罕王礦業(yè)某選礦廠尾礦干排工藝優(yōu)化研究

富 壯 李明宇 張洺睿 孫雪妍

（1.撫順罕王傲牛礦業(yè)股份有限公司；2.遼寧省鐵礦資源開(kāi)發(fā)與利用專(zhuān)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心）

世界經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展推動(dòng)了礦產(chǎn)資源需求量的日益增加，而礦產(chǎn)資源的開(kāi)采必然存在尾礦堆積問(wèn)題［1］。相關(guān)資料表明，我國(guó)尾礦庫(kù)數(shù)量超過(guò)10 000座，其中大量尾礦的堆存必然存在資源、環(huán)境、土地及安全等問(wèn)題［2］。因此，安全、環(huán)保且有效可行的尾礦處置方案就成為國(guó)內(nèi)外相關(guān)專(zhuān)家和學(xué)者的努力方向［3］。

目前，國(guó)內(nèi)選礦廠對(duì)尾礦處理的方法主要有干排、井下排放、采礦充填［4］等，其中，尾礦干排法是近年在我國(guó)興起的一種新型尾礦處理方法，是將選礦廠的尾礦漿進(jìn)行沉降、濃縮、脫水，最終以含水率很低狀態(tài)進(jìn)行場(chǎng)地堆存的一種尾礦處置方法，具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、安全等特點(diǎn)。

閆雷超等［5］介紹，河北某鐵礦的全粒級(jí)尾礦用旋流器、脫水篩、濃密機(jī)、盤(pán)式過(guò)濾機(jī)進(jìn)行濃縮脫水，濃度為27.78%的礦漿濃縮后進(jìn)行過(guò)濾（給礦濃度為31.86%），濾餅水分僅為16.18%。吳紅等［6］介紹，馬鋼張莊礦選礦廠用水力旋流器、脫水篩、深錐濃密機(jī)、陶瓷過(guò)濾機(jī)對(duì)全粒級(jí)鐵尾礦進(jìn)行脫水處理，濃度為25% 的礦漿脫水后的干排粗粒尾砂水分為17.73%，細(xì)粒級(jí)尾礦濃度約16%。李憲義等［7］介紹，某礦山采用高效濃縮旋流器、振動(dòng)脫水篩、高效濃縮旋流器、壓濾機(jī)對(duì)尾礦進(jìn)行分級(jí)脫水干排研究，脫水篩干排物料的水分僅占18%～20%，壓濾機(jī)濾餅水僅為22%，該工藝具有脫水率高等優(yōu)點(diǎn)。從這些研究看，或存在環(huán)保問(wèn)題，或存在脫水不充分問(wèn)題，有的則存在成本較高問(wèn)題。

罕王礦業(yè)某選礦廠為解決常見(jiàn)脫水工藝所存在的問(wèn)題，以旋流器、脫水篩、濃密機(jī)、盤(pán)式過(guò)濾機(jī)為工藝設(shè)備，較好地實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)愿景：脫水率高、設(shè)備與維護(hù)成本低、濾餅作為陶瓷原料、脫水篩篩上為機(jī)制砂，為我國(guó)尾礦資源再利用提供了新的工藝生產(chǎn)模式。

1 試樣

試樣為現(xiàn)場(chǎng)流程中濃密機(jī)產(chǎn)品，為現(xiàn)場(chǎng)總尾礦，其XRD和XRF分析結(jié)果分別見(jiàn)圖1和表1。

由表1、圖1 可知，試樣的主要成分為石英，F(xiàn)e2O3含量也較高，其中SiO2含量為72.26%、Fe2O3含量為9.49%。

2 尾礦干排方案優(yōu)化設(shè)計(jì)

此前，罕王選礦廠總尾礦經(jīng)濃密機(jī)濃縮后直接送尾礦庫(kù)堆存，產(chǎn)量為3 756 t/d。選礦廠尾礦干排系統(tǒng)優(yōu)化改造共分2期，系統(tǒng)濃縮分選出滿足陶瓷原料要求的部分尾礦并同時(shí)獲得有利用價(jià)值的砂石骨料。優(yōu)化后的系統(tǒng)在保留原設(shè)備基礎(chǔ)上增加了FXφ500型旋流器、ZKJ2448 型脫水篩、NZY-22G 型濃密機(jī)、PKS12/3.2-120型盤(pán)式過(guò)濾機(jī)，工藝流程見(jiàn)圖2。

3 尾礦干排工藝優(yōu)化試驗(yàn)

3.1 流程產(chǎn)品濃度與品位相關(guān)性分析

干排生產(chǎn)流程中部分關(guān)鍵樣品的濃度與品位分析結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2 可以看出，產(chǎn)品濃度與品位的相關(guān)性不強(qiáng)，濃縮、分級(jí)作業(yè)沒(méi)有明顯的鐵礦物富集和反富集現(xiàn)象，無(wú)須考慮對(duì)某個(gè)作業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行鐵礦物回收，可以按設(shè)計(jì)思路分離出粗粒砂石骨料，細(xì)粒尾礦可以作為陶瓷原料。

3.2 全粒級(jí)篩析

為了更好地了解砂石骨料及陶瓷原料的粗細(xì)粒分配情況，對(duì)干排一期給礦、干排一期溢流、干排一期篩上、干排二期給礦以及干排二期細(xì)粒尾礦進(jìn)行了篩析，結(jié)果見(jiàn)表3。

從表3 可以看出，干排一期篩上-0.074 mm 占8.88%。因此，可以看出干排一期脫水篩篩分效率不錯(cuò)，-0.074 mm 含量較低；干排一期給礦-0.074 mm 占36.74%，現(xiàn)場(chǎng)總尾礦粒度較粗；干排一期溢流-0.074 mm 占53.44%，旋流器分級(jí)效果較好，為獲得粗粒創(chuàng)造了條件；干排二期給礦-0.074 mm 占56.48%，與干排一期溢流細(xì)度相當(dāng)；干排二期細(xì)粒尾礦-0.074 mm占55.72%，與干排二期給礦相當(dāng)。

3.3 干排一期篩上產(chǎn)品細(xì)度模數(shù)

干排一期篩上產(chǎn)品細(xì)度見(jiàn)表4。

根據(jù)表4 計(jì)算得干排一期篩上細(xì)度模數(shù)為1.2，屬特細(xì)砂。

3.4 干排一期溢流沉降試驗(yàn)

干排一期溢流沉降試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

從圖3 可以看出，干排一期溢流產(chǎn)品自由沉降475 min 基本達(dá)到沉降終點(diǎn)，澄清層高度為230 mm，沉降平均速度為0.49 mm/min；干涉沉降186 min基本達(dá)到沉降終點(diǎn)，澄清層高度為240 mm，沉降平均速度為1.29 mm/min。干排一期溢流產(chǎn)品的干涉沉降速度是自由沉降的2.63 倍，達(dá)到沉降終點(diǎn)時(shí)間短約60%，澄清層高度高約4%。

3.5 經(jīng)濟(jì)分析

經(jīng)過(guò)初步計(jì)算，干排一期篩上特細(xì)砂產(chǎn)量約34萬(wàn)t/a，按單價(jià)40元/t計(jì)，創(chuàng)造收入1 360萬(wàn)元/a。

4 結(jié)論

（1）罕王某選礦廠鐵尾礦中主要為石英，SiO2含量達(dá)72.26%，其次是Fe2O3，含量占9.49%；-0.074 mm占36.74%，屬泥化嚴(yán)重的細(xì)粒尾礦。

（2）使用旋流器、脫水篩、濃密機(jī)、盤(pán)式過(guò)濾機(jī)為干排工藝設(shè)備，得到-0.074 mm 占8.88%、水分為17.32%的干排一期篩上產(chǎn)品，同時(shí)得到-0.074 mm 含量為55.72%、水分為15.07%的干排二期精礦產(chǎn)品；工藝中的濃密機(jī)采用干涉沉降法沉降，沉降速度提高1.63 倍，縮短時(shí)間縮短約60%；干排一期篩上產(chǎn)品作為砂石骨料，年創(chuàng)收入約1 360 萬(wàn)元/a，干排二期細(xì)粒尾礦可作為陶瓷原料進(jìn)行資源化再利用。

（3）罕王選礦廠尾礦的利用方式為我國(guó)尾礦綜合利用提供了借鑒。