见表4。

2.4 投资及成本

该改造项目建设总投资为2610.97万元，其中工程费用为1915.32万元，工程建设其他费用为458.29万元，预备费用为237.36万元；单位运营成本为6.42元/t，与原尾矿处理运营成本9元/t相比，年节约成本近205万元，成本组

表4 尾矿干排主要设备

设备名称设备型号数量/台旋流器FX-250×42高频振动脱水筛DW242浓缩机NT-451厢式压滤机ZMXG500/1500-30U3

注：旋流器数量单位为组。

成见表5。

表5 单位运营成本

元/t

3 结 论

(1)河北某矿山尾矿采用“旋流器+高频振动筛+浓密机+厢式压滤机脱水”干排工艺后，干尾矿含水率低于20%，产率达100%，实现了全尾砂干排，解决了尾矿库库容不足，影响矿山正常生产的问题，而且该项目的实施，可节约尾矿处理成本近205万元/a。

(2)尾矿干排工艺投资相对较小，并可获得可观的经济效益；将尾矿浓缩脱水后堆存，可节省占地面积，减少环境破坏，消除尾矿库的安全隐患，经济效益、社会效益显著。

[1] 李 琳，吕宪俊.尾矿分级脱水-浓缩干排工艺及设备[J].矿山机械，2014(1):100-103.

[2] 李怀志.尾矿脱水筛在尾矿干排系统中的技术应用[J].甘肃冶金，2014(4):105-109.

[3] 苟延伟，符 云，郭顺磊.新疆某选厂尾矿干排工艺及设备优化[J].现代矿业，2015(1):98-99.

[4] 商林萍，于永江，刘义良，等.新一代尾矿干排和设备的应用[J].矿业工程，2011(6):70-72.

2016-07-13)

郑德彬(1987—)，男，助理工程师，230601 安徽省合肥市武汉路230号。