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尾矿处理指南

尾矿是选矿厂产生的有用组分含量低且无法用于生产的部分,是工业固体废弃物的主要组成成分。尾矿处理是矿山生产的重要环节之一,目前尾矿处理方式大致有三种:尾矿再选、尾矿脱水(尾矿干排)、以及尾矿填充采空区。

尾矿干排设备压滤机

一、尾矿再选

(一)、尾矿再选工艺

尾矿中有用组分含量虽然比较低,但是采用先进技术和合理工艺进行尾矿再选,也可较大程度地回收尾矿中的有用组分,使资源得到充分的回收利用,减少最终尾矿的产量,缓解尾矿对环境的压力。目前常见的尾矿再选工艺包括以下几种类型:

1、使用浮选工艺处理含有硬硼钙石、氧化锌、磷灰石等矿物的尾矿

由于新药剂、新工艺的发展,一些简单工艺产生的尾矿,尤其是老尾矿,能够经过浮选再选处理得到可以回收利用的精矿产品。

2、利用新型重选设备回收尾矿中的微细粒矿物

很多传统的新型重选设备在经过使用发明和完善以后,能够在细粒和超细粒尾矿的再选中得到应用,比如立式离心选矿机、复合力场摇床、复合力场离心机等等。

3、使用微生物处理和浸出技术处理尾矿

这种技术主要使用微生物的生化作用改善尾矿性质,通过微生物浸出或微生物矿化的方式,提取出尾矿中的有害金属离子,避免造成环境污染。

(二)、尾矿再选设备

1、重选设备

重选法常常是砂金、含稀有金属砂矿的主要选别方法;锡石和黑钨矿也常常采用重选法处理;分选红铁矿、铀矿、铬铁矿、钛铁矿、锰矿、铌钽铁矿等矿石也常采用重选法;此外,也可处理金刚石、重晶石和石英等非金属矿石。

重选法尾矿再选工艺其选矿成本低、工艺流程简单、无污染、节能效率高,在再选作业中,多用于处理粗、中粒及部分细粒级矿物。主要设备有:螺旋溜槽、摇床、跳汰机、离心机等。

2、磁选设备

磁选法广泛应用于黑色金属、有色和稀有金属矿石的选别、非金属矿石原料的除杂、从冶炼生产的废渣中回收废钢以及污水处理等。目前用于尾矿再选的磁选设备主要有SLo高梯度磁选机、永磁磁选机、中磁场和强磁场磁选机和干式磁选机等。在再选作业中,多用于处理含有磁性矿物的选别或是含有磁性杂质的除杂作业。主要设备有:永磁磁选机、SLo高梯度磁选机、中磁场和强磁场磁选机、磁滚筒、干式磁选机等。

3、浮选设备

浮选法的应用范围比较广,可处理细泥物料以及难处理尾矿。由于尾矿具有贫、细、杂,入选矿浆浓度高等问题,因此常规的浮选机难以满足尾矿浮选的要求。适于处理微细粒或复杂难选矿物。主要设备有:XCF浮选机、KYF浮选机、SF浮选机、JJF浮选机、粗颗粒浮选机、浮选柱等。

二、尾矿干排

(一)、尾矿干排工艺

尾矿干排是使用脱水型旋流器、高效高频脱水筛、高效深锥浓缩机等专利设备的新型工艺,能够将尾矿中含水量降低至15%以下,且节约成本,能够有效避免环境污染。

尾矿经渣浆泵输送到水力旋流器进行浓缩和分级,水力旋流器的沉砂进入高频高效脱水筛进行脱水处理,溢流则进入高效化改造浓缩机进行浓缩处理。经高频高效脱水筛处理过后的粗粒尾矿经皮带运输机运输到料场堆存。其中,经高效化改造浓缩机浓缩处理过后的尾矿由渣浆泵输送到厢式压滤机进行压滤处理,压滤机的滤饼自卸到皮带运输机上,把细粒尾矿运输到料场堆存。

1、旋流器+高效化改造浓缩机+高效多频脱水筛+厢式压滤机工艺

尾矿干排工艺流程图

浓缩脱水型水力旋流器+高效滓锥多锥浓缩机+高效多频脱水筛(+带式压滤机)联合机组,是鑫海研发的新型高效脱水工艺。
应用条件:可满足-400目95%以内所有矿种的脱水要求
含水率:含水率小于15%
优势:脱水效率高、投资少、运行成本低,另外,对-200目65%以内的易脱水物料、尾矿矿浆用泵给到旋流器组进行初步浓缩脱水,旋流器底流进到多频脱水筛,溢流进浓缩机浓缩,浓缩机底流给入脱水筛,脱水筛筛上物料为最终干排尾矿,含水率小于15%。若尾矿粒度较细且含泥量较大,则浓缩机底流应该用小型压滤机处理。由于进浓缩机的矿浆为一段或两段旋流器分级的溢流,所以物料粒度很细,可以—定程度上延长滤布的使用寿命。

2、旋流器+浓缩机+脱水筛工艺

旋流器+浓缩机+脱水筛工艺是将尾矿给入旋流器进行初步浓缩脱水,旋流器的溢流给入浓缩机,浓缩机的溢流水返回生产循环水回用;旋流器的底流和浓缩底流给入脱水筛,脱水筛的筛上物直排,筛下物返回浓缩机。
应用条件:基本满足-400目95%的脱水要求
含水率:含水率为20%~25%
优势:用脱水筛代替价格贵且耗电的压滤机设备,节耗、投资少
缺点:脱水筛筛下的细粒级物料返回到浓缩机形成无限循环,使浓缩澄清水跑混,浓缩效果差

3、浓缩机+过滤机工艺

浓缩机+陶瓷过滤机工艺将尾矿浆给入浓缩机,其底流直接给入过滤机,滤饼直接干排。该种工艺分两种,差别在于压滤设备,一种采用陶瓷过滤机,另一种采用厢式压滤机。
应用条件:生产,适于中细粒级为尾矿和精矿脱水,针对粗粒级和小于-400目85%的矿浆脱水有一定难度
含水率:(陶瓷过滤机)含水率为15%~20%;(厢式压滤机)水率为15%~25%
优势:工艺设备组合可连续生产
缺点:工艺设备投入高,陶瓷滤板易堵塞,特别是对于含细粒级和石英较多的物料,且清洗工艺较复杂,要求严格;压滤机滤布寿命一般维持1~3个月,且价格较贵。

4、旋流器+浓缩机+带式过滤机工艺

旋流器+浓缩机+带式过滤机工艺是将尾矿浆由泵给入旋流器,旋流器溢流给入浓缩机,旋流器底流和浓缩机底流合并给入带式压滤机,过滤尾渣直接干排,经浓缩的溢流水和过滤水返回选厂循环利用。
应用条件:生产,适于中粗粒级尾矿脱水
含水率:含水率为15%~18%
优势:工艺设备组合可连续生产
缺点:整体的生产运营成本较高,电耗较高。

5、旋流器+浓缩机工艺

旋流器+浓缩机工艺是将尾矿将经泵给入旋流器,旋流器溢流给入浓缩机,浓缩机溢流为澄清水,返回选厂循环利用。
应用条件:任何粒径
含水率:含水率为50%左右
优势:工艺流程可针对尾矿的不同粒径进行优先浓缩,成本较低
缺点:底流浓度高,不易干堆。

(二)、尾矿干排设备

1、浓缩脱水型水力旋流器

水力旋流器主要有圆柱体、锥体、溢流口、底流口与进料口组成。水力旋流器对尾矿进行浓缩脱水、分选富集等作业,工艺简单、效率高、投资低。在尾矿干排工艺流程中,尾矿浆分级采用水力旋流器可有效提高沉砂产率,提高分级效率,保证沉砂浓度。

2、高频高效脱水筛

高频高效脱水筛其结构包括振动电机、筛网、脱水筛框架、支座和橡胶弹簧等。高频高效脱水筛是一种新型、高效的脱水设备,结构简单,维护方便、操作简单。高频高效脱水筛不仅可以满足细粒矿物的脱水分级要求,还因其处理量大、脱水效果好而被广泛运用于细粒尾矿的脱水作业。在尾矿干排工艺流程中,高频高效脱水筛采用独特的筛板结构,加上电机的高频振动,不仅使矿浆颗粒不易穿过筛孔,而且脱水效率更高,最终可得到含水量小于15%左右的干堆尾矿。

3、高效化改造浓缩机

高效化改造浓缩机主要由圆形浓缩池和耙式刮泥机两大部分组成,适用于处理细粒和微细粒物料,处理能力远大于常规浓缩机。在尾矿工艺流程中,采用絮凝剂浓缩技术可以大大增加细粒尾矿的沉降速度和固体通量,最终获得较高的底流浓度。

4、带式压滤机

厢式压滤机主要有五大部分组成:机架部分、自动拉板部分、过滤部分、液压部分和电器控制部分。厢式压滤机被广泛运用于尾矿干排中,其优越性在于正压、高压强脱水,滤饼水分低,能耗少。使用厢式压滤机处理尾矿后的滤液清澈透明,可达到环保废水直接排放要求,过滤后干渣含水率达到8%以下,大大降低尾矿输送成本及尾矿干堆的风险。

5、耐磨渣浆泵

尾矿干排工艺流程中,渣浆泵是一种必不可少的尾矿矿浆输送设备,其作用是把矿浆运送至水力旋流器和厢式压滤机中。渣浆泵内衬采用耐磨橡胶,不仅增强了自身的耐磨性能,而且保证了旋流器组和压滤机处于良好的工作状态,延长渣浆泵使用寿命。

(三)、尾矿干排工艺对比

4000t/d尾矿干排的各种工艺方案对比

针对目前尾矿干排脱水常用的设备和工艺,以处理能力为4000t/d,粒度-200目65%,浓度30%,PH中性的尾矿干排为例,其工艺对比如下:

主要工艺设备 装机功率/kW 主要易损件寿命 产品水分/% 总投资/万元 成本元/t
浓缩机Φ45-53米1台
带式过滤机90m25台
真空泵5台
渣浆泵10台
≈700 滤布2~3个月 14~18 ≈1300 6~8
浓密机Φ45-53米1台
陶瓷过滤机10台
真空泵10台
≈600 陶瓷板2~6个月 8~10 ≈000 5~8
浓密机Φ45-53米1台
厢式过滤机1060m28台
渣浆泵16台
≈500 滤布1~3个月 16~22 ≈800 5~8
浓缩脱水型水力旋流器2组
Φ18髙效深锥多锥浓密机2台
VD1536髙效多频脱水筛6台
渣浆泵4台
≈300 筛网寿命大于7个月 15~20 ≈700 2~3

通过以上对比分析市以看出,浓缩脱水型水力旋流器+高效滓锥多锥浓缩机+高效多频脱水筛联合机组系统脱水工艺。具有投资少、功耗低、成本低、适合的矿置粒级宽的特点、按照年工作日330天计算,该工艺比其他尾矿干排工艺每年可节省成本375~625万元以上。而且回水率可达75%以上,按浓度30%计算,每年可再利用水资源230万m3。按1.5元/m3计算,可节约345.万元。两选项合计可达605-855万元以上,仅节省的成本一年就可收回投资。

三、尾砂填充采空区

(一)、尾矿填充工艺

尾砂填充采空区是利用尾砂废料,经过处理后重新填回被采空的区域,可以达到保护地貌、减少尾矿坝成本等作用。目前尾砂填充采空区的主要方法有两种:

1、全尾砂胶结充填技术

全尾砂胶结充填使用脱水尾矿与水泥、粉煤灰等混合,形成充填骨料,利用管道自流将充填浆料送入采充区,达到填充采空区的目的。

2、高水固结全尾砂充填技术

高水固结全尾砂充填与全尾砂胶结填充相似,不同之处在于使用了高水材料作为胶凝材料而不是水泥。这种方法使用以铝酸盐、硫铝酸盐为主的甲料和以硬石膏、生石灰、促凝剂为主的乙料,分别制浆输送,在填充前进行混合,具有凝结速度快的特点。

(二)、尾矿填充设备

尾矿胶业充填工艺主要应用的设备为:渣浆泵、深锥浓缩机、给料机、振动筛、搅拌槽等。

尾矿处理工艺推荐:尾矿再选工艺,尾矿干排工艺,尾矿胶结充填工艺

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