罕王矿业某选矿厂尾矿干排工艺优化研究

富 壮 李明宇 张洺睿 孙雪妍

（1.抚顺罕王傲牛矿业股份有限公司；2.辽宁省铁矿资源开发与利用专业技术创新中心）

世界经济的不断发展推动了矿产资源需求量的日益增加，而矿产资源的开采必然存在尾矿堆积问题［1］。相关资料表明，我国尾矿库数量超过10 000座，其中大量尾矿的堆存必然存在资源、环境、土地及安全等问题［2］。因此，安全、环保且有效可行的尾矿处置方案就成为国内外相关专家和学者的努力方向［3］。

目前，国内选矿厂对尾矿处理的方法主要有干排、井下排放、采矿充填［4］等，其中，尾矿干排法是近年在我国兴起的一种新型尾矿处理方法，是将选矿厂的尾矿浆进行沉降、浓缩、脱水，最终以含水率很低状态进行场地堆存的一种尾矿处置方法，具有经济、环境、安全等特点。

闫雷超等［5］介绍，河北某铁矿的全粒级尾矿用旋流器、脱水筛、浓密机、盘式过滤机进行浓缩脱水，浓度为27.78%的矿浆浓缩后进行过滤（给矿浓度为31.86%），滤饼水分仅为16.18%。吴红等［6］介绍，马钢张庄矿选矿厂用水力旋流器、脱水筛、深锥浓密机、陶瓷过滤机对全粒级铁尾矿进行脱水处理，浓度为25% 的矿浆脱水后的干排粗粒尾砂水分为17.73%，细粒级尾矿浓度约16%。李宪义等［7］介绍，某矿山采用高效浓缩旋流器、振动脱水筛、高效浓缩旋流器、压滤机对尾矿进行分级脱水干排研究，脱水筛干排物料的水分仅占18%～20%，压滤机滤饼水仅为22%，该工艺具有脱水率高等优点。从这些研究看，或存在环保问题，或存在脱水不充分问题，有的则存在成本较高问题。

罕王矿业某选矿厂为解决常见脱水工艺所存在的问题，以旋流器、脱水筛、浓密机、盘式过滤机为工艺设备，较好地实现了目标愿景：脱水率高、设备与维护成本低、滤饼作为陶瓷原料、脱水筛筛上为机制砂，为我国尾矿资源再利用提供了新的工艺生产模式。

1 试样

试样为现场流程中浓密机产品，为现场总尾矿，其XRD和XRF分析结果分别见图1和表1。

由表1、图1 可知，试样的主要成分为石英，Fe2O3含量也较高，其中SiO2含量为72.26%、Fe2O3含量为9.49%。

2 尾矿干排方案优化设计

此前，罕王选矿厂总尾矿经浓密机浓缩后直接送尾矿库堆存，产量为3 756 t/d。选矿厂尾矿干排系统优化改造共分2期，系统浓缩分选出满足陶瓷原料要求的部分尾矿并同时获得有利用价值的砂石骨料。优化后的系统在保留原设备基础上增加了FXφ500型旋流器、ZKJ2448 型脱水筛、NZY-22G 型浓密机、PKS12/3.2-120型盘式过滤机，工艺流程见图2。

3 尾矿干排工艺优化试验

3.1 流程产品浓度与品位相关性分析

干排生产流程中部分关键样品的浓度与品位分析结果见表2。

从表2 可以看出，产品浓度与品位的相关性不强，浓缩、分级作业没有明显的铁矿物富集和反富集现象，无须考虑对某个作业产品进行铁矿物回收，可以按设计思路分离出粗粒砂石骨料，细粒尾矿可以作为陶瓷原料。

3.2 全粒级筛析

为了更好地了解砂石骨料及陶瓷原料的粗细粒分配情况，对干排一期给矿、干排一期溢流、干排一期筛上、干排二期给矿以及干排二期细粒尾矿进行了筛析，结果见表3。

从表3 可以看出，干排一期筛上-0.074 mm 占8.88%。因此，可以看出干排一期脱水筛筛分效率不错，-0.074 mm 含量较低；干排一期给矿-0.074 mm 占36.74%，现场总尾矿粒度较粗；干排一期溢流-0.074 mm 占53.44%，旋流器分级效果较好，为获得粗粒创造了条件；干排二期给矿-0.074 mm 占56.48%，与干排一期溢流细度相当；干排二期细粒尾矿-0.074 mm占55.72%，与干排二期给矿相当。

3.3 干排一期筛上产品细度模数

干排一期筛上产品细度见表4。

根据表4 计算得干排一期筛上细度模数为1.2，属特细砂。

3.4 干排一期溢流沉降试验

干排一期溢流沉降试验结果见图3。

从图3 可以看出，干排一期溢流产品自由沉降475 min 基本达到沉降终点，澄清层高度为230 mm，沉降平均速度为0.49 mm/min；干涉沉降186 min基本达到沉降终点，澄清层高度为240 mm，沉降平均速度为1.29 mm/min。干排一期溢流产品的干涉沉降速度是自由沉降的2.63 倍，达到沉降终点时间短约60%，澄清层高度高约4%。

3.5 经济分析

经过初步计算，干排一期筛上特细砂产量约34万t/a，按单价40元/t计，创造收入1 360万元/a。

4 结论

（1）罕王某选矿厂铁尾矿中主要为石英，SiO2含量达72.26%，其次是Fe2O3，含量占9.49%；-0.074 mm占36.74%，属泥化严重的细粒尾矿。

（2）使用旋流器、脱水筛、浓密机、盘式过滤机为干排工艺设备，得到-0.074 mm 占8.88%、水分为17.32%的干排一期筛上产品，同时得到-0.074 mm 含量为55.72%、水分为15.07%的干排二期精矿产品；工艺中的浓密机采用干涉沉降法沉降，沉降速度提高1.63 倍，缩短时间缩短约60%；干排一期筛上产品作为砂石骨料，年创收入约1 360 万元/a，干排二期细粒尾矿可作为陶瓷原料进行资源化再利用。

（3）罕王选矿厂尾矿的利用方式为我国尾矿综合利用提供了借鉴。