某銅鐵礦尾礦絮凝劑沉降試驗研究及應用

李巧雙，程國柱，周明華，汪 橋

（大冶有色金屬集團控股有限公司，湖北 黃石 435005）

1 引言

我國廢水排放量大。據統計，每年礦山選礦廢水約占我國工業廢水排放總量的十分之一，而處理率僅為4.23%，其余絕大多數被直接外排［1-2］。目前我國金屬選礦方法主要是采用浮選法［2］，尾礦送往尾礦庫或通過濃密機和砂倉沉降后進行充填，然后經過較長時間的澄清或凈化后回用或排放［4-5］。

湖北某銅鐵礦4500t/d選礦擴能改造新系統不僅提高了選礦廢水循環利用率，還可對尾礦濃縮水進行回收。尾礦經過Φ53 m周邊傳動濃密機濃縮，底流送至充填砂倉進行全尾充填，濃密機和砂倉溢流自流至沉淀池凈化后，通過供水泵送至選礦生產各個用水點，實現廢水循環利用。該選礦新系統2015年投產，生產一段時間后，發現尾礦濃密機和砂倉溢流跑渾嚴重，固體微細顆粒含量高達3%～5%。

渾濁的溢流水進入生產回水系統會造成諸多不良影響：（1）溢流中的細顆粒物質在沉淀池中沉降累積，導致沉淀池積砂嚴重，增加沉淀池清污成本；（2）細粒進入生產水系統，加劇了供水泵的磨損；（3）細粒比表面積大，優先上浮，增加了藥劑消耗，同時會影響浮選指標；（4）渾濁生產水會堵塞磁選沖洗水噴頭，導致鐵精礦卸料不暢；（5）細粒堵塞銅過濾陶瓷板，影響銅精礦水分；（6）影響廠房清潔。為解決尾礦濃密機和砂倉溢流跑渾，徹底改善回水水質，開展小型試驗和工業試驗。

2 小型沉降試驗研究

2.1 試驗礦樣

本次試驗研究的礦樣為選礦新系統總尾礦，采用截流取樣法，總尾礦樣取自于Φ53 m濃密機進料溜槽。將尾礦過濾、烘干，進行濃度檢測、固體顆粒比重檢測和固體顆粒粒度分析，測得總尾礦濃度為16%、總尾礦固體顆粒比重為3×103kg/m3，總尾礦固體顆粒粒度分析見表1。

表1 總尾礦固體顆粒篩析結果

2.2 試驗方法

量取濃度為16%左右的現場混勻尾礦礦漿置于1000mL量筒，定容至滿刻度，加入一定量的絮凝劑，充分攪拌后，隨時間的變化記錄澄清層的高度，記錄時間為30min。

藥劑制備：絮凝劑均配置成萬分之五的濃度，經強烈攪拌后，成透明膠質狀態。

3 試驗結果與討論

3.1 絮凝劑定性試驗

試驗條件：礦漿濃度16%，絮凝劑用量20g/t，沉降時間30min，進行不同類型絮凝劑（A類絮凝劑、B類絮凝劑、石灰）及不添加絮凝劑對尾礦礦漿沉降性能影響的試驗，試驗結果見圖1。

圖1 尾礦樣絮凝劑種類沉降試驗結果

試驗結果表明：A類絮凝劑沉降速度最快，其次是B類絮凝劑，再次是石灰，不加絮凝劑沉降速度最慢。

3.2 A類絮凝劑試驗

試驗條件：礦漿濃度16%，絮凝劑用量20g/t，沉降時間30min，進行四種A類絮凝劑（A245、A345、A556及A756）絮凝沉降試驗。由圖2可以看出，其沉降效果為 A345＞A756＞A556＞A245，后續沉降試驗選用A345絮凝劑。

圖2 尾礦樣A類絮凝劑沉降試驗結果

3.3 A345絮凝劑用量試驗

試驗條件：礦漿濃度16%，沉降時間30min，考察A345絮凝劑在不同用量條件下對尾礦沉降的影響，試驗結果見圖3。

由圖3可以看出，隨著沉降時間的延長，澄清液高度逐漸增加，加大絮凝劑用量，礦漿沉降速度加快，當用量達到20g/t后，沉降速度變化不明顯。綜合評估沉降效果和藥劑成本，確定A345最佳用量為20g/t。

圖3 尾礦樣A345絮凝劑用量沉降試驗結果

4 現場生產應用及效果評價

4.1 尾礦濃密機絮凝劑生產應用

2016年8 月引進絮凝劑添加設備，選定A345絮凝劑，在Φ53 m尾礦濃密機進料溜槽處添加，根據設備參數條件，進行現場調試。通過改變加藥間隙、進水量、加藥泵電機頻率等，最終將絮凝劑添加用量控制在20g/t時，尾礦濃密機溢流無跑渾現象，底流濃度達到32%。

4.2 充填深錐絮凝劑應用

為了提高充填砂漿濃度，2018年新投產1臺Φ18 m深錐濃密機替代原有的砂倉，參照尾礦濃密機絮凝劑加藥條件，經過1個月的生產調試，絮凝劑用量控制在24g/t，溢流水質清澈，底流濃度達到70%，實現了全尾砂充填效果。

4.3 應用效果評價

通過兩段絮凝劑添加，生產回水得到全面改善，選礦技術經濟指標較添加絮凝劑前有顯著提升，銅精礦品位提高1.5%，達到20%的出產要求，尾礦磁性鐵降低0.126%，捕收劑單耗降低23.34g/t，起泡劑單耗降低27g/t，產生的主要經濟效益見表2。

表2 添加絮凝劑后產生的經濟效益

2臺絮凝劑添加設備購置費及安裝費約40萬元；絮凝劑藥耗、水電耗維護等運行成本約70萬元。綜上所述，應用該絮凝劑每年可產生經濟效益約125萬元。

5 結論

（1）通過絮凝劑沉降試驗，針對16%的礦漿濃度，選用20g/L的A345絮凝劑，沉降效果最好。

（2）在現場生產應用中，Φ53 m尾礦濃密機添加A345絮凝劑20g/t，充填深錐添加A345絮凝劑24g/t，回水清澈達到生產要求，深錐底流濃度達到70%以上，滿足充填質量要求，實現了全尾砂充填。

（3）絮凝劑的應用解決了溢流跑渾的問題，提高了選礦經濟技術指標，降低了尾礦磁性鐵含量、提高了銅精礦品位、降低了選礦藥劑消耗，帶來125萬元/a經濟效益。

（4）對溢流水回收利用，充分利用了水資源，有效降低了廢水排放量。清潔的生產水改善了職工工作環境，能使生產環境保持潔凈亮美，也降低了職工的勞動強度。