硫精礦機(jī)械脫水研究及應(yīng)用

劉迎春，董遂珍，于 玲，李衛(wèi)昌

(金堆城鉬業(yè)股份有限公司，陜西 華州 714102)

0 引 言

我國(guó)絕大多數(shù)選礦廠采用濕式選礦，在磨礦、分級(jí)和選別過程中，需向礦石里加入大量的水。這樣選出的精礦含有相當(dāng)數(shù)量的水，如浮選精礦礦漿一般含水量為60%～80%。精礦含水量是精礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之一，因此，國(guó)家制定了精礦水分限制標(biāo)準(zhǔn)，夏、秋季節(jié)應(yīng)不大于10%，春、冬季節(jié)應(yīng)不大于12%[1]。為了滿足用戶和運(yùn)輸要求，必須對(duì)精礦產(chǎn)品進(jìn)行脫水處理。

脫水一般由濃縮、過濾和干燥3個(gè)作業(yè)組成。選擇脫水方法時(shí)應(yīng)根據(jù)物料的性質(zhì)(粒度、比重、磁性等)和脫水后產(chǎn)品的水分質(zhì)量要求來決定。

1 精礦脫水現(xiàn)狀及存在的問題

某鉬業(yè)公司年產(chǎn)硫精礦70余萬噸，硫精礦脫水工藝流程為：浮選后的硫精礦礦漿經(jīng)泵輸送到沉淀池先自然沉降脫水，然后經(jīng)倒運(yùn)車多次露天翻曬，水分達(dá)到合格后用裝載車裝車外運(yùn)?，F(xiàn)工藝存在以下問題：

(1)硫精礦露天堆放揚(yáng)塵。硫精礦直接堆放在露天料場(chǎng)，產(chǎn)生粉塵，對(duì)周圍的環(huán)境以及人員身體健康會(huì)產(chǎn)生一定的危害。

(2)污染地下水。在硫料場(chǎng)地進(jìn)行硫精礦晾曬脫水的過程中，大部分水揮發(fā)到空氣中，小部分水滲入地下，對(duì)周圍的地下水產(chǎn)生污染。

(3)自然晾曬，硫精礦水分波動(dòng)大，受天氣影響較大。若出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間雨雪天氣，將無法進(jìn)行硫精礦晾曬及運(yùn)輸，因晾曬場(chǎng)地堆存能力限制，嚴(yán)重影響硫精礦生產(chǎn)組織。

(4)自然脫水，溢流水濃度大，溢流中硫精礦損失大。

(5)場(chǎng)地多，地方分散。3個(gè)硫精礦堆料場(chǎng)地，人員多、料場(chǎng)分散，不利于公司統(tǒng)一調(diào)配指揮，生產(chǎn)成本高。

(6)倒運(yùn)費(fèi)用較高。硫精礦在脫水晾曬過程中需要大量的機(jī)械設(shè)備(裝載機(jī)和倒運(yùn)卡車)進(jìn)行倒運(yùn)，機(jī)械倒運(yùn)費(fèi)用高。

2 硫精礦機(jī)械脫水試驗(yàn)研究

2.1 陶瓷過濾機(jī)脫水試驗(yàn)

2.1.1 試驗(yàn)設(shè)備與流程

試驗(yàn)設(shè)備采用TT-2陶瓷過濾機(jī)(陶瓷板微孔為2～5 μm)，自制φ1 m深錐濃密機(jī)，ZJQ15-15-3潛水渣漿泵、烘箱等。試驗(yàn)流程見圖1，即將試驗(yàn)礦漿用潛水渣漿泵輸送到濃密機(jī)內(nèi)進(jìn)行濃縮，濃縮后的礦漿自流到陶瓷過濾機(jī)槽體內(nèi)，通過陶瓷過濾機(jī)進(jìn)行過濾脫水。濃密機(jī)溢流和陶瓷過濾機(jī)溢流及過濾水通過管道排放到生產(chǎn)事故泵池內(nèi)再回收。

圖1 陶瓷過濾機(jī)脫水試驗(yàn)流程圖

2.1.2 試驗(yàn)樣

從生產(chǎn)中直接截取一部分硫精礦礦漿進(jìn)行試驗(yàn)和采取不同場(chǎng)地自然晾曬干后的硫精礦加水兌成礦漿進(jìn)行試驗(yàn)。

2.1.3 試驗(yàn)結(jié)果

生產(chǎn)礦漿進(jìn)行陶瓷過濾機(jī)脫水試驗(yàn)結(jié)果見表1，用干礦調(diào)漿進(jìn)行陶瓷過濾機(jī)脫水試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表1 硫精礦礦漿陶瓷過濾機(jī)脫水試驗(yàn)結(jié)果 %

表2 硫精礦調(diào)漿后陶瓷過濾機(jī)脫水試驗(yàn)結(jié)果 %

從試驗(yàn)現(xiàn)象觀察，硫精礦礦漿和自然晾干的硫精礦粉再調(diào)漿經(jīng)過濾機(jī)過濾后硫精礦濾餅顏色和厚度無明顯變化，說明選硫礦漿中遺留的少量起泡劑和捕收劑對(duì)陶瓷過濾效果無明顯影響。兩種試樣每平米每小時(shí)處理硫精礦均為400～1 000 kg。

從表1和表2可以看出:

(1)陶瓷過濾機(jī)對(duì)粒度較大的物料吸附能力有限。給料粒度粗時(shí)，不適宜用陶瓷過濾機(jī)脫水。當(dāng)給料物料細(xì)度-0.074 mm小于52.0%，過濾機(jī)不吸量。

(2)陶瓷過濾機(jī)處理能力受給料濃度影響較大。給料濃度越大，濾餅越厚，過濾機(jī)處理能力越大。

(3)硫精礦過濾后的水分較低。過濾后濾餅水分在9.85%～8.51%之間，滿足硫精礦水分不大于10%產(chǎn)品質(zhì)量要求。

2.2 旋流器+脫水篩脫水試驗(yàn)

陶瓷過濾機(jī)試驗(yàn)過程中，當(dāng)硫精礦粒度較粗時(shí)，過濾機(jī)不吸量，因此采用旋流器+脫水篩進(jìn)行脫水試驗(yàn)。

2.2.1 試驗(yàn)設(shè)備與流程

試驗(yàn)設(shè)備分別為FX350-GX-P旋流器，ZKJ1127脫水篩(篩孔0.3 mm，振動(dòng)電機(jī)功率2.4 kW×2)，ZJQ15-15-3潛水渣漿泵、烘箱等。試驗(yàn)流程見圖2。即硫精礦原礦漿用潛水渣漿泵輸送到旋流器進(jìn)行濃縮分級(jí)，旋流器底流進(jìn)入脫水篩進(jìn)行脫水，旋流器溢流排放到生產(chǎn)事故泵池內(nèi)再回收，篩上物作為脫水后的產(chǎn)品，篩下物返回旋流器。

圖2 旋流器+脫水篩脫水試驗(yàn)流程圖

2.2.2 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)過程中，由于給料泵小，流量少，脫水篩篩面只用了三分之一。硫精礦篩析結(jié)果見表3，旋流器+脫水篩脫水試驗(yàn)結(jié)果見表4。數(shù)質(zhì)量流程圖見圖3。

表3 硫精礦篩析結(jié)果

表4 旋流器+脫水篩脫水試驗(yàn)結(jié)果 %

圖3 旋流器+脫水篩脫水試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程圖

從表3、表4和圖3可以看出：

(1)硫精礦細(xì)度-0.074 mm含量在50.81%～59.45%之間，大于0.180 mm的含量在10%左右。

(2)精礦中-0.150+0.038 mm粒級(jí)之間品位最高，粗粒級(jí)和細(xì)粒級(jí)品位較低。尤其是+0.180 mm粒級(jí)品位降低的幅度稍大一些，但都在45%以上，滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。篩上物濃度在89.01%～89.92%之間，即篩上物水分為10.99%～10.02%之間，平均為10.59%，滿足硫精礦水分不大于12%產(chǎn)品要求。

(3)篩上物-0.074 mm含量在5.20%～9.00%之間，平均為6.66%，篩上物中夾帶部分-0.074 mm細(xì)粒級(jí)。

(4)篩下物-0.074 mm含量在25.20%～34.20%之間，平均為28.97%，粒度較粗；篩下物濃度在23.00%～35.00%之間，平均為30.10%。

(5)旋流器沉砂-0.074 mm含量在17.15%～19.79%之間，平均為18.60%；旋流器沉砂濃度為75.81%～79.85%，平均為78.03%。

(6)旋流器溢流濃度為16.85%～18.27%，平均為17.90%。旋流器溢流細(xì)度-0.074 mm含量在78.93%～83.93%之間，平均為81.15%，該粒度適合陶瓷過濾機(jī)脫水。

3 脫水方案設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)工藝流程

根據(jù)試驗(yàn)研究結(jié)果：陶瓷過濾機(jī)適用于給料粒度較細(xì)的硫精礦脫水，脫水后水分在8.51%～9.85%之間,每平米每小時(shí)處理硫精礦為400～1 000 kg，濾液清澈；旋流器+脫水篩適合較粗粒級(jí)的硫精礦脫水，脫水后硫精礦水分為10%～11%，篩下產(chǎn)物濃度較大，含細(xì)粒級(jí)較多，篩下物需要經(jīng)過過濾脫水。

從以往多次流程考察結(jié)果可知硫精礦粒度-0.074 mm在48%～68%之間，礦漿濃度為18%～35%，細(xì)度和濃度波動(dòng)較大。因此結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，采用旋流器+脫水篩+濃密機(jī)+陶瓷過濾機(jī)的工藝流程進(jìn)行脫水。即將選礦廠的硫精礦礦漿直接由各生產(chǎn)單位用泵輸送到最大選礦廠硫精礦脫水廠房?jī)?nèi)新建旋流器給礦泵池，然后經(jīng)泵輸送到旋流器進(jìn)行濃縮分級(jí)，旋流器沉砂直接進(jìn)入脫水篩進(jìn)行脫水，篩上產(chǎn)物作為硫精礦產(chǎn)品經(jīng)皮帶輸送機(jī)輸送至硫精礦礦倉儲(chǔ)存，篩下產(chǎn)物返回旋流器給料泵池；旋流器溢流自流至濃密機(jī)進(jìn)行濃縮，濃密機(jī)底流經(jīng)泵輸送至攪拌槽，由攪拌槽分料到陶瓷過濾機(jī)進(jìn)行過濾；過濾后的硫精礦經(jīng)皮帶輸送機(jī)輸送至礦倉堆存；過濾后的濾液自流至濾液沉淀池，經(jīng)沉淀后部分水作為陶瓷過濾機(jī)清洗用水，多余的濾液和濃密機(jī)溢流水經(jīng)河西污水泵輸送入河?xùn)|φ24 m濃密機(jī)進(jìn)行回收利用?，F(xiàn)有硫精礦沉降池，作為硫精礦堆料場(chǎng)地。設(shè)備形象聯(lián)系圖見圖4。

圖4 設(shè)備形象聯(lián)系圖

3.2 設(shè)計(jì)指標(biāo)

處理量：97.30 t/h；旋流器給料濃度：21%；過濾機(jī)給料濃度：50%；硫精礦產(chǎn)品水分為11%。設(shè)計(jì)礦漿流程圖見圖5。

圖5 設(shè)計(jì)礦漿流程圖

3.3 主要設(shè)備選型

根據(jù)設(shè)計(jì)工藝流程及設(shè)備選型計(jì)算并結(jié)合現(xiàn)有廠房情況選擇的主要設(shè)備見表5。

表5 硫精礦機(jī)械脫水主要設(shè)備選型表

4 工業(yè)應(yīng)用

硫精礦機(jī)械脫水工業(yè)應(yīng)用后各產(chǎn)物濃度考察結(jié)果見表6。篩上硫精礦水分平均為10.66%，過濾機(jī)過濾后濾餅水分平均為8.59%，混合后水分小于10%，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

表6 硫精礦機(jī)械脫水各產(chǎn)物濃度考察結(jié)果 %

5 經(jīng)濟(jì)效益

硫精礦機(jī)械脫水應(yīng)用后3個(gè)廠減少的成本為裝硫、倒硫、打掃料場(chǎng)及其他2個(gè)選礦廠硫精礦自然脫水崗位的人員工資，增加的成本主要是新增設(shè)備備件消耗，電費(fèi)消耗及設(shè)備折舊費(fèi)等費(fèi)用。經(jīng)核算脫水運(yùn)行成本降低600余萬元[5]。

6 結(jié) 論

(1)硫精礦機(jī)械脫水采用旋流器+脫水篩+濃密機(jī)+陶瓷過濾機(jī)工藝，生產(chǎn)中整個(gè)工藝暢通。

(2)實(shí)現(xiàn)了硫精礦機(jī)械脫水工業(yè)應(yīng)用，篩上產(chǎn)品水分平均為10.66%，陶瓷過濾機(jī)過濾后水分平均在8.59%，脫水產(chǎn)品混合水分小于10%。

(3)硫精礦機(jī)械脫水工藝工業(yè)成功應(yīng)用，減少了硫精礦損失，杜絕了環(huán)境污染，成功解決了硫精礦自然晾曬造成的揚(yáng)塵污染和滲水污染，實(shí)現(xiàn)了清潔環(huán)保生產(chǎn)，滿足國(guó)家環(huán)保要求，節(jié)約了生產(chǎn)成本，減少了資源浪費(fèi)。

(4)該工藝的成功應(yīng)用可為類似礦山產(chǎn)品脫水提供參考。