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微细粒低浓度铁尾矿高效浓缩生产实践 ① 战训友 （鲁中矿业有限公司，山东 莱芜 ２７１１１３） 摘 要 介绍了鲁中矿业有限公司选矿厂微细粒低浓度铁尾矿浓缩生产现状。 根据生产实践中存在的问题，对浓缩工艺进行了改 进，引进了长沙矿冶研究院生产的 ＨＲＣ－２８ 型高压浓缩机替代原有常规浓缩机，不仅彻底解决了微细粒低浓度尾矿的浓缩问题，而 且降低了生产成本。 该改进项目对同类矿山的高效浓缩具有一定的借鉴意义。 关键词 高压浓缩机； 尾矿； 微细粒 中图分类号 ＴＤ９２６文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１４．０２．０１５ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１４）０２－００５７－０４ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｉｎ Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ ｏｆ Ｌｏｗ⁃ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ Ｍｉｃｒｏｆｉｎｅ Ｔａｉｌｉｎｇｓ ｆｒｏｍ Ｉｒｏｎ Ｏｒｅ Ｄｒｅｓｓｉｎｇ ＺＨＡＮ Ｘｕｎ⁃ｙｏｕ （Ｌｕｚｈｏｎｇ Ｍｉｎｉｎｇ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｌａｉｗｕ ２７１１１３， Ｓｈａｎｄｏｎｇ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｗ⁃ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｍｉｃｒｏｆｉｎｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｆｒｏｍ ｉｒｏｎ ｏｒｅ ｄｒｅｓｓｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｉｎ Ｌｕｚｈｏｎｇ Ｍｉｎｉｎｇ Ｃｏ Ｌｔｄ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｗａｓ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｏ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｏｎ⁃ｓｉｔｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｔｈｉｃｋｅｎｅｒ ｂｅｉｎｇ ｒｅｐｌａｃｅｄ ｗｉｔｈ ＨＲＣ－２８， ａ ｈｉｇｈ⁃ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｔｈｉｃｋｅｎｅｒ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｂｙ Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｃｏ Ｌｔｄ， ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｉｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ ｏｆ ｌｏｗ⁃ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｍｉｃｒｏｆｉｎｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ ｓｏｌｖｅｄ ｗｉｔｈ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｓｔ ｒｅｄｕｃｅｄ ａｓ ｗｅｌｌ． Ｔｈｉｓ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｉｃｋｅｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｉｎ ｍｉｎｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｋｉｎｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｈｉｇｈ⁃ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｔｈｉｃｋｅｎｅｒ； ｔａｉｌｉｎｇ； ｍｉｃｒｏ⁃ｆｉｎｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ 鲁中矿业有限公司选矿厂于 １９８５ 年 ９ 月建成投 产，设计有 ３ 个系列，处理铁矿石 ２１０ 万吨／ 年，磨选尾 矿 １００ 万吨／ 年，采用两段浓缩工艺进行处理（第一段 浓缩采用 ２ 台 Φ５３ ｍ 常规浓缩机，第二段浓缩采用 １ 台 Φ４５ ｍ 常规浓缩机）。 ２００５ 年选矿厂开始进行二期 改扩建工程建设，新增 ２ 个系列，铁矿石处理量增至 ４８０ 万吨／ 年，磨选尾矿达到 ２１４ 万吨／ 年，尾矿浓缩在 第二段浓缩新增了 １ 台 Φ４５ ｍ 常规浓缩机，并于 ２００７ 年底投入使用。 随着新增系列的陆续建成投产，尾矿 浓缩能力严重不足，制约了选矿厂的生产。 ２００９ 年， 经试验研究及方案论证，选定了 ２ 台 ＨＲＣ－２８ 型高压 浓缩机，并于 ２０１１ 年底投入使用。 经生产中对尾矿浓 缩工艺的不断调整优化，不仅彻底解决了尾矿浓缩系 统影响生产的问题，而且新尾矿浓缩系统流程简化、自 动化程度高、高效低耗，成为细粒级铁尾矿浓缩的精品 样板工艺。 １ 矿石性质 铁尾矿的主要成分为蛇纹石、透辉石、方解石、绿 泥石、白云石等，尾矿真密度为 ２．８ ｔ／ ｍ３。 采用筛析和 ＣＩＬＡＳ 激光粒度分析仪对该尾矿样 品进行了粒度分析，筛析结果见表 １，激光粒度分析粒 度特征值见表 ２。 表 １ 尾矿筛析粒级分布表 粒级／ ｍｍ粒级分布率／ ％负累计分布率／ ％ ＋０．０７６ ２６．４０１００．００ －０．０７６＋０．０４０６．４３ ７３．６０ －０．０４０＋０．０３０７．４６ ６７．１７ －０．０３０＋０．０２０６．８６ ５９．７１ －０．０２０＋０．０１０１４．０６ ５２．８５ －０．０１０＋０．００５１３．９０ ３８．７９ －０．００５ ２４．８９２４．８９ ①收稿日期 ２０１３－１０－０９ 作者简介 战训友（１９６３－），男，山东莱芜人，高级工程师，主要从事选矿生产管理及研究工作。 第 ３４ 卷第 ２ 期 ２０１４ 年 ０４ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３４ №２ Ａｐｒｉｌ ２０１４ 表 ２ 尾矿－０．０７４ ｍｍ 粒级粒度特征值 项 目粒度／ μｍ 含量占 １０％的粒度１．１２ 含量占 ９０％的粒度３８．１８ 中值粒径８ 平均粒径１３．９ 分析结果表明，该物料属极细物料，是在铁尾矿中 少见的微细粒尾矿，原生矿泥含量高，属极难浓缩的 尾矿。 ２ 二期改造前尾矿浓缩工艺沿革［１］ 原设计选矿采用两段磨矿⁃脱水槽脱泥⁃三段磁选⁃ 磁尾浓缩⁃重选⁃浮选工艺，磁选精矿与浮选尾矿合并 为最终铁精矿，脱水槽尾矿与重选尾矿合并为总尾矿。 尾矿处理工艺为脱水槽尾矿与重选尾矿分别给入一 段、二段浓缩，一段浓缩溢流加药净化后作为净化水供 厂房选别作业用，一段浓缩底流进入二段浓缩，二段浓 缩设计底流浓度 ４１．５％，溢流水返回一段浓缩。 设计 的浓缩工艺流程见图 １。 图 １ 原设计尾矿浓缩流程 选厂投产后，因尾矿粒度远比设计要细，一段浓缩 溢流浊度太高（固含量 ４０～６０ ｇ／ Ｌ），超出澄清池负荷， 导致澄清池压耙、堵塞，净化水超标，因此，在综合考虑 用水平衡和净化效果的基础上，采用了总尾矿两段浓 缩工艺，一段两台浓缩机合理分矿，一台加药（工艺流 程见图 ２），取得了较好效果。 但是，随着选矿处理量 的不断增加，改进后的流程亦不能满足生产要求。 为 此，在委托马鞍山矿山研究院进行试验的基础上，又对 流程进行了改进，去掉澄清池，直接向二段 Φ４５ ｍ 浓 缩机给矿中加药，后改为向 Φ５３ ｍ 浓缩机给矿中加 药，取得了理想的效果。 二期工程设计考虑到选矿规 模扩大后尾矿浓缩能力不足，所以，在二段浓缩新增了 １ 台 Φ４５ ｍ 浓缩机，并于 ２００７ 年投入使用。 图 ２ 原尾矿浓缩工艺流程 ２００９ 年，随着选矿扩建后新增系列的逐步投产， 尾矿浓缩能力日显不足，表现为加药量少时，溢流水易 浑，加药量大时，浓缩机易压耙，严重影响了生产，必须 对尾矿浓缩系统进行改造。 ２０１１ 年前尾矿浓缩工艺流程见图 ３。 图 ３ ２０１１ 年前尾矿浓缩工艺 ３ 新工艺应用 为寻求新的解决方案，经了解和实地考察，决定选 用长沙矿冶研究院的高压高效浓缩技术及装备对尾矿 浓缩系统进行技术改造。 为此，在充分的试验研究的 基础上，新增 ２ 台 ＨＲＣ－２８ 型高压浓缩机及其配套系 统，并留有增至 ４ 台的余地。 ３．１ 工艺流程 按长沙矿冶研究院提供的方案，原尾矿加药浓缩 工艺保留，将 ５０％以上的尾矿给入 ２ 台高压浓缩机加 药浓缩，即可解决问题（最新设计的浓缩工艺流程见 图 ４）。 为此，选矿厂按设计新建了 ２ 台高压浓缩机， 并于 ２０１１ 年投入使用，达到了预期效果，完全满足了 生产要求。 ８５矿 冶 工 程第 ３４ 卷 图 ４ 最新设计的浓缩工艺流程图 新建高压浓缩系统配备了以流态化絮凝剂稀释技 术及装备为核心的加药装置（絮凝剂配加系统），该加 药装置有全自动控制模式和半自动控制模式两种，本 次配置选用了半自动控制模式，除干粉药剂的加入为 自动提醒、人工操作外，其它各项为自动操作，其配加 药流程为（干粉） 加入⁃调制⁃储存⁃老化⁃稀释⁃输送。 各项指标均由 ＰＬＣ 进行控制。 ３．２ 生产中的改进 ２ 台 ＨＲＣ－２８ 型高压浓缩机的设计处理能力为 １５０ ｔ／ ｈ，现场考察后认为有进一步提高的潜力。 为 此，生产中逐步增大其给矿量，直至将全部尾矿给入 ２ 台高压浓缩机中。 实践表明在原矿品位、选矿比稳定 的情况下，尾矿经两台高压浓缩机一段浓缩完全可以 满足主厂房 ５ 个系列生产要求，单台处理能力最大可 达到２００ ｔ／ ｈ，是设计的２．５ 倍多，浓缩底流浓度可达到 ４０％～５０％，絮凝剂消耗量为２６．４ ｇ／ ｔ。 ２０１３ 年４～８ 月 浓缩指标见表 ３。 表 ３ ２０１３ 年 ４～８ 月尾矿浓缩生产指标 台时处理量 ／ （ｔｈ －１ ） 给矿浓度 ／ ％ －３０ μｍ 粒级 含量／ ％ 絮凝剂消耗量 ／ （ｇｔ －１ ） 底流浓度 ／ ％ 溢流浊度 ／ （ｍｇＬ －１ ） １５６．２０１０～１５６１．１０２６．４０４１．２６＜６００ ３．３ 新工艺特点 ３．３．１ ＨＲＣ 型高压浓缩机 ＨＲＣ 型高压浓缩机［２］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，其技术达 世界先进水平。 该设备通过改进池体结构，改变两相 流运动状态，提高沉降效率。 通过在浓相层中设置一 特殊的搅拌装置，破坏浓相层中平衡状态，促使浓相层 中形成低压区，这些低压区成为浓相层中水的通道，水 通道大大加快了浓缩机中的压缩过程，可充分发挥浓 相层的过滤、压缩作用，具有大处理量及高底流浓度的 综合优点。 设备的工作过程 矿浆进入给料箱，经消气后由 溜槽或管道给入中心旋流分散井，与加入其中的药剂 充分混合，然后进入浓缩机中的浓相层，通过在浓相层 的再絮凝、过滤、压缩作用，澄清后的溢流从上部溢流 堰排出，高浓度底流由下部排矿口排出。 设备的特点设备采用多头传动，传动扭矩大、效 率高；设备处理能力大；具有消能、混合浆体装置，充分 发挥絮凝剂絮凝作用；优化设计浓相层深度，确保底流 排矿稳定、浓度高；优化设计底锥及耙架结构，确保浓 浆自卸、畅通排出；澄清区较深，便于装配斜管设施，确 保溢流水质达标。 ３．３．２ 流态化絮凝剂稀释装备 流态化絮凝剂稀释装备是长沙矿冶研究院近年来 研发的一种技术先进、效果理想的加药装置，它摒弃了 传统加药装置设备投资大、基础设施费用高、药剂单耗 高、效果不理想等缺点，其主要优点为总药剂耗量较 大条件下，药剂的调制稀释系统投资降低 ４０％；采用 高速水流稀释减少稀释时间，同时降低系统能耗；将药 剂稀释浓度降至 ０．１％以下，提高药剂絮凝效率，降低 药剂单耗用量。 ３．３．３ 流程简化、浓缩操作自动化 最新浓缩工艺由两段浓缩简化为一段浓缩，浓缩 机由 ６ 台简化为 ２ 台，工艺的简化，大大方便了生产操 作和管理。 高压浓缩系统不论是设备本体，还是加药装置，自 动化程度较高。 浓缩机工作时设有过载保护，采用扭矩传感检测 浓缩机的主轴负载，作为浓缩机机械保护的驱动信号。 在浓缩机底流泵的出口管道上安装电磁流量计和浓度 计，采用流量计检测浓缩机的底流排矿流量，采用长沙 矿冶研究院的非辐射浓度检测技术检测浓缩机的底流 浓度，采用压力传感器检测浓缩机底部的压力，间接反 映浓缩机内的存矿量，浓缩机的底流渣浆泵采用变频 驱动，通过调节变频器的频率调节浓缩机底流渣浆泵 的流量。 系统采用 ＳＩＥＭＥＮＳ ＳＩＭＡＴＩＣ Ｓ７－２００ 系列 ＰＬＣ， 拥有常规手动按钮和智能化触摸屏双模式操作，拥有 极高的可靠性、人性化的操作模式以及强劲的通讯能 力及丰富的拓展模块，通过 ＰＬＣ 指令及定制编程，配 合现场的检测、监测实现了系统的自动调节。 全部设 ９５第 ２ 期战训友 微细粒低浓度铁尾矿高效浓缩生产实践 备亦可通过操作台集中手动操作。 ４ 新工艺效果 与常规浓缩相比，新浓缩工艺处理微细粒低浓度 铁尾矿投资省、效率高、成本低、效益好。 估算处理同 样矿量条件下，投资减少 ５０％，占地面积只有常规浓 缩的 １０％，相当于处理能力是常规浓缩机的 １０ 倍， 尾 矿浓缩底流浓度提高 １０％以上，大大减少了尾矿的输 送量，年节约水、电、备件、人工等费用约 １ １００ 万元， 一年即可收回全部投资。 而且，新工艺应用后高浓度 尾矿质量浓度可达 ５０％以上，为下一步尾矿压滤造 砖、尾矿压滤干堆创造了条件，间接效益十分可观。 ５ 拟改进措施 ５．１ 增加浓缩机台数 高效浓缩机的运行负荷超设计 １～２ 倍，长期超负 荷运转对设备不利。 为此，现场正在考虑再增加 １ 台 ＨＲＣ－２８ 型高效浓缩机，以便减轻设备负荷。 ５．２ 自动化升级改造 虽然现有浓缩系统及底流输送隔膜泵系统的自动 化控制程度比较高，但仍存在一些问题，如① 絮凝剂 配加系统给料为人工给料，工人劳动强度较大；② 浓 缩机未设计清水界面检测，无法有效控制絮凝剂的用 量，增加了絮凝剂的成本；③ 浓缩机的底流浓度是经 常变化的，而尾矿输送总砂泵站的每台隔膜泵 ＰＬＣ 通 过总线连接到上位机进行远程控制，隔膜泵的输送流 量是人工给定的，不能及时变化，导致其前面的调浆搅 拌桶液位波动较大，搅拌桶易于溢出矿浆，影响生产。 因此，对浓缩、输送系统自动化改造很有意义。 为此，下一步拟对浓缩、输送进行自动化改造，内 容包括① 浓缩系统的泥水分界面检测控制絮凝剂 的用量根据浓缩机内的泥水分界面和浓缩机的床层压 力信号变化自动调整。 ② 浓缩系统絮凝剂干粉料仓 以及自动配加药控制。 ③ 输送系统隔膜泵前调浆搅 拌桶的液位检测控制。 ④ 输送系统隔膜泵的流量检 测控制及管道系统的运行监控。 ⑤ 浓缩、输送集中控 制系统浓缩系统控制室内现有工控机作为人机界面， 总控制室计算机（设在尾矿输送泵站）和浓缩系统控 制站计算机为整个控制系统的首端和末端人机界面， 均可以对整个浓缩输送系统进行控制。 无论操作人员 位于哪个控制室，均可以通过各自控制室的人机界面 对整个浓缩输送系统进行操作。 ⑥ 通讯及管理系统 改造。 ⑦ 相关的低压配电系统改造。 ６ 结 语 鲁中矿业有限公司选矿厂引进由长沙矿冶研究院 生产的 ＨＲＣ－２８ 型高压浓缩机对微细粒低浓度尾矿 浓缩系统进行了改造，并在生产实践中对流程进行了 有益的探索和调整，使浓缩工艺大为简化，浓缩效率大 大提高，节约了浓缩输送成本，经济社会效益显著。 在充分发挥系统潜能的基础上，为保证系统的稳 定性、可靠性和选矿厂的生产操作管理水平，下一步有 必要对尾矿浓缩、输送系统进行进一步的改进和完善。 参考文献 ［１］ 战训友． 选矿厂环水净化试验与生产实践［Ｊ］． 金属矿山，１９９２ （２）４３－４６． ［２］ 仝克闻，陈毅琳，战训友，等． ＨＲＣ 型高压浓缩机的开发及应用实 践［Ｊ］． 有色金属（选矿部分），２０１１（Ｓ１）２７３－２７６． 􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎 （上接第 ５６ 页） 磁铁矿矿石，矿石中硫化锌与磁铁矿多以浸染状不均 匀嵌布在脉石中，且二者嵌布关系较为密切。 通过流 程对比选择，采用先浮选后磁选、阶磨阶选的工艺流 程，闭路试验获得了锌精矿品位 ５７． ５７％、 回收率 ９３􀆱 ８０％，铁精矿 ＴＦｅ 品位６５．１８％、回收率６１．７９％的分 选指标。 参考文献 ［１］ 高照国，曹耀华，刘红召，等． 某难选褐铁矿直接还原焙烧⁃磁选工 艺研究［Ｊ］． 矿冶工程，２０１３（４）４９－５１． ［２］ 曹进成，吕 良，曹 飞，等． 内蒙古某低品位铁矿可选性试验研 究［Ｊ］． 矿冶工程，２０１２（５）３７－４０． ［３］ 倪章元，肖 丽． 某难选锌铁硫矿选矿试验研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１１（１）３３－３５． ［４］ 张泾生，阙煊兰． 矿用药剂［Ｍ］． 北京 冶金工业出版社，２００９． ［５］ 陈家模． 多金属硫化矿浮选分离［Ｍ］． 贵阳贵州科技出版社， ２００１． ［６］ 杨 敏，邱廷省，代志鹏，等． 某锌铁多金属硫化矿选矿试验研究 ［Ｊ］． 矿产综合利用，２００８（６）１１－１５． ［７］ 董 英，王吉坤，冯桂林． 常用有色金属资源开发与加工［Ｍ］． 北 京冶金工业出版社，２００５． ０６矿 冶 工 程第 ３４ 卷