内蒙古包钢钢联股份有限公司 内蒙古包头市 014010
摘要：尾矿干排工艺存在尾矿成饼性差，滤板和滤布损坏频繁，以及工作环境差等问题，优化实施了增加高效浓缩旋流器及振动脱水筛，与压滤机组成分级脱水尾矿干排新工艺。优化后的尾矿干排工艺取得了良好效果，不仅降低处理成本，且对环境友好。
关键词：尾矿干排；优化；浓缩旋流器；振动脱水筛；分级脱水
1 尾矿处理工艺选择
1.1 带式真空过滤技术
1.1.1设备原理及参数
河钢矿业近北庄矿使用的2台70m2DZ-99/4500带式真空过滤机，单台设备本体功率85kW，配套真空泵功率200kW，渣浆泵功率约30kW，每台设备共315kW，2台同时工作。从尾矿处理情况看，单台DZ-99/4500带式真空过滤机处理能力为50~60t/h，对于超细粒级及含泥量较高的中关矿尾矿来说，处理能力可能会更低。2台同型号的带式真空过滤机处理能力为100~120t/h，无法满足要求，需至少增加1台环形胶带由电机经减速拖动连续运行，滤布铺敷在胶带上与之同步运行。胶带与真空室滑动接触(真空室与胶带间有环形磨擦带并通入水形成水密封)，当真空室接通真空系统时，在胶带上形成真空抽滤区；料浆由布料器均匀地布在滤布上，在真空的作用下，滤液穿过滤布经胶带上的横沟槽汇总并由小孔进入真空室，固体颗粒被截留而形成滤饼；进入真空的液体经气液分离器排出。随着橡胶带移动已形成的滤饼依次进入滤饼洗涤区、吸干区；最后滤布与胶带分开，在卸滤饼辊处将滤饼卸下；卸除滤饼的滤布经清洗后获得再生，再经过1组支承辊和纠偏装置后重新进入过滤区。
1.1.2设备特点
真空带式过滤机的特点：(1)粗颗粒物料脱水效果良好，但处理超细粒级和含泥量较高的物料时，脱水效率低、处理后的物料含水率高，甚至发生设备堵塞。(2)整个生产过程中，真空泵一直处于工作状态，耗电量高。(3)生产过程连续、稳定。(4)滤布需整体更换，设备故障率高，维护、维修费用高。(5)滤液水质差，不能直接作为生产循环水使用，需沉淀后才能再利用。
1.2 隔膜压滤技术
1.2.1设备原理及参数
新方案采用3台高效隔膜压滤机处理尾矿，参考型号HMZGFQ700/2000-U，压滤面积700m2，滤室容积15.75m3，单台处理能力为50~60t/h。理论处理量为15.75(滤室面积，m2)×2.5(尾矿密度，t/m3)×1.5(1个循环时间，40min)=59(t/h)，若进料浓度高，还可以缩短循环时间。故设计为3台压滤机同时工作。系统共配备1台空压机，参数为:25m3/min、功率160kW。以景津环保股份有限公司为代表，工艺流程为:用喂料泵打入压滤机滤室内进行低压过滤，达到一定压力并稳压一段时间后，自动关闭进料阀，向滤室内通入气体或液体进行高压压榨滤饼，使得滤布膨胀变形，对滤饼二次压榨，进一步减少水分。该设备可根据物料性质的不同，选用相适应的滤布。隔膜滤板采用TPE弹性体，压榨压力大，从而使物料含水率大大降低。由于该设备特点是分阶段脱水，不能连续输送矿浆，为保证尾矿处理量以及尾矿浆输送连续性，设计了3台交替输送矿浆，并设置搅拌桶作为缓冲。
系统整体耗电量情况:单台压滤机功率为22kW，空压机功率160kW，喂料泵132kW，压滤机本体、空压机、喂料泵均为间歇性工作。从理论和实际使用情况看，单台平均功率约为120kW。
1.2.2 设备特点
高效隔膜压滤机的特点:(1)隔膜压滤工艺对污泥、尾砂、煤泥等难处理的超细粒级和含泥量较高的物料非常适用。(2)空压机只在冲压过程工作，耗电量少。(3)滤液水质好，可直接用作生产循环用水。(4)自动化程度高，可自动控制进料、隔膜压榨、反吹、松开、卸料、滤板合拢、压紧、自动保压、自动补压，3台压滤机2个工人值守即可。(5)滤布更换方便，设备故障率低，维护成本低。
2 尾矿干排工艺
2.1 工艺流程
选矿厂尾矿干排工艺采用１台φ３８m浓密机和３台KXMZG８００／２０００－U型程控隔膜压滤机对尾矿进行脱水。浮选尾矿浓度为２６％～２８％，经泵送至尾矿浓密机进行浓缩脱水，浓缩至浓度４０％左右，经隔膜泵输送至尾矿压滤车间，再用渣浆泵泵入厢式压滤机，滤饼由汽车运输至尾矿库干堆，滤液及浓密机溢流进入循环水池。
2.2 存在问题
尾矿干排工艺存在的问题具体表现在以下几方面：
１）压滤机喷浆，滤布损坏严重。由于尾矿粒度较粗，滤饼成团性差，卸料时容易粘附在滤布上，导致滤板压不紧，造成喷浆及滤布损坏。系统运行不到１年的时间，滤板全部修补过，滤布成本平均为２．２９元／t，最高时达２．８１元／t，成本较高。
２）压滤机完成压滤作业后，压滤机中心孔内存在矿浆，卸料时会随皮带进入运矿汽车，由于运矿汽车密封性差，导致压滤车间及周边环境差，破坏生态环境。
３）由于压滤机喷浆，造成地面存留大量矿浆，需用水冲洗至回收泵池，再打入压滤机进行压滤，形成内部循环，增加尾矿干排设备的运行负荷和尾矿干排运行成本。
3 尾矿干排工艺优化
目前国内新建地下矿山不允许建设尾矿库，必须采用充填方法处理尾矿。生产前期不具备充填条件时，需采用干排方式处理尾矿。由于矿石性质和选矿工艺不同，矿山的尾矿干排工艺也有一定差异。尾矿干排工艺主要有2种。一是带式过滤工艺，主要设备为真空带式过滤机，二是压滤工艺，采用高效隔膜压滤机设备，尾矿干排工艺的弊端大多在于尾矿中细粒级物料脱水困难，尤其在选择尾矿干排的矿和金矿中，由于矿石性质和生产需要矿石粒度分布更加趋于细小，造成细粒级物料脱水困难。随着矿石开采品位降低，磨矿产品粒度越来越细，尤其含泥成分较多的矿石，导致脱水困难，对尾矿干排工艺产生了一定影响。
3.1 优化工艺流程
针对尾矿脱水中存在的问题及其产生的原因，经过调查研究，基于高效浓缩旋流器与振动脱水筛在尾矿干排方面的优势，增加高效浓缩旋流器和振动脱水筛，与压滤机组成尾矿分级脱水干排工艺，对尾矿干排流程进行优化。浮选尾矿经浓缩后用隔膜泵给入一段JYG２５０－
XK型旋流器组进行浓缩，２用２备；一段旋流器底流通过矿浆分配器进入DW２４型振动脱水筛，其功率２２kW；一段旋流器溢流与脱水筛筛下产物汇合后泵入二段HW３５０型旋流器浓缩分级，１用１备；二段旋流器底流与一段旋流器底流一同给入振动脱水筛，二段旋流器溢流进入搅拌槽，而后给入压滤机进行压滤脱水。
3.2 优化工艺特点
1）旋流器是一种利用离心力强化固液分离的设备，在尾矿干排工艺中具有广泛的应用。JYG250－型高效浓缩旋流器采用独特的多段变锥结构，以及先进的万渐方开数线据给料方式，在尾矿干排脱水中表现出特殊的优势，具有结构简单、占地面积小、处理效率高等优点。该旋流器在获得高底流产率的同时还能获得高底流浓度。高效浓缩旋流器是尾矿干排工艺中的核心设备。
2）振动脱水筛与常规细筛恰恰相反，振动脱水筛小于筛孔的颗粒筛下通过率越少，表明脱水筛的性能越好。因此，振动脱水筛的振动轨迹为直线，倾角向上。DW２４型高频振动脱水筛采用整体设计，专门为尾矿干排设计研发，具有投资省、处理效率高、运行稳定、故障率低等特点，在尾矿干排中具有广泛的应用。
3）优化后的干排工艺，通过高效浓缩旋流器对尾矿进行浓缩脱水，实现粗、细粒级尾矿的初步分级，而采用振动脱水筛对粗粒级尾矿进行脱水，减少进入压滤机的粗粒级尾矿量，避免了压滤机喷浆、滤布损坏等现象出现。
3.3 应用效果
尾矿干排工艺优化后，脱水筛干排率６５％～７０％，水分１８％～２０％，筛下矿浆产率（以干矿计）约１５％，压滤机的水分为２２％左右。大部分粗粒级尾矿经振动脱水筛排出，压滤机给料粒度变细，使得滤饼成团性增强，滤布粘料状况大为改善。干排尾矿合并后，直接通过汽车运输到干排堆场。优化后尾矿干排工艺的喷矿次数明显降低，减少了操作工人数量，降低了工人的劳动强度，有利于生产成本的降低和生态环境的保护。传统的尾矿库排放尾矿存在破坏水资源、污染环境和存在安全隐患等诸多弊端，通过工艺工装标准化，在选企业开发和应用尾矿干排工艺系统，是减少环境污染，实现废弃资源再生的有效途径。
4 结束语
从两种尾矿干排工艺的对比中不难发现，高效隔膜压滤机更适用于超细粒级及含泥量较高的尾矿干排脱水工艺。该工艺设备系统投资少、运行成本低、自动化程度比带式真空压滤高、人员配备少、过滤车间占地小、单台生产能力大、产品含水率低且稳料分布，可进行下一步项目实施及技术推广。
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