河北某磁铁矿尾矿全粒级干排工艺试验

闫雷超 周 悦

(滦平建龙矿业有限公司)

河北省某磁铁矿铁矿石资源品位低，选矿比高，年处理铁矿石1 200万t，碎矿作业甩废率65%，湿式尾矿量约300万t/a。通过实施尾矿全粒级干排工艺，可减少尾矿回水输送电耗，同时解决湿式尾矿堆存场地问题，保证矿山生产的连续性。为此，河北省某磁铁矿开展了尾矿全粒级干排工艺试验研究。

1 尾矿性质

河北省某磁铁矿尾矿干量400 t/h，质量浓度35%，中值粒径0.13 mm，密度3.18 t/m3，-0.037 4 mm含量30%，破碎系统设置了高压辊磨机，尾矿中的微细粒物料含量高，颗粒不易沉降。

2 原有尾矿干排工艺流程

河北省某磁铁矿矿山现有工艺流程采用两段磨矿三段磁选工艺，尾矿采用部分干排工艺。一段磁选尾矿经渣浆泵输送至旋流器进行分级，旋流器底流进入脱水筛进行湿法筛分作业，筛孔尺寸为0.6 mm，筛上粗粒物料为机制砂，用于建筑产品销售，实现废物地回收利用，筛下矿浆与旋流器溢流进入φ60 m浓密机。二、三段磁选尾矿经斜板浓密机浓缩后溢流用于内部循环水，底流经渣浆泵输送至旋流器，旋流器底流进入脱水筛进行湿法筛分作业，筛上产品为细砂经皮带输送至排土场，筛下产品与旋流器形成闭路，旋流器溢流进入φ60 m浓密机。浓密机溢流水进入选厂高位水池用于生产用水，浓缩池底流经渣浆泵输送至现有尾矿库。原有尾矿干排工艺流程见图1。

图1 河北某磁铁矿尾矿干排工艺流程

3 尾矿全粒级干排工艺研究

3.1 试验用盘式过滤机

为实现尾矿全粒级干排，针对目前浓密机底流矿浆进行尾矿脱水试验。为有效降低企业投资，本研究采用投资较低的盘式过滤机进行尾矿过滤试验(图2)。盘式过滤机滤扇采用高强度工程塑料，其环状设计能够提高过滤机的有效利用面积，减少不必要的真空损失，有利于降低作业能耗[1-3]；其搅拌方式采用摇臂式，能够解决磁铁矿尾矿密度大、颗粒粗的物料沉降快的难题，有较好的处理能力[4-5]；且滤液清澈，可重复利用，能够减少废水排放，符合当前清洁生产的环保大趋势。

图2 试验用盘式过滤机

3.2 试验用泥水分离剂

矿浆一般由液态水、正离子固态物、负离子固态物3部分组成。常规固态物呈悬浮状态在液态水中，常规悬浮物矿浆一般自行沉降就可达到理想效果；但特殊类矿浆由于含有大量亲水基团的固态物，在液态水中呈半溶解半悬浮状态，此类矿浆沉降速度极慢。通过分析矿浆中正负离子固态物的存在比例，利用电荷同性相斥、异性相吸的原理，反比例1∶1将活性正电荷与活性负电荷通过有机膜处理结合后，加入矿浆中进行针对性电荷吸附，人为破坏亲水基团以增加固态物的疏水性，使半溶解的固态物快速与液态水分离，继而达到沉降澄清的理想效果[6-8]。矿浆澄清沉降后，药剂自行挥发，无任何残留痕迹，可保证循环澄清水的正常使用。

3.3 尾矿全粒级干排试验

在不同试验条件下进行全粒级尾矿干排试验，试验结果为：①尾矿矿浆直接过滤，滤扇上只吸附细粒级尾矿颗粒，滤饼极薄，无法正常卸矿，过滤系数无法测定；②尾矿矿浆直接过滤，添加阴离子絮凝剂后，少量尾矿吸附在滤扇边缘，过滤系数0.202 t/(m2·h)；③低浓度直接过滤，添加泥水分离剂和絮凝剂后，在过滤机无溢流或少量溢流时，(低浓度全粒级)过滤系数0.546 t/(m2·h)；④添加泥水分离剂和絮凝剂后(图3、图4)，通过浓缩排出上层清液后，高浓度底流进入过滤机进行脱水试验，浓缩前矿浆浓度27.78%，浓缩后过滤机给矿浓度31.86%，泥水分离剂用量30 g/t，絮凝剂用量30 g/t，过滤系数为1.027 t/(m2·h)，滤饼水分16.18%，滤液水质清澈(图5)。尾矿干排过滤试验结果见表1，试验产品粒级筛析结果见表2。

图3 添加泥水分离剂和絮凝剂后的矿浆上层清液照片

图4 添加泥水分离剂和絮凝剂后的过滤效果

图5 全粒级尾矿过滤试验滤液

表1 尾矿干排过滤试验结果

表2 尾矿过滤产品粒级筛析结果

4 结 语

(1)河北某磁铁矿针对超细度、泥化严重、亲水性高、不易沉降、微细悬浮颗粒多的矿浆，采用泥水分离剂彻底分离固液，最大限度地提高了过滤水的澄清度。

(2)采用旋流器+脱水筛+浓密机+泥水分离剂+盘式过滤机的干排工艺，在不影响原工艺中粗颗粒尾矿生产建设用机制砂的前提下，能够满足该地区磁铁矿尾矿全粒级干排工艺需求；且该方案具有设备投资低、运行成本低、操作简单的特点，易于实现智能化远程操作，具有广阔的推广前景。