秘鲁某特大铜矿尾矿脱水系统方案对比研究

2023-12-16荆正强王金宇张建刚

现代矿业 2023年9期

荆正强王金宇黄杰张建刚

（长沙有色冶金设计研究院有限公司）

尾矿脱水干堆是近年来全球矿山领域兴起的一项尾矿处理新工艺［1-4］，特别是随着我国尾矿库安全和环保政策收紧及尾矿综合利用技术的推广，大量尾矿需要脱水后干堆或用于水泥、建材、公路建设等行业。寻找合适的脱水工艺路线，降低尾矿脱水成本是矿山企业需要迫切解决的实际问题。目前，国内外脱水工艺主要有膏体浓密机浓缩脱水工艺、压滤机脱水工艺、真空过滤机脱水工艺、陶瓷过滤机脱水工艺、脱水筛+浓密机+压滤机脱水工艺、干排机脱水工艺［5-10］。

秘鲁某特大铜矿原设计采用膏体排放，设计尾矿堆积坡度3%～5%，实际堆积坡度只有0.3%，无法满足继续排尾的需求。为了充分利用现有尾矿库容积，亟待寻找合适的脱水干堆工艺方案，提高尾矿排放浓度，从而提高尾矿堆积坡度，增加尾矿库库容。

1 尾矿性质

秘鲁某特大铜矿尾矿脱水设计处理能力17 万t/d，尾矿粒度约-74 μm60%，尾矿中含有滑石10%，高岭石3%，尾矿泥化较严重，-10 μm 粒级占比20%。尾矿泥化严重可以通过添加絮凝剂促进细颗粒团聚加速沉淀，故膏体浓密机脱水工艺在技术上是可行的，但膏体排放证明，该工艺不能满足尾矿的库容需求。

针对目前的尾矿情况，进行脱水工艺适用性分析，进而确定重点方案并进行对比。

2 尾矿脱水方案经济性对比

经研究分析，确定采用尾矿脱水干堆方案，但尾矿干堆的投资较大，如何降低尾矿干堆投资是此次方案对比的核心。依据上述适用性分析，研究设计了FLsmidth300 真空过滤机方案、GPYK800 真空过滤机方案、GPYK300 真空过滤机方案、GP300 真空过滤机方案、脱水筛+压滤机方案、干排脱水机方案、陶瓷过滤机方案（方案编号依次为1～7）。

2.1 各方案直接投资对比

各方案对比从脱水设备、辅助设备、土建投资等直接投资进行比较。各方案设备见表1，投资对比见图1。

由表1可知，脱水筛+压滤机方案、干排脱水机方案及陶瓷过滤机方案设备台数最多，无大型设备可用。由图1 可见，干排脱水机方案投资最高，主要原因是其占地面积大，建筑投资高，GP300 真空过滤机方案投资最低，其次是GPYK800 真空过滤机方案。单从设备价格看，FLsmidth300 真空过滤机和干排脱水机方案投资偏高。

2.2 各方案年运行成本对比

年运行成本从易损件、人工费用、运行能耗等方面进行方案对比。年运行成本构成见表2，运行成本见图2。

由表2 可知，GP300 真空过滤机方案的能耗最高，主要是由于其完全采用真空过滤，缺少层滤或毛细过滤，使得真空泵的安装功率过高。由图2 可见，除了陶瓷过滤机方案，其余方案的运行成本主要是能耗；陶瓷过滤机方案的运行成本中能耗、陶瓷盘消耗、酸耗三者成本相近；从总运行成本看，干排脱水机方案的年运行成本最高达2.9 亿元，脱水筛+压滤机方案年运行成本最低约1.07 亿元，其次是GPYK800 真空过滤机方案，年运行成本为1.21 亿元。

注：方案5每年使用滤布19 500 m2。

2.3 方案优选分析

综上所述，从投资看GP300 真空过滤机方案投资最少，但因为其设备能耗最高，造成其在运行服务年限内综合成本较高。

脱水筛+压滤机方案作为目前中小型矿山常用的尾矿脱水方案，其投资比GPYK800 真空过滤机和GP300 真空过滤机方案稍高一些，与GPYK800 真空过滤机方案投资相近。脱水筛+压滤机方案其运行成本最低，但由于其设备台数多，操作复杂，比较适合中小型企业尾矿脱水系统。

GPYK800 真空过滤机方案的总投资比GP300 真空过滤机方案高1 000 万元，运行成本比脱水筛+压滤机方案高1 500 万元，但其设备少，运转连续，容易实现自动化操作。按矿山寿命10 a，折现率以10%计算，各方案的净值（投资+运行成本折现）见图3。由图3可见，GPYK800真空过滤机方案净值投资最低。