高压浓密机在梅山尾矿浓缩中的应用.pdf

第3 3 卷第2 期 2 0 1 3 年0 4 月 矿冶工程 妇田删GA N D 皿T A I 冱，I 乃t G 冱C A LE N G 丑蝴E E R 矾G V 0 1 ．3 3 №2 A p m2 0 1 3 高压浓密机在梅山尾矿浓缩中的应用① 黄保平 宝钢梅山矿业有限公司选矿厂，江苏南京2 l 0 0 4 1 摘要对梅山选矿厂原湿尾矿浓缩工艺进行了改造，引入了H R c ．2 5m 高压浓密机。生产实践表明，H R c - 2 5m 高压浓密机的应 用较大地提高了梅山湿尾矿浓缩处理能力，改变了以前浓缩能力不足的状况，显著提高了浓密机底流浓度，并获得了可观的经济效 益，为尾矿高浓度长距离稳定输送创造了有利条件。 关键词高压浓密机；尾矿浓缩；高浓度；尾矿输送 中图分类号T D 9 2 6 文献标识码Ad o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 删．2 0 1 3 ．0 2 ．0 1 2 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 3 0 2 0 0 4 8 0 4 A 呻H c a t i o no fm g l lP r e s s 盯eT l l i c k e 玳ri nM e i s h 锄M i n e r a l P r o c e 袖gH a n tf o rT a m n g sT l l i c k e I l i n g H U A N G B a o - p i n g 施，l e m 2P r D 鲫s 垤甄眦，曰伽觇ZG r D 印胁鼢耽n 施n 诹c 0 厶d ，Ⅳ口彬昭2 1 0 0 4 1 ，胁咿M ，侃i M A b s t I 呶‘弧i e k e n i n gt e e h n i q I l ef o rc u 玎e n tw e tt a i l i n g si nM e i s h 卸M i n e r a lP r o e e s s i n gP l 觚th 鲢b e e nm o d i f i e db y i n 呐d u c i n gah 油p r e s s u r et l l i c k e n e rH R C - 2 5m ．n ep r o d u c t i o np m c t i c es h 拥st I l 8 t ，w e tt a i l i n g st l l i c k e n i n gc 印a c 畸o f t l l ep l 蛐tc 锄b es i 印j f i c 锄Ⅱyi I n p m v e dw i t l lH R C ．2 5m ，诵t l lt h eu n d e I 丑o wc o n c e n t r a t i o n0 fm i c k e n e rg r e a d yi n c r e 弱e d ． A f t e rt I I i st e c h n o l o 舀c a li n n o v a t i o n ，t h ep r e v i o n si n s u 伍c i e n c yp r o b l e mi nt l l i c k e n i n gc 印a c i t yh a sb e e ns o l v e d ．7 I K s m o d i f i c a t i o nn o to I l l y 晡n g sm i n eac o n s i d e r a b l ee c o n o m i cp 硒t ，b u ta l s oi sb e n 曲c i a lf o rt l l e l o n g d i s t a I l c es t a b l e 乜彻s p o r t 撕o n0 fh i g l l c o n c e n t I 砒e dt a i l i n g s ． K e yw o r I l s h i g hp r e s s u r et l l i c k e n e r ；t a i l i n g st l l i c k e n i n g ；h i g l lc o n c e n 妇t i o n ；t a i l i n g st L 蚰s p o 删o n 梅山铁矿是我国目前黑色金属坑下矿山竖井出矿 量最大的矿山，年采选综合生产能力已达4 0 0 万吨。 选矿厂原则工艺流程为磁重选预抛尾产出粗精矿和 尾矿 干、湿 ，粗精矿经细碎、磨矿、浮选脱硫和磁选 降磷后，产出降磷尾矿及铁精矿、硫精矿。选矿厂湿尾 矿由洗矿分级、磁重选抛尾等工序所产生的湿尾矿 细粒级 和粗精矿经浮选脱硫和磁选降磷后产生的 降磷尾矿混合形成。近年来，随着采矿向深部延升，原 矿含铁品位逐年降低，湿尾矿量也逐年增加。采用 西5 0m 普通浓缩机能力不足，经常出现跑浑现象，必 须探索提高浓缩效率的新工艺、新设备。 1 梅山湿尾矿性质 梅山选矿厂入选原矿中含有大量的粘土类矿物及 碳酸盐矿物，这部分脉石矿物，最终大部分在湿尾矿中 富积，以矿泥形式存在。尾矿中粉质粘土含量达 6 8 ．9 6 ％，是造成梅山湿尾矿不易沉降的根本原因。尾 矿矿物组成见表1 ，粒度分析见表2 。 表1 尾矿矿物组成 质量分数 ／％ 0 ．4 1 71 ．0 0 一一一 一O ．4 1 7 0 ．1 4 77 ．0 41 0 ．9 1O ．4 6 0O ．2 7 8 一O ．1 4 7 O ．0 7 49 ．4 01 5 ．8 50 ．6 4 7O ．4 3 1 0 ．0 7 4 0 ．0 3 71 2 ．7 01 5 ．4 lO ．8 1 50 ．8 9 9 一O ．0 3 76 8 ．9 62 2 ．1 3O ．7 7 51 ．0 9 0 合计 1 0 01 9 ．3 0 ‘O ．7 3 80 ．9 3 1 ①收稿日期2 0 1 2 1 0 - 1 5 作者简介黄保平 1 9 6 3 一 ，男，湖北随州人，高级工程师，长期从事选矿技术工作。 万方数据 第2 期黄保平高压浓密机在梅山尾矿浓缩中的应用 4 9 2 梅山选矿厂工艺流程 梅山选矿厂历年湿尾矿量见表3 。为处理日益增 多的湿尾矿，梅山铁矿选矿厂在梅山湿尾矿浓缩中用 了两台H R C ．2 5m 高压浓密机，以代替原6 ’、7 ’及4 ’ 晒0m 大井，改造前后流程分别见图1 ～2 。新的流程 从根本上解决了梅山湿尾矿浓缩能力不足的问题。 表3 梅山选矿厂历年湿尾矿量 时间／年尾矿量／万吨 8 l - 8 2 8 1 ．6 0 8 0 ．4 3 9 2 ．1 l 8 4 ．6 0 9 0 ．1 3 9 0 ．7 7 9 5 ．2 2 1 0 2 ．8 9 图1 原湿尾矿生产流程 一段重选浓缩底流 蜀 进输送系统 图2 现湿尾矿生产流程 3H R C - 2 5m 高压浓密机在梅山选矿厂 的应用 3 ．1 高压浓密机工作原理 高压浓密机与普通浓密机相比，浓缩原理是一样 的，都分澄清区、沉降区、压缩区。所不同的是高压浓 密机更强调压缩区的作用，当进入浓缩过程的压缩段 时，固体颗粒的沉降过程已经发生了质的变化，由固体 颗粒的沉降变成了水从浓相层中挤压出来的一个过 程。絮凝浓缩的压缩阶段，固体的沉降速率和压实程 度取决于三种力，即重力、流出浓相层液体的粘滞力以 及浓相层固体颗粒间的应力的平衡。絮凝浓缩形成的 网状结构物的压缩脱水仅与压力有关，当浓相层所承 受的压力大于一临界值，浓相层的浓度才可能大幅度 地提高。要获得高的浓密机底流浓度，只有通过增加 浓缩设备的高度来实现。矿浆进入高压浓密机后，沉 降过程在很短的时间内就完成了，而要达到高的底流 浓度，需要的压缩时间较长，反映在浓密机内的浓度分 布，则沉降区较小，压缩区较大，通常要大于5m 才能 保证浓密机底流达5 0 ％以上。高压浓密机工作时，浓 密机底部储存有大量的高浓度矿浆，高浓度矿浆中的 水逐步挤出，从而达到要求的底流浓度一。高压浓密 机矿浆分配示意见图3 。 图3高压浓密机矿浆分配示意 3 ．2H R C - 2 5m 高压浓密机处理能力探索 H R C - 2 5m 高压浓密机设计指标见表4 。 表4H R C - 2 5m 高压浓密机设计指标 名称浓度／％质量比例设计要求 浮磁尾矿 1 0 1 22 ／3 处理量3 6 0m 3 ／h ，最大处理能力 重选湿尾矿 1 5 ～2 01 ／3 7 5 ‘干r ／h ，底流浓度4 5 ％ 实际上，根据近年尾矿输出总量及选厂年开停车 时间计算，隔膜泵小时输送湿尾量都在1 2 0t 以上。在 生产中，平均每小时进入H R C - 2 5m 高压浓密机的湿 尾量大约在10 0 0m 3 以上，每台H R c - 2 5m 高压浓密 机所处理的湿尾矿体积量应在5 0 0m 3 以上。将全部 湿尾矿进入一台H R c - 2 5m 高压浓密机中，连续生产 一周，生产能力见表5 。从表5 可看出，H R C - 2 5m 高 压浓密机的处理能力与浓密机底流泵输出能力有很大 关系，底流输出能力越大，处理量越大。在梅山，单台 嬲撇嬲差詈聊撇抛舢舢 己基 ‰一 ～嗽P 胁 万方数据 矿冶工程第3 3 卷 机已有了处理全湿尾矿的能力。可以设想，当浓密机 底流泵流量大于2 2 0m 3 ／h 时，处理能力会进一步 提高。 表5H R C - 2 5m 高压浓密机台时最大处理能力的尝试 注①H R c 彩m 高压浓密机底流泵流量约为1 4 0m 3 ／h 时，底流浓度 会逐渐提高，溢流清水层深逐渐减小；②当H R c - 2 5m 高压浓密 机底流泵流量约为2 2 0m 3 ／h 时，底流浓度会逐渐减小，溢流清水 层深逐渐增大；③根据湿尾矿小时干量，在一定底流浓度 4 4 ％ 一5 5 ％ 下，确定底流泵流量 1 4 0 ～2 2 0m 3 ／h ，调节浓密机溢流 清水层深度在1 ．5 3m 上下波动，实现了台时处理量达1 1 5 ～ 1 3 0 t 的效果。 3 ．3 絮凝剂的使用 3 ．3 ．1 絮凝剂种类试验用自产聚丙烯酰胺 P A M 、石灰、聚合硫酸铁 P F S 、明矾、聚合氯化铝 P A c 、P F s 石灰等对梅山选矿厂湿尾矿进行了浓 缩沉降试验，结果见表6 。试验结果表明，各沉降剂在 达到一定用量后均能较好地促进尾矿沉降，使沉降速 度加快，终点清水层增加。各沉降剂对尾矿的促沉能 力排序为P A M 石灰 P F s 明矾 P A c 。其中 P A M 促沉能力最强；石灰在大用量下可取得接近P A M 的促沉效果，但矿浆p H 值高达1 2 以上；P F S 对尾矿的 促沉能力只有在大用量下 P A M 的1 2 倍以上 才能有 较好的效果；明矾及P A c 即使在大用量 P A M 的1 2 倍 以上 下，其促沉效果也不如P A M 。采用混合沉降剂 P F s 石灰 在P F s 用量达8 倍P A M ，石灰用量至p H 值为9 ．5 时可获得较好的促沉效果。 表6 絮凝剂沉降性能比较 梅山湿尾矿的浓缩沉降，大量添加石灰 p H 值 9 ．5 以上 会严重影响主作业指标，使用另外一些絮凝 剂，如聚合硫酸铁 P F S 、明矾、聚合氯化铝 P A C 等， 从环境、效果及经济考虑也不合适。相对来讲，自产高 分子聚丙烯酰胺 P A M 絮凝剂还是比较适宜的。聚 丙烯酰胺的絮凝机理可认为是一系列的反应步骤首 先絮凝剂分散到液相中，接着再扩散到固液界面处，然 后吸附到固体颗粒表面，最后表面吸附有絮凝剂的颗 粒与其它颗粒发生碰撞，自由聚合链吸附到第二个颗 粒上形成架桥并最终形成多颗粒絮凝物旧J 。 3 ．3 ．2 絮凝剂用量试验絮凝剂用量试验见表7 。 H R C 2 5m 高压浓密机台时处理能力为3 6 0m 3 ／h ，最 大处理能力7 5t 干矿／h ，底流浓度4 5 ％时，絮凝剂用量 以夏天3 0g ／‘干矿、冬天5 0g ／‘干矿较为适宜。超过设计 处理能力，台时处理量增大时，絮凝剂单位用量增加； 当要求底流浓度提高时，絮凝剂单位用量也提高，见 表8 。 表7 絮凝剂用量试验结果 表8 不同台时处理■下的絮凝剂试验结果 注项目1 台时处理量低于5 0t ，底流浓度4 5 ％； 项目2 台时处理量1 2 0t ，底流浓度4 5 ％； 项目3 台时处理量7 0t ，底流浓度3 5 ％一4 0 ％； 项目4 台时处理量7 0t 。底流浓度4 5 ％一5 5 ％。 3 ．3 ．3 溢流清水层深度实践观察得出，加药量是否 合适的较直观判断依据就是看溢流井表面有无絮团， 絮团较多，说明加药量少，无絮团说明过加药，较合适 的加药量是在溢流井中心部位有少量絮团。不同气候 条件下，采用不同清水层高度的生产实践见表9 。与 普通西5 0m 浓缩大井相比，溢流清水层相对要求深一 些。溢流清水层太浅及太深都不恰当，较适宜的溢流 清水层范围应在2 ～3m 。 梅山生产实践表明较好地使用H R C ．2 5m 高压 浓密机，溢流清水层控制在2 ～3m 是合适的，这与高 压浓密机中心筒的结构是一致的 从中心筒结构分 析，最少需要2m 的溢流清水层高度来完成药剂与矿 浆的快速结合并沉降 ；台时处理量可控制在7 0 8 0 t ，浓密机底流浓度大于4 5 ％；絮凝药剂用量以4 0 ～5 0 万方数据 第2 期黄保平高压浓密机在梅山尾矿浓缩中的应用 5 l g ／‘干矿为宜。 表9 溢流清水层高度试验 H R c _ 2 5m 高压浓密机的最大台时处理能力应不 小于1 2 0t ，并能达到5 5 ％的较高浓度。 3 ．4 经济效益 以年均处理湿尾矿9 0 万吨来计算，改造前后输出 浓度见表1 0 。 表1 0 湿尾矿年均输送浓度及总体积 经济效益计算如下 1 与改造前相比，减少了矿浆输送量，节约长江 原水补充 2 7 3 一1 6 5 1 0 8 万立方米 。 按1 形t 原水计算，节水1 0 8 万元。 2 与改造前相比，减小隔膜泵开车时间 1 0 8 1 0 4m 3 1 4 0m 3 ／h 77 1 4h S G M B l 4 0 ／7 隔膜泵流量 1 4 0m 3 ／h ，以隔膜泵生产实际负荷每小时1 1 0k w h 、 电单价0 ．7 3 形k 矾计算，年节约电费 77 1 4 1 1 0 0 ．7 3 6 1 ．9 4 万元 3 年消耗药剂量 改造前年均消药剂量 3 0 4 0 0 0 0 ／l0 0 0 0 0 0 1 2 t 冬天使用 改造后年均消药剂量 5 0 9 0 0 0 0 ／10 0 0 0 0 0 4 5 t 全年使用 按梅山自产絮凝剂1 76 0 0 形t 计算，与改造前相 比，年药剂消耗费用 4 5 1 2 1 76 0 0 5 8 ．1 万元 4 与改造前相比，综合年经济效益为 1 0 8 6 1 ．9 4 5 8 ．1 1 1 1 ．8 4 万元 5 随着即将实施的尾矿高浓度长距离输送的投 产，可比效益会更大。 4 结语 H R C - 2 5m 高压浓密机在梅山选矿厂的应用，较 大地提高了梅山湿尾矿浓缩处理能力，改变了以前浓 缩能力不足的状况，显著地提高了浓密机底流浓度，并 获得了可观的经济效益，为即将实施的尾矿高浓度长 距离稳定输送创造了有利条件。 参考文献 [ 2 ] 长沙矿冶研究院．梅山尾矿高浓度浓缩与输送系统研究报告 [ R ] ．2 0 0 5 ． A 拉什顿，A s 沃德，R C 霍尔迪奇．固液两相过滤及分 离技术[ M ] ．朱企新，许莉，谭蔚，等译．北京化学工业出 版社，2 0 0 5 ． 上接第4 7 页 [ 4 ] 孙小俊，顾帼华，李建华，等．捕收剂c s u 3 1 对黄铜矿和黄铁矿浮 选的选择性作用[ J ] ．中南大学学报 自然科学版 ，2 0 l O 4 4 0 6 4 1 0 ． [ 5 ] 李建华，孙小俊．新型捕收剂D L Z 对黄铜矿和黄铁矿浮选的作用 机理研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 0 2 4 5 4 7 ． [ 6 ]G u 矾舒i “u ，H o n gz h o n g ，1 酶nD a i ．I n v e s t i g a t i o no ft h ee 任＆to fN 一 叫b s t i t u e n t so np e d b r n l a I l c eo ft h i o n o c a r b 枷a t e s 鹊s e l e c t i v ec o Ⅱe c t o r s f o rc o p p e rs u m d e sb ya bi n i t i oc a l c I l l a t i ∞s [ J ] ．M i n e r a l sE I l g i n e e r i n g ， 2 0 0 8 1 2 1 0 5 0 1 0 5 4 ． [ 7 ] 刘广义，钟宏，戴塔根．乙氧羰基硫代氨基甲酸酯弱碱性条件下 优先选铜[ J ] ．中国有色金属学报，2 0 0 6 1 6 1 1 0 8 1 1 1 3 ． [ 8 ]c h 舳d r a p r a b h aMN ，N a t a m j 柚KA ．s u 如c ec h e I I l i c a l 锄dn o t a t i o n b e h a v i o I l ro fc h a l c o p 巾t e ∞dp y T i t ei nt l l ep I e s e n c eo fA c i d i t h i o b a c i l l u s t h i 0 0 x i d ∞s [ J ] ．H y d m m e t a l l u E 盯，2 0 0 6 ，8 3 1 4 6 1 5 2 ． [ 9 ]罗仙平，付中元，陈华强，等．会理铜铅锌多金属硫化矿浮选新工 艺研究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 8 8 4 5 5 0 ． [ 1 0 ]袁明华，普仓凤．多金属复杂铜矿铜锌硫分离浮选试验研究[ J ] ． 有色金属 选矿部分 ，2 0 0 8 1 1 3 ． [ 1 1 ] 马晶，任金菊，原连育．某难选多金属硫化矿浮选分离试验研 究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 8 3 8 1 1 ． [ 1 2 ]罗仙平，何丽萍，周晓文，等．浮选动力学研究进展[ J ] ．金属矿 山，2 0 0 8 4 7 l 一7 4 ． [ 1 3 ] [ 1 4 ] 陶有俊，刘文礼，路迈西．细粒煤浮选数学模型的研究[ J ] ．中国 矿业大学学报，1 9 9 9 6 4 2 5 4 2 6 ． 陶有俊，路迈西，蔡璋，等．细粒煤浮选动力学特性研究[ J ] ． 中国矿业大学学报，2 0 0 3 6 6 9 4 6 9 7 ． 万方数据