秘魯某特大銅礦尾礦脫水系統方案對比研究

荊正強 王金宇 黃 杰 張建剛

（長沙有色冶金設計研究院有限公司）

尾礦脫水干堆是近年來全球礦山領域興起的一項尾礦處理新工藝［1-4］，特別是隨著我國尾礦庫安全和環保政策收緊及尾礦綜合利用技術的推廣，大量尾礦需要脫水后干堆或用于水泥、建材、公路建設等行業。尋找合適的脫水工藝路線，降低尾礦脫水成本是礦山企業需要迫切解決的實際問題。目前，國內外脫水工藝主要有膏體濃密機濃縮脫水工藝、壓濾機脫水工藝、真空過濾機脫水工藝、陶瓷過濾機脫水工藝、脫水篩+濃密機+壓濾機脫水工藝、干排機脫水工藝［5-10］。

秘魯某特大銅礦原設計采用膏體排放，設計尾礦堆積坡度3%～5%，實際堆積坡度只有0.3%，無法滿足繼續排尾的需求。為了充分利用現有尾礦庫容積，亟待尋找合適的脫水干堆工藝方案，提高尾礦排放濃度，從而提高尾礦堆積坡度，增加尾礦庫庫容。

1 尾礦性質

秘魯某特大銅礦尾礦脫水設計處理能力17 萬t/d，尾礦粒度約-74 μm60%，尾礦中含有滑石10%，高嶺石3%，尾礦泥化較嚴重，-10 μm 粒級占比20%。尾礦泥化嚴重可以通過添加絮凝劑促進細顆粒團聚加速沉淀，故膏體濃密機脫水工藝在技術上是可行的，但膏體排放證明，該工藝不能滿足尾礦的庫容需求。

針對目前的尾礦情況，進行脫水工藝適用性分析，進而確定重點方案并進行對比。

2 尾礦脫水方案經濟性對比

經研究分析，確定采用尾礦脫水干堆方案，但尾礦干堆的投資較大，如何降低尾礦干堆投資是此次方案對比的核心。依據上述適用性分析，研究設計了FLsmidth300 真空過濾機方案、GPYK800 真空過濾機方案、GPYK300 真空過濾機方案、GP300 真空過濾機方案、脫水篩+壓濾機方案、干排脫水機方案、陶瓷過濾機方案（方案編號依次為1～7）。

2.1 各方案直接投資對比

各方案對比從脫水設備、輔助設備、土建投資等直接投資進行比較。各方案設備見表1，投資對比見圖1。

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由表1可知，脫水篩+壓濾機方案、干排脫水機方案及陶瓷過濾機方案設備臺數最多，無大型設備可用。由圖1 可見，干排脫水機方案投資最高，主要原因是其占地面積大，建筑投資高，GP300 真空過濾機方案投資最低，其次是GPYK800 真空過濾機方案。單從設備價格看，FLsmidth300 真空過濾機和干排脫水機方案投資偏高。

2.2 各方案年運行成本對比

年運行成本從易損件、人工費用、運行能耗等方面進行方案對比。年運行成本構成見表2，運行成本見圖2。

由表2 可知，GP300 真空過濾機方案的能耗最高，主要是由于其完全采用真空過濾，缺少層濾或毛細過濾，使得真空泵的安裝功率過高。由圖2 可見，除了陶瓷過濾機方案，其余方案的運行成本主要是能耗；陶瓷過濾機方案的運行成本中能耗、陶瓷盤消耗、酸耗三者成本相近；從總運行成本看，干排脫水機方案的年運行成本最高達2.9 億元，脫水篩+壓濾機方案年運行成本最低約1.07 億元，其次是GPYK800 真空過濾機方案，年運行成本為1.21 億元。

注：方案5每年使用濾布19 500 m2。

2.3 方案優選分析

綜上所述，從投資看GP300 真空過濾機方案投資最少，但因為其設備能耗最高，造成其在運行服務年限內綜合成本較高。

脫水篩+壓濾機方案作為目前中小型礦山常用的尾礦脫水方案，其投資比GPYK800 真空過濾機和GP300 真空過濾機方案稍高一些，與GPYK800 真空過濾機方案投資相近。脫水篩+壓濾機方案其運行成本最低，但由于其設備臺數多，操作復雜，比較適合中小型企業尾礦脫水系統。

GPYK800 真空過濾機方案的總投資比GP300 真空過濾機方案高1 000 萬元，運行成本比脫水篩+壓濾機方案高1 500 萬元，但其設備少，運轉連續，容易實現自動化操作。按礦山壽命10 a，折現率以10%計算，各方案的凈值（投資+運行成本折現）見圖3。由圖3可見，GPYK800真空過濾機方案凈值投資最低。

3 結 論

（1）對于大型礦山尾礦脫水系統建議選擇GPYK800 真空過濾機脫水干堆方案，提高尾礦脫水效率和尾礦排放濃度，且適用性及經濟性良好。該方案工藝流程相對簡單，設備臺數少，自動化程度高，且為全粒級過濾，有利于尾礦干堆的穩定性。

（2）脫水篩+濃密機+壓濾機脫水工藝、干排機脫水工藝由于投資低、運行成本低，應用較為廣泛，在小規模礦山建設應用中會更有優勢。

（3）尾礦脫水干堆不僅能延長尾礦庫使用年限，還可提高礦山回水利用率，更有利于后續尾礦資源化處理及綜合利用，這種尾礦處理方式，符合社會對安全環保的要求，隨著環境保護與安全生產理念的深入，會得到進一步推廣應用。