銅尾礦半工業濃密試驗

曹 興，周辰泰，陳國強，姜 寄，劉 麗（飛翼股份有限公司，湖南長沙 410600）

銅尾礦半工業濃密試驗

曹 興，周辰泰，陳國強，姜 寄，劉 麗
（飛翼股份有限公司，湖南長沙 410600）

針對某銅尾礦粒徑較細，僅采用量筒裝置無法準確模擬尾礦的沉降情況。通過直徑1 m的半工業濃密試驗機對銅尾礦進行濃密試驗，研究了單位面積處理量對溢流水固含量的影響，泥層高度對底流濃度的影響，得出了最佳試驗參數，為深錐濃密機選型提供了參考依據。

銅尾礦；濃密試驗；溢流水；底流濃度；深錐濃密機

膏體充填具有料漿不脫水離析、充填體強度高、水泥耗量小等優點，是未來充填采礦法的發展趨勢［1］。隨著膏體技術的發展，深錐濃密機作為膏體制備的核心裝備得到了廣泛的關注。深錐濃密機是一種高效濃縮設備，錐角30°～60°，使其擁有比高效濃密機更高的泥層高度，保證了尾礦充分的壓縮和足夠的停留時間，適用于處理細粒和超細粒物料，該類濃密機具有處理能力大、底流濃度高的優點，因而得到了國內外眾多礦山的推廣使用［2～5］。對濃密機的設計，一般需要進行濃密試驗，需要對絮凝劑型號進行篩選，對絮凝劑用量、單位面積處理量、壓縮層高度進行確定，從而為濃密機設計提供依據。然而目前在模擬尾礦濃密的室內試驗中，大多數采用量筒裝置的靜置沉降，模型與現場具有耙架裝置的濃密機相差甚遠［6～8］。這種試驗獲得的尾礦底流濃度低，壓縮效果差，無法模擬濃密機在不同單位面積處理量的情況下對尾礦沉降情況的影響，以及泥層高度對底流濃度的影響，因而對現場濃密效果指導意義不大。半工業濃密試驗機可以克服這一缺陷，更好地貼近實際工況，所得的試驗參數可以更精準地指導濃密機的選型和設計。

1 試驗材料

試驗材料取自安徽某銅礦，礦漿濃度為22%，全尾礦真密度為2.86 t／m3，堆密度1.61 t／m3。對尾礦進行了粒徑分析和化學成分分析。測試結果見表1、表2，尾礦粒級分布圖如圖1所示。

表1 銅尾礦粒徑分析試驗結果

圖1 銅尾礦粒級分布圖

尾礦平均粒徑為51.119μm，d20＝42.32μm，顆粒組成偏細。

2 試驗設備及方法

2.1 試驗儀器及試劑

試驗主要設備為：VT550型哈克流變儀，Cp512型電子分析天平，JJ－1攪拌器，101－0AB干燥箱、直徑1 m半工業濃密機。

圖2為直徑1 m半工業濃密機，設計高度為12 m，配套給料系統、礦漿稀釋系統、絮凝劑制備系統、底流輸送系統。

圖2 直徑1 m半工業濃密機

圖3 添加不同型號絮凝劑在礦漿濃度為13.6%情況下的沉降曲線

絮凝劑從國產陰離子絮凝劑AG5005、AG6025、XG9020三種篩選，均為白色粉末狀，陰離子絮凝劑，靜態試驗配制成0.1%的質量濃度。

2.2 靜態濃密試驗及半工業濃密試驗方法

2.2.1 靜態濃密試驗方法

首先在1 L量筒中配制成不同質量濃度的礦漿，用橡膠網孔攪拌器攪拌均勻后，定容至滿刻度；然后按每1 t干尾礦加入絮凝劑干粉的質量加入質量濃度為0.1%的陰離子型絮凝劑溶液，用橡膠網孔攪拌器輕輕攪拌均勻，用秒表記錄澄清層高度隨時間的變化，記錄時間為10 min，繪制沉降曲線。

2.2.2 半工業濃密試驗方法

為了模擬濃密機正常生產的情形，對尾礦進行半工業濃密試驗，采用圖2所示的直徑1 m的半工業濃密試驗機，料耙轉速為0.3 r／min，主要試驗濃密機在不同單位面積處理量情況下的濃密效果，具體操作步驟如下：

1.試驗前對各設備儀表調試，確保能正常工作，從尾礦排放口外接管路連接濃密機給料系統，同時配制質量濃度為0.01%的絮凝劑。

2.通過尾礦給礦流量，調整稀釋水流量，計算絮凝劑的用量，調整絮凝劑添加系統的流量，其中采用部分半工業濃密試驗機產生的溢流水作為稀釋水。

3.對每小時礦漿濃度、絮凝劑用量、溢流水固含量、溢流水上升速度、泥層高度做好記錄，當泥層高度達到8 m時停止試驗。

4.每次試驗完成后，進行整理數據，計算出單位面積處理量，然后進行下一輪單位面積處理量的試驗。整個試驗過程設定4個單位面積處理量。

溢流水固含量及底流濃度用烘干法測定，底流屈服應力由哈克流變儀測試。

3 試驗結果及討論

3.1 靜態濃密試驗

通過靜態濃密試驗篩選出最佳絮凝劑型號，確定最佳絮凝劑用量及最佳礦漿稀釋濃度。試驗條件為：礦漿濃度設定為13.6%，不同絮凝劑在不同用量情況下的沉降曲線如圖3所示。

沉降曲線由三段組成，第一段直線段斜率較大表示等速沉降區，第二段為曲線表示過渡區，第三段直線較為平緩表示壓縮區。第一段直線斜率越大表示沉降速度越快，絮凝效果最好。從圖3可以看出，對于不同型號的絮凝劑，不同絮凝劑的用量均在20 g／t時表現出最好的沉降效果，當絮凝劑用量增加到30 g／t時沉降速度反而降低。造成這種現象可能是：如果絮凝劑過量，使得尾礦絮團變得更大更疏松，包裹更多的絮凝水，使絮團密度降低，造成沉降速度變慢；同時這部分包裹水使得后期的壓縮變得困難。對比各絮凝劑用量在20 g／t的沉降曲線可知，絮凝劑XG9020的絮凝效果最好。因此選擇最佳的絮凝劑型號為XG9020，最佳的絮凝劑用量為20 g／t。

圖4為絮凝劑XG9020的用量為20 g／t時在不同礦漿濃度下的沉降效果。從圖4可以看出，沉降速度隨礦漿濃度的降低而明顯增加，礦漿濃度為9.44%時沉降效果最好，為了不大幅增加稀釋水，增加濃密機溢流水負荷，因此未對礦漿進行進一步稀釋。最終選取較佳的礦漿濃度為9.44%。

圖4 絮凝劑XG9020在不同礦漿濃度下的沉降曲線

3.2 半工業濃密試驗

半工業濃密試驗采用靜態濃密試驗的最佳參數：選取最佳的絮凝劑型號為XG9020，用量為20 g／t，礦漿稀釋后的濃度為9.44%。試驗了半工業濃密機在不同單位面積處理量情況下，溢流水固含量的變化情況、以及泥層高度在8 m時的底流濃度。表3為半工業濃密試驗結果。

表3 半工業濃密試驗結果

從表3可以看出，在絮凝劑的用量為20 g／t時，隨著單位面積處理量的降低，溢流水上升速度降低，溢流水固含量降低，底流濃度升高。造成這種現象的原因主要是隨著單位面積處理量的降低，尾礦顆粒發生絮凝反應的時間變長，絮凝反應更充分，絮凝效果更好，因此溢流水固含量降低；另一方面，達到同樣的泥層高度，泥層的壓縮時間、脫水時間逐漸延長，所以底流濃度逐漸增加。當單位面積處理量在0.85 t／m2h，溢流水固含量為325μg／g，底流濃度為68.15%；降低到0.52 t／m2h以后，溢流水固含量降低至169μg／g，底流濃度增加到73.32%。

圖5為半工業濃密機在不同單位面積處理量下泥層高度隨時間的變化，圖6為不同單位面積處理量下底流濃度隨泥層高度的變化。

圖5 不同單位面積處理量下泥層高度隨時間的變化

圖6 不同單位面積處理量下底流濃度隨泥層高度的變化

從圖5可以看出，隨著單位面積處理量的減少，達到8 m泥層高度所需要的時間增加。當單位面積處理量在上述范圍，所需時間分別為11 h、14.2 h、15.5 h、16.6 h。從圖6可以看出，在相同泥層高度下，底流濃度隨著單位面積處理量的降低而升高。這說明該尾礦的底流濃度隨著壓縮時間的增加有較明顯的增加。

判別深錐濃密機產生的底流是否達到膏體狀態，由流變儀測試底流濃度的屈服應力。一般而言，當屈服應力大于（200±25）Pa［9］時，可以視為膏體或者達到膏體狀態，圖7為該銅尾礦底流濃度與屈服應力的關系。

圖7 底流濃度與屈服應力的關系

從圖7可以看出，底流濃度在70%以內時，屈服應力隨濃度的變化趨勢較小；當底流濃度在70%以上時，屈服應力隨濃度的變化很明顯，當底流濃度為73%時，對應的屈服應力為180.3 Pa。因此對該銅尾礦，底流濃度在73%時達到了膏體狀態。

4 結 論

1.對于該銅尾礦，通過靜態濃密試驗篩選出最佳的絮凝劑型號為XG9020，用量為20 g／t，最佳的礦漿稀釋濃度為9.44%。

2.通過半工業濃密試驗得出，質量濃度為22%的礦漿稀釋至9.44%后，最佳的單位面積處理量為0.52 t／m2h，在泥層高度為8 m情況下可以得到73.32%的底流濃度，屈服應力測試結果表明，該銅尾礦在質量濃度為73%時達到膏體狀態。

3.通過半工業濃密試驗提供的最佳試驗參數可以指導深錐濃密機的選型設計。

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Sem i Industrial Experim ent Study on the Thickening of Copper Tailings

CAO Xing，ZHOU Chen-tai，CHEN Guo-qiang，JIANG Ji，LIU Li
（Feiyi Co．，Ltd．，Changsha 410600，China）

For a copper tailingswith fine particles，the tailings settlement cannotbe accurately simulated by graduated cylinder only.Thickening experiment of copper tailings through the semi industrial experimentmachinewith diameter of 1 m，the effectof the solid handling capacity per unit area on overflow water solid content，and mud layer height on the underflow concentration were studied，the bestexperimental parameterswere obtained，providing reference for the selection of deep cone thickener.

copper tailings；thickening experiment；overflow；underflow concentration；deep cone thickener

TD462＋.5

A

1003－5540（2016）02－0025－04

2015－12－17

曹 興（1983－），男，工程師，主要從事金屬礦山尾礦處理工作。