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尾砂回采再利用选矿设计及生产实践

李永祥，杨爱民

( 白银有色集团选矿公司，甘肃 白银 730900)

摘 要: 系统地介绍了尾砂回采再利用的设计方案、生产流程和设备选型。设计中充分结合现场情况，利用闲置设备设施，节约了投资。对新管道材料的使用，使管道阻力损失显著减小，降低了运行能耗。

关键词: 尾砂再利用; 选矿设计; 生产实践

1 引言

某公司有处理单一铜矿石和铜铅锌多金属矿石的两个选矿生产线，两者相距 10 km，尾矿分别排放到对应的尾矿库。其中多金属尾矿坝建于 1978 年，该库为山谷型亚粘土不透水坝，距多金属生产线约1． 5 km，有效容积为 510 × 104m3。基坝设计高程为1840 m，子坝设计最高高程为 1870 m，共计堆存尾矿 41． 6 × 104t。2005 年该公司利用尾矿浓缩高浓度输送技术将多金属新产出的尾矿输送到了铜尾矿库，同时，决定建设一套生产系统回收尾矿库的有价元素。

2 原料性质

多金属尾矿库所堆存的物料是铜铅锌多金属生产线产出的尾砂，其中富含丰富的硫资源。其中主要金属元素含量见表 1。

根据历年生产统计数据和局部的采样分析结果，尾砂的平均粒级-0． 074 mm 占70%左右，根据有关的实验，金银利用常规的选别技术无法回收，而硫以外的其他金属元素不具有回收利用价值。

3 设计方案比较与选择

多金属尾矿库位于偏僻而狭窄的山谷，方圆几公里全部为山谷地势，就地建厂，三通、场平等前期投入大。该公司单一铜生产线处理能力可达到 400× 104t / a，因供矿不足目前的处理量仅为 50 × 104t / a，有大量的闲置厂房和设备可供利用。尾砂管道浆体输送与汽车、火车运输方式相比，具有明显的优势。最终设计方案确定为尾砂在尾矿坝就地造浆，使用泵和管道输送到选铜生产区。

本方案的特点: 简化了设计内容，尾矿库当地只有造浆部分，与就地建设整个选厂相比，供水、供电能力需求大幅度降低，易于实现。二是岗位人员人数减少，生活设施和通勤相对简化。三是浮选可利用现有设备，硫精矿脱水堆存和尾矿处理均可和铜选厂合并，减少了土地占用、设备购置及新建厂房的费用，缩短建设工期，可提高铜选厂设备利用率。

4 工艺设计

4． 1 生产规模的确定

根据铜选厂对应矿山与新建系统的服务年限相同的原则，设计为 11 年，生产规模为 40 × 104t / a。本系统年工作天数为 300 d，日处理量为 1 330 t/d，处理量为 55． 5 t/h。

4． 2 采砂运输

采砂运输环节必须解决的问题是保证进入流程的尾砂性质基本稳定，做到粗细兼采、贫富兼采。具体包括细度在 －200 目 70% 左右、含硫品位在 10%左右、含水分 12% ～ 15%% 左右、最大块度 ＜ 150mm。为此，设计中根据坝区的粒级和品位分布对尾矿库进行了划区，要求对不同区内的尾砂合理配比，并设置了适当面积的料场，堆存砂量约 500 t，要求尾砂从库内采出后给予混匀和碾压。设计原矿仓容积 150 m3，装砂 200 t。采砂运输采用日 12 h 工作制，配有挖机 1 台，20 t 自卸汽车 2台。

4． 3 尾砂造浆

尾砂的含水不稳定易造成物料在矿仓中蓬空，设计矿仓下部出口较其他的给矿机大，选用板式给矿机经皮带后将矿砂给入球磨机。

由于进入尾矿库的黄铁矿经过原工艺处理后已经很好实现了单体解离，造浆设备的作用第一是强力搅拌，粉碎尾砂结块，实现固液的充分混合，形成均匀的矿浆。第二是清洗矿物的氧化表面，为浮选创造条件。通过对高压水枪冲砂后强力搅拌槽擦洗相比，使用球磨机造浆具有产量稳定、浓度易控制、设备运转可靠且周期长等优势。

无需球磨机起到细磨作用，因此磨矿设计为开路。经计算，球磨机的选型为 Ф1500 × 3000 mm 溢流型新型轴承式节能球磨机［1］。球磨机最大装球量为 8 t，钢球配比应该按照给矿的粒度特性计算，确定的装球方案为 Ф80: Ф60 =1: 1，总装球量为3 t。造浆地点远离厂区，生产水取自 2． 5 km 以外的多金属选厂精矿溢流水，送水高度达 110 m，选用D100 多级泵。考虑到矿浆浓度过高会导致输送难度增加，出现生产事故的风险和处理事故的困难增大，最终确定的造浆浓度为 36% ～44%%。

4． 4 浆体输送

矿浆体积103 m3/ h，矿浆比重为 1． 35，管道输送的起点标高为1837 m，终点标高1698 m，几何高差为-139 m。矿浆输送管线长度为 8700 m。根据相关资料［1］和本公司管道压力输送的实际经验，决定保证矿浆在管内不沉淀的最低流速确定为1．5 m/s。

如选用Ф168 × 7 mm 钢管作为输送管道，经计算泵的清水扬程［2］须大于 131． 46 m，这是普通的渣浆泵或胶泵所无法达到的，必须选择水隔离泵或柱塞泵等高扬程泵，投资增加。参考增强超高聚乙烯复合管输送矿浆的实用范例［2］，设计中决定采用该管道( DN154mm) 作为矿浆输送管道，以降低输送泵的扬程。经计算单位长度的水头损失下降为 0．0457 kPa / m［3］( 约为钢管的 1/6) ，输送泵所需的清水扬程下降为负值，即矿浆可以自流输送。考虑实际生产中矿浆量变化、不同粒度所需流速的变化以及冲洗管路需要等各类影响因素后，最终泵的选型为额定扬程 100 m、流量 105 m3/ h 的渣浆泵，同时，泵配置变频调速器以适应不同的工况条件。因管路较长，所经过地势复杂，根据地形设置泄空阀 10 个，便于在冬季气候寒冷和事故停车情况下，泄空管路。

4． 5 浮选流程

设计技术指标为: 原矿硫品位 10%，精矿品位40% ，回收率 84． 2% ，精矿产率 21． 05% 。日产出硫精矿 280 t，年产精矿 84 210 t。浮选流程结构为一粗一扫一精选，设计粗选浮选浓度为 40%，进行高浓度选硫。浮选流程对原有JJF-16 m3浮选机进行改造，粗选 4 槽，扫选 2 槽，精选2 槽，各作业的第一区机芯更换为 BF-16 m3机芯。

浮选药剂由铜选厂原制备添加设施提供。

5 生产实践

5． 1 生产中存在的问题及处理

⑴球磨机给料口进料不畅，大量外吐。其原因是球磨机最大处理量为 8 t/h4，以返砂比 300% 计算，鼓式给矿器的进料能力约为 32 t，而本系统要求的进料能力为 55． 5 t，给料量要大于球磨机的设计进矿能力。解决的办法是将球磨鼓式给矿器的进料口直径由 400 mm 缩小为 200 mm，将喂料漏斗出口由方形改为圆形减小与球磨进料口缝隙但不摩擦，将给矿器中孔直径扩大，由原来的 100 mm 扩为 300mm，将给矿管延长，直接将矿浆进入球磨机，提高了球磨机给矿的通过能力，并在球磨机给矿口下部设置集矿漏斗将外溢的矿浆直接引入泵池。改造后，问题得到根本解决，造浆输送部分的流程畅通。

⑵当造浆浓度在 42% 左右，处理量稳定在40 t / h至 56 t / h 的任何水平时，矿浆输送泵出口的压力均为 0． 05 MPa，所需的只是将矿浆从泵入口扬送至厂房外部的扬程，表明管道中矿浆可以自流，设计中对选择聚乙烯管道以后管路损失的计算是正确的。当处理量由小向大调整的过程中，泵的工作压力会急剧提高到0． 7 ～0． 8 MPa 左右，持续一段时间后重新恢复到0． 05 MPa 的低压力状态，是因整个管道中重达200 t 以上的矿浆加快流速需要动力所致。表明设计中对泵的扬程留有较大余地并配装变频调速器也是很有必要的。

5． 2 生产效果

生产流程畅通、设备选型配套合理，处理能力达到设计要求。对造浆浓度不作调整，直接选硫，选别后的尾矿含硫品位设计为 2%，实际为 1． 5%，实际技术指标高于设计指标。

6 结语

⑴设计方案充分结合现场实际情况，利用了闲置的设备和富余的生产能力，盘活了原有资产，达到了节约投资的目的。

⑵尾砂就地造浆、高浓度长距离输送、高浓度选硫的设计方案在现场是可行的。

⑶设计中使用新技术和新材料，减少了资金投入。尤其是矿浆输送管道所采用的超高分子量聚乙烯复合管，具有耐磨、防腐、便于安装等诸多优点，大幅度降低了输送的动力消耗。

参考文献:

［1］ 《选矿设计手册》编委会． 选矿设计手册［M］． 北京: 冶金工业出版社，2005: 409．

［2］ 钱曦胤，齐共录． 超高分子量聚乙烯复合管在尾矿输送中的应用［J］． 金属矿山，2002( 7) : 61-62