某排土場固廢資源再利用工藝流程技改研究

李鵬飛

（北京首鋼礦山建設工程有限責任公司）

“十四五”時期，我國開啟了全面建設社會主義現代化國家新征程，圍繞推動高質量發展主題，全面提高資源利用效率的任務更顯迫切。2021 年3 月國家發改委等十部門聯合下發了《關于“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導意見》，指出大力推進大宗固廢源頭減量、資源化利用和無害化處置［1-3］。遷安市某鐵礦露天采礦排放巖土資源量超過0.3 億t，若利用排土場廢棄石料生產建材產品，在恢復大量土地資源的同時，亦可創造顯著的社會效益和經濟效益［4］。

2021年7月，該鐵礦礦山生態環境綜合治理項目利用排土場固廢資源生產建材產品，生產中暴露出了許多問題，經過一系列的整改，生產線實現了穩定運行，但建筑砂產品產率相對較低，且物料當中的鐵礦石資源未能有效回收。為此，針對該項目進行了工藝流程改造，以達到高效回收利用固廢資源的目的。

1 原工藝流程存在的問題

遷安市某鐵礦礦山生態環境綜合治理項目自投產以來，存在膠帶機傳動裝置發熱、粗破處理能力達不到設計標準、中細碎及制砂設備達不到滿負荷運轉等諸多問題。原工藝流程存在的主要問題如下。

（1）預先除土篩篩除-10 mm土質物料，除土篩使用干式篩分，除土效果不佳。另外，篩下物料中含有較高比例的建材產品和鐵礦物，該部分資源未得到充分回收，直接用作復墾土，造成了資源浪費。

（2）原工藝流程破碎（中、細碎）作業為階段破碎—階段篩分，5～30 mm 篩分物料經立軸制砂整形后，再篩分出建材產品。生產中通過對比發現，階段破碎（中碎單缸、細碎多缸破碎機）—階段篩分出的10.0～26.5 mm 物料粒形滿足Ⅱ類建筑砟粒形要求，不需再經過立軸破碎機，以降低生產成本，同時提高建筑砟產率。

（3）撈砂機篩下物礦漿自流至尾礦沉淀池，經渣漿泵輸送至尾礦庫成為廢棄物。經分析，撈砂機篩上成品建筑砂中含有一定量的鐵礦物，應對其進行磁選回收；撈砂機篩下物礦漿中含有大量合格的中細砂和鐵礦物，亦應對該部分礦漿進行再回收利用。

遷安市某鐵礦礦山生態環境綜合治理項目原工藝流程見圖1。

2 撈砂機溢流物料試驗分析

通過與同行業其他產線生產指標對比，該產線建筑砂產率低的主要原因是撈砂機篩下物料直接當作尾泥處理，而該部分物料中含有大量的合格建筑砂以及鐵礦石資源。對撈砂機溢流物料進行取樣、篩分試驗，撈砂機溢流粒度組成見表1。

由表1可知，撈砂機溢流中+0.15 mm 有用建筑砂含量為86.89%，該部分物料為合格建筑砂，應進行回收利用。

由于產線處理的原料來自鐵礦石采排場，原料當中存在低品位鐵礦石，對撈砂機溢流物料進行一段濕式磁選管試驗，磁選管磁場強度80 mT，磁選試驗得到了產率1.20%、鐵品位65.12%的磁選鐵精礦。

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3 工藝流程技改措施

在充分考慮目前廠房空間布局的情況下，結合現場工藝布置情況，對工藝流程進行優化，主要優化措施如下。

（1）將原工藝流程除土篩作業段篩分方式由干式篩分調整為濕式篩分，篩下物料粒級由-10 mm 調整為-5 mm，-5 mm 礦漿由渣漿泵揚送至新增的磁選撈砂系統。此部分技改有利于改善除土效果和提升資源的利用率。

（2）因現場工藝布置限制，目前只能對撈砂機篩下礦漿進行回收，將該部分物料由渣漿泵揚送至新增磁選撈砂系統。

新增磁選撈砂系統工藝流程為除土篩篩下礦漿及現有撈砂機篩下沉淀池礦漿均通過渣漿泵輸送至磁選機分礦箱，通過磁選機進行鐵礦回收作業，磁選機精礦礦漿自流至新建沉淀池脫水堆存，磁選機尾礦自流至撈砂機，撈砂機篩上物自流至脫水篩，撈砂機溢流、脫水篩篩下物由渣漿泵揚送至旋流器，旋流器底流自流至脫水篩，脫水篩篩上物（建筑砂）經由新增1#膠帶轉運至復墾土膠帶機，最終輸送至料棚進行堆存，旋流器溢流經渣漿泵揚送至現有水循環系統。改造后工藝流程見圖2。

4 新增主體設備

某鐵礦礦山生態環境綜合治理項目作業區采用全年連續工作制，年作業時間300 d，每天工作20 h，設備作業率68.49%，項目年處理量260萬t，小時處理量433.33 t。流程改造結合現場作業指標，新增磁選撈砂系統小時處理量200 t/h，工藝流程改造新增主體設備見表2［5］。

5 生產工藝分析

5.1 工藝優點

（1）將原工藝流程除土篩作業段篩分方式由干式篩分調整為濕式篩分，篩下物料粒級由-10 mm 調整為-5 mm，濕式篩分比原來的干式篩分除土效果更好，利于剝離黏附在建筑砟表面的土質物，降低建筑砟產品含泥量的同時，又能有效防止中細碎流程堵料。另外，濕式篩分后更有利于鐵礦石資源的回收，提高資源回收率。

注：撈砂系統單位為“套”，1#膠帶機單位為“條”。

（2）將原流程中撈砂機溢流物料回收，回收的建筑砂粒度更細，有利于優化產線建筑砂的級配和模數。原流程中撈砂機篩孔為4 mm，建筑砂整體粒度粗，所生產的建筑砂為粗砂。流程改造后，通過回收0.15 mm 以上物料，產線整體建筑砂模數降低，目前已經達到中砂要求，市場上中砂的價格高于粗砂，整體產品質量提升。

5.2 工藝缺點

受現有廠房及工藝流程布置影響，進入流程的物料沒能全部通過磁選作業，其中原流程撈砂機篩上物料直接當作建筑砂產品銷售，而該部分物料沒能通過磁選作業回收鐵礦石資源，一定程度上造成了鐵礦石資源的浪費。另外，原流程為干法制砂，改為濕法制砂流程后用水量增加，增加了后續尾泥干排的投入。

6 經濟效益分析

某鐵礦礦山生態環境綜合治理項目工藝流程改造投資880.77 萬元。通過工藝流程改造，建筑砂產量增加25.56 萬t/a，全鐵品位60%±5%的鐵礦石粗精礦產量增加1.38 萬t/a，建筑砂產率提高9.83 個百分點，總產品產率增加10.36 個百分點，年凈利潤增加504 萬元，工藝流程經濟效益顯著，改造效果較好。

7 結 論

（1）遷安市某鐵礦礦山生態環境綜合治理項目利用排土場固廢資源生產建材產品，經工藝流程分析，預先除土篩篩下復墾土物料、撈砂機篩下物料含有較高比例的建材產品和鐵礦物，應對該部分物料進行充分回收利用。

（2）工藝流程改造新增了磁選撈砂系統，改造投資880.77 萬元。工藝流程改造后，建筑砂產量增加25.56 萬t/a，全鐵品位60%±5%的鐵礦石粗精礦產量增加1.38 萬t/a，建筑砂產率提高9.83個百分點，總產品產率增加10.36個百分點，年凈利潤增加504 萬元，經濟效益顯著。

（3）流程改造后，濕式篩分比原來的干式篩分除土效果更好，利于剝離黏附在建筑砟表面的土質物，降低建筑砟產品含泥量的同時，又能有效防止中細碎流程堵料。另外，通過回收0.15 mm 以上物料，產線整體建筑砂模數降低，整體產品質量提升。但受客觀條件影響，未將物料中的鐵礦石資源完全回收，一定程度上造成了資源的浪費，且增加了后續尾泥干排的投入。