第九章+尾矿浓缩与输送bqla.docx
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1、第九章尾尾矿浓缩缩与输送送管道水力力输送不不溶固体体物是一一种效率率高,成成本低,投投资少,占占地少无无污染的的运输形形式。我我国金属属矿山选选矿厂的的尾矿一一般都是是采用管管道水力力输送至至尾矿库库。但上上个世纪纪八十年年代以前前由于人人们对尾尾矿处理理不很重重视,对对尾矿输输送技术术研究较较少,那那时的尾尾矿输送送浓度普普遍都很很低。119844年原冶冶金部黑黑色金属属矿山情情报网曾曾组织尾尾矿技术术调查组组对国内内20个个有代表表性的铁铁矿选矿矿厂的尾尾矿输送送系统进进行过全全面调查查,各选选矿厂尾尾矿输送送浓度实实际运行行情况如如表9-1。表9-11 20个个选矿厂厂尾矿输输送重量量浓
2、度选矿厂名名称输送浓度度(%)选矿厂名名称输送浓度度(%)南芬10酒钢12.11东鞍山18包钢14.22鞍钢烧结结厂20石人沟10齐大山12.44符山12116歪头山12.99凹山13.33大孤山16.33梅山15弓长岭11大冶10大石河15.44攀钢20水厂15.33铁坑7峨口22.22海南15由此表可可知那时时的尾矿矿输送浓浓度最低低10%左右,最最高仅为为20%左右。大大家都知知道如果果尾矿输输送浓度度为155%,则则每输送送1t干干尾矿就就需携带带约5.7m33水,如如此低的的输送浓浓度几乎乎是用尾尾矿输送送系统在在输水,大大大降低低尾矿输输送系统统的效率率,无为为地消耗耗大量电电能,
3、增增加矿石石处理成成本。分分析其原原因,主主要有以以下几个个方面:(1)设设计原因因。上个个世纪八八十年代代以前高高浓度输输送主要要在国外外用于精精矿长距距离管道道水力输输送。其其设计参参数主要要采用被被输送物物料的试试验参数数。尾矿矿由于不不创造价价值,输输送距离离又比较较近,所所以尾矿矿输送的的试验资资料非常常少,铁铁选厂尾尾矿输送送只能参参照一些些低浓度度计算方方法进行行设计。一一般设计计浓度都都不超过过25%。(2)生生产能力力原因。当当时有些些选矿厂厂实际生生产能力力能不达达到选矿矿设计规规模,造造成尾矿矿输送系系统能力力偏大,尤尤其是输输送管径径偏大,不不得不降降低设计计浓度,增增
4、加矿浆浆流量来来保持管管道流速速达到输输送临界界流速,防防止尾砂砂沉积堵堵塞管道道。(3)浓浓缩、输输送设备备原因。尾尾矿浓缩缩、输送送设备的的落后也也是造成成尾矿低低输送浓浓度输送送的主要要原因之之一。尾尾矿浓缩缩是尾矿矿输送系系统的关关键环节节,尾矿矿输送浓浓度主要要取决于于浓缩池池底流浓浓度。从从调查的的20个个选矿厂厂尾矿粒粒度(见见表9-2)和和尾矿浓浓缩池底底流浓度度(见表表9-33)情况况看,我我国铁尾尾矿粒度度是比较较偏细的的,大多多数选矿矿厂目前前使用的的普通浓浓缩机及及相应的的浓缩池池是建国国初期的的产品,从从三十多多年使用用情况看看,这种种浓缩池池对尾矿矿平均粒粒度较细细
5、的尾矿矿适应性性和处理理效果都都不理想想。限制制了尾矿矿输送浓浓度提高高。输送泵以以衬胶泵泵为主,该该种泵扬扬程低,效效率低,耐耐磨性较较差,叶叶轮磨损损后泵的的性能变变化大,对对输送浓浓度影响响较大。随着改革革开放的的发展,市市场经济济使得人人们越来来越重视视生产的的经济效效益。在在国家节节能政策策的推动动下,国国内从事事浆体输输送的技技术人员员积极学习和研研究高浓浓度管道道水力输输送技术术,各冶冶金设计计院结合合选矿厂厂设计项项目委托托有关实实验研究究单位做做了大量量的尾矿矿浓缩和和管道输输送试验验,为铁铁选厂尾尾矿管道道高浓度度输送奠奠定了基基础。从从上个世世纪八十十年代中中期到九九十年
6、代代中期,按按照原冶冶金部提提高尾矿矿输送浓浓度节能能降耗的的要求,大大部分铁铁矿选矿矿厂都根根据本厂厂实际情情况对尾尾矿输送送系统进进行了改改造,尾尾矿输送送浓度普普遍达到到30%以上,节节电节水水效果显显著,取取得了较较好的经经济效益益和社会会效益。表9-22 220个选选矿厂尾尾矿平均均粒径与与2000目含含量选矿厂名名称平均粒径径(dppmm)-2000目含量量(%)南芬0.044478.99东鞍山0.0330671.00鞍钢烧总总厂0.07761.00齐大山0.0770.0559.44歪头山0.111444.22大孤山0.044468.22弓长岭0.0449864.00大石河0.18
7、8227.77水厂0.16655.00峨口0.0993626.88酒钢0.111373.222包钢0.088855.775石人沟54.00符山57.117凹山0.0775160.339梅山0.122226.003大冶0.044280.228攀钢0.144425.22铁坑0.066555.779海南0.044560.00表9-33 20个个选矿厂厂尾矿浓浓缩池底底流浓度度选矿厂名名称正常底流流浓度(%)最高浓度度(%)南芬11东鞍山鞍钢烧总总28.11255.655齐大山2533歪头山1022025大孤山18.55133.1弓长岭18.2235大石河16.5520水厂15.55峨口22.22酒钢
8、15117包钢14石人沟1014符山1311621.33凹山14.55梅山13115大冶2022540攀钢2025铁坑12.33海南0.0445第一节尾尾矿浓缩缩与高浓浓度输送送系统一、尾矿矿浓缩尾矿高浓浓度输送送浓缩是是龙头。铁铁矿选矿矿工艺最最终排出出主厂房房的综合合尾矿浓浓度一般般为6%9%。浓度度很低,除除小型选选矿厂外外,中大大型选矿矿厂都宜宜设浓缩缩池。1. 浓浓缩池主主要控制制参数(1)溢溢流水质质。铁矿山山选矿厂厂的尾矿矿浓缩池池溢流水水中一般般主要是是无机固固体悬浮浮物,根根据环保保要求,按按国家污污水综合合排放标标准悬悬浮物(ss)必须300mg/L。如果原矿中含有溶于水的
9、有害有毒元素或含有浮选药剂,对多余的及事故时的排水要另行处理,达到小于等于污水综合排放标准第一类、第二类污染物最高允许排放浓度后方可排放。(2)底底流排出出浓度。浓缩池池底流矿矿浆浓度度是决定定尾矿输输送浓度度的关键键参数。可可根据浓浓缩试验验和参照照尾矿特特性相近近的选矿矿厂浓缩缩池实际际运行参参数确定定。(3)浓浓缩机运运行电流流:浓缩缩池在运运行时除除定时观观察其溢溢流水质质和底流流流量外外,还应应经常查查看浓缩缩机运行行电流,或或利用浓浓缩机运运行电流流设过载载报警。如如运行电电流发生生较大的的异常变变化,应应注意判判断浓缩缩机是否否将发生生故障及及及时采采取处理理措施。2. 浓浓缩池
10、的的特点一般的浓浓缩池只只是用来来脱水提提高浆体体浓度的的。尾矿矿浓缩池池则不尽尽相同,它它具有两两个功能能,池子子的上半半部用于于沉淀水水中的固固体颗粒粒,澄清清溢流水水,使水水质合格格溢流水水能回收收使用或或直接排排放,具具有水处处理中沉沉淀池的的作用。池池子底半半部的用用于是压压缩脱水水,使矿矿浆提高高到设定定的浓度度,供尾尾矿管道道进行输输送,具具有制浆浆作用。将将沉淀澄澄清池和和浓缩池池合并在在一个池池中,就就使得尾尾矿浓缩缩池的处处理机理理变得复复杂,造造成浓缩缩池底流流浓度对对其池溢溢流水质质可产生生直接影影响。因因此要合合理地选选择高浓浓度尾矿矿浓缩池池的规格格和设置置方式,尽
11、尽可能通通过动态态沉降浓浓缩试验验进行确确定。3. 浓浓缩池设设置方式式浓缩池设设置方式式有:一一段自然然沉淀浓浓缩,二二段串连连自然沉沉淀浓缩缩,絮凝凝沉淀浓浓缩,自自然沉淀淀浓缩-溢流流水絮凝凝澄清,自自然沉淀淀浓缩水力旋旋流器等等设置方方式。(1)一一段自然然沉淀浓浓缩方式式一般用用于-4400目目粒径的的尾矿颗颗粒含量量较少,浓浓缩池底底流浓度度要求较较低的尾尾矿浓缩缩。是以以前大多多数选矿矿厂普遍遍使用的的,大家家常见的的那种由由主厂房房排出的的尾矿直直接给入入1座或或几座并并联的浓浓缩池,不不加任何何絮凝剂剂的浓缩缩方式。(2)二二段串连连自然沉沉淀浓缩缩方式,一一般用于于一段浓浓
12、缩池自自然沉淀淀其底流流浓度很很难达到到30%时,为为实现高高浓度输输送,可可将一段段浓缩池池底流矿矿浆再至至次进行行浓缩。一一段浓缩缩池主要要保证溢溢流水质质,二段段浓缩池池主要保保证底流流排矿浓浓度。(3)絮絮凝沉淀淀浓缩方方式,主主要用于于大部分分尾矿颗颗粒较细细或很细细,需要要很大的的沉淀面面积,或或自然浓浓缩底流流浓度很很难压缩缩到设计计要求的的浓度时时,通过过浓缩池池内投加加聚丙烯烯酰胺或或是碱式式氯化铝铝等絮凝凝剂,使使微小颗颗粒、胶胶粒吸附附粘结,形形成较大大絮粒,增增大颗粒粒沉降速速度和提提高底流流浓度。是是选矿厂厂普通浓浓缩池改改造提高高尾矿浓浓度有效效手段之之一。(4)自
13、自然沉淀淀浓缩-溢流流水絮凝凝澄清方方式, 往往用用于氧化化矿选矿矿厂,有有于有的的选矿工工艺排出出的尾矿矿浓度特特别低,需需要浓缩缩池自然然沉淀面面积很大大,尾矿矿浓缩部部分投资资很高时时,可采采用在保保证浓缩缩池底流流排矿浓浓度前提提下,控控制浓缩缩池溢流流水悬浮浮物含量量不大于于10000mgg/L,然然后再采采用机械械加速澄澄清池对对浓缩池池溢流水水进一步步处理,使使之水质质达标回回收使用用或直接接排放。中中大型磁磁铁矿也也可采用用该浓缩缩方式。(5)自自然沉淀淀浓缩水力旋旋流器方方式。4. 高高效尾矿矿浓缩池池为了适应应尾矿高高浓度输输送要求求,近些些年来一一些设计计研究院院和设备备
14、厂对尾尾矿浓缩缩池改造造作了大大量研究究工作,设设计、研研制了几几种新型型尾矿浓浓缩池,不不同程度度地提高高了尾矿矿浓缩池池的沉淀淀浓缩效效率。如如斜板浓浓缩池,深深型浓缩缩池,加加药絮凝凝沉淀浓浓缩池,中中心深部部缓冲给给矿浓缩缩池等。中心深部部缓冲给给矿浓缩缩池根据据沉淀池池、澄清清池和浓浓缩池等等水处理理构筑物物的处理理机理,进进水和出出水形式式,结合合尾矿的的密度、粒粒度以及及给矿浓浓度、排排矿浓度度、溢流流水水质质等特性性,开发发设计的的一种既既能自然然沉淀浓浓缩又可可加药絮絮凝浓缩缩的新型型矿浆浓浓缩池。它它的基本本池型见见图1。主要特点点如下:(1)采采用大直直径池中中空心支支柱
15、做为为稳流沉沉淀室,主主厂房排排出的尾尾矿浆可可经池中中心稳流流沉淀室室从浓缩缩池中心心下部平平稳均匀匀地给入入浓缩池池。作为为自然沉沉淀浓缩缩池时,池池中心稳稳流沉淀淀室起一一次沉淀淀和稳流流作用。在在空心支支柱内粗粗颗粒尾尾矿首先先沉淀在在池中心心底部,加加速了浓浓缩时间间,提高高了底流流浓度,有有利于底底流排浆浆,并减减小了浓浓缩机耙耙架负荷荷使浓缩缩机运行行节能可可靠。池池中支柱柱直径加加大,减减小了进进矿流速速,减少少了对池池内沉淀淀区紊动动,有利利于提高高沉淀效效率。矿矿浆由浓浓缩池中中心下部部平稳均均匀地给给入池内内沉淀与与浓缩过过渡层,该该层沉淀淀浓度较较高,可可增加颗颗粒间碰
16、碰撞机会会,有利利于颗粒粒相互吸吸附携带带沉降。(2)采采用漏斗斗形底流流排矿口口,排矿矿均匀无无死角,排排矿浓度度稳定不不宜堵塞塞。漏斗斗形底部部设有水水力搅拌拌给水管管,可用用于调节节底流浓浓度,搅搅拌可能能沉积在在漏斗形形底部的的较大颗颗粒。(3)溢溢流水采采用池壁壁多管淹淹没出水水,出水水均匀,受受风吹影影响小,池池内沉淀淀浑液面面比较稳稳定,可可保证设设计出水水水质。(4)作作为加药药絮凝沉沉淀浓缩缩池时,该该池除具具有以上上特点外外,池中中心稳流流沉淀室室则起絮絮凝沉淀淀混合反反应室的的作用,增增加絮凝凝沉淀效效果。5. 尾尾矿浓缩缩池的一一些具体体要求(1)尾尾矿浓缩缩池设置置数
17、量应应根据选选矿厂生生产规模模、选矿矿系列数数、建设设分期等等条件确确定,不不设备用用。大型型矿山选选矿厂宜宜选用大大直径浓浓缩池,数数量不宜宜少于22座。(2)尾尾矿浓缩缩池宜选选用周边边齿条传传动浓缩缩机。(3)尾尾矿浓缩缩池给矿矿槽架上上应设便便于检修修的人行行通道,其其宽度不不应小于于0.55m。给给矿口前前应设置置拦污格格栅,栅栅条净距距宜采用用1520mmm。输输送采用用往复泵泵时,尾尾矿浓缩缩池给矿矿口前应应设除渣渣筛,筛筛孔小于于4mmm。(4)尾尾矿浓缩缩池底部部排矿口口管一般般设2根根,1根根工作,11根备用用。每根根管应设设置双阀阀,2阀阀门间应应连接冲冲洗水管管。(5)
18、尾尾矿浓缩缩池底部部通廊的的净空高高度不宜宜低于22m,人人行道宽宽度不宜宜小于00.7mm,通廊廊内宜设设排水边边沟,地地坪的纵纵、横方方向应有有不小于于0.001的坡坡度。通通廊内应应设安全全照明。通通廊较长长自然通通风无法法满足要要求是应应设机械械通风。二、尾矿矿高浓度度输送系系统1尾矿矿高浓度度输送系系统配置置尾矿高浓浓度输送送系统没没有一个个固定的的模式,一一般可根根据尾矿矿输送距距离、输输送高差差,输送送主泵选选型和浓浓缩池数数量及布布置情况况确定。长长见的输输送系统统配置有有以下几几种:(1)浓浓缩池-分砂泵泵站-矿矿浆池-总砂泵泵站(22段以上上直接串串联)-尾矿输输送管。该该
19、种输送送系统配配置形式式适用于于大型和和特大型型选矿厂厂,尾矿矿量大,浓浓缩池多多,输送送采用离离心渣浆浆泵的尾尾矿高浓浓度输送送系统。(2)除除渣筛-浓缩池池-分砂砂泵站-搅拌槽槽-总砂砂泵站(一一段)-尾矿输输送管。该该种输送送系统配配置形式式适用于于大型选选矿厂,尾尾矿量较较大,浓浓缩池多多,输送送采用往往复泵的的尾矿高高浓度输输送系统统。(3)浓浓缩池-砂泵站站(2段段以上串串联)-尾矿输输送管。该该种输送送系统配配置形式式适用于于中型和和大型选选矿厂,尾尾矿量较较大,浓浓缩池不不超过22座,输输送采用用离心渣渣浆泵的的尾矿高高浓度输输送系统统。(4)除除渣筛-浓缩池池-总砂砂泵站(地
20、地下、一一段)-尾矿输输送管。该该种输送送系统配配置形式式适用于于中型和和大型选选矿厂,尾尾矿量较较大,浓浓缩池不不超过22座,输输送采用用往复泵泵的尾矿矿高浓度度输送系系统。2尾矿矿输送浓浓度尾矿高浓浓度输主主要是相相对过去去10%200%尾矿矿输送浓浓度而言言。由于于管道水水力输送送的物料料不同,各各种物料料的粒度度、密度度和粘度度都不相相同,它它们在某某一浓度度和流速速时浆体体水力特特性也不不相同。到到目前为为止,确确定输送送浓度达达到多高高为高浓浓度,还还没有一一个比较较权威的的明确的的界定。根据资料料介绍,目目前管道道水力输输送煤浓浓度为550%左左右,石石灰石浓浓度为665%左左右
21、,铜铜精矿浓浓度为555%左左右,铁铁精矿浓浓度为660%左左右。这这些物料料的输送送浓度都都是通过过大量的的试验研研究确定定的。由由于尾矿矿与上述述几种物物料的特特性不同同,而且且各选矿矿厂尾矿矿的特性性也不相相同,浓浓缩池设设置条件件、尾矿矿输送距距离和高高差都不不相同,因因此,尾尾矿输送送浓度应应根据尾尾矿浓缩缩、输送送试验或或尾矿特特性相近近的浓缩缩池运行行参数,经经多浓度度方案比比较确定定既技术术可行又又经济合合理的浓浓度。从从国内目目前各选选矿厂尾尾矿浓缩缩输送浓浓度和输输送设备备技术水水平来看看,尾矿矿输送浓浓度达到到3545%较合适适。3尾矿矿输送管管的临界界流速和和水力坡坡降
22、尾矿输送送管的临临界流速速(临界界管径)和和水力坡坡降(摩摩阻损失失)可根根据计算算或经验验数据确确定。但但对输送送距离较较远,地地形较复复杂,要要求输送送浓度较较高的尾尾矿输送送管的临临界流速速和水力力坡降宜宜通过实实验确定定。尾矿输送送管的临临界流速速经验计计算方法法较多,以以下介绍绍二种计计算临界界流速较较简单的的方法:(1)方方法1。VL=(0.5244+0.0466LnCCv)LLn(dd50/00.011)0.4344+A)(2gDD(r-r1/r1)0.5式中:VVL为临界界流速(m/ss);CCV为体积积浓度;d50为中中值粒径径(mmm);AA为随dd50、CV变化的的系数;
23、D为管径径(m);g为重力力加速度度;r为固体体比重;r1为载体体比重。(2)方方法2。VL=22.2008CV-0.1366(2ggD(r-r1/r1)0.5(d/D)0.1167式中:VVL为临界界流速(m/ss);CCV为体积积浓度;d为平均均粒径(mm);D为管径径(m);g为重力力加速度度;r为固体体比重;r1为载体体比重。尾矿输送送管的临临界流速速求得后后,按该该流速计计算的临临界管径径往往对对应不上上标准管管径,一一般选择择略小于于临界管管径的标标准管径径,但选选择的标标准管流流速不宜宜超过临临界流速速的1.3倍。尾矿输送送管的水水力坡降降可按下下列公式式估算:i=(ff/D)(
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