一种铝土矿尾矿的干法处理方法与流程

本发明属于矿业技术领域，涉及一种铝土矿尾矿的干法处理方法。

背景技术：

目前，岩溶堆积型铝土矿的洗矿尾矿泥基本上都是湿法排放，即洗矿尾矿经过浓密机沉降浓缩后,含水率近70%的尾矿泥排入尾矿库存放。这种尾矿处理方式一般称为“湿法”工艺（指采用一般的沉降、浓缩技术），特点是最终尾矿含水率高、堆存量大、环保风险高。大量尾矿泥的产生不仅需要足够库容的尾矿库存放；而且，尾矿库存在泄漏、溃坝风险，时刻是矿山及周边生产、生态及生命财产安全的心头之患。此外，随着矿山生产规模的不断扩大，累积的尾矿量日益增多，尾矿处理压力也越来越大，矿山生产与尾矿处理之间的矛盾将日益突出。

现有铝土矿尾矿干法处理工艺中，板框压滤是当前唯一应用的工艺方法，由于其工艺能耗高、处理效率低、生产成本高，且需要添加石灰粉作为助滤剂，滤饼呈弱碱性，对回填采空区后续的生物复垦不是很有利，因此没能得到应用推广。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种铝土矿尾矿的干法处理方法，在提高尾矿综合利用率的同时，实现铝土矿尾矿的干法排放。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种铝土矿尾矿的干法处理方法，包括如下步骤：

s1、将洗矿尾砂送入第一旋流器组旋流分离，获得第一粗砂和第一溢流；

s2、对第一粗砂进行筛分，获得粒径小于200目的第一筛下物和粒径不小于200目的第一筛上物；

将第一筛下物和s1中获得的第一溢流送入第二旋流器组，旋流分离，获得第二溢流和第二粗砂；

s3、将第一筛上物、第二粗砂送入除硅机，除硅，获得第三溢流和第三粗砂；

对第三粗砂进行筛分，获得粒径小于500目的第二筛下物和粒径不小于500目的第二筛上物；

对第三溢流、s2中获得的第二溢流、第二筛下物进行浓密处理，获得第四溢流和底流；

s4、向s3中获得底流中加入絮凝剂，混匀，过滤，获得滤液和滤饼。

本发明中，洗矿尾砂先通过第一旋流器组分离处理，粒径不小于200目的粗砂回收率可达90%以上；随后对获得的第一粗砂进行筛分处理，将获得的第一筛下物和第一溢流送入第二旋流器组，旋流分离处理，该过程中可有效回收粒径不小于500目的粗砂（回收率可达75%以上）；第二筛上物可直接送矿砂堆场堆存；第四溢流苛刻返回洗矿工序循环利用；滤饼可回填采空区或送矿砂堆场堆存，在提高尾矿综合利用率的同时，实现铝土矿尾矿的干法排放，取代不利于环境保护的尾矿湿法堆存方式。

除硅机根据物料的密度和重量差异，脱除混入矿砂中的微细硅泥及硅石，提高矿砂品质。

所述洗矿尾矿中固体颗粒粒径不大于1mm。

所述第一旋流器组为ms-400旋流器组，ms-400旋流器组处理能力≥800m³/h；所述第二旋流器组为ms-800旋流器组，ms-800旋流器组处理能力≥800m³/h。

s2和s3中，通过振动筛进行筛分处理。

s4中，通过带式过滤机进行过滤。

进一步地，s4中，絮凝剂为改性絮凝剂，进一步地，该改性絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺，其相对分子量为800万以上，阳离子度≥10%，溶解时间≤60分钟。

s4中，利用改性絮凝剂，通过管道混合器和搅拌槽，使底流中致密的微细尾矿泥颗粒变成松散的大絮团，改善矿泥透水性，然后进入过滤机进行三段脱水，滤液返回洗矿工序循环利用，过滤机滤饼（含水≤35%）回填采空区，在节约水资源的同时，实现尾矿的干法排放。

进一步地，三段脱水过程中，第一段脱水为滤带常压脱水，第二段和第三段为滤带配合辊筒挤压脱水过程，该过程能耗低，且出料连续。

利用过滤机滤液返回洗矿工序循环利用，滤饼回填采空区，实现铝土矿尾矿干法排放和零排放对矿泥。

进一步地，所述除硅机包括料箱、用于将料箱内的物料送入除硅箱内的送料机构、若干除硅箱、用于驱使除硅箱做偏心摆动的偏心驱动机构，所述除硅箱内设有上下分布的矿石床层、筛板层，除硅箱的底部设有出料口；还包括用于向除硅箱内供水的进水管。优选地，所述进水管伸入除硅箱内，进水管的伸入部分开设有若干朝上的孔，如此水进入各个除硅箱，形成向上水流。进一步优选地，所述进水管设置于筛板层下方，以获得良好的处理效果。

进一步地，所述除硅箱的数量至少为2个，所述送料机构包括与料箱连通的下料管，下料管的底端连通有用于将物料分入各个除硅箱内的分料槽。

进一步地，还包括用于承接除硅箱内溢流而出的溢出物的溢流槽。

进一步地，所述偏心驱动机构包括与除硅箱转动连接的驱动杆，所述驱动杆的一端固定于偏心轮上。优选地，还包括驱动电机，驱动电机的输出轴与偏心轮传动连接。

进一步地，还包括与出料口连通的收集槽，汇集脱除硅泥和硅石后的铝土矿颗粒。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.本发明巧妙地利用旋流器和振动筛组合，回收洗矿尾矿中500目以上的细颗粒铝土矿，铝土矿回收率可达到78.43%（粒径大于500目铝土矿），使铝土矿回收粒度从0.30mm降低到0.03mm，相应提高了资源综合利用率。

2.本发明利用不同物料的密度和重量差异，独创形成矿砂物理除硅装置（结构示意图见图2），有效脱除混入回收矿砂的微细矿泥、硅石，除硅后硅泥含量≤5wt%、sio2含量从18wt%左右降到12wt%以内，可有效提高回收矿砂的品质。

3、本发明巧妙利用絮凝剂，使致密的微细尾矿泥颗粒变成松散的大絮团，有利于尾矿泥的过滤、脱水。

4、经过脱水的尾矿泥含水率≤35%，不具有流动性，可用于回填采空区，将尾矿泥的尾矿库湿法堆存变为干法处置，安全及环保效应明显。

5、过滤、脱水能耗低：与传统的板框压滤脱水工艺对比，独特的带式过滤工艺脱水能耗低，处理等量铝土矿尾矿泥的能耗仅为板框压滤的30%左右。

6、节约水资源：过滤脱水后的滤液返回洗矿工序循环利用，与尾矿泥湿排方式相比，每100万吨尾矿泥可以节省新水158万吨。

7、提供复垦土源：尾矿泥无需尾矿库堆存，能够为露天开采的采空区复垦提供充足土源，相对节约土地资源。

附图说明

图1是本发明第一种实施方式的铝土矿尾矿的干法处理方法的流程图。

图2是本发明第一种实施方式的铝土矿尾矿的干法处理方法所用的除硅机的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，

本实施方式中，先利用管道和渣浆泵把洗矿尾矿（-1mm、固含量为13%）导入ms-400旋流器组，粗砂进1#振动筛，ms-400旋流器组溢流和振动筛1筛下料浆被导入ms-800旋流器组，ms-800旋流器组产出的粗砂和1#振动筛筛上物进入除硅机，除硅机产生的粗砂由2#振动筛脱水后经皮带机转运至堆场，ms-800旋流器组和除硅机溢流、2#振动筛的筛下物则被导入浓密机。

所述除硅机包括设置于机架12上的料箱1、用于将料箱内的物料送入除硅箱7内的送料机构、若干除硅箱7、用于驱使除硅箱7做偏心摆动的偏心驱动机构，所述除硅箱7内设有上下分布的矿石床层4（底部滤层，起支撑上部矿砂及摩擦、过滤作用）、筛板层6，筛板层6底部设有进水管5，除硅箱7的底部设有出料口8。所述除硅箱7的数量至少为2个，所述送料机构包括与料箱连通的下料管2，下料管2的底端连通有用于将物料分入各个除硅箱7内的分料槽3。还包括用于承接除硅箱7内溢流而出的溢出物的溢流槽13。所述偏心驱动机构包括与除硅箱7转动连接的驱动杆10，所述驱动杆10的一端固定于偏心轮11上。还包括与出料口8连通的收集槽9。

除硅过程：除硅机开始工作前，先打开进水管5的阀门，启动由驱动杆10和偏心轮11带动的除硅箱7，然后将料箱1内的含泥粗砂通过下料管2和分料槽3均匀给入除硅箱7的料层液面14。除硅箱7连续做偏心摆动，其中的水流向上，利用物料的密度或重量差异，密度较小的硅泥、硅石就会随水流往上飘浮，进入溢流槽13并导入浓密机；而密度较大的铝土矿颗粒则在穿过矿石床层4（主要由粒径为8～10mm铝土矿组成）的过程中，进一步脱除粘附的硅泥，然后经过筛板层6（筛板筛孔尺寸要合适，偏小会导致回收的矿砂随溢流“跑粗”而流失；偏大会导致矿石床层消耗过快而失去支撑、摩擦、过滤作用。申请人反复试验发现，筛孔尺寸为10×5mm时，较为合适，效果较好）的筛分，脱除硅泥和硅石后的铝土矿颗粒经出砂口8汇入收集槽9，最后用泵扬送到振动筛脱水，即完成含泥粗砂的除硅过程。除硅后，细颗粒铝土矿中矿泥含量从20wt%降到5wt%以内，sio2含量从18wt%左右降到12wt%以内。

经浓密机沉降、浓缩后的料浆，经管道混合器导入储料槽和搅拌机，在改性絮凝剂的作用下，细密料浆变成较为松散的絮团，经过过滤机三段脱水，浓密机溢流和过滤机滤液返回洗矿工序循环利用，过滤机滤饼（含水≤35%）回填采空区，在节约水资源的同时，实现尾矿的干法排放。

效益分析：

现有铝土矿尾矿湿排处理工艺中，经过浓密机沉降并浓缩后的尾矿浆（32wt%）通过渣浆泵扬送到尾矿库存放；即使在尾矿库的堆存过程中又经过沉降、排水，该尾矿浆仍具有明显的流动性，因此无法用于回填采空区，只能永久堆存在尾矿库中。尾矿堆存期间，为了确保尾矿库的安全运行，每年需要投入一定资金对尾矿库进行维护、治理；因此，尾矿湿排成本主要包括尾矿库征地及建设费用（分摊）、尾矿输送费用（设备设施建设及维护、电耗、人工等）、尾矿库维护及治理费用等，湿排处理成本约22.30元/吨-干尾矿。

本发明的铝土矿尾矿干法处理方法，无需建设尾矿库，浓密机底流经过滤脱水，滤液返回洗矿工序循环利用，滤饼利用自卸汽车转运至采空区回填，或者堆存到临时堆场。考虑脱水厂房及设备投入及折旧、絮凝剂消耗、运行费用、人工、滤饼倒运及转运费用，扣除回收矿砂收益及滤液返回利用收益，本发明的铝土矿尾矿干排处理成本为21.65元/吨.干尾矿，比湿排成本降低2.91%。

1、经济效益分析：

（1）将本发明的方案试用于广西某铝矿山后，每年回收矿砂（细颗粒铝土矿）约12万吨（含水率≤15wt%，除硅所得产物即为矿砂），细颗粒铝土矿（a/s：4～7）价格按85元/吨（干矿）计算，矿砂回收及除硅系统年运行费用约550万元。

每年回收铝土矿矿砂的收益：12*（1-15%）*85-550=317万元。

洗矿尾矿中的矿砂回收后，有效减少了管道、底流泵和排泥泵叶轮的磨损程度，其更换周期比原来延长50%，年节省备件、材料费用80万元。

（2）矿山产出尾矿泥250万吨，固含为32wt%的浓密机底流，经过过滤机脱水，成为含水率≤35wt%的滤饼，滤液返回洗矿工序循环利用，则洗矿工序年节省新水：396.6万吨，新水单价按1.0元/吨计算。

每年节省洗矿新水效益：396.6*1.0=396.6万元

（3）每年产生直接经济效益：317.0+80.0+396.6=793.6万元，直接经济效益显著。

2、社会效益

采用上述工艺后，铝土矿洗矿尾矿变成可以用于回填采空区的滤饼，为露天开采的采空区复垦提供了充足土源，相对节约土地资源；同时，铝土矿生产过程中产出的矿泥不需要设立尾矿库堆存，较好地消除了尾矿库泄漏的安全风险，对促进矿区周边的安全、环境保护具有积极意义，社会效益显著。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。