罕王矿业某选矿厂尾矿干排工艺优化研究.pdf

富壮（1995），男，助理工程师，113000 辽宁省抚顺市。罕王矿业某选矿厂尾矿干排工艺优化研究富壮1，2李明宇1，2张洺睿1，2孙雪妍1，2（1.抚顺罕王傲牛矿业股份有限公司；2.辽宁省铁矿资源开发与利用专业技术创新中心）摘要为了尽可能高效实现罕王某选矿厂尾矿的资源化利用，在进行了基本成分分析的基础上进行了利用工艺论证。结果表明，对于 SiO2含量高达 72.26%、Fe2O3含量 9.49%、-0.074 mm 占36.74%的细粒尾矿，使用旋流器、脱水筛、浓密机、盘式过滤机为干排工艺设备，得到-0.074 mm占8.80%、水分为17.32%的干排一期筛上产品，同时得到-0.074 mm含量为55.72%、水分为15.07%的干排二期细粒尾矿产品；工艺中的浓密机采用干涉沉降法沉降，沉降速度提高 1.63倍，时间缩短约60%；干排一期筛上产品作为砂石骨料，年创利润约1 360万元/a，干排二期精矿可作为陶瓷原料进行资源化再利用，该利用方式可为我国尾矿综合利用提供借鉴。关键词尾矿干排脱水分级DOI：10.3969/j.issn.1674-6082.2023.10.063Research on Optimization of Dry Discharge Process of Tailings in a Concentratorof Hanwang MiningFU Zhuang1，2LI Mingyu1，2ZHANG Mingrui1，2SUN Xueyan1，2（1.Fushun Hanwang Aoniu Mining Co.，Ltd.；2.Liaoning Iron Mine Resources Development and Utilization Technology Innovation Center）AbstractIn order to realize the resource utilization of tailings from a concentrator in Hanwang as efficiently as possible，the utilization process was demonstrated on the basis of the analysis of basic components.The results showed that for the fine tailings with SiO2content of 72.26%，Fe2O3content of 9.49%and-0.074mm content of 36.74%，the hydrocyclone，dewatering sieve，thickener and disc filter were used as the drydischarge process equipment，and the first-stage dry discharge oversize product with-0.074 mm content of8.80%and moisture content of 17.32%was obtained.At the same time，the second-stage dry discharge finetail sand product with-0.074 mm content of 55.72%and moisture of 15.07%was obtained.The thickener inthe process adopted the interference sedimentation method to settle，the sedimentation speed was raised by1.63 times，and the time was shortened by about 60%.The first-stage dry discharge oversize product can beused as sand aggregate，and the annual profit is about 13.6 million yuan/a.The second-stage dry dischargeconcentrate product can be used as ceramic raw material for resource reuse.The utilization method can provide reference for the comprehensive utilization of tailings in China.Keywordstailings，dry discharge，dewatering，classification现代矿业MODERN MINING世界经济的不断发展推动了矿产资源需求量的日益增加，而矿产资源的开采必然存在尾矿堆积问题1。相关资料表明，我国尾矿库数量超过 10 000座，其中大量尾矿的堆存必然存在资源、环境、土地及安全等问题2。因此，安全、环保且有效可行的尾矿处置方案就成为国内外相关专家和学者的努力方向3。目前，国内选矿厂对尾矿处理的方法主要有干排、井下排放、采矿充填4等，其中，尾矿干排法是近年在我国兴起的一种新型尾矿处理方法，是将选矿厂的尾矿浆进行沉降、浓缩、脱水，最终以含水率很低状态进行场地堆存的一种尾矿处置方法，具有经总第 654 期2023 年 10 月第 10 期Serial No.654October.2023257现代矿业2023 年 10 月第 10 期总第 654 期济、环境、安全等特点。闫雷超等5介绍，河北某铁矿的全粒级尾矿用旋流器、脱水筛、浓密机、盘式过滤机进行浓缩脱水，浓度为 27.78%的矿浆浓缩后进行过滤（给矿浓度为31.86%），滤饼水分仅为 16.18%。吴红等6介绍，马钢张庄矿选矿厂用水力旋流器、脱水筛、深锥浓密机、陶瓷过滤机对全粒级铁尾矿进行脱水处理，浓度为 25%的 矿 浆 脱 水 后 的 干 排 粗 粒 尾 砂 水 分 为17.73%，细粒级尾矿浓度约16%。李宪义等7介绍，某矿山采用高效浓缩旋流器、振动脱水筛、高效浓缩旋流器、压滤机对尾矿进行分级脱水干排研究，脱水筛干排物料的水分仅占18%20%，压滤机滤饼水仅为 22%，该工艺具有脱水率高等优点。从这些研究看，或存在环保问题，或存在脱水不充分问题，有的则存在成本较高问题。罕王矿业某选矿厂为解决常见脱水工艺所存在的问题，以旋流器、脱水筛、浓密机、盘式过滤机为工艺设备，较好地实现了目标愿景：脱水率高、设备与维护成本低、滤饼作为陶瓷原料、脱水筛筛上为机制砂，为我国尾矿资源再利用提供了新的工艺生产模式。1试样试样为现场流程中浓密机产品，为现场总尾矿，其XRD和XRF分析结果分别见图1和表1。由表1、图1可知，试样的主要成分为石英，Fe2O3含量也较高，其中 SiO2含量为 72.26%、Fe2O3含量为9.49%。2尾矿干排方案优化设计此前，罕王选矿厂总尾矿经浓密机浓缩后直接送尾矿库堆存，产量为3 756 t/d。选矿厂尾矿干排系统优化改造共分2期，系统浓缩分选出满足陶瓷原料要求的部分尾矿并同时获得有利用价值的砂石骨料。优化后的系统在保留原设备基础上增加了 FX500型旋流器、ZKJ2448型脱水筛、NZY-22G型浓密机、PKS12/3.2-120型盘式过滤机，工艺流程见图2。3尾矿干排工艺优化试验3.1流程产品浓度与品位相关性分析干排生产流程中部分关键样品的浓度与品位分析结果见表2。从表 2 可以看出，产品浓度与品位的相关性不强，浓缩、分级作业没有明显的铁矿物富集和反富集现象，无须考虑对某个作业产品进行铁矿物回收，可以按设计思路分离出粗粒砂石骨料，细粒尾矿可以作为陶瓷原料。3.2全粒级筛析为了更好地了解砂石骨料及陶瓷原料的粗细粒分配情况，对干排一期给矿、干排一期溢流、干排一期筛上、干排二期给矿以及干排二期细粒尾矿进行了筛析，结果见表3。从表 3 可以看出，干排一期筛上-0.074 mm 占8.88%。因此，可以看出干排一期脱水筛筛分效率不错，-0.074 mm含量较低；干排一期给矿-0.074 mm占36.74%，现场总尾矿粒度较粗；干排一期溢流-0.074mm占53.44%，旋流器分级效果较好，为获得粗粒创造了条件；干排二期给矿-0.074 mm占56.48%，与干排一期溢流细度相当；干排二期细粒尾矿-0.074 mm占55.72%，与干排二期给矿相当。3.3干排一期筛上产品细度模数干排一期筛上产品细度见表4。根据表4计算得干排一期筛上细度模数为1.2，属特细砂。3.4干排一期溢流沉降试验干排一期溢流沉降试验结果见图3。258富壮李明宇等：罕王矿业某选矿厂尾矿干排工艺优化研究2023 年 10 月第 10 期从图 3 可以看出，干排一期溢流产品自由沉降475 min基本达到沉降终点，澄清层高度为230 mm，沉降平均速度为0.49 mm/min；干涉沉降186 min基本达到沉降终点，澄清层高度为240 mm，沉降平均速度为1.29 mm/min。干排一期溢流产品的干涉沉降速度是自由沉降的2.63倍，达到沉降终点时间短约60%，澄清层高度高约4%。3.5经济分析经过初步计算，干排一期筛上特细砂产量约34万 t/a，按单价40元/t计，创造收入1 360万元/a。4结论（1）罕王某选矿厂铁尾矿中主要为石英，SiO2含量达72.26%，其次是Fe2O3，含量占9.49%；-0.074 mm占36.74%，属泥化严重的细粒尾矿。（2）使用旋流器、脱水筛、浓密机、盘式过滤机为干排工艺设备，得到-0.074 mm 占 8.88%、水分为17.32%的干排一期筛上产品，同时得到-0.074 mm含量为 55.72%、水分为 15.07%的干排二期精矿产品；工艺中的浓密机采用干涉沉降法沉降，沉降速度提高1.63倍，缩短时间缩短约60%；干排一期筛上产品作为砂石骨料，年创收入约1 360万元/a，干排二期细粒尾矿可作为陶瓷原料进行资源化再利用。（3）罕王选矿厂尾矿的利用方式为我国尾矿综合利用提供了借鉴。参考文献1易龙生，米宏成，吴倩，等.中国尾矿资源综合利用现状 J.矿产保护与利用，2020（3）:79-84.2赵环帅，张红霞，丁红亮.一种新型尾矿干排多锥体旋流器计算分析及工业应用 J.矿业工程，2020（1）:48-51.3张晓明.攀钢选矿厂尾矿干排工艺半工业试验研究 D.昆明：昆明理工大学，2011.4陈明莲.浅论我国尾矿处理新技术的现状及发展 J.南方金属，2014（5）:11-14.5闫雷超，周悦.河北某磁铁矿尾矿全粒级干排工艺试验 J.现代矿业，2021（1）:149-150.6吴红，潘猛，齐美超，等.细粒级尾矿干排处理工艺在张庄矿的应用研究 J.现代矿业，2021（11）:176-178.7李宪义，王海龙，吴凯，等.山东某金矿尾矿干排工艺优化实践J.黄金，2017（11）:68-69.（收稿日期 2022-09-14）259