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新型尾矿干排技术在铜山口矿的应用

发布时间:2022-05-23 10:40人气:


本文先容了大冶有色集团铜山口矿尾矿处理新工艺,以及在调试与生产过程中遇到的问题及相关解决方案。这种新型尾矿干排处理技术,通过砂泵、浓缩旋流器、高频振动脱水筛、压滤机等设备组合应用,解决了制约尾矿库安全的固液分离问题,大大提高了选矿厂回水的利用率,为尾矿的安全堆存提供了新思路。

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关键词:尾矿干排 高频振动脱水筛 长锥比旋流器


传统的尾矿排放方法是使用尾矿库,这种尾矿堆存方式,占用大量土地,增加了矿山投资和尾矿库建设成本,同时存在安全隐患,雨季或地震等自然灾害容易引起滑坡或泥石流,一旦溃坝、对下游村庄造成生命财产损失。

铜山口铜矿是大冶有色金属集团下属的骨干矿山之一。建矿生产30多年,尾矿库已到服务年限,不能继续使用,为了解决后续生产的尾矿堆存问题,必须对尾矿进行浓缩脱水后干堆。


1铜山口铜矿选厂尾矿基本情况


1.1选厂尾矿

铜山口矿选厂由一个日处理能力为4200吨和两个小选厂组成,合计日处理原矿5200t/d,尾矿量为5044t/d(尾矿浓度21%)。新建尾矿脱水干堆系统按处理量5200t/d计,能满足选厂正常生产要求。

1.2选厂尾矿粒级组成

选厂尾矿-200目含量占53.59%,粗粒级含量所占比例大,其尾矿粒级组成见筛析表


尾矿粒度筛析表1-1

序号

粒级(目)

产率(%)

1

+60

11.68

2

-60+80

5.52

3

-80+100

7.79

4

-100+120

5.19

5

-120+160

9.09

6

-160+200

7.14

7

-200+325

13.30

8

-325+400

4.54

9

-400

35.75


合计

100.00


1.3 选厂尾矿处理状况

原选厂浮选后的最终尾矿通过管道自流至一段泵站,然后用砂泵直接扬送至尾矿库堆存。现有渣浆泵3台,一用两备,管道为三条DN300的管路,泵站到老尾矿坝距离约800m,几何高27m。

老尾矿库已到服务年限,不能继续用常规方式排放尾砂。

2 尾矿干排干堆工艺概况


该工艺是将尾矿通过砂泵、分级、浓缩、脱水等设备实现尾矿浆中干料和水的有效分离,使达到含水量要求的尾矿干料运至尾矿堆场直接堆存,分离得到的水再进行回水利用。

尾矿干堆具有占地少,安全性高,后续生产成本低,可延长原有尾矿库或尾矿坝的服务年限,降低尾矿库或尾矿坝的管理成本。同时对堆场要求的条件不苛刻,可利用废弃的采矿坑作为堆场;回水利用率可达到80%以上。

从安全及矿山长远生产运营考虑,尾矿干排技术都具有明显优势。

该工艺能大大缓解尾矿库所面临的用地及安全管理等难题。

现在国内开发的尾矿干排方案有如下几种。

(1)尾矿浓缩—过滤

先利用浓密机预先浓缩尾矿,再将浓缩产物给入过滤机,得到含水量较低的物料,基本上可以满足干堆要求。过滤机一般采用压滤机,也有采用过滤机的。

此种方案的缺点在于:

1)直接将尾矿给入浓密机后,处理量大,溢流常常跑浑,需要大规格浓密机;

2)过滤机承担所有物料处理,浓密机的底流浓度不好控制,配备压滤机台数较多,设备运行维护成本高。

(2)两级串联浓缩—过滤

采用旋流器作为一级浓缩设备,旋流器的溢流进入浓密机,旋流器的底流和浓密机的底流进入压滤机,最终过滤机产出干矿,浓密机溢流作为回水使用。

旋流器实现粗细颗粒分级,浓密机用来处理旋流器溢流。浓密机负荷减轻、工作效率提高,有利于浓密机规格的小型化,投资成本降低。 较上一方案有一定进步。

(3)利用高效重力沉降脱水设备

通过优化设备的结构和采用絮凝剂辅助脱水,提高浓缩产物的浓度,有代表性的重力脱水设备是国外的PPSM型浓密机和国内的深堆型浓密机。

3 铜山口铜矿新型尾矿干堆工艺


通过对以上干排方案比较,结合本矿山的尾矿性质和粒度的组成状况,与有关干排设备专业生产厂家共同试验研究,使用长锥比浓缩旋流器,提高底流中的粗、中粒级含量,用高频振动脱水筛取代过滤机,仅有30%左右的细粒级进行浓缩过滤处理,通过试验探索总结出新型尾矿干堆工艺。

该工艺能降低尾矿干排的设备投资和运行成本,为尾矿干排工艺探索新的推广思路。


推荐工艺流程如图1


图1 新型干排工艺流程


试验流程如图2


图2


表3-1 试验设备

名称

数量

型号

参数

旋流器

3

Ф350

长锥型

旋流器机架

1



给矿箱

1



渣浆泵

1


扬程20m,流量流量200 m3/h

脱水筛

1

ZZT-936



3.2实验数据与分析

设备运行参数见表3-2


设备运行参数与效果表3-2

铜山口尾矿干堆实验数据








给矿浓度/

旋流器沉砂浓度/

旋流器溢流浓度/

渣浆泵变频器频率/Hz

脱水变频器频率/Hz

压力/Mp

筛上料层厚度/cm


35.0

42.0

28.0

48

49.9



38.0

44.0

30.0

48

49.9




37.0

49.5

32.0

45

49.9




32.0

40.0

27.0

50

49.9




33.5

56.0

20.5

43

49.9


10.8


35.0

58.0

22.5

45

49.9


12.0


31.0

50.0

25.5

48

49.9


8.6


28.0

68.5

19.5

42

49.9

0.15

14.0

33.0

75.0

20.0

38

49.9

0.11

13.0


36.5

76.0

16.0

33

49.9

0.12

13.0


34.0

74.0

17.0

35

49.9

0.12

13.0


30.0

74.0

18.0

37

49.9

0.13

13.0


31.0

73.0

18.0

39

49.9

0.13

14.0


32.0

73.5

17.0

31

49.9

0.10

12.0



由表显示:在使用两台Ф350高效长锥比浓缩旋流器的情况下,当给矿浓度为31-35%时,使用渣浆泵变频器频率为45HZ, 脱水筛频率49.9HZ,得到沉砂浓度58%,溢流浓度22.5%,此时效果最佳;在使用一台Ф350旋流器的情况下,当给矿浓度为31%-36.5%时,使用渣浆泵变频器频率33HZ,脱水筛频率49.9HZ,进料压力0.12MPa,得到沉砂浓度76%,溢流浓度16%,筛上料层厚度13cm,此时效果最佳。在一台砂泵供应一台旋流器时,给矿压力更大,旋流器沉砂浓度更高。

加入高效长锥比浓缩旋流器后,脱水筛效率明显提高,沉砂产率84.4%,筛上总产率67.3%,达到了试验目的。

使用长锥旋流器能大幅度提高筛上产率,降低压滤机负荷,满足生产的要求。


3.3方案的可行性

该尾矿干堆方案占地面积不到常规尾矿库排放用地的十分之一,最低可以达到二十分之一。

同时该方案符合冶生[1996]204号《冶金企业安全卫生设计规定》、《冶金工业环境保护设计规定》(YB9066-95)等设计规范及国家法规,是集安全、环保、经济于一身,对矿山尾矿的绿色排放具有推广价值。

3.4确定方案和流程

经过前期的试验研究和设备性能比较,最终选定由砂泵、长锥比浓缩旋流器、高频振动脱水筛、深锥浓缩机、压滤机等设备组成尾矿干排系统。

项目实施后,可以解决选厂处理量5200t/d的尾矿(127.1万立方米/年)堆存问题,确保铜山口矿选矿厂的正常生产。并且运行成本低,运输方便无需车辆运输,直接皮带运输至干式尾矿堆场。该项目是节能环保型工程,决定组织实施。

确定尾矿干排工艺流程如图3


图3  生产流程


主要设备型号、数量与功率


表3-4 主要设备参数

名称

型号

数量

功率KW

其他参数

备注

砂泵

150/100E-AHK

4

90

扬程45米

渣浆泵

清水泵

250S-65

2

90


双吸泵

250S-65A

1

90




柱塞泵

PZNB-250/2.5

2

220

250m/h


旋流器

Φ350

16



长锥浓缩型

脱水筛

ZZT-1836

8

10



浓缩机

NJG-45B

1

11


深锥型

压滤机

KMZCJ600/2000-U

4

6




3.5 综合技术经济评价

1)尾矿来源稳定

铜山口铜矿目前矿山一选厂采选生产能力达到4200t/天(138万吨/年),一选厂加两小选厂总处理量达5200t/天,尾矿量稳定。

2)脱水车间成本低、生产易于运行

尾矿干排新型工艺获得干料,经皮带输送,生产成本为5.70元/t,远低于膏体生产成本(16元/t)。项目建成后即可运行,操作简单。

总之,该项目不仅解决铜山口铜矿选厂尾矿堆存问题,使得选厂正常生产。建成后运行成本低,运输方便无需车辆运输,直接皮带运输至干式尾矿堆场。该项目是项节能环保型工程,可以组织实施。

4 生产运行的状况


系统建成投产后,矿山对系统的运行效果和运行成本进行了考察。

4.1流程考查

铜山口尾矿干排系统投产运行近一年,选矿技术部安排人员对运行情况进行数据收集,于2015年6月14日开展了流程考查。

选矿厂当班原矿生产情况


表4-1当班选矿厂原矿处理量


大选厂

选厂一

选厂二





球磨编号

1

2

5

6

7



处理量t/12h

443

447

445

446

274

310


水分

3.4

3.5

3.3

3.4

3.3

3.5


班干量(t)

1985

299






尾矿量(t)

1925.

290






说明:大选厂12小时工作制,二班转。


浓细度分析

各环节浓细度检测数据如表


表4-2浓细度考查数据


浓度

细度

-200目占

干比重g/cm

产量

t/h台

备注


选矿尾矿

21.4

70.9

2.7




旋流器

溢流

22.5

92.3




沉砂

73.5

1.65





脱水筛

筛上

86.0

34.9



含水14

筛下







压滤机

进料

46.1

89




滤饼

81.6

86



含水18.4



浓缩机

溢流

2.7

100




底流

46.1

89






脱水筛排料含水14%,压滤机滤饼含水18.4%,达到设计要求,符合堆场排尾矿条件要求。


产品粒级分布

全尾矿、脱水筛上产品、压滤机滤饼作粒级分析,数据如下表


表4-3产品粒级分析情况


分类

全尾矿

压滤滤饼

脱水筛产品

备注

编号

粒级

产率/

产率/

产率/


1

+60

2.6

0.2

7.1


2

-60+80

7.6

0.9

16.6


3

-80+100

3.4

2.3

8.7


4

-100+120

3.1

3.4

8.6


5

-120+160

6.8

2.5

14.4


6

-160+200

5.6

4.7

9.7


7

-200+325

35.2

12.3

20.1


8

-325+400

24.4

19.5

11.5


9

-400

11.3

54.2

3.3


10

累积

100.0

100.0

100.0

运输带取样


ZZT-1836型脱水筛工作能力:

筛上排料口料层厚度为22cm,排料口宽度180cm,取距离排料口1m处做标记,标记到达排料口处需要77秒。


表4-4  高频振动脱水筛处理能力

分类

料层厚

排料口宽

测距

测时

堆比重

水分

台时处理量

单位

cm

cm

cm

s

T/m

T/h台

数量

22

180

100

77

1.35

14

21.5


计算得到ZZT-1836脱水筛筛上固体物料产量为21.5t/h台。


当班脱水筛、压滤机处理量


表4-5 脱水设备当班处理量


台时量

均衡系数

实际运行台数

工作时间

班干量

脱水筛

21.5

0.9

6

12

1393

压滤机

33.75


2

12

810


由脱水筛筛上排尾矿料(水份14%)占总尾矿量的63%以上,达到预期目标。


4.2  成本经济分析

统计2015年1-8月份成本,各项单耗如表4-6


表4-6备品备件与功率单耗

分类

备品备件及维护

电耗

其他

合计





旋流器

脱水筛

压滤机

杂费





单耗

(元/吨)

0.12

0.02

0.03

0.09

0.06

1.80

0.03

2.15


尾矿干排前,2012年尾矿排放运行成本,见表4-7


表4-7  年平均成本单耗

分类

备品备件及维护

电耗

其他

合计




管道

基建

杂费





单耗

(元/吨)

0.09

0.03

0.67

0.04

1.10

0.06

2.01


可见成本相差不大,尾矿干排成本略大,但征地成本未计。


5 存在问题与建议


在现场生产中由于设备配置条件限制,一台砂泵与多台旋流器并联工作,由1-2台旋流器的底流供给一台脱水筛,有时旋流器给矿出现不均匀。脱水筛的工作能力有小幅波动。

深锥浓缩机存在跑浑现象,沉淀面积需要适当加大。

建议砂泵合理配置旋流器台数,合理安排旋流器给料布局,控制生产波动;深锥浓缩机浓缩效率较低,需要考虑选择更高效的浓缩设备,比如斜管浓缩机。

结语


采用新型尾矿干堆方案,建设周期短,节约征地百分之八十、大大降低投资成本;尾矿浆实现固液分离,回水利用率高达80%,值得在北方缺水地区推广。

本工艺采用设备具有高效、轻型、易操作、易维护等优点,流程上设计紧凑,布置合理,流程线路短,脱水筛处理60-70%左右的尾矿,适于尾矿粒度-200目在70%左右的中小型选矿厂尾矿干排应用。


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