斜板濃密機在鉬尾礦濃縮工藝中的應用試驗

郭　強　韓曉熠　冉銀華　李　霞

(云南科力新材料股份有限公司)

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斜板濃密機在鉬尾礦濃縮工藝中的應用試驗

郭強韓曉熠冉銀華李霞

(云南科力新材料股份有限公司)

摘要河南某鉬尾礦濃度為25%～30%，粒度分布呈粗細兩級分化、中間粒級較少的特點，沉降效果差。為使該鉬尾礦達到較好的濃縮效果，通過試驗研究發現：該尾礦漿需稀釋濃度至6%以下才能獲得藥耗低、絮團好的混凝效果。因此，在半工業試驗中采用兩段濃縮工藝，即1段濃縮產出55%左右濃度的底流，其溢流稀釋至10%左右再進行2段濃縮。半工業試驗表明：應用斜板濃密機的兩段濃縮工藝在聚丙烯酰胺用量為39 g/t、聚合鋁用量為148 g/t的情況下，可以使該尾礦漿總底流濃度大于40%，溢流水含固量≤100 mg/L，并解決用地緊張的矛盾。

關鍵詞鉬尾礦兩段濃縮斜板濃密機

河南某鉬礦地處山溝狹長地帶，土地資源緊張，是根據一期選廠生產條件擴建的二期項目，規模為2萬t/d的原礦處理量，尾礦量約1萬m3/d。為減少尾礦輸送成本，延長尾礦庫使用年限，須在廠區對尾礦進行濃縮，使濃密機底流濃度達到40%以上，再通過泵送至尾礦庫，溢流水達到選廠回用要求，且聚丙烯酰胺對原礦用量小于40 g/t，且受場地限制濃縮設備的規劃用地較小。為達到濃縮指標，通過綜合比較，斜板濃密機不僅占地面積在規劃范圍之內，而且濃縮指標可達到上述要求，同時藥耗少、投資省、運行費用低、維護簡單，是較佳的選擇[1]。為此，通過對該尾礦的性質分析、試驗室小試及半工業試驗研究，提出應用斜板濃密機處理該尾礦的解決方案。

1鉬尾礦性質分析

鉬尾礦的礦物組成見表1，對該尾礦漿現場多次取樣測定，其濃度為25%～30%，水析的粒度分布結果見表2。

表1尾礦礦物組成

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由表1可知，綠泥石、高嶺石、云母等脈石礦物的莫氏硬度很低，僅為2～3，在多段磨礦工藝下必然產生大量極細的礦泥在礦漿中形成穩定的懸浮物，甚至產生膠體粒子，對尾礦漿的澄清濃縮效果造成極大的不利影響。而尾礦中長石、角閃石、石英等含量最多，這幾種礦物的莫氏硬度達到6～7，屬于難磨礦石，加之選廠采用了階段磨選、預先拋尾的工藝，使尾礦中的粗粒級產品較多。

表2　尾礦水析結果

由表2可知，莫氏硬度較高的長石等主要集中在+19 μm粒級，產率高達81.83%，而綠泥石等因過磨而形成的礦泥主要集中在-5 μm粒級，產率為13.67%，該尾礦的粒度分布呈現較特殊的粗細兩級分化，中間粒級很少的特點，不易濃縮、澄清。

2濃縮難點分析

根據上述尾礦性質分析，其濃縮工藝存在如下難點：

(1)尾礦中存在大量懸浮顆粒及膠體粒子，使尾礦漿不能采用自然沉降，必須采用混凝沉降。

(2)尾礦漿濃度太高，礦泥含量高，不具備在原礦漿中直接添加混凝劑的條件，必須將礦漿稀釋至極低濃度，仍需大量絮凝劑。

(3)將全尾礦漿稀釋至極低濃度必然會使礦漿體積量數倍增加，導致濃縮機的給礦量數倍增加，需要較大面積的濃縮設備。

(4)為了減小尾礦稀釋后的礦漿量，需采用兩段濃縮工藝，即第1段濃縮不稀釋、不加藥去除尾礦漿中大部分粗顆粒，1段濃縮溢流濃度大幅降低后再加水進一步稀釋至適合混凝反應的濃度，加混凝劑在第2段濃縮中去除大部分細顆粒得到可回用的清水。

(5)尾礦的粒度分布呈粗細兩級分化，中間粒級很少，故1段濃縮將粗顆粒去除后，2段濃縮的給礦中缺少對混凝沉降有益的“骨干”顆粒，會導致絮團很輕，不密實，沉降速度和壓縮速度都很慢，需要較大的沉降面積[2]。

以上難點表明，該鉬礦尾礦濃縮困難，在添加大量絮凝劑的前提下仍需要較大的沉降面積。通過詳細調研，結合國內礦山尾礦濃縮的應用現狀及該鉬礦建設用地面積緊張的實際情況，經反復分析比較，最終決定采用斜板濃密機濃縮該鉬尾礦。

3試驗室試驗研究

取現場尾礦漿在試驗室用量筒進行小試研究，原礦漿自然沉降速度極慢且上清液水質渾濁，因原礦漿濃度較高，不宜直接添加混凝劑。原尾礦漿在量筒只初次沉降后使懸浮液濃度達到11%，直接添加混凝劑的效果仍不理想，再加水稀釋進行混凝沉降的濃度試驗表明，懸浮液濃度需稀釋至6%以下才能大幅度降低藥劑用量，且混凝效果理想，水質清澈，但絮團很輕，壓縮速度較慢，試驗結果見圖1。

圖1　尾礦漿沉降特性曲線

由圖1可見，濃度為11%的礦漿僅添加聚丙烯酰胺時其用量為80 g/t，當聚合鋁與聚丙烯酰胺混合使用時，聚丙烯酰胺的用量僅56 g/t，聚合鋁的用量為300 g/t，上清液偏渾，沉降速度緩慢；將11%濃度的礦漿再稀釋至6%，添加聚合鋁和聚丙烯酰胺的用量為300 g/t和20 g/t，換算成對全尾礦的用量為90 g/t和6 g/t，此時上清液澄清，沉降速度快，混凝效果理想。

根據小試試驗結果，擬定半工業試驗采用2段濃縮，第2段濃縮的礦漿應盡量稀釋至6%的濃度以獲得較好的混凝效果，并減少藥劑用量。

4半工業試驗研究

4.1主體設備斜板濃密機簡介

半工業試驗研究的主體設備是2臺斜板濃密機，1臺用于1段濃縮—脫泥，另1臺用于2段濃縮—澄清。其原理為斜淺層沉降[3-4]理論，即在池體中增加傾斜板組，縮短顆粒沉降距離，提高設備的產能，從而大大節約其占地面積。

結合試驗處理對象的特殊性質，為更好的發揮斜板濃密機的性能，對試驗設備進行以下幾處改動：

①根據礦漿特性，調整斜板性能參數，在占地面積不變的前提下，使沉降面積增大一倍；②增設助排防堵模塊裝置以避免礦粒在錐斗內壁惡性堆積產生周期性坍塌堵塞底流口；③第2段斜板濃密機頂部采用迷宮式給礦溜槽提高混凝效果；④增設自源混合系統確保2段濃密機給料濃度控制在合理范圍內。

4.2試驗結果

以小試結果為指導進行尾礦濃縮半工業試驗，試驗工藝流程見圖2。

圖2　半工業試驗工藝流程

利用砂泵從尾礦池中抽取尾礦漿約30 m3/h，添加聚丙烯酰胺345 g/h、聚合鋁1.3 kg/h，半工業試驗的設備和指標調試正常后，進行了12 h的連續試驗。設備運行5 h指標穩定后開始取樣，每小時取1次樣測試1次，試驗結果見表3。

表3半工業試驗測試結果

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由表3可知，根據表中的平均給礦濃度24.89%，則抽取尾礦漿的干礦量約8.82t/h，聚丙烯酰胺相對于干礦的用量為39.1g/t，聚合鋁相對于干礦的用量為147.4g/t。第1段濃縮底流的平均濃度為54.85%，第2段濃縮底流的平均濃度為25.98%，則兩段濃縮的綜合底流濃度為41.74%，回水率為42.80%。試驗期間，每小時取1次2段濃縮溢流水樣，綜合水樣測試的含固量為小于100mg/L，符合回用要求。

4.3斜板濃密機濃縮方案

根據該鉬尾礦性質及半工業試驗結果，推薦采用兩段斜板濃密機濃縮工藝。選廠尾礦量按1 200 t/h計，第1段濃縮需斜板濃密機的占地面積為600 m2，底流排放濃度大于55%，溢流濃度在15%左右；第2段濃縮需斜板濃密機的占地面積為3 000 m2，聚合鋁與聚丙烯酰胺的用量分別為148 g/t和 39 g/t，混凝效果理想，底流排放濃度大于25%，溢流水澄清。通過兩段濃縮，可以使該鉬尾礦綜合底流濃度大于40%，溢流水回水率大于40%，水質符合回用要求。兩段斜板濃密機總占地面積約3 600 m2，滿足現場場地需要，投資相對較少且運行費用低[5]。

5結論

(1)河南某鉬尾礦礦漿粗細兩級分化嚴重，細粒級甚至達到膠體粒子狀態，礦漿泥化嚴重，必須稀釋到較低濃度才能獲得較好的混凝效果，使其濃縮較為困難。

(2)通過試驗研究，應用兩段斜板濃縮的工藝技術，在聚合鋁與聚丙烯酰胺對原礦的用量分別為148 g/t和39 g/t時，可使該鉬尾礦總底流濃度達到40%，溢流回水率大于40%，水質符合回用要求，且斜板濃密機的占地面積僅3 600 m2，小于規劃面積，投資省、運行成本低，值得應用并推廣。

(3)因半工業試驗受人力、場地、設備及工藝等因素限制，藥劑用量試驗未深入進行，其消耗量為實際使用量，在實際生產中可進一步優化。

參考文獻

[1]王文潛.淺層沉淀原理與斜板濃密設備[J]．國外金屬礦選礦，1998(5)：5-7.

[2]楊守志，孫德堃，何方箴，等.固液分離[M]．北京：冶金工業出版社，2003．

[3]王喜良，黃云平．斜板淺層內液流運動特征研究[J]．金屬礦山，1999(3)：40-44.

[4]劉鶴年.流體力學[M].北京：中國建筑工業出版社，2004.

[5]謝坪全，韓曉熠，李強，等.斜窄流濃密機處理煤泥水的工業試驗研究[J]．煤炭工程，2013(9)：116-118.

(收稿日期2015-11-23)

郭強(1986—)，男，工程師，650031 云南省昆明市圓通北路86號。