董子敬，张德新

(中冶北方(大连)工程技术有限公司，辽宁 大连 116600)

0 引言

鞍钢弓长岭选矿厂是一座历史悠久的选厂，其磁精矿产量365 万t/a，尾矿量690～730万t/a。由于设备老旧及矿石性质的变化，目前其尾矿输送系统受制于前端浓缩负荷，日渐紧张，对生产造成了一定的影响，针对这一问题拟定一系列改造方案并加以分析。

1 弓长岭选矿厂尾矿浓缩生产现状

弓长岭选矿厂一选尾矿浓缩使用5座Φ53 m自然沉降型传统浓缩池，浓缩池底流浓度为30%，由3座底流泵站送到总砂泵站，加压提升送到尾矿库。5座Φ53 m浓缩池溢流水集中进入4座Φ29 m机械加速澄清池净化处理，在澄清池原水部位添加絮凝剂，加速固体颗粒沉降，澄清池底流给入尾砂泵站，由砂泵扬送到尾矿库内，澄清池溢流水作为循环水再利用。

这个尾矿处理系统是一个典型的尾矿浓缩、输送、溢流水澄清工艺系统，也是目前国内矿山所采用的主流尾矿处理工艺，其在鞍钢、太钢、本钢等选矿厂均有大量的应用。

2 尾矿浓缩系统面临的问题

2.1 浓缩池溢流问题

按原工艺设计，理论上对原水浊度小于40 000 mg/L，机械加速澄清池处理后可以达到50 mg/L。在城市用水的地表取水水源水处理厂，一般的原水浊度2 000 mg/L左右，处理效果都是很好的。

一选尾矿使用的5座Φ53 m浓缩池，溢流水泥沙量大于25 000 mg/L，送到4座Φ29 m机械加速澄清池净化处理，目前的运行情况来看因为其溢流水的浊度太高，同时5座浓缩池的溢流水量很大，为了增加澄清面积，各个矿山使用的澄清池都是在澄清区加了倾斜板的，使得负荷能力大幅提高。运行初期也达到了预期的处理目标，但经过长期的生产运行，出现了水质很不稳定经常跑浑，絮凝剂投加量增大、故障频繁，操作复杂，澄清区大量积泥，清理困难，维修量大等问题，不能满足连续生产的需要，造成新水补加量增大，影响选厂的水量平衡。

2.2 浓缩池底流问题

目前一选尾矿5座Φ53 m浓缩池，其底流浓度为最高30%。矿山中主流使用的高效浓密机其底流浓度均可达到50%以上。底流浓度的提高对于后期的矿井输送来说可大幅度提高效率，节约大量成本。在我国传统的矿山尾矿处理上普遍使用尾矿坝对尾矿进行堆存和循环水的回用，但是尾矿坝的缺点明显，一方面尾矿坝形成的库区汇水面积大、蒸发量较大，造成了水资源的浪费；另一方面尾矿库形成的堰塞湖安全隐患严重，对安全生产及下游居民形成重大的安全威胁。前几年尾矿库溃坝事故屡屡出现，引起相关部门的高度重视，就目前的生产安全法规及政策导向，尾矿湿排这种形式已呈现逐步取消的趋势。在新建矿山中普遍使用的是尾矿充填技术，而对于尾矿充填对尾矿的浓度有着较高的要求。目前的尾矿井下充填一般要求其填充矿浆浓度在65%～70%才能满足制浆系统的要求，尾矿库达到年限后势必要采取尾矿填充来处理尾矿。

综上因素，如果改造应考虑底流浓度的提高，而目前弓长岭选厂采用的是传统浓密机，效率同目前市场主流的高效浓密机有着较大的效率差异，无法达到底流高浓度。

3 改造原则

3.1 改造要点

一选尾矿系统的改造浓缩池是关键，提高底流浓度、降低溢流水浊度二者都要实现。溢流水浊度的指标容易确定，只要达到了选矿工艺用水要求就可以，一般在300mg/L左右就可以。但是底流浓度的确定则是根据许多因素来确定，从管道输送的直观效益上看，浓度越高输送能耗越低，成本越低，但是从整个尾矿系统进行分析，并不是浓度越高越好，找到一个最佳的工作点确定浓度进行优化设计，整个系统最优化。

3.2 确定尾矿浓缩和输送浓度因素

新建的选矿厂，需要对尾矿量、尾矿库位置、坝体高度、筑坝方式、尾矿库的服务年限和输送距离这六个方面的因素全面考虑，同时还要考虑循环水的水质指标、利用率，进行技术经济分析、综合比较确定输送浓度。而运行多年的老厂技术改造，除了上述几方面的因素外，还要考虑现有设备、建筑物、管道配置情况以及设备折旧、利用价值、改造的投资收益率、改造过程停产期间产量效益损失、还本年限等因素，这是一个比较复杂的分析过程。

4 改造分析

按照一选的生产实际情况，综合考虑厂区布局、建(构)筑物、管道敷设、现有设备能力，有如下两个方案实现既定目标。

4.1 改造利用原有5座浓缩池方案

继续使用原有5座浓缩池，在矿浆进入浓缩池之前，对矿浆进行改性预处理，使之加快沉降速度，在浓缩池中心附近迅速沉淀，细微颗粒沿着径向沉淀，这样浓缩池中心沉淀层厚，比重大，浓缩池周边颗粒细，沉淀层薄，比重小。力臂短，浓密机钯架扭矩减小，加大了浓缩池的处理能力，同时拆除所有澄清池。

尾矿溜槽加装的预处理机构、通过添加混凝剂及絮凝剂来使得矿浆改性，使其迅速达到充分絮凝状态。絮凝装置安装在原有溜槽旁边，并行安装。通过闸板倒流，不影响生产。

对浓密机加装中心布料桶和分区圈，处理效果更好。浓缩池静止状态下，布料桶和分区圈的重量不影响钯架的结构稳定，工作状态下，由于浮力作用，不增加浓密机的荷载，对原有浓密机的结构强度没有影响。

经充分絮凝的矿浆其溢流水浊度200 mg/L，底流浓度可以提高到45%～50%。

此方案是基于浓密机还能继续使用，稍加改造就能满足生产需要而做的。前提条件就是：首先要对尾矿进行预处理改性，加快尾矿的沉淀速度。加装中心布料桶可以对在浓密机内的矿浆进行导流使之形成对细微颗粒的二次过滤。

此方案只要对底流泵站进行管道改动即可，因此该方案比较安全、容易实现、投资最小。这个方案的最大优点是结构施工和设备安装在不停产情况下进行，利用一个班时间短暂停车，切换溜槽，加装布料桶和分区圈。

一选的尾矿量在690～730 万t/a之间，按照最不利条件设计，尾矿量取最大值。尾矿的粒度范围在0.061～0.067 mm之间，比重2.866。从底流泵站到总砂泵站管线长度按300 m估算。浓缩池水面标高64.0 m，总砂泵站矿浆仓进浆口标高80 m，估算高差16 m。渣浆泵按磨损一段时间后，效率降低一些，取65%。

由表1可知，既然浓缩池可以达到的底流浓度30%～50%,输送浓度在30%～50%是安全可靠的。这个区间内，45%的浓度又是最经济的。

表1 底流泵配置和输送管径

这个浓度的临界管径350 mm左右，用原有的两根D400双金属管中的一根，浓度稍低一点就可以了，泵的扬程大了一些，变频可以解决。电机不变。不换管道施工周期短，容易实现。1#、2#底流泵站和管道改造容易，3#砂泵站出口管道应该换为内径225左右的管道。

降低溢流水浊度且增加底流浓度既可以改善环水平衡，更为今后尾矿库闭库后的尾矿填充提供浓度基础。

4.2 采用高效浓密机方案

采用高效浓密机，设备更新，提高尾矿的处理效率，是近20年来国内选矿企业普遍采用的尾矿处理方法。1998年太钢尖山铁矿采用一台奥图昆普Φ53 m高效浓密机后，底流浓度和溢流水澄清，都有大幅度提高，有很好的使用经验。目前国内的大型矿山均采用此方法处理尾矿。

由于高效浓密机矿浆进入浓缩池不再是从中心柱顶，所以溜槽重新敷设，可以满足自流进入浓缩池的坡度。

高效浓密机有大的处理能力，对于尾矿可达390 t/h，溢流水浊度小于300 mg/L。一选可以采用3台Φ53 m高效浓密机，单台处理量307 t/h。

浓缩池钢筋砼部分，拆除再建投资大，建设周期长。可采用将浓缩池中心柱拆除，按高效浓密机的结构加固，再浇灌钢筋砼和钢结构的中心柱。浓缩池底坡度，也按要求用浇灌钢筋砼加大坡度。至于池壁和进浆口，采用加高方式解决。

底流泵站可以保留1#、2#砂泵站对3#砂泵站进行拆除。

由表2可知，采用45%～50%输送，2#砂泵站泵可以用，管道换为D273双金属管可以解决。

表2 底流泵配置和输送管径

此方案优点是可大量减少占地面积，可将原有浓缩池及澄清池拆除。其缺点就是投资巨大，施工安装周期很长，加上溜槽，矿浆分配的施工安装，大约需要近100天，仅停产减少的纯利润，就要损失几千万元。

5 结语

通过两个方案的比较可知除去占地面积的考虑，方案一优势较为明显，其经济效益及技术可靠性均有保障且充分利用了原有装备和车间构筑物，整个管道系统改动的范围最小，容易实现。设备制造和安装都可以在不停产状态下进行，各个泵站，管道基本不做大量的拆除安装。从目前弓长岭选厂的生产状况来看此改造不管对于目前的生产问题还是以后的尾矿填充均有着重大意义，从发展的角度来看改造势在必行。