專利名稱：一種鐵尾礦漿濃縮和干堆方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵尾礦漿濃縮和干堆方法，屬于礦山安全技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鐵礦石經(jīng)過(guò)破碎、球磨、濕法選礦后，要產(chǎn)生約占原礦量50%以上的品位較低的以硅酸鹽礦物為主的高含水廢渣，這種廢渣稱為鐵尾礦。因鐵尾礦顆粒細(xì)、持水性強(qiáng)、含水率高，存在脫水效率低和堆存不安全的問(wèn)題。目前，我國(guó)的尾礦濃縮和堆存方式有以下幾種
一是庫(kù)壩式堆存其方法是先用砂土筑壩，內(nèi)充尾礦礦漿，礦漿在堆存過(guò)程中逐漸沉降，清水在庫(kù)尾通過(guò)回水井排除。該法的優(yōu)點(diǎn)是壩體建成后運(yùn)行費(fèi)用低，工藝簡(jiǎn)單；存在的主要問(wèn)題是一次性筑壩投資大，土地占用量大，尾礦長(zhǎng)期處于飽和含水狀態(tài)，存在巨大的安全風(fēng)險(xiǎn)。以該法為基礎(chǔ)，采用礦漿在入庫(kù)前先采用螺旋分級(jí)機(jī)分級(jí)，粗粒級(jí)尾礦堆存在壩上作為筑壩材料，細(xì)粒級(jí)尾礦在庫(kù)內(nèi)堆存，這種方法可以減少筑壩需要的砂石材料和筑壩費(fèi)用，但因粗粒態(tài)尾礦粘聚性差，很容易發(fā)生滲流破壞，安全風(fēng)險(xiǎn)較大。二是壓濾干堆其方法是尾礦在入庫(kù)前先進(jìn)行深錐濃縮，在濃縮過(guò)程中添加聚丙烯酰胺、聚合硫酸鋁、聚合硫酸鐵等絮凝劑加速沉降，然后壓濾，使尾礦的含水率降到30% 以下，濾餅用汽車或皮帶運(yùn)輸機(jī)輸送到堆場(chǎng)。該法與庫(kù)壩式堆存相比，安全性得到顯著提高，但尾礦處理和運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用高昂，尾礦存在遇水二次泥化和干燥揚(yáng)塵的問(wèn)題。三是膏體堆存很多尾礦如氧化鋁選尾礦顆粒細(xì)，含水率和含泥量高，難沉降，故在尾礦漿中添加水泥和粉煤灰后，泵送到堆場(chǎng)的中央豎管，礦漿從噴管中噴出從堆場(chǎng)中央開始向四周流淌，在流淌過(guò)程中因蒸發(fā)逐漸失去流動(dòng)性成為膏體。與庫(kù)壩式堆存相比，該法安全性提高，但因外加材料量很大，膏體含水率高，堆存體積與原礦漿相比幾乎不減少，而且存在干化體揚(yáng)塵和泥化的問(wèn)題。此外，鐵尾礦漿在濃密池中加入混凝劑，使礦漿濃度提高到50%以上，再加水泥、 石灰、石膏、粉煤灰等材料混合攪拌成為膏體，待其固化后再入庫(kù)壓實(shí)堆存。該法的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)尾礦庫(kù)要求不高，無(wú)需排水設(shè)施，存在的問(wèn)題是尾礦經(jīng)絮凝劑處理后會(huì)大幅度降低膠結(jié)材料的作用效率。實(shí)踐表明現(xiàn)行的尾礦濃縮效率低，回水很容易泛渾，堆存體難以滿足在極端自然和氣象條件下的安全需要，要從根本上消除尾礦庫(kù)存在的潛在垮塌風(fēng)險(xiǎn)和降低運(yùn)行成本， 就有必要研究開發(fā)新型的尾礦濃縮和堆存技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種專門針對(duì)鐵尾礦濃縮和干堆的生產(chǎn)方法，以解決鐵尾礦安全堆存和水資源高效回用的問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)方案是向濃度為20 40%的鐵尾礦漿中摻加0. 5 3. 0wt%(相對(duì)于尾礦干基的重量％)的復(fù)合外加劑后，再進(jìn)行濃縮、壓濾和干堆。具體步驟包括如下
(1)復(fù)合外加劑的制備由鋼鐵冶金渣、化工廢石膏、生石灰為主要原料配制而成的載體和由硫酸鋁、氯化鐵、聚合硫酸鐵鋁組成的激發(fā)劑按照重量比為100:0. 6 5. 0混合配置而成，然后將混合物經(jīng)過(guò)干燥、破碎、干法球磨，過(guò)0. 08 mm篩至余量小于5%的粉末即為復(fù)合外加劑；
(2)鐵尾礦漿濃縮和壓濾在鐵尾礦漿中添加相當(dāng)于鐵尾礦干基0.5 3wt%的復(fù)合外加劑，然后在攪拌速率> 30r/min的條件下攪拌0. 5 2min，然后自然沉降濃縮0. 5 池，產(chǎn)生濃度為50wt%以上的濃縮尾礦漿，然后進(jìn)行壓濾，得到含水率小于30%的濾餅；
(3)鐵尾礦干堆鐵尾礦濾餅轉(zhuǎn)運(yùn)到尾礦堆場(chǎng)每次攤鋪厚度<600 mm，然后對(duì)攤鋪在堆場(chǎng)外沿的> IOm寬度范圍的攤鋪層進(jìn)行碾壓和整形(類似壩體)成為圍埂，并在沿埂的寬方向預(yù)留排水溝；對(duì)圍埂和填筑區(qū)進(jìn)行多次攤鋪和碾壓，逐漸堆高，最終要求埂的坡度 ^ 75°，高度< 細(xì)，寬度> 6m，并且要在沿埂的寬方向預(yù)留排水溝；在圍埂建設(shè)過(guò)程中，從外向內(nèi)依次向埂內(nèi)區(qū)域內(nèi)填筑尾礦濾餅，圍埂區(qū)和填筑區(qū)平衡堆高；干堆體做成階梯型，下臺(tái)頂部外沿與上臺(tái)底部外沿的距離> 1000 mm的距離，且在臺(tái)階上緊靠?jī)?nèi)壁面應(yīng)設(shè)置連通型的寬度> 200 mm，深度> 300 mm的排水溝，各臺(tái)階的排水溝與埂的排水溝最后匯集在一起通過(guò)總管與外排水系統(tǒng)相連。所述載體的組成為鋼鐵冶金渣70 80wt%、化工廢石膏10 15wt%、生石灰10 15wt%，鋼鐵冶金渣為鋼渣和高爐水渣兩種的混合物，其重量比為鋼渣高爐水渣=1 0. 5 2. 0。所述激發(fā)劑的組成為硫酸鋁20 40wt%、氯化鐵10 15wt%、聚合硫酸鐵鋁50 65wt%。所述鐵尾礦漿是從選礦工藝排出的濃度為20 40wt%的呈流體狀的液固混合物， 干基是鐵礦石經(jīng)破碎、濕法球磨和磁選后剩余的含鐵量< 15wt9i)，主要礦物為普通硅酸鹽礦物，粒度分布范圍為粒徑小于20 μ m的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10%、粒徑大于500 μ m的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果本發(fā)明為鐵尾礦濃縮和干堆提供了一種新方法，與單純的深錐濃縮相比效率顯著提高，與添加聚丙烯酰胺類混凝劑相比， 成本更低，無(wú)毒無(wú)害；通過(guò)本方法濃縮，大量礦漿水直接回用到選礦車間，減少了后續(xù)礦漿的壓濾和輸送壓力，節(jié)約了水資源，減少了動(dòng)力消耗。由于在礦漿中添加了復(fù)合外加劑，提高了壓濾過(guò)程中的脫水效率，濾餅含水率更低。濾餅在堆存過(guò)程中，混合料各組分將發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終形成以水化硅鋁酸鹽為主的凝膠礦物把細(xì)粒態(tài)尾礦膠結(jié)成為具有一定承載力和水穩(wěn)性的復(fù)合材料，不受季節(jié)、氣候的影響，從而實(shí)現(xiàn)了鐵尾礦的干式堆存。


圖1是本發(fā)明的工藝流程。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明不限于以下范圍。實(shí)施例1 如圖1所示，本鐵尾礦漿濃縮和干堆方法的具體步驟如下 (1)復(fù)合外加劑的制備由鋼鐵冶金渣、化工廢石膏、生石灰為主要
原料復(fù)配而成的載體和由硫酸鋁、氯化鐵、聚合硫酸鐵鋁組成的激發(fā)劑按照重量比為 100:0. 6混合配置而成，然后將混合物經(jīng)過(guò)干燥、破碎、干法球磨，過(guò)0. 08 IM篩至余量小于 5%的粉末即為復(fù)合外加劑；(載體的組成為鋼鐵冶金渣70wt%、化工廢石膏15wt%、生石灰15wt%，鋼鐵冶金渣為鋼渣和高爐水渣兩種的混合物，其重量比為鋼渣高爐水渣=1 :0. 5。 激發(fā)劑的組成為硫酸鋁20wt%、氯化鐵15wt%、聚合硫酸鐵鋁65wt%。)
(2)鐵尾礦漿濃縮和壓濾在鐵尾礦漿中添加相當(dāng)于鐵尾礦干基1.5wt%的復(fù)合外加劑，然后在攪拌速率為35r/min的條件下攪拌0. 5min,然后自然沉降濃縮0. 5h,產(chǎn)生濃度為 60wt%的濃縮尾礦漿，然后進(jìn)行壓濾，得到含水率為28%的濾餅；(鐵尾礦漿是從選礦工藝排出的濃度為20wt%的呈流體狀的液固混合物，干基是鐵礦石經(jīng)破碎、濕法球磨和磁選后剩余的含鐵量為HwtA主要礦物為普通硅酸鹽礦物，粒度分布范圍為粒徑小于20μπι的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于9%、粒徑大于500 μ m的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于9%)
(3)鐵尾礦干堆鐵尾礦濾餅轉(zhuǎn)運(yùn)到尾礦堆場(chǎng)，每次攤鋪厚度為500mm，然后對(duì)攤鋪在堆場(chǎng)外沿的Ilm寬度進(jìn)行碾壓和整形成為圍埂，對(duì)圍埂和填筑區(qū)進(jìn)行多次攤鋪和碾壓，逐漸堆高，最終要求埂的坡度為70°，高度為過(guò)細(xì)，寬度為6m，并且要在沿埂的寬方向預(yù)留排水溝；在圍埂建設(shè)過(guò)程中，從外向內(nèi)依次向埂內(nèi)區(qū)域內(nèi)填筑尾礦濾餅，圍埂區(qū)和填筑區(qū)平衡堆高；干堆體做成階梯型，下臺(tái)頂部外沿與上臺(tái)底部外沿應(yīng)有1000 mm的距離，且在臺(tái)階上緊靠?jī)?nèi)壁面應(yīng)設(shè)置連通型的寬度220 mm，深度為350 mm的排水溝，各臺(tái)階的排水溝與埂的排水溝最后匯集在一起通過(guò)總管與外排水系統(tǒng)相連。上述鐵尾礦筑埂材料7天抗壓強(qiáng)度0. 2MPa, 28天抗壓強(qiáng)度0. 5MPa ；上述鐵尾礦充填材料7天抗壓強(qiáng)度0. 05MPa, 28天抗壓強(qiáng)度0. 3MPa ；兩類材料7天后飽和浸泡24h水浸不散，干燥至含水率小于5%時(shí)，不粉化，飽和浸泡時(shí)不泥化。實(shí)施例2 如圖1所示，本鐵尾礦漿濃縮和干堆方法的具體步驟如下
(1)復(fù)合外加劑的制備由鋼鐵冶金渣、化工廢石膏、生石灰為主要
原料復(fù)配而成的載體和由硫酸鋁、氯化鐵、聚合硫酸鐵鋁組成的激發(fā)劑按照重量比為 100:3混合配置而成，然后將混合物經(jīng)過(guò)干燥、破碎、干法球磨，過(guò)0. 08 mm篩至余量小于 5%的粉末即為復(fù)合外加劑；(載體的組成為鋼鐵冶金渣75wt%、化工廢石膏12wt%、生石灰 13wt%，鋼鐵冶金渣為鋼渣和高爐水渣兩種的混合物，其重量比為鋼渣高爐水渣=1 :1。激發(fā)劑的組成為硫酸鋁30wt%、氯化鐵15wt%、聚合硫酸鐵鋁55wt%。)
(2)鐵尾礦漿濃縮和壓濾在鐵尾礦漿中添加相當(dāng)于鐵尾礦干基0.5wt%的復(fù)合外加劑，然后在攪拌速率為40r/min的條件下攪拌lmin，然后自然沉降濃縮1. 5h，產(chǎn)生濃度為 65wt%的濃縮尾礦漿，然后進(jìn)行壓濾，得到含水率為25%的濾餅；(鐵尾礦漿是從選礦工藝排出的濃度為40wt%的呈流體狀的液固混合物，干基是鐵礦石經(jīng)破碎、濕法球磨和磁選后剩余的含鐵量為13wt9i)，主要礦物為普通硅酸鹽礦物，粒度分布范圍為粒徑小于20μπι的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于8%、粒徑大于500 μ m的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于8%)
(3)鐵尾礦干堆鐵尾礦濾餅轉(zhuǎn)運(yùn)到尾礦堆場(chǎng)，每次攤鋪厚度為600mm，然后對(duì)攤鋪在堆場(chǎng)外沿IOm的寬度進(jìn)行碾壓和整形成為圍埂，并在沿埂的寬方向預(yù)留排水溝；對(duì)圍埂和填筑區(qū)進(jìn)行多次攤鋪和碾壓，逐漸堆高，最終要求埂的坡度為75°，高度為3m，寬度不小于 7m，并且要在沿埂的寬方向預(yù)留排水溝；在圍埂建設(shè)過(guò)程中，從外向內(nèi)依次向埂內(nèi)區(qū)域內(nèi)填筑尾礦濾餅，圍埂區(qū)和填筑區(qū)平衡堆高；干堆體做成階梯型，下臺(tái)頂部外沿與上臺(tái)底部外沿應(yīng)有1800 mm的距離，且在臺(tái)階上緊靠?jī)?nèi)壁面應(yīng)設(shè)置連通型的寬度為200 mm，深度為300 mm 的排水溝，各臺(tái)階的排水溝與埂的排水溝最后匯集在一起通過(guò)總管與外排水系統(tǒng)相連。上述鐵尾礦筑埂材料7天抗壓強(qiáng)度0. 3MPa, 28天抗壓強(qiáng)度0. SMPa ；上述鐵尾礦充填材料7天抗壓強(qiáng)度0. IMPa, 28天抗壓強(qiáng)度0. 5MPa ；兩類材料7天后飽和浸泡24h水浸不散，干燥至含水率小于5%時(shí)，不粉化，飽和浸泡時(shí)不泥化。實(shí)施例3 如圖1所示，本鐵尾礦漿濃縮和干堆方法的具體步驟如下
(1)復(fù)合外加劑的制備由鋼鐵冶金渣、化工廢石膏、生石灰為主要
原料復(fù)配而成的載體和由硫酸鋁、氯化鐵、聚合硫酸鐵鋁組成的激發(fā)劑按照重量比為 100: 5. 0混合配置而成，然后將混合物經(jīng)過(guò)干燥、破碎、干法球磨，過(guò)0. 08 IM篩至余量小于 5%的粉末即為復(fù)合外加劑；(載體的組成為鋼鐵冶金渣80wt%、化工廢石膏10wt%、生石灰 10wt%，鋼鐵冶金渣為鋼渣和高爐水渣兩種的混合物，其重量比為鋼渣高爐水渣=1 2. 0。 所述激發(fā)劑的組成為硫酸鋁40wt%、氯化鐵10wt%、聚合硫酸鐵鋁50wt%。)
(2)鐵尾礦漿濃縮和壓濾在鐵尾礦漿中添加相當(dāng)于鐵尾礦干基3襯％的復(fù)合外加劑， 然后在攪拌速率為31r/min的條件下攪拌2min，然后自然沉降濃縮池，產(chǎn)生濃度為55wt% 的濃縮尾礦漿，然后進(jìn)行壓濾，得到含水率四％的濾餅；(鐵尾礦漿是從選礦工藝排出的濃度為30wt%的呈流體狀的液固混合物，干基是鐵礦石經(jīng)破碎、濕法球磨和磁選后剩余的含鐵量為12wt9i)，主要礦物為普通硅酸鹽礦物，粒度分布范圍為粒徑小于20μπι的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10%、粒徑大于500 μ m的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10%)
(3)鐵尾礦干堆鐵尾礦濾餅轉(zhuǎn)運(yùn)到尾礦堆場(chǎng)，每次攤鋪厚度550mm,然后對(duì)攤鋪在堆場(chǎng)外沿12m的寬度進(jìn)行碾壓和整形成為圍埂，并在沿埂的寬方向預(yù)留排水溝；對(duì)圍埂和填筑區(qū)進(jìn)行多次攤鋪和碾壓，逐漸堆高，最終要求埂的坡度為71 °，高度為3. 5m，寬度為 7. 5m，并且要在沿埂的寬方向預(yù)留排水溝；在圍埂建設(shè)過(guò)程中，從外向內(nèi)依次向埂內(nèi)區(qū)域內(nèi)填筑尾礦濾餅，圍埂區(qū)和填筑區(qū)平衡堆高；干堆體做成階梯型，下臺(tái)頂部外沿與上臺(tái)底部外沿應(yīng)有1100 mm的距離，且在臺(tái)階上緊靠?jī)?nèi)壁面應(yīng)設(shè)置連通型的寬度250 mm，深度320 mm的排水溝，各臺(tái)階的排水溝與埂的排水溝最后匯集在一起通過(guò)總管與外排水系統(tǒng)相連。上述鐵尾礦筑埂材料7天抗壓強(qiáng)度0. 3MPa, 28天抗壓強(qiáng)度0. 6MPa ；上述鐵尾礦充填材料7天抗壓強(qiáng)度0. 06MPa, 28天抗壓強(qiáng)度0. 3MPa ；兩類材料7天后飽和浸泡24h水浸不散，干燥至含水率小于5%時(shí)，不粉化，飽和浸泡時(shí)不泥化。
權(quán)利要求
1.一種鐵尾礦漿濃縮和干堆方法，其特征在于包括如下具體步驟(1)復(fù)合外加劑的制備由鋼鐵冶金渣、化工廢石膏、生石灰為主要原料配制而成的載體和由硫酸鋁、氯化鐵、聚合硫酸鐵鋁組成的激發(fā)劑按照重量比為 100:0. 6 5. 0混合配置而成，然后將混合物經(jīng)過(guò)干燥、破碎、干法球磨，過(guò)0. 08 IM篩至余量小于5%的粉末即為復(fù)合外加劑；(2)鐵尾礦漿濃縮和壓濾在鐵尾礦漿中添加相當(dāng)于鐵尾礦干基0.5 3wt%的復(fù)合外加劑，然后在攪拌速率> 30r/min的條件下攪拌0. 5 2min，待自然沉降濃縮0. 5 池后，產(chǎn)生濃度為50wt%以上的濃縮尾礦漿，然后進(jìn)行壓濾，得到含水率小于30%的濾餅；(3)鐵尾礦干堆將鐵尾礦濾餅轉(zhuǎn)運(yùn)到尾礦堆場(chǎng)，每次攤鋪厚度<600 mm，然后對(duì)攤鋪在堆場(chǎng)外沿的> IOm寬度范圍的攤鋪層進(jìn)行碾壓和整形成為圍埂，并在沿埂的寬方向預(yù)留排水溝；對(duì)圍埂和填筑區(qū)進(jìn)行多次攤鋪和碾壓，逐漸堆高；在圍埂建設(shè)過(guò)程中，從外向內(nèi)依次向埂內(nèi)區(qū)域內(nèi)填筑尾礦濾餅，圍埂區(qū)和填筑區(qū)平衡堆高；干堆體做成階梯型，下臺(tái)頂部外沿與上臺(tái)底部外沿的距離> 1000 mm的距離，且在臺(tái)階上緊靠?jī)?nèi)壁面應(yīng)設(shè)置連通型的寬度 ^ 200 mm，深度> 300 mm的排水溝，各臺(tái)階的排水溝與埂的排水溝最后匯集在一起通過(guò)總管與外排水系統(tǒng)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵尾礦漿濃縮和干堆方法，其特征在于所述載體的組成為鋼鐵冶金· 70 80wt%、化工廢石膏10 15wt%、生石灰10 15wt%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鐵尾礦漿濃縮和干堆方法，其特征在于所述鋼鐵冶金渣為鋼渣和高爐水渣兩種的混合物，其重量比為鋼渣高爐水渣=1 0. 5 2. 0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵尾礦漿濃縮和干堆方法，其特征在于所述激發(fā)劑的組成為硫酸鋁20 40wt%、氯化鐵10 15wt%、聚合硫酸鐵鋁50 65wt%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵尾礦漿濃縮和干堆方法，其特征在于所述鐵尾礦漿是從選礦工藝排出的濃度為20 40wt%的呈流體狀的液固混合物，干基是鐵礦石經(jīng)破碎、濕法球磨和磁選后剩余的含鐵量< 15wt9i)，主要礦物為普通硅酸鹽礦物，粒度分布范圍為粒徑小于20 μ m的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10%、粒徑大于500 μ m的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鐵尾礦固化干堆方法，其特征在于所述步驟(4)中，外沿埂側(cè)壁與水平方向的角度彡75°、高度彡細(xì)、寬度彡6m。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鐵尾礦漿濃縮和干堆方法，屬安全技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于在低濃度尾礦漿中摻加0.5～3.0%(相對(duì)于尾礦干基的重量%)的復(fù)合外加劑后，進(jìn)行濃縮、壓濾和干堆。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明顯著提高了低濃度鐵尾礦漿的濃縮和壓濾效率，改善了水質(zhì)，提高了尾礦堆存過(guò)程中的安全性，是一種鐵尾礦干堆新方法。
文檔編號(hào)B09B3/00GK102553889SQ20121000655
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月11日
發(fā)明者伍祥, 夏舉佩, 張召述, 李淑蘭, 羅中秋 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)