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尾矿干排系统

                                             尾矿干排系统      

  所属领域

  综合利用

  2、适用范围

  尾矿处理

  3、基本原理

  传统的尾矿处理方式主要以湿排尾矿库或过滤机(压滤机)等处理方式,环境污染严重、存在较大的安全隐患和占用大量的土地,以及投资较大等问题。而新型尾矿处理方式基本解决了上述问题,其原理是通过多椎体旋流器进行初级浓缩,浓缩后的产品给入直线脱水筛进行再次脱水。旋流器溢流和筛下产品利用压滤机(过滤机)进行处理。其主要设备工作原理如下:矿浆以49~245kPa(0.5~2.5kgf/cm2)的压力、5~12m/s的高速,从给矿管按切线方向进入圆柱形筒体,随即绕轴线高速旋转,产生很大的离心力。矿浆中粒度和密度不同的颗粒,由于受到离心力不同,所以他们在旋流器中的运动速度,加速度及方向各不相同,粗而重的颗粒受到的离心力大,被抛向筒壁,按螺旋线轨迹下旋到底部,作为沉砂从沉砂口排出。细而轻的颗粒受到的离心力小,被带到中心,在椎体中心形成内螺旋矿流向上运动,作为溢流从溢流管排出。浓缩产品给入直线脱水筛进行再次脱水,直线脱水筛安装两台振动电机。两台振动电机同速相向旋转,在两台振动电机中心连线上,所产生的离心力的合力在任何瞬时总是相互抵消的,而在两台振动电机中心连线的中垂线上,这就是筛机的激振力,此力的作用线是在一条直线上,该直线与水平线间的夹角即为振动方向角α。筛机在此激振力的作用下产生和电机转速相同的频率和一定振幅的振动。两个振动电机之间没有强迫联系,而能相向同速同步旋转,这就是自同步原理,这种自同步原理产生较强的激振力使物料进行充分的脱水作业。

  4、关键技术与装备

  此尾矿干排工艺系统主要包括:给料系统,一段浓缩系统,一段脱水系统,给料系统为变频渣浆泵以及管路系统,一段浓缩系统为浓缩旋流器组和旋流器组溢流箱,一段脱水系统主要为脱水筛及脱水筛布料箱。旋流器组为多椎体结构设计,包括多椎体顺序,锥角,高度及连接强度的设计计算;采用雷诺应力模型(RSM),应用流体动力学系统对旋流器内物料流动进行了数学分析,得到速度和压力的分布规律;各级物料在旋流器内不同位置的大体分布状态的预估;影响分离粒度和分离效率溢流管的长度及壁厚设计计算;底流口设计计算;耐磨防腐处理的解决方案设计,包括耐磨橡胶的种类,各部分粘接方式,密封的设计及内壁表面质量的保证方案。

  表现在以下几个方面;(1)入矿口弧线采用渐开线设计,有效提高进料料浆最大切线速度和降低紊流程度,有效减少湍流及短路流,提高旋流器分级效率。(2)内衬采用高铝陶瓷或进口高耐磨复合橡胶制作,增加耐磨性成,提高使用寿命。(3)在保证低分离粒度的条件下,采用大进料口,可使物料沿进料管平稳过渡到旋流腔,压力小、低能耗,并且减少对进料体的磨损,延长使用寿命。(4)旋流器直柱段长度加长设计,增加旋流器的分离空间,延长矿浆在分级设备的停留时间,提高分机效率和处理能力。

  直线脱水筛采用的高频率低振幅直线振动原理,使物料在筛面上快速脱水形成料层,并且折面给料端代替原直角给料端,使矿浆进入筛面后,上层水能以最快的方式进行脱水,以保证后期合格的干排水分。(1)筛板采用聚氨酯筛板,采用进口设备及加工工艺,开孔率高,使用寿命长,更换方便。(2)入料段采用折面120度设计,有效延长了入料段筛板的使用寿命。(3)机型的钢板采用整体折弯的工艺,提高了强度,侧面设有加强板,做工周到细致,延长了整体的使用寿命,侧板为无焊缝结构设计,采用进口HUCK铆钉液压拉紧装配,保证其刚度及无应力残余,防止侧板变形和开裂。(4)筛下梁做喷涂聚氨酯处理,并加装易更换耐磨保护板,耐腐蚀、耐冲刷、耐磨损。(5)侧板与矿浆接触部分设有聚氨酯盲板,防止物料冲刷侧板,延长机架使用寿命。(6)减震上采用橡胶缓冲器,克服了以往刚性弹簧容易失效,噪音大的弊端,其主要特点是抗氧化、寿命长、缓冲效果好。

  5、工艺流程

  此尾矿干排工艺系统主要包括:给料系统,一段浓缩系统,一段脱水系统,给料系统为变频渣浆泵以及管路系统,一段浓缩系统为浓缩旋流器组和旋流器组溢流箱,一段脱水系统主要为脱水筛及脱水筛布料箱。工艺流程为选厂尾矿经过浓缩设备浓缩后,由渣浆泵给入一段浓缩系统旋流器中,经过旋流器浓缩后的产品自流给入直线振动脱水筛,进行再次脱水作业,筛上为尾矿干排砂产品,可进行堆积,或由皮带等运输设备运至他处合理处置。旋流器溢流和脱水筛的筛下产品可根据现场情况可直接湿排尾矿库,也可使用压滤机(过滤机)等设备进行再次处理。压滤机(过滤机)处理的产品可跟脱水筛筛上产品配合进行干堆作业。次工艺流程设备投资少,运行成本低,安全节能,可连续作业,尾矿回水效率高。

  6、主要创新点

  新型的尾矿干排工艺旋流器+脱水筛要比传统的尾矿处理工艺更具有优势,并且在高效、节能、适应性等领域有了更深层次的发展,该项目成果的主要技术创新点如下:

  (1)大幅度提高浓缩效率技术

  采用多锥体组合能够在物料进入旋流器后尽快提高切线速度,加快浓缩速度,提升设备稳定性。给料口渐开线进料设计,使给料呈带状流动,阻力小,减小了紊流影响,并可避免入料急促的回转。多锥体旋流器对尾矿给料浓度适应范围更广泛,在一些场地受限,无法新建浓密池能浓缩设备时,尾矿浓度低,压滤机,过滤机等设备处理低浓度尾矿产能低,使现场投资倍增。而多锥体旋流器可适应不同浓度的尾矿,最终供给脱水筛合适的尾矿浓度。

  (2)直线脱水筛在尾矿脱水上的应用技术

  传统筛子多用于矿物分级,比如金属矿的一段磨矿闭路分级作业,使用的是直线筛,二段磨矿闭路分级作业使用的是高频筛,而直线脱水筛在尾矿脱水作业中的应用成功,使尾矿处理工艺增添了一种新方式。直线脱水筛的两个技术特点一个是筛子给料端不是传统的直角,而是120°的折面,这种设置使高浓度矿浆进入筛子后,上层浓度较低矿浆能快速通过折面的筛板进入筛下,使物料以最快的速度形成料层。另一个特点是在筛面后端设置挡料堰,可进一步使物料形成料层,降低筛上水分。

  (3)提升水循环利用率

  传统尾矿处理方式的回水率在 60%-75%左右,而新型尾矿干排的回水率可提高到 90%以上,根据需要可增加相应的压滤机处理旋流器溢流产品,实现无废水排放,达到100%尾矿干排的目的,并有效降低环境污染险。

  (4)运行成本低

  整个尾矿干排处理系统只有直线脱水筛需要两个电机驱动(未核算旋流器给料泵,因为不管使用带式压滤机还是箱式压滤机,或者过滤机都必须使用渣浆泵,并且新型尾矿处理工艺所使用的同规格渣浆泵是最少的),两个电机功率仅为12.4KW,年电耗成本仅7万元左右。而易损件只有直线脱水筛的筛板,筛板使用周期大概6-8个月。以广福矿业为例,尾矿干排工艺系统运行成本仅1~2元/吨。大幅度低于传统尾矿处理工艺。

  7、主要技术指标及同类技术对比情况

  传统尾矿处理方式除湿排尾矿库外,最主要的方法是以浓缩设备+脱水设备组成的尾矿干排处理方式。浓缩设备主要有普通圆池型浓密机、斜板浓密机、斜管浓密机和高效浓密机。脱水设备主要有过滤机和压滤机,传统尾矿干排处理方式主要以浓密机+压滤机/过滤机或压滤机的组合方式为主。而浓密机+带式压滤机(陶瓷过滤机等)工艺设备组合系统可以连续生产,适合于中粗粒级尾矿,但生产运营电耗高,费用高,投资大,特别是陶瓷滤板易堵塞,而对于含细粒级和石英多的物料,清洗工艺复杂,要求严格。浓密机+箱式压滤机或立式压滤机工艺设备组合系统适用于中细粒级物料,在矿浆颗粒-0.037mm粒级占95%情况下仍可使用,但工艺设备组合系统排矿不连续,对于一些要求连续作业的工艺需设置缓冲设备。并且压滤机价格昂贵,常用于精矿脱水。

  新型尾矿处理方式以浓缩机+旋流器+脱水筛(后期根据现场要求可适当增加压滤机)。这种新型的组合方式几乎可满足-0.037mm粒级含量95%以内所有矿种的脱水要求,尾矿矿浆用渣浆泵给到旋流器组进行初步浓缩脱水,旋流器底流给入直线脱水筛,旋流器溢流产品和直线脱水筛筛下产品进入浓密机浓缩,浓密机底流产品给入脱水筛或直接打到尾矿库进行湿排。脱水筛筛上物料为最终干排尾矿,含水率小于15%。这种组合方式脱水效率更高、投资更少、运行成本更低。

  尾矿干排主要技术指标:

  (1)处理量达到80t/(h·套)

  (2)最大给料粒度 3mm

  (3)干排砂最大含水量15%

  (4)干排产率60%以上

  (5)延长尾矿库使用寿命2 年以上

  以尾矿干排系统在广福矿业设计对比方案为例:

  广福矿业尾矿量580t/h,-200目含量为21.83%,现场有一台直径为50米的浓密机和两台250ZJ-96渣浆泵可用。尾矿浓度经直径为50米的浓缩机浓缩后35.7%。下面方案对比以旋流器+脱水筛干排量250 t/h衡量。