专利名称：高浓度高粘度尾矿输送与堆存方法
技术领域：
高浓度高粘度尾矿输送与堆存方法，涉及选矿中尾矿输送与堆存，尤其是涉及高浓度、高粘度铝土矿浮选尾矿输送与堆存。
背景技术：
高浓度、高粘度尾矿的输送目前主要采用高扬程的泵来实现，当进行长距离输送时单台离心泵扬程不够，还需要串联多台泵来实现，另外还有采用油隔泵、螺杆泵、隔膜泵等。电耗高，设备投资大，运行成本高，资源浪费严重。
尾矿堆存主要有两种，干法与湿法。干法堆存需要矿浆浓度高、粘度大，堆积角大才能实现，对于低浓度、低粘度的尾矿只能采用湿法堆存，湿法堆存的需要库容量大，蒸发量小，回水利用困难，对尾矿库的安全构成威胁。
六偏磷酸钠在浮选过程中常用于抑制方解石、石灰石等碳酸盐，也可用作石英、硅酸盐等脉石矿物的抑制剂。例如浮选铁矿石时，以妥尔油为捕收剂，以六偏磷酸钠和硅酸铝为石英和硅酸盐的抑制剂，使含铁矿物与石英、硅酸盐分离。
六偏磷酸钠在浮选过程中还常作分散剂使用。在镍矿浮选过程中，蛇纹石泥化后罩盖在镍黄铁矿表面，恶化浮选过程。加一定量的六偏磷酸钠有利于镍黄铁矿的浮选回收，这主要是由于六偏磷酸钠的添加使得浮选矿浆分散，减少蛇纹石在镍黄铁矿表面的罩盖。其分散机理主要降低矿物表面电位，使矿物颗粒之问的静电排斥力增大。由于六偏磷酸钠是一种直链化台物，其链长约为20-100个PO3-单位，当其吸附在矿物表面时，会加剧颗粒之间的空问位阻效应。
六偏磷酸钠还用作软化剂。六偏磷酸钠的阴离子有吸附活性，易吸附在多种矿物表面，与金属离子可形成可溶性络合物，能软化硬水，也能溶解多价金属，如油酸钙等。
在铝土矿浮选脱硅过程中，六偏磷酸钠用作分散剂，对含硅脉石矿物起抑制作用和对矿泥起分散作用，六偏磷酸钠能够降低一水硬铝石和高岭土种矿物表面的动电位，增大矿物表面的静电斥力，有利于矿泥的分散，增强了分选的选择性。
铝土矿浮选尾矿含有一水硬铝石含量约26～29％、高岭石含量约22～34％、伊利石含量约21～35％、赤铁矿含量约6～9％、锐钛矿含量约2～4％、金红石含量约0.7～1.0％、方解石含量约1.5～2.5％。铝土矿正浮选尾矿主要是由高岭石、伊利石等含硅粘土矿物组成，约占50～70％，并含有部分未分离出去的一水硬铝石。大量极细的粘土矿物颗粒，并有部分胶体颗粒。表面荷较高负电，ζ电位在-30.55mv左右。
铝土矿浮选尾矿浆的粘度较大，其值取决于浓度。当尾矿浆质量浓度大于40％后，粘度成指数急剧上升，40％浓度时，粘度为110mPa.s，57％浓度时，粘度为1000mPa.s，如果将57％浓度的尾矿直接输送，仅管道阻力损失就达到每千米6.4MPa。一般选矿厂距离尾矿库的距离都有2～10km，尾矿输送泵出口压力将达到12MPa以上，目前，普通的离心泵、油隔泵都无法输送，即使隔膜泵最高输送压力也只能达到35MPa，无法输送6km以上。而且，高扬程的泵必然浪费大量的电力资源，同时设备投资较大，输送管道必须是高压管道。输送工艺较为复杂，输送成本较高。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述已有技术存在的不足，提供一通过降低和提高尾矿浆粘度来实现高浓度、高粘度的输送与堆存的方法。
本发明的方法是通过以下技术方案实现的。
高浓度高粘度尾矿输送与堆存方法，其特征在于尾矿输送前加入降稠剂，将尾矿粘度从5000～10000mPa.s降低至30～150mPa.s，然后用泵输送至堆场；再加入增稠剂，将尾矿浆粘度提高至10000mPa.s后，进行干法堆存。
本发明中的降稠剂为在选矿生产中广泛采用的六偏磷酸钠，用量为干尾矿质量0.01‰～0.2‰。
本发明中的增稠剂为硫酸或选自硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸铜、硫酸钡、明矾中的一种水解后呈酸性的硫酸盐，用量为干尾矿质量的0.1‰～5‰。
以铝土矿浮选尾矿为例阐述它的原理造成高粘度、高浓度尾矿输送困难的根本原因在于粘度过高，增大了阻力损失，因此，如果能降低粘度，就能减少尾矿输送难度。对于铝土矿浮选尾矿通过降低浓度，能大幅度降低粘度，但浓度降低将增多排放尾矿浆量，同时无法实现干法堆存。
六偏磷酸钠能降低粘度的原因在于，在铝土矿浮选尾矿中加入高用量的六偏磷酸钠后，铝原子丰度角度低的高岭石矿物表面的的铝活性位被六偏磷酸钠的吸附完全罩盖，铝原子丰度角度较高的一水硬铝石矿物表面的的铝活性位被六偏磷酸钠的吸附完全罩盖，矿物原来所带的电位被完全消除，取代的是六偏磷酸钠在水中电离，由于颗粒表面电荷的存在影响到溶液中离子的分布，带相反电荷的离子被吸引到表面附近，带相同电荷的离子则被排斥而远离表面。于是矿物-水溶液界面产生了电位差，但此时整个体系仍是电中性的，形成了界面两边分布的异号电荷的两层体系即双电层，使矿物更加亲水，同时电荷增多，矿浆颗粒分散，脱离原来絮凝剂的吸附。颗粒分散后，尾矿浆粘度大幅度降低。
从机理上分析，六偏磷酸钠的用作降稠剂作用与在浮选上用作分散剂的机理有相同之处，不同在于，用作降稠剂是利用其改变所有矿物的电位，将所有的颗粒进行分散，脱离絮凝剂的吸附，用量大；用作分散剂主要是利用其进行有用矿物一水硬铝石与脉石矿物高岭土等的分散，改变二者的电位差异，让一水硬铝石有利于吸附于捕收剂，高岭土等脉石矿物不利于捕收剂的吸附，从而抑制了高岭土等脉石矿物的浮选，用量少。
硫酸或选自硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸铜、硫酸钡、明矾中的一种水解后呈酸性的硫酸盐来做为增稠剂，作用与六偏磷酸钠分散作用相反，是利用其消除电位的影响，让颗粒之间紧密联系，提高粘度。粘度提高后，尾矿能够堆积，扩大了蒸发面积，在尾矿库能迅速的蒸发。
本发明的工艺过程降低了尾矿输送难度，减少输送的能耗，提高堆存的安全性，工艺简单，有明显的技术优势和经济优势。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明的工艺方法进一步的说明高浓度高粘度尾矿输送与堆存方法，尾矿输送前加入降稠剂，将尾矿粘度从5000～10000mPa.s降低至30～150mPa.s，再用泵输送至堆场。在进入堆存前，加入增稠剂，提高尾矿浆粘度至10000mPa.s，实现干法堆存。本发明中的降稠剂为在选矿生产中广泛采用的六偏磷酸钠，用量为干尾矿的0.01‰～0.2‰，可以配制成质量浓度为10％～20％溶液使用。本发明中的降稠剂加入点在泵输送前。使用的的增稠剂为硫酸或选自硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸铜、硫酸钡、明矾中的一种水解后呈酸性的硫酸盐，用量为干尾矿的0.1‰～5‰，使用时配置成质量浓度为30～100％的溶液。本发明中的增稠剂加入点为尾矿入离堆场点10～50m。
实施例1首先在尾矿输送泵前的喂料槽内加入浓度20％的六偏磷酸钠，加入量为干尾矿的0.1‰，加入前铝土矿尾矿粘度为10000mPa.s，质量浓度为55％，加入后尾矿粘度为150mPa.s，尾矿泵采用离心泵，输送距离2km，泵出口压力为0.3Mpa。
在尾矿排放口前10m的管道内加入硫酸铝，硫酸铝浓度30％，加入量为干尾矿量的0.1‰，尾矿排放粘度12000mPa.，尾矿在库内堆存，堆存高度10mm，夏天1天开裂。
实施例2首先在尾矿输送泵前的喂料槽内加入浓度10％的六偏磷酸钠，加入量为干尾矿的0.2‰，加入前铝土矿尾矿粘度为8300mPa.s，质量浓度为50％，加入后尾矿粘度为30mPa.s，尾矿泵采用离心泵，输送距离7km，泵出口压力为1.7Mpa。
在尾矿排放口前50m的管道内加入硫酸铝，硫酸铝浓度50％，加入量为干尾矿量的5‰，尾矿排放粘度10000mPa.，尾矿在库内堆存，堆存高度10mm，夏天1天开裂。
实施例3首先在尾矿输送泵前的喂料槽内加入浓度10％的六偏磷酸钠，加入量为干尾矿的0.01‰，加入前铝土矿尾矿粘度为5000mPa.s，质量浓度为45％，加入后尾矿粘度为100mPa.s，尾矿泵采用离心泵，输送距离7km，泵出口压力为1.2Mpa。
在尾矿排放口前30m的管道内加入硫酸，硫酸浓度50％，加入量为干尾矿量的5‰，尾矿排放粘度12000mPa.，尾矿在库内堆存，堆存高度10mm，夏天1天开裂。
权利要求
1.高浓度高粘度尾矿输送与堆存方法，其特征在于尾矿输送前加入降稠剂，将尾矿粘度从5000～10000mPa.s降低至30～150mPa.s，然后用泵输送至堆场；再加入增稠剂，将尾矿浆粘度提高至10000mPa.s后，进行法堆存。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于降稠剂为六偏磷酸钠，配置用量为尾矿中干矿质量的0.01‰～0.2‰。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于增稠剂为硫酸或选自硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸铜、硫酸钡、明矾中的一种水解后呈酸性的硫酸盐，用量为尾矿干矿质量的0.1‰～5‰。
全文摘要
高浓度高粘度尾矿输送与堆存方法，涉及选矿中尾矿输送与堆存，尤其是涉及高浓度、高粘度铝土矿浮选尾矿输送与堆存。尾矿输送前加入降稠剂，将尾矿粘度从5000～10000mPa.s降低至30～150mPa.s，然后用泵输送至堆场。在进入堆场前，加入增稠剂，提高尾矿浆粘度至10000mPa.s以上，实现干法堆存。发明中的降稠剂为在选矿生产中广泛采用的六偏磷酸钠。增稠剂为硫酸或选自硫酸铝、硫酸亚铁、硫酸锌、硫酸铜、硫酸钡、明矾中的一种水解后呈酸性的硫酸盐。本方法降低了尾矿输送难度，减少输送的能耗，提高堆存的安全性，工艺简单，有明显的技术优势和经济优势。
文档编号F17D1/00GK1776286SQ20051012401
公开日2006年5月24日 申请日期2005年11月28日 优先权日2005年11月28日
发明者汪明宏, 王海军, 王大庆, 李培增, 李太昌, 刘焦萍, 晏华钎 申请人:中国铝业股份有限公司