江西某矿山尾矿分级脱水生产工艺研究.pdf

江西建材试验与研究152023年6 月江西某矿山尾矿分级脱水生产工艺研究胡 翔1，石 齐2*1.江西瑞金万年青水泥有限责任公司，江西 赣州 341000；2.江西省建材科研设计院有限公司，江西 南昌 330001摘 要：文中以江西某矿山脱硫尾矿为研究对象，通过对其分级脱水生产工艺进行试验研究，结果表明，若采用“旋流分级器+陶瓷过滤机”的脱水生产工艺，入料浓度控制在50%以上，过滤机滤饼较厚且较稳定，平均厚度为15.1 mm，陶瓷过滤机台效为56.72 t/h，单位面积处理量为0.71 t/（m2 h），滤饼水分14.41%，但细粉料颗粒含量较多。若采用“旋流分级器+陶瓷过滤机+压滤机”的脱水生产工艺，沉砂尾矿+200 目占80%左右，滤饼较厚，但滤饼厚薄不均匀，平均含水率约18%；而溢流尾矿平均压滤时间大约13 min/板，每板压矿量平均为2.44 t，滤饼水分整体较高，对整体分级脱水工艺环节精细化控制要求较高。关键词：尾矿；分级脱水；过滤；工艺中图分类号：TD862 文献标识码：B文章编号：1006-2890（2023）06-0015-04Research on the Production Process of Tailings Graded Dehydration Process in a Certain Mine in JiangxiHu Xiang1,Shi Qi2*1.Jiangxi Ruijin Wannian Qing Cement Co.Ltd.,Ganzhou,Jiangxi 341000;2.Jiangxi Building Materials Rearch And Instritute Co.Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330001Abstract:Taking a research target of a mines in Jiangxi as a research object,the production test of its classification dehydration production process is conducted.The results show that if the dehydration production process of the spin-stricken classifier+ceramic filter is used Above,the filter filter cake is thicker and stable,with average thickness of 15.1 mm,ceramic filter table efficiency of 56.72 t/h,and the unit area processing volume is 0.71 t/(m2 h),and the filter cake water is 14.41%,but fine powder materials,but fine powder materials There are more particles.If the dehydration production process of the spin grades+ceramic filter+filter machine,the sand tail mines+200 meters account for about 80%.;The average filtration time of the overflow tail mine is about 13 min/board,and the amount of compression per plate is an average of 2.44 t.The overall water of the filter cake is high,and the refined control requirements for the overall classification dehydration process are high.Key words:Tailings;Graded dehydration;Filter;Process作者简介：胡翔（1989-），男，江西万年人，大专，主要研究方向为混凝土及其制品。通信作者：石齐（1988-），男，湖北汉川人，硕士，高级工程师，主要研究方向为混凝土及固废资源化利用。0 引言尾矿是矿石经过碎磨、浮选后产出的细粉砂砾状废弃物，依据我国资源综合利用年度报告统计，我国尾矿数量众多，属于具有代表性的大宗固体废弃物，对周边的生态环境造成巨大的压力1-2。近年来，根据矿山固废应加强源头治理、建设“无尾矿山”的要求，旨在通过矿山固体废物资源化利用等手段，打造无新增尾矿、废石的绿色矿山，各地政府、各矿山企业和相关行业层面已形成共识3-5。江西某矿山拟利用该矿尾矿生产出建材原料，在对尾矿综合利用的同时，实现矿山尾矿废弃物的零排放和资源化利用，不仅为地区经济发展以及就业提供支持，还可有效解决该矿山尾矿等固体废弃物堆积难题，优化当地环境，起到良好的社会、经济、环境效益6-7。本文根据江西某矿山尾矿的基本特点及综合利用技术现状，对尾矿资源化利用的前端脱水关键技术及生产工艺进行分析，为后续矿山尾矿固废的资源化再利用提供技术思路和研究基础。1 尾矿物理化学性质矿山尾矿经过脱硫浮选工艺后，浓缩至一定浓度的矿浆，通过管道输送至脱水车间进行处理，分级前，全尾矿主要氧化物及微量元素分析如表1 所示，粒度组成如表2 所示。江西建材试验与研究162023年6 月表2 尾矿粒度组成分析粒级/目数+400-400+200-200占比/%703060402 尾矿分级脱水工艺根据脱水尾矿后续综合利用的方案要求，矿山尾矿矿浆通过管道输送至脱水车间后首先需要分级，降低粗粒物料的含泥量方可满足产品销售要求，因此，脱水车间采用旋流器分级+过（压）滤工艺，即来料矿浆经旋流器分级后，底流进陶瓷过滤机过滤，旋流器溢流经浓密机浓缩后进压滤机压滤。考虑到选矿厂与尾矿脱水车间的生产衔接，分级前，需设置一定时间的储存装置来平衡生产。由于旋流器沉砂浓度较高，可直接进过第一阶段试验从试验第一天中午11:30 开始，试验的第一个样浓度较高，滤饼较厚，维持不到30 min，过滤机入料浓度逐步降低，且其浓度衰变速度较快；现场为了提升入料浓度，班中多次暂停进料后再开机（每次停30 min），刚开机时浓度可以上升到45%左右，然后，30 min之内浓度降到30%左右，当天入料浓度整体控制不高。排查发现：过滤机浓度较低原因主要是降硫尾矿切入30 m浓密机的量较小，同时，现场操作调节进过滤机的量较大，30 m尾矿浓密进出流量相当，导致过滤入料浓度较低。早班试验滤饼的平均厚度为12.8 mm，台效47.2 t/h，单位面积处理量为0.59 t/（m2 h），滤饼水分16.62%；中班试验滤机，而溢流由于浓度较低，需进一步浓缩，浓缩后的物料进压滤系统。3 生产工艺试验结果分析为验证降硫后尾矿在不同工况条件下，其过滤和压滤效果，分析不同工况条件下尾砂产品粒级组成和过滤水份，重点考查台时产量，同步完成脱水尾矿后续产品开发试验，为尾矿消纳利用提供必要的数据支持。3.1 旋流器+陶瓷过滤机工业试验选硫尾矿经尾矿降硫系统脱硫后，不开尾砂脱泥系统的尾矿通过临时尾矿输送流程，分部分尾矿进入30 m浓密机，浓缩后，进入陶瓷过滤机过滤，分析尾砂产品粒级组成，验证不同浓度下过滤效果。陶瓷过滤机对粗粒径尾矿的过滤效果如表3、表4 所示。滤饼的平均厚度为12 mm，台效36.77 t/h，单位面积处理量为0.46 t/（m2 h），滤饼水分为14.85%。3.2 旋流器+陶瓷过滤机生产工艺调整试验第二天，现场采取加大30 m浓密机进料量，控制过滤机入料量，过滤机基本无溢流状态，保证了过滤机入料浓度稳定，基本入料浓度控制在50%以上，在保证浓度的前提下，过滤机滤饼较厚且较稳定。筛析总样每30 min取样一次，班中连续取样5 h，试验滤饼的平均厚度为15.1 mm，台效56.72 t/h，单位面积处理量为0.71 t/（m2 h），如表5、图1所示；滤饼水分为14.41%，如表6 所示。表3 过滤机过滤效果对比（白班）项目11:3012:3013:2014:0014:40均值真空度/MPa-0.076-0.07-0.078-0.066-0.062-0.07主轴转速/（r s-1）115100100136136117.4滤饼厚度/mm15138141412.8入料浓度%523632434140.8过滤面积/m2808080808080堆比重/（t m-3）1.51.51.51.51.51.5台效/（t h-1）56.3556.1634.5644.4744.4747.2单位面积处理量/t（m2 h）-10.700.700.430.560.560.59表4 过滤机过滤效果对比（中班）项目15:3016:3017:3018:30均值真空度/MPa-0.068-0.072-0.062-0.07-0.068主轴转速/（r s-1）141141141141141滤饼厚度/mm515161212入料浓度/%2431353030过滤面积/m28080808080堆比重/（t m-3）1.51.51.51.51.5台效/（t h-1）15.3245.9649.0236.7736.77单位面积处理量/t（m2 h）-10.190.570.610.460.46表1 尾矿化学成分分析%SiO2Al2O3CaOK2ONa2OFeOTiO2MgOSCuPbZnMoCr75.2210.780.825.440.240.640.320.860.750.0750.0140.0220.00120.0016江西建材试验与研究172023年6 月表6 陶瓷过滤机滤饼筛析数据样品名称取样编号浓度（水分）/%+200-200+400-400小计尾矿降硫尾矿1-126.7253.5417.8528.621001-231.0953.5618.9627.48100溢流2-136.0260.5114.8324.651002-226.8043.7618.1438.11100过滤给矿3-134.7562.6513.0624.291003-226.5762.6913.0524.261003-355.1257.1714.5528.28100滤饼4-116.6264.6012.8022.601004-214.8566.5511.1622.291004-314.4163.9111.8224.27100对试验数据看分析，滤饼厚度、陶瓷过滤机台效和入料浓度关联性较强，入料浓度越高，陶瓷过滤机台效越高，其滤饼厚度也越厚，见表7 和图1。图1 不同时段矿样陶瓷过滤机入料浓度与台效关系图从以上图表可以看，由于选矿厂脱泥后溢流没有进入尾矿降硫系统脱硫，其降硫后尾矿粒级整体较粗，两天筛析细度分布基本接近；过滤入料粒级和滤饼粒级相对降硫尾矿粒级要粗，基本能反映粗粒级尾矿沉降较快、更易被过滤的规律。试验日第二天白班提高入料浓度，陶瓷过滤机基本控制没有溢流，细粒未溢流跑，细度稍有降低。3.3 旋流器+陶瓷过滤机+压滤机工业试验选矿厂尾矿（脱硫至0.5%以下）直接切入45 m尾矿浓密机，一厂硫尾矿和两个厂的脱泥溢流全部导入尾矿降硫系统，尽可能保证降硫后尾矿硫品位在0.5%以下。降硫后尾矿通过分级脱泥系统，沉砂直接进入陶瓷过滤机过滤，分级溢流进入一期30 m浓密机浓缩后，进入压滤机压滤，考查旋流器分级效率、产品粒级组成，考查过滤和压滤效果等。试验第三天以产出200 t细粒溢流产品为止，尾矿分级效果如表8 所示，溢流尾矿压滤效果如表9 所示。表7 不同时段矿样陶瓷过滤机入料浓度与台效测试结果矿样编号1234567891011121314入料浓度/%5236324341243135305863535251台效/（t h-1）56.356.134.544.444.415.345.94936.756.367.658.252.548.8表8 尾矿分级筛析结果类型浓度（水分）/%+200-200 +400-400小计产率全尾原矿26.540.1719.1840.65100100全尾沉砂55.6375.6515.468.8910068.17全尾溢流12.56.0517.3276.6310031.83全尾沉砂滤饼15.5183.109.607.30100-全尾溢流滤饼19.5321.5510.268.25100-表5 过滤机过滤效果对比（白班）项目11:3012:3013:2014:0014:40均值真空度/MPa-0.07-0.068-0.08-0.07-0.07-0.072主轴转速/（r s-1）115115115115115115滤饼厚度/mm151815.5141315.1入料浓度/%586353525155.4过滤面积/m2808080808080堆比重/（t m-3）1.51.51.51.51.51.5台效/（t h-1）56.3567.6258.2352.5948.8356.72单位面积处理量/t（m2 h）-10.700.850.730.660.610.71江西建材试验与研究182023年6 月第二阶段试验从第三天下午开始切换流程，分级压力0.08 MPa,分级固体产率基本正常，从取样结果看旋流器溢流样和压滤滤饼样细度偏差较大；分析认为，可能是第一阶段全尾进入30 m浓密机（较粗），前期产品残留可能存在污染。沉砂过滤效果：沉砂粒级+200 目占80%左右，较粗的粒级，能获得较厚的滤饼，但滤饼厚薄不均匀，靠主轴外端滤饼较厚。溢流压滤效果：采用夜班给浓密机进料，白班压滤操作模式，压滤机本体运行状况较好，由于临时溢流输送系统能力较小（30 m浓密机进料小），同时，压滤间断性进行，溢流有充分4 结论（1）不含选矿厂脱泥旋流器溢流的尾矿脱硫后，其粒级较粗，在不开脱泥的情况下，其能满足陶瓷过滤机条件。不同的浓度，过滤台效不同，滤饼厚度和入料浓度关联性较强，越高其滤饼厚度越厚，台效越高。（2）保证过滤机的入料浓度，能获得较好的过滤效果，当浓度达到50%以上，工作时间按18 h/d计算，过滤机单台产量为1020.96 t/d尾砂（含水），保守估计日产干尾砂800 t，单位面积处理量（干量）为0.42 t/（m2 h）。（3）本次试验所用过滤机已运行较长时间，真空度略显不足，从某种意义上影响到过滤台效。结合以往取样数据，适当的提高入料浓度和-200 目粒级含量，能提升过滤机的台效。（4）全尾分级溢流采用压滤方式脱水，能正常进行，压滤机入料浓度决定料浆时间的长短，滤饼从外观看含水率适宜，但检测出含水率结果整体偏高，延长压榨和吹气时间对水分有一定效果，滤饼卸料相对较容易。（5）由于本次压滤试验用时较多，溢流输送流程不能完全模拟生产实际情况，当进料量大时，细粒矿物来不及沉降，可的沉降时间，试验期间30 m浓密机没有出现跑混，底流浓度能控制到50%左右，底流矿浆成膏体状，由于浓度较高料浆时间控制较短，压榨和吹气时间控制较短，卸矿较容易，滤液较干净。包括卸料，平均压滤时间大约13 min/板，每板压矿量平均为2.44 t。滤饼水分整体较高。由表10 中的溢流尾矿筛析数据可以看出，溢流尾矿细度粒级+200目占15%25%，-400目占65%75%，中间粒级相对稳定，前几板粒度较粗，后几板细度逐步降低；分析认为，第一阶段全尾进入30 m浓密机（较粗），产品可能存在污染，同时，粗粒级优先沉降，浓密机最底部粒级富集偏粗。能造成跑混情况，实际生产应注意控制每日供矿总量和来料浓度。参考文献 1 王海军，薛亚洲.我国矿产资源节约与综合利用现状分析J.矿产保护与利用，2017（2）：1-5，12.2 刘玉林，刘长淼，刘红召，等.我国矿山尾矿利用技术及开发利用建议J.矿产保护与利用，2018（6）：140-144，150.3 谭宝会，朱强，陈莹，等.我国尾矿综合利用现状及存在的问题和发展对策J.矿山机械，2013，41（11）：1-4.4 国家发展改革委.中国资源综合利用年度报告J.中国经贸导刊，2014（30）：49-56.5 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