杨家坝矿业公司尾矿浓密机改造实践.pdf

杨家坝矿业公司尾矿浓密机改造实践 ① 高正发， 高中会， 何军利 （陕西汉中钢铁集团有限公司，陕西 汉中 724307） 摘 要 为满足杨家坝矿业公司的扩产计划，在对尾矿进行沉降试验的基础上，对原尾矿浓缩输送系统进行了改造方案设计及对 比分析，结果表明，通过拆除原有 Φ53 m 普通浓密机、新建 Φ28 m 高压浓密机，可以满足公司生产规模扩大到年处理原矿石 200 万 吨后尾矿浆高浓度输送至尾矿库储存的生产需求。 改造实践证实，原有浓缩系统的问题基本得到了解决，新建高压浓缩系统大大 提高了尾矿浓缩效率，节约了输送能耗和水资源，经济效益显著。 关键词 尾矿； 沉降； 浓密机； 高压浓缩； 改造 中图分类号 TD926文献标识码 Adoi10.3969／ j.issn.0253-6099.2018.05.020 文章编号 0253-6099（2018）05-0076-03 Retrofit Practice of Tailings Thickener in Yangjiaba Mining Company GAO Zheng-fa， GAO Zhong-hui， HE Jun-li （Shaanxi Hanzhong Iron and Steel Group Co Ltd， Hanzhong 724307， Shaanxi， China） Abstract To meet the production expansion plan of Yangjiaba Mining Company， retrofit schemes for on-site tailings thickening and transporting system were designed and compared for analysis based on the settling experiments of tailings. It is shown that with a newly built Φ28 m high pressure thickener to replace the original Φ53 m ordinary thickener， the production demand for transporting high concentration tailings to tailings pond after the company′s raw ore processing capacity is expanded to annually 2 million tons can be satisfied. The retrofit practice shows that， the existing problems for thickening systems can be mostly solved， and the newly constructed high pressure system can significantly increase the tailings thickening efficiency and cut down the consumption of transportation energy and water resource， bringing in remarkable economic effectiveness. Key words tailings； settling； thickener； high pressure thickening； retrofit 汉钢集团杨家坝矿业公司选矿厂处理的矿石为磁 铁矿，原矿 TFe 品位 23％，采用“二段磨矿三段磁选” 工艺，磨矿细度-0.074 mm 粒级占 70％。 扩产前原矿 处理能力为 90 万吨／ 年，总尾矿浆用 2 台 Φ53 m 普通 浓密机进行浓缩处理，底流质量浓度（以下简称底流 浓度）12％～15％，采用两级输送至 1 km 外扬程 100 m 的尾矿库储存。 公司改制后提出将原矿处理能力提高到 200 万 吨／ 年的扩产计划，因此原尾矿浓缩输送系统将不能满 足扩产后的生产要求，需进行改造。 为此进行了尾矿 沉降试验研究和方案设计对比，选择了以 Φ28 m 高压 浓密机替代原有 Φ53 m 普通浓密机的方案，改造后的 生产实践证明，Φ28 m 高压浓密机技术指标优异，使 用效果良好，解决了扩产所面临的尾矿处理问题。 1 沉降试验 试验尾矿样为选矿厂排出的尾矿浆体，其质量浓 度 8％，真密度 2.8 t／ m3，-0.074 mm 粒级占 71.08％。 絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺（APAM），分子质 量 1 200 万，配制浓度 1‰。 沉降试验在 1 000 mL 量筒中进行［1］，试验条件 为矿浆浓度 8％，APAM 用量 0～10 g／ t，试验结果见 表 1。 试验结果表明，尾矿自然沉降速度慢，采用絮凝 沉降可显著提高其沉降速度，且絮凝剂用量较少。 2 浓密机改造方案 选矿厂原矿处理量为 90 万吨／ 年，年产尾矿约 64 万吨，将来扩产到原矿处理量200万吨／ 年后，则尾矿 ①收稿日期 2018-04-17 作者简介 高正发（1964-），男，陕西汉中人，工程师，主要从事矿山采选设备管理工作。 第 38 卷第 5 期 2018 年 10 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.38 №5 October 2018 万方数据 表 1 尾矿沉降试验结果 沉降 时间 ／ min 自然沉降APAM 用量 5 g／ tAPAM 用量 10 g／ t 沉降高度 ／ mm 压缩浓度 ／ ％ 沉降高度 ／ mm 压缩浓度 ／ ％ 沉降高度 ／ mm 压缩浓度 ／ ％ 008.0008.0008.00 5369.1814314.9320222.96 107010.4719822.1221927.03 1510312.11211.525.0422628.95 2013214.1921927.1123030.50 2515616.24223.528.27233.531.99 3017618.5722729.4523632.85 3519020.7323030.5023833.75 4020323.08232.531.5124034.72 4521425.72234.532.3524135.14 5022428.4723632.9724235.58 5522930.28237.533.6224336.03 6023131.0523934.3024436.50 6523331.87240.535.0024536.97 7023432.23241.535.4424637.46 7523532.60242.535.8824737.96 8023632.97243.536.3424838.47 8523733.36244.536.8124838.47 9023833.75245.537.2924939.00 180249.540.5025342.8025342.80 产量约为 142 万吨／ 年。 现尾矿采用 1 台 Φ53 m 普通浓密机进行浓缩处 理，浓密机底流采用 2 级输送至尾矿库，输送距离 1 km，扬程 100 m，第一级输送设备为 3 台渣浆泵（流量 150 m3／ h，扬程 33 m，功率 75 kW，两用一备），第二级输 送设备为3 台柱塞泵（流量150 m3／ h，压力 4 MPa，功率 200 kW，两用一备）。 根据现场条件和沉降试验结果，对将来扩产后的 尾矿浓缩提出了两种改造方案，第一种方案是改造原 有 Φ53 m 普通浓密机，第二种方案是新建 Φ28 m 高 压浓密机。 2.1 Φ53 m 普通浓密机改造方案 2.1.1 工艺参数改造 从物料沉降性能来看，尾矿自然浓缩的底流浓度 可以达到 40％，但普通浓密机难以保证高浓度排放 （现场 Φ53 m 浓密机的底流浓度仅为 12％～15％），主 要是池体形状和设备结构的原因，池底坡度小，浓度高 时沉积物料流动性差，且设备运动规律决定中心耙板 输送能力较弱，易造成压耙。 根据其它选矿厂的改造经验，普通浓密机改造后 的底流浓度宜保持在 30％左右，另外要看设备承载能 力，扭矩是否足够，所以采用原有 Φ53 m 浓密机进行 改造的底流浓度宜为 30％。 不同给矿量条件下的工艺参数见表 2。 从表 2 数 据可见，现生产能力下，1 台 Φ53 m 浓密机改造后能 满足使用要求，将来扩产后采用 2 台改造的 Φ53 m 浓 密机处理，也能满足使用要求，但底流流量增大至 486 m3／ h，现有的泵站不能满足要求。 表 2 自然浓缩工艺参数 尾矿处理量 ／ （万吨年 -1 ） 给矿浓度 ／ ％ 底流浓度 ／ ％ 底流体积 ／ （m3h -1 ） 设备直径 ／ m 设备数量 ／ 台 6483021949.831 14283048652.522 2.1.2 改造内容 满足原矿处理能力 200 万吨／ 年，根据工艺参数， Φ53 m 浓缩系统需进行的改造内容见表 3。 表 3 Φ53 m 普通浓缩系统改造内容 序号改造内容说明 1 浓密机改造（耙架加固，驱 动部分、给料井改造） 增加浓密机扭矩，改善浓密 机两相流状态 2底流渣浆泵及管道更换增大底流输送流量 3 底流渣浆泵配变频器调节、 流量计 便于控制流量 4增加或增大柱塞泵及管道增大底流输送流量 2.1.3 改造目标 1 台改造后的 Φ53 m 普通浓密机满足处理能力 64 万吨／ 年、底流浓度 30％条件下的正常生产。 2 台改造 后的 Φ53 m 普通浓密机满足处理能力 142 万吨／ 年、底 流浓度 30％条件下的正常生产。 2.2 Φ28 m 高压浓密机新建方案 2.2.1 工艺参数改造 高压浓密机具有大锥角，有利于高浓度沉积物自 卸，且浓密机有较大的高度及设备结构特征，有利于压 缩形成较高浓度的底流浓度。 高压浓密机采用絮凝浓 缩以减小设备面积。 根据试验结果和高压浓密机以往的生产实践，尾 矿采用絮凝浓缩的底流浓度可达到 45％，因此，按此 指标进行设备选型。 不同给矿量条件下的工艺参数见表 4。 其中给矿 浓度均为 8％，底流浓度均为 45％。 从表 4 数据可见， 现生产能力下，采用 1 台 Φ28 m 高压浓密机可满足生 产要求，将来扩产后采用 2 台Φ28 m 高压浓密机处理 即可，且现有的泵站在扩产后能继续使用，无需改造。 表 4 絮凝浓缩工艺参数 APAM 用量 ／ （gt -1 ） 尾矿处理量 ／ （万吨年 -1 ） 底流体积 ／ （m3h -1 ） 设备直径 ／ m 设备数量 ／ 台 56412926.101 514228627.512 1014228623.152 2.2.2 改造内容 满足原矿处理能力 200 万吨／ 年，根据工艺参数， 浓缩系统需进行的改造内容见表 5。 77第 5 期高正发等 杨家坝矿业公司尾矿浓密机改造实践 万方数据 表 5 高压浓缩系统改造内容 序号改造内容说明 1 增加 2 台 Φ28 m 高压浓密机，原 Φ53 m 浓密机取消 2增设底流渣浆泵及管道 3底流渣浆泵配变频器调节、流量计便于控制流量 4增加配药及药剂添加系统 2.2.3 改造目标 1 台 Φ28 m 高压浓密机满足处理能力64 万吨／ 年、 底流浓度 45％条件下的正常生产。 2 台 Φ28 m 高压 浓密机满足处理能力142 万吨／ 年、底流浓度45％条件 下的正常生产。 2.3 方案技术比较 1） Φ28 m 高压浓密机比 Φ53 m 普通浓密机直径 减小了将近 50％，大大减少了设备占地面积。 2） 相同处理能力时，Φ53 m 普通浓密机底流浓度 不超过 15％， 而 Φ28 m 高压浓密机通过新型重力沉 降浓缩脱水技术，底流浓度可以达到 40％以上，使单 位面积处理能力提高数倍。 3） Φ53 m 普通浓密机池体直径大、坡度小，浓度 高时沉积物料流动性差，易造成压耙故障；Φ28 m 高 压浓密机池体直径小，具有较大的锥角，有利于高浓度 沉积物自卸，同时采用四台传动装置同时驱动，传动扭 矩大，不易造成压耙。 4） Φ53 m 普通浓密机只有一套耙架机构，结构尺 寸大，耙架易变形，很容易造成浓缩池池底下矿口堵 塞；而 Φ28 m 高效浓密机有二套耙架机构，整体尺寸 小，结构紧凑，可以充分搅拌尾矿浆浆体，解决浓缩池 池底下矿口堵塞问题。 5） Φ28 m 高压浓密机方案采用高浓度输送尾 矿，输送量减小，原二级输送泵站可以不动；Φ53 m 普 通浓密机改造方案需增加或增大柱塞泵及管道。 6） Φ28 m 高压浓密机方案需添加高分子絮凝剂， 需建设加药房，Φ53 m 普通浓密机改造方案不需添加 药剂。 3 改造实施 经实地考察和充分论证后，决定采用 Φ28 m 高压 浓密机方案进行尾矿浓缩的技术改造。 为此，按设计 先新建了 1 台 HRC-28 型高压浓密机及其配套系统， 并于 2012 年投入使用，达到了预期效果，完全满足了 生产要求。 3.1 工艺流程 选矿厂排出的总尾矿由溜槽输送至落水井，经落 水井进入高压浓密机给料缓冲池后通过管道自流至高 压浓密机中心给料井，尾矿在中心给料井内与药剂房 泵送过来的絮凝剂进行充分混合后沉降浓缩，经浓缩 后的尾矿由底流管自流排出给入底流渣浆泵，经渣浆 泵加压后送至隔渣筛筛分，筛下产物进入总尾矿泵站 给料池，由柱塞泵送至尾矿库，筛上产物定期用汽车运 送至尾矿库堆存。 絮凝剂采用搅拌槽、储药箱搅拌、溶化后，泵送至 浓密机中心给料井。 3.2 工艺特点 高压浓密机是本次改造的核心关键设备。 HRC 型高压浓密机是长沙矿冶研究院经多年研发、集多学 科技术于一体的高效浓缩设备。 该设备通过改进池体 结构、改变两相流运动状态达到提高沉降效率的目的， 具有大处理量及高底流浓度的综合优点［2-3］。 设备的主要特点有① 采用多头传动，传动扭矩 大、效率高；② 处理能力大；③ 具有消能、混合浆体装 置，充分发挥絮凝剂的絮凝作用；④ 优化设计浓相层 深度，确保底流排矿稳定、浓度高；⑤ 优化设计底锥及 耙架结构，确保浓浆自卸、畅通排出；⑥ 澄清区较深， 确保溢流水质达标。 3.3 改造效果 高压浓密机投产以来，运行平稳可靠，达到了设计 指标，现尾矿处理量 64 万吨／ 年，底流浓度稳定在 45％ 左右，溢流水固含量小于 200 mg／ L，彻底解决了 Φ53 m 普通浓密机存在的诸多问题，为选矿厂的正常生产和 扩产计划的实施提供了保障。 后期经过对工艺参数的调整优化，高压浓密机的 尾矿处理量达到了 100 万吨／ 年。 4 结 语 汉钢集团杨家坝矿业公司选矿厂采用 HRC-28 型高压浓密机进行的尾矿浓缩改造项目取得了成功。 原有浓缩系统的问题基本得到了解决，新建高压浓缩 系统使尾矿浓缩效率大大提高，节约了输送能耗和水 资源，经济效益显著。 高压浓缩技术是一项有广泛用途的新型重力沉降 脱水技术，高压浓密机不只是沉降设备，而是结合了泥 浆层过滤特性的一种新型脱水设备，值得推广应用。 参考文献 ［1］ 长沙矿冶研究院有限责任公司. 杨家坝铁矿尾矿浓密机改造方 案［R］. 2009. ［2］ 仝克闻，陈毅琳，战训友，等. HRC 型高压浓密机的开发及应用实 践［J］. 有色金属（选矿部分），2011（S1）273-276. ［3］ 丛日鹏，仝克文，曾建红，等. 微细粒级浮选铝土矿尾矿颗粒聚集 沉降行为研究［J］. 矿冶工程，2015（2）68-71. 引用本文 高正发，高中会，何军利. 杨家坝矿业公司尾矿浓密机改造 实践［J］. 矿冶工程， 2018，38（5）76-78. 87矿 冶 工 程第 38 卷 万方数据