某排土場固廢資源再利用工藝流程技改研究

李鵬飛

（北京首鋼礦山建設工程有限責任公司）

“十四五”時期，我國開啟了全面建設社會主義現(xiàn)代化國家新征程，圍繞推動高質(zhì)量發(fā)展主題，全面提高資源利用效率的任務更顯迫切。2021 年3 月國家發(fā)改委等十部門聯(lián)合下發(fā)了《關于“十四五”大宗固體廢棄物綜合利用的指導意見》，指出大力推進大宗固廢源頭減量、資源化利用和無害化處置［1-3］。遷安市某鐵礦露天采礦排放巖土資源量超過0.3 億t，若利用排土場廢棄石料生產(chǎn)建材產(chǎn)品，在恢復大量土地資源的同時，亦可創(chuàng)造顯著的社會效益和經(jīng)濟效益［4］。

2021年7月，該鐵礦礦山生態(tài)環(huán)境綜合治理項目利用排土場固廢資源生產(chǎn)建材產(chǎn)品，生產(chǎn)中暴露出了許多問題，經(jīng)過一系列的整改，生產(chǎn)線實現(xiàn)了穩(wěn)定運行，但建筑砂產(chǎn)品產(chǎn)率相對較低，且物料當中的鐵礦石資源未能有效回收。為此，針對該項目進行了工藝流程改造，以達到高效回收利用固廢資源的目的。

1 原工藝流程存在的問題

遷安市某鐵礦礦山生態(tài)環(huán)境綜合治理項目自投產(chǎn)以來，存在膠帶機傳動裝置發(fā)熱、粗破處理能力達不到設計標準、中細碎及制砂設備達不到滿負荷運轉等諸多問題。原工藝流程存在的主要問題如下。

（1）預先除土篩篩除-10 mm土質(zhì)物料，除土篩使用干式篩分，除土效果不佳。另外，篩下物料中含有較高比例的建材產(chǎn)品和鐵礦物，該部分資源未得到充分回收，直接用作復墾土，造成了資源浪費。

（2）原工藝流程破碎（中、細碎）作業(yè)為階段破碎—階段篩分，5～30 mm 篩分物料經(jīng)立軸制砂整形后，再篩分出建材產(chǎn)品。生產(chǎn)中通過對比發(fā)現(xiàn)，階段破碎（中碎單缸、細碎多缸破碎機）—階段篩分出的10.0～26.5 mm 物料粒形滿足Ⅱ類建筑砟粒形要求，不需再經(jīng)過立軸破碎機，以降低生產(chǎn)成本，同時提高建筑砟產(chǎn)率。

（3）撈砂機篩下物礦漿自流至尾礦沉淀池，經(jīng)渣漿泵輸送至尾礦庫成為廢棄物。經(jīng)分析，撈砂機篩上成品建筑砂中含有一定量的鐵礦物，應對其進行磁選回收；撈砂機篩下物礦漿中含有大量合格的中細砂和鐵礦物，亦應對該部分礦漿進行再回收利用。

遷安市某鐵礦礦山生態(tài)環(huán)境綜合治理項目原工藝流程見圖1。

2 撈砂機溢流物料試驗分析

通過與同行業(yè)其他產(chǎn)線生產(chǎn)指標對比，該產(chǎn)線建筑砂產(chǎn)率低的主要原因是撈砂機篩下物料直接當作尾泥處理，而該部分物料中含有大量的合格建筑砂以及鐵礦石資源。對撈砂機溢流物料進行取樣、篩分試驗，撈砂機溢流粒度組成見表1。

由表1可知，撈砂機溢流中+0.15 mm 有用建筑砂含量為86.89%，該部分物料為合格建筑砂，應進行回收利用。

由于產(chǎn)線處理的原料來自鐵礦石采排場，原料當中存在低品位鐵礦石，對撈砂機溢流物料進行一段濕式磁選管試驗，磁選管磁場強度80 mT，磁選試驗得到了產(chǎn)率1.20%、鐵品位65.12%的磁選鐵精礦。

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3 工藝流程技改措施

在充分考慮目前廠房空間布局的情況下，結合現(xiàn)場工藝布置情況，對工藝流程進行優(yōu)化，主要優(yōu)化措施如下。

（1）將原工藝流程除土篩作業(yè)段篩分方式由干式篩分調(diào)整為濕式篩分，篩下物料粒級由-10 mm 調(diào)整為-5 mm，-5 mm 礦漿由渣漿泵揚送至新增的磁選撈砂系統(tǒng)。此部分技改有利于改善除土效果和提升資源的利用率。

（2）因現(xiàn)場工藝布置限制，目前只能對撈砂機篩下礦漿進行回收，將該部分物料由渣漿泵揚送至新增磁選撈砂系統(tǒng)。

新增磁選撈砂系統(tǒng)工藝流程為除土篩篩下礦漿及現(xiàn)有撈砂機篩下沉淀池礦漿均通過渣漿泵輸送至磁選機分礦箱，通過磁選機進行鐵礦回收作業(yè)，磁選機精礦礦漿自流至新建沉淀池脫水堆存，磁選機尾礦自流至撈砂機，撈砂機篩上物自流至脫水篩，撈砂機溢流、脫水篩篩下物由渣漿泵揚送至旋流器，旋流器底流自流至脫水篩，脫水篩篩上物（建筑砂）經(jīng)由新增1#膠帶轉運至復墾土膠帶機，最終輸送至料棚進行堆存，旋流器溢流經(jīng)渣漿泵揚送至現(xiàn)有水循環(huán)系統(tǒng)。改造后工藝流程見圖2。

4 新增主體設備

某鐵礦礦山生態(tài)環(huán)境綜合治理項目作業(yè)區(qū)采用全年連續(xù)工作制，年作業(yè)時間300 d，每天工作20 h，設備作業(yè)率68.49%，項目年處理量260萬t，小時處理量433.33 t。流程改造結合現(xiàn)場作業(yè)指標，新增磁選撈砂系統(tǒng)小時處理量200 t/h，工藝流程改造新增主體設備見表2［5］。

5 生產(chǎn)工藝分析

5.1 工藝優(yōu)點

（1）將原工藝流程除土篩作業(yè)段篩分方式由干式篩分調(diào)整為濕式篩分，篩下物料粒級由-10 mm 調(diào)整為-5 mm，濕式篩分比原來的干式篩分除土效果更好，利于剝離黏附在建筑砟表面的土質(zhì)物，降低建筑砟產(chǎn)品含泥量的同時，又能有效防止中細碎流程堵料。另外，濕式篩分后更有利于鐵礦石資源的回收，提高資源回收率。

注：撈砂系統(tǒng)單位為“套”，1#膠帶機單位為“條”。

（2）將原流程中撈砂機溢流物料回收，回收的建筑砂粒度更細，有利于優(yōu)化產(chǎn)線建筑砂的級配和模數(shù)。原流程中撈砂機篩孔為4 mm，建筑砂整體粒度粗，所生產(chǎn)的建筑砂為粗砂。流程改造后，通過回收0.15 mm 以上物料，產(chǎn)線整體建筑砂模數(shù)降低，目前已經(jīng)達到中砂要求，市場上中砂的價格高于粗砂，整體產(chǎn)品質(zhì)量提升。

5.2 工藝缺點

受現(xiàn)有廠房及工藝流程布置影響，進入流程的物料沒能全部通過磁選作業(yè)，其中原流程撈砂機篩上物料直接當作建筑砂產(chǎn)品銷售，而該部分物料沒能通過磁選作業(yè)回收鐵礦石資源，一定程度上造成了鐵礦石資源的浪費。另外，原流程為干法制砂，改為濕法制砂流程后用水量增加，增加了后續(xù)尾泥干排的投入。

6 經(jīng)濟效益分析

某鐵礦礦山生態(tài)環(huán)境綜合治理項目工藝流程改造投資880.77 萬元。通過工藝流程改造，建筑砂產(chǎn)量增加25.56 萬t/a，全鐵品位60%±5%的鐵礦石粗精礦產(chǎn)量增加1.38 萬t/a，建筑砂產(chǎn)率提高9.83 個百分點，總產(chǎn)品產(chǎn)率增加10.36 個百分點，年凈利潤增加504 萬元，工藝流程經(jīng)濟效益顯著，改造效果較好。

7 結 論

（1）遷安市某鐵礦礦山生態(tài)環(huán)境綜合治理項目利用排土場固廢資源生產(chǎn)建材產(chǎn)品，經(jīng)工藝流程分析，預先除土篩篩下復墾土物料、撈砂機篩下物料含有較高比例的建材產(chǎn)品和鐵礦物，應對該部分物料進行充分回收利用。

（2）工藝流程改造新增了磁選撈砂系統(tǒng)，改造投資880.77 萬元。工藝流程改造后，建筑砂產(chǎn)量增加25.56 萬t/a，全鐵品位60%±5%的鐵礦石粗精礦產(chǎn)量增加1.38 萬t/a，建筑砂產(chǎn)率提高9.83個百分點，總產(chǎn)品產(chǎn)率增加10.36個百分點，年凈利潤增加504 萬元，經(jīng)濟效益顯著。

（3）流程改造后，濕式篩分比原來的干式篩分除土效果更好，利于剝離黏附在建筑砟表面的土質(zhì)物，降低建筑砟產(chǎn)品含泥量的同時，又能有效防止中細碎流程堵料。另外，通過回收0.15 mm 以上物料，產(chǎn)線整體建筑砂模數(shù)降低，整體產(chǎn)品質(zhì)量提升。但受客觀條件影響，未將物料中的鐵礦石資源完全回收，一定程度上造成了資源的浪費，且增加了后續(xù)尾泥干排的投入。