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摘要：托庫孜巴依金礦尾礦庫投入運行已十多年，現有庫容無法滿足二期擴建的生產需要，因此將尾礦庫改擴建為干堆場，從而將尾礦濕排工藝優化為干排工藝。通過開展尾礦干排工藝與設備的優化設計研究，介紹如何根據尾礦漿物料粒徑分布特征選擇不同的尾礦干排工藝，并展示了干排工藝設備的優化設計成果。該研究對提高尾礦干排處理效率、降低運行成本、提高回水利用率具有重要的實際意義。

關鍵詞：尾礦干排；尾礦漿；粒徑分布；工藝；設備；優化設計

托庫孜巴依金礦尾礦庫投入運行已十多年，入庫尾礦約有80萬t，堆積標高673．0m。如繼續使用需兩面筑壩，不僅筑壩難度大，且適合筑壩的尾礦不足，需采用其它筑壩材料，將大大減少有效庫容，不能滿足二期擴建的生產需要，因此將尾礦庫改擴建為干堆場，將尾礦濕排工藝改為干排工藝。托庫孜巴依金礦選后處理的尾礦漿有兩種：一種是濃度25％的浮選后漿液，一種是濃度15％的重選后漿液。根據來樣分析，固體顆粒質量濃度25％～28％，粒徑分布見表1。

1托庫孜巴依金尾礦干排方案

根據來樣分析及實驗室沉降試驗數據，托庫孜巴依金尾礦干排工藝流程見圖1。當濃度25％的浮選后漿液進入選后處理系統時，開啟相應閥門使之進入控源分離設備進行旋流分級，底流給入脫水篩進行脫水，溢流給入高效多錐濃密機，濃密機底流進壓濾機，溢流及濾液作為循環水返回系統。當濃度15％的重選后漿液進入處理系統時，開啟相應閥門使之進入傾斜板濃密機，將尾礦漿濃縮至25％濃度后再通過泵1進入控源分離設備。生產中可考慮加5～8g／t絮凝劑。尾礦漿進入控源分離設備分離，使粗顆粒通過振動篩篩出，形成部分含水15％可堆積的干渣；剩余的尾礦漿通過“泵2”進入高效深錐濃密機，與藥劑混合后迅速沉淀，小部分上清液進入尾水處理系統，大部分上清液進入濃密機自循環利用，底部高濃度尾礦漿通過“泵3”進入待壓罐，供壓濾機使用；高濃度尾礦漿進入待壓罐后，通過“泵4”進入壓濾機，將尾礦漿壓濾為含水15％～17％的泥餅和澄清的濾液。

2不同粒徑尾礦干排工藝方案優化設計

尾礦干排的工藝方案是：旋流分離＋高頻振動脫水＋固液濃縮（濃密）＋固液分離（過濾）。旋流分離用于中粗粒徑物料的快速分級與濃縮，高頻振動脫水用于旋流器底流的脫水［1］，固液濃縮（濃密）用于旋流器溢流的濃縮，固液分離（過濾）用于微細粒徑物料的脫水與零污染排放。尾礦不同，其礦物成分不同，比重、濃度、粒徑及其分布也各有差異。在尾礦治理過程中，應根據尾礦漿特性，設計合理工藝方案，選擇合理設備。本研究的工藝優化原則為：針對不同粒徑分布的尾礦漿，在提高干排功效的前提下，盡量減少占地面積、減少濃縮機面積、減少設備投入。1）粗粒徑尾礦漿粗粒徑尾礦漿，固相顆粒d50＞0．075mm，對循環利用回水質量要求不高，干排工藝方案設計為：旋流器＋脫水篩＋濃密機，見圖2。該工藝方案簡單，設備投資低，可連續生產作業，脫水礦物含水率＜20％，適用于不含泥的粗粒徑尾礦。2）中、細粒徑尾礦漿中、細粒徑尾礦漿，固相顆粒d50＝0．075～0．023mm，干排工藝方案設計為：旋流器＋脫水篩＋濃密機＋過濾機，見圖3。旋流器和脫水篩相結合，主要作用是隔粗與脫水［2］；濃密機和過濾機相結合，主要作用是濃縮與脫水。礦漿固相顆粒d50≤0．038mm，占比小于80％且含泥量少的一般采用真空過濾機或加壓過濾機，占比大于80％或含泥量多的一般采用板框式壓濾機。3）超細粒徑尾礦漿超細粒徑尾礦漿，固相顆粒d50＜0．023mm，干排工藝方案設計為：濃密機＋壓濾機，見圖4中的方案a，或旋流器＋濃密機＋壓濾機，見圖4中 的方案b。方案b采用旋流器加濃密機的串聯濃縮，充分利用不同粒徑礦物有不同沉降速度，既可提高濃密機的處理能力［3］，避免其溢流跑渾，又可獲得高濃度底流，以提高干排系統的處理能力［4］。實踐表明，旋流器強制濃縮后的底流濃度可達60％～70％，采用新型長錐旋流器底流濃度可高達70％～80％，高于濃密機結合絮凝劑濃縮后的底流濃度50％～60％。采取何種濃縮方式，由運行成本與效率來綜合決定。

3尾礦干排工藝用關鍵設備

1）旋流器的優化設計研究旋流器是一種固液分級濃縮設備，其工作基于離心重力沉降的作用原理，適用于中粗粒徑。在尾礦干排工藝流程中，旋流器處理后的底流進脫水篩、溢流進濃密機，可高效完成脫水與濃縮工藝［5］。尾礦液經旋流器分級濃縮后，高濃度的粗粒級底流可大幅提高脫水篩生產能力，低濃度的細粒級溢流可有效減輕濃密機的負荷。在設計選型時，可根據進料礦物粒徑分布及濃度，對旋流器的直徑、進料方式、直柱長度以及錐體角度等進行優化設計，常用規格有直徑50～500mm旋流器或由其組成的旋流器組。旋流器的各結構參數對旋流器的分離性能有著直接的影響，其中排口比（底流口與溢流口直徑之比）是影響水力旋流器性能的最重要幾何參數之一。現有旋流器排口比在設備出廠時是固定值，后期會提供不同排口比的替換件來應對不同的工況。當工況發生改變時，排口比不能實現無級調節，導致旋流器的分離性能不理想而難以滿足工作要求。鑒于此，本優化設計研究提供一種水力旋流器排口比在線調節裝置（專利申請號：202120035958．X），通過在底流口與溢流出料口各設置一段耐磨材料柔性管，通過自身的調節裝置調節各自內徑，解決了排口比不能無級調節的問題；裝置還可通過手動或電動等方式實現在線調節，不影響工程施工的連續性。旋流器排口比在線調節裝置如圖5所示，包括底流出料管6和溢流出料管2，底流出料管6與旋流器4的底流出料口5連接，溢流出料管2與旋流器4的溢流出料口3連接，底流出料管6和溢流出料管2均為柔性耐磨材質，底流出料管6和溢流出料管2上分別設有管徑調節裝置1和7，通過管徑調節裝置1或7可分別調節底流出料管6和溢流出料管2的管內徑。2）脫水篩的優化設計研究脫水篩是一種固液分離脫水設備，其工作基于雙電機自同步的反向作用原理，廣泛應用于尾礦干排、精礦回收、泥漿凈化等過濾脫水設備行業。篩機設計選型時，其外形尺寸主要取決于所需脫水物料的物理性質，包括物料的比重、濃度、含泥量、粒徑及其分布等。而對于一定的物料而言，篩機的生產力及生產率取決于篩面尺寸。篩面長度決定篩機生產力，篩面越長生產力越高；篩面寬度決定篩機生產率，篩面越寬生產率越高。篩面開孔率越大，則單位篩面的生產率越大，篩分效率也越高。篩網是影響物料篩分性能最為關鍵的因素，篩網的縫隙寬度是根據物料不同的篩分要求而專門設置的。篩網縫隙寬度如果是固定值，當物料發生變化時，篩面不是“跑漿”就是“漏粗”，難以達到理想篩分狀態。鑒于此，本優化設計研究提供一種縫隙寬度可調式的篩網裝置（專利申請號：202120154987．8），采用夾層設計和齒輪調節機構可實現在線無極調節篩網的縫隙寬度，在提高物料篩分性能的同時也滿足了不同的工作需求。縫隙寬度可調式篩網裝置（圖6），包括篩網外框1和篩網隔板2，篩網外框1為內中空結構，篩網外框1上開設有條形間隔板用于篩分物料，篩網外框1的底部面兩側開設有滑槽；滑槽與篩網外框1的內部相連通，篩網隔板2設置于篩網外框1之中并且可在篩網外框1里前后滑動，篩網隔板2上設有條形間隔板用于調節篩網外框1間隔板之間的縫隙寬度。1—隔板；2—篩框；3—齒條；4—手柄；5—轉軸；6—齒輪圖6縫隙寬度可調式篩網裝置Fig．6Gapwidthadjustabledeviceofscreen

4結論

對托庫孜巴依金礦進行尾礦干排方案設計時，根據尾礦的礦物種類、密度及粒徑分布，礦漿比重、濃度、處理量等指標特征以及現場地理條件，進行合理的配置與設計，采用濃密＋多頻篩＋壓濾的聯合工藝，實現金尾礦渣水的有效分離，達到預期效果。本干排工藝與其他工藝相比，每噸干尾礦可節省成本3元，按1500t／d處理量計，年節省成本可達160萬元，回水利用率達95％以上，具有較好的經濟效益和社會效益。

作者:曾愛民 涂曉琴 吳澤洲 單位:三川德青工程機械有限公司