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      疆鋒鐵礦尾砂沉降性能試驗研究

      2019-11-13 01:57:04楊國永
      采礦技術 2019年5期
      關鍵詞:沉降速度量筒尾砂

      楊國永,彭 亮

      (1.景洪市龍鑫礦業(yè)有限責任公司, 云南 景洪市 666100;2.長沙礦山研究院有限責任公司, 湖南 長沙 410012)

      景洪市龍鑫礦業(yè)有限責任公司疆鋒鐵礦地處云南省西南邊陲,屬西雙版納傣族自治州景洪市大勐龍鎮(zhèn)管轄,礦區(qū)距離景洪市公路距離約75 km,距離大勐龍鎮(zhèn)平距9 km。疆鋒鐵礦二期工程將采用充填采礦法開采,所以須建設充填系統(tǒng)以滿足井下充填采礦法的需求。根據(jù)疆鋒鐵礦的實際需求,充填系統(tǒng)工藝為濃密機+砂倉泵送加自流輸送工藝。

      濃密機進砂時溢流濃度高,帶走大量細顆粒,從而給生產(chǎn)帶來一些問題:其一,溢流水不能直接回選廠循環(huán)使用、須由渣漿泵輸送至尾礦庫進一步沉降從而增加運營成本,并且降低尾礦庫的服務年限;其二,溢流濃度過高使尾砂充填利用率降低、充填系統(tǒng)不能充分發(fā)揮其生產(chǎn)能力并導致采充失衡等。為提高尾砂充填利用率,溢流回水作為清水能被循環(huán)利用,尾砂料漿的沉降性能非常重要,決定了濃密機底流濃度能否達標,而且直接決定了溢流清水能否滿足要求循環(huán)利用。所以進行尾砂的自然沉降實驗和絮凝劑沉降實驗,以便找出合適的絮凝劑及添加量,并得出其它重要參數(shù)。

      1 尾砂性質(zhì)及絮凝劑初選

      1.1 尾砂特性

      尾砂取自疆鋒鐵礦尾礦庫排尾口,其基本物理性能見表 1。該尾砂的松散容重小、孔隙率大、泌水性能差。篩分尾砂粒級組成分析結果見表 2。尾砂漿液上部清液的 pH=9.2偏堿性,-200目達到31.28%,平均粒徑195 μm,尾砂屬于粗粒級尾砂。

      根據(jù)尾砂物理化學性質(zhì)(見表1~表3),初步選擇了4種絮凝劑進行實驗,力圖通過實驗選擇出最合適的絮凝劑,并找到最佳的添加量。

      表1 疆鋒鐵礦篩分尾砂物理性能指標測定結果

      表2 疆鋒鐵礦尾砂粒度分析結果

      表3 疆鋒鐵礦尾砂化學成份測定結果/%

      1.2 絮凝劑的初步挑選

      尾砂沉降性能試驗包括自然沉降試驗和絮凝沉降試驗。尾砂在濃密機內(nèi)進行脫水時,常常需要添加絮凝劑加速尾砂顆粒沉降,以提高尾砂沉砂效率,本試驗目的就是研究疆鋒鐵礦尾砂對絮凝劑的適應性,選出最優(yōu)的絮凝劑類型、最佳的絮凝劑添加量以及分析得出其它絮凝沉降參數(shù)。

      經(jīng)過實驗室檢測可知,礦漿呈堿性,所以絮凝劑必須優(yōu)先選用陰離子絮凝劑。初步選擇的4種絮凝劑都是陰離子高分子絮凝劑,所以4種絮凝劑都要通過進一步的實驗來進行分析對比。

      2 絮凝劑沉降對比實驗

      2.1 實驗主要儀器設備

      (1)1000 mL量筒,500 mL燒杯;

      (2)絮凝劑攪拌器;

      (3)秒表計時器;

      (4)天平秤(精度0.01 g);

      (5)坐標紙;

      (6)礦漿攪拌棒;

      (7)注射器;

      (8)記錄本。

      2.2 實驗材料

      (1)尾砂:對全尾砂采用標準網(wǎng)格篩進行篩分,剔除全尾砂1 mm以上粗砂,最后均勻采集篩下尾砂樣。

      (2)水樣:長沙市自來水。

      (3)絮凝劑:實驗室選取4種絮凝劑,其中3種國產(chǎn)品牌絮凝劑(產(chǎn)地均為云南?。?,1種國外品牌絮凝劑。分別是:JB-164絮凝劑,JSL-DH-1絮凝劑,1#絮凝劑和法國產(chǎn)NT-694E絮凝劑。

      2.3 實驗步驟

      沉降試驗具體步驟如下:

      第一步:將4種絮凝劑都調(diào)配成3‰的溶液,即在實驗室采用500 mL的燒杯加水100 mL,再采用天平(精度0.01 g)稱取絮凝劑顆粒0.3 g,將絮凝劑顆粒倒入燒杯中攪拌均勻即可。

      第二步:把調(diào)配好的濃度 20%的尾砂漿倒入500 mL的量筒中,用礦漿攪拌棒在量筒中來回攪拌數(shù)次直至混合均勻,并測量其pH值。

      第三步:進行自然沉降實驗,每隔一定時間記錄固液分離界面高度,并觀察自然沉降1 h后料漿的最終沉降高度,最后計算最終沉降濃度 C(%)和容重 γ(t/m3)。

      第四步:進行絮凝劑沉降實驗,在量筒中用注射器加入一定量的絮凝劑溶液,絮凝劑溶液的添加量根據(jù)倒入量筒中的干尾砂量確定。

      第五步:根據(jù)沉降試驗,將每種絮凝劑各添加量中沉降速度最佳的一組放在一起進行對比,從中選取沉降效果最好的一種絮凝劑。

      第六步:由于添加量與絮凝沉降速度并不成正比,每種絮凝劑針對不同的尾砂都有一個最佳添加量的問題。所以須對第5步選取的絮凝劑的添加量進行更加細致的試驗,以找到最佳添加量。

      第七步:絮凝劑選型試驗及最佳添加量試驗均采用尾砂樣,選擇好最佳的絮凝劑類型及添加量,并計算出最終沉降濃度C(%)和容重γ(t/m3)。

      2.4 試驗結果

      2.4.1 自然沉降試驗

      自然沉降試驗將配置好的20%濃度料漿,倒入500 mL量筒中,攪拌均勻后,記錄單位時間內(nèi)液面下降高度(見表4)。注:上清液渾濁,V0=445 mL;1 h后最終沉降漿體體積分別為73,65,65 mL。

      表4 尾砂自然沉降試驗結果

      2.4.2 自然沉降試驗分析

      通過以上自然沉降數(shù)據(jù)分析可知:

      (1)尾砂自然沉降中,粗顆粒尾砂迅速沉降,上部細顆粒形成了難以沉降的懸浮層,造成了上清液比較渾濁,分層現(xiàn)象不明顯。

      (2)通過觀察,尾砂300 s后進入壓縮沉降階段,那是因為尾砂粗顆粒較多,沉降速度相對較快。

      (3)尾砂自然沉降過程中上清液都比較渾濁,所以為加速尾砂沉降且保證上清液清澈,須添加絮凝劑。

      (4)1 h后尾砂最終沉降平均高度分別為23.5,23.7 cm,對應最終壓縮濃度及容重分別為:76.9%,2.06 t/m3。

      2.4.3 絮凝沉降試驗

      2.4.3.1 絮凝劑選型試驗

      在500 mL的量筒中配制濃度20%的尾砂漿,攪拌均勻后加入絮凝劑溶液,絮凝劑溶液添加量按每噸干尾砂添加10,30,50 g進行計算,將4種絮凝劑各添加量中沉降速度最快(勻速沉降階段)的一組放在一起進行對比,并計算出它們的最終壓縮濃度(%),相關沉降參數(shù)如表5、圖1所示,由表5、圖1可知:

      (1)各絮凝劑沉降速度快慢順序依次是:NT-694E絮凝劑>1#絮凝劑>JB-164絮凝劑>JSL-DH-1絮凝劑;

      (2)各絮凝劑沉降最終壓縮濃度從高到低依次為:NT-694E絮凝劑>1#絮凝劑=JSL-DH-1絮凝劑>JB-164絮凝劑。

      綜合考慮絮凝沉降的速度、最終壓縮濃度以及上清液是否清澈等綜合因素,決定選用1#絮凝劑進行進一步的試驗研究。

      表5 尾砂絮凝沉降統(tǒng)計結果

      2.4.3.2 絮凝劑添加量選擇試驗

      根據(jù)以上試驗數(shù)據(jù)可知,1#絮凝劑沉降效果相對較好,針對該種絮凝劑進行進一步的添加量選擇試驗。絮凝劑添加量選擇10,15,20,25,30,40 g/t,測試時間 600 s,并與自然沉降進行比較,觀察其最終沉降高度,并計算它的最終沉降濃度與容重。試驗結果如表6,圖2所示。

      圖1 多種絮凝劑沉降效果對比

      表6 1#絮凝劑各添加量(尾砂)沉降

      圖2 1#絮凝劑不同添加量絮凝(尾砂)沉降曲線

      根據(jù)絮凝劑的選型試驗和添加量試驗,可以選擇1#絮凝劑,絮凝劑添加量控制在10~20 g/t為宜。自然沉降與 1#絮凝劑最佳添加量的沉降對比見照片1~照片2。

      2.4.4 絮凝沉降試驗分析

      通過以上絮凝沉降數(shù)據(jù)及相關沉降曲線分析,可以得出:

      照片1 沉降30 s

      照片2 沉降60 s

      (1)絮凝劑選型:選擇的4種絮凝劑中,NT-694E絮凝劑雖然沉降速度較快,壓縮濃度較高,但少量極細顆粒無法沉降,造成上清液比較渾濁,1#絮凝劑相對綜合沉降效果均最好,所以可選擇1#絮凝劑進行進一步的最佳添加量試驗研究。

      (2)絮凝劑添加量:絮凝劑添加量在一定范圍內(nèi)與沉降速度并不呈正相關,有一個最佳添加量。1#絮凝劑,20%濃度料漿最佳添加量均在10~20 g/t,全尾砂最終壓縮濃度為69%~71.4%。

      (3)最終壓縮濃度:絮凝劑添加量越大最終壓縮濃度就越低,這是因為添加絮凝劑后,料漿溶液中形成的絮團較大,水份被包裹在絮團中,無法排出,絮凝劑添加量越大,壓縮層的密實程度越低。

      3 結 論

      (1)該礦尾砂自然沉降速度相對較快,部分細顆粒難以沉降導致上清液渾濁,必須添加絮凝劑以加速細顆粒尾砂沉降。

      (2)尾砂自然沉降最終壓縮濃度分別為75.5%、76.9%,相對應容重分別為2.02,2.06 t/m3。

      (3)1#絮凝劑,20%濃度料漿最佳添加量均在15 g/t左右,尾砂最終壓縮濃度平均為72%,容重為1.96 t/m3。具體添加量的最終確定,可以在工業(yè)試驗時從低到高依次進行,滿足溢流水不跑渾即可。

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