于云龍 郭美玲 葉平先 孫浩展
(1.金誠信礦山工程設計院有限公司;2.中鐵資源集團有限公司;3.金誠信礦業(yè)管理股份有限公司)
目前,我國境內的礦山尾礦庫有上萬座。早年開發(fā)的礦山尾礦庫普遍存在“頭頂庫”的問題,對周邊的居民具有很大的安全隱患,同時尾礦庫內的選礦藥劑和重金屬離子存在污染地下水的重大環(huán)保風險[1-3]。近年,隨著國家對環(huán)保監(jiān)察力度的加大,推行綠色礦山建設,新建尾礦庫的審批難度增大,如何有效解決礦山的尾礦問題成為重中之重。尾礦干排技術能夠有效緩解尾礦庫庫容緊張的問題,延長尾礦庫的服務年限,同時干排后的尾礦可進行綜合再利用,在一定程度上創(chuàng)造了經濟效益[4-5]。
湖北某鐵礦為解決尾礦庫庫容不夠的問題,考慮將選廠尾礦進行干堆處理,以延長尾礦庫的服務年限,同時利用干堆后的尾砂制砂,變廢為寶,綜合效益顯著。
湖北某選廠尾礦產量約2 500 t/d,尾礦漿濃度20%~30%,尾礦中最大固體顆粒0.4 mm,尾礦粒度約-0.074 mm55%,尾礦粒度分析結果見表1。
?
(1)充分考慮國內尾礦干堆工藝現狀,根據礦山實際情況,推薦最優(yōu)工藝流程,運行穩(wěn)定可靠。
(2)項目投資最優(yōu),運營成本最低。
結合國內尾礦干堆的主流工藝及礦山現狀,提出:①分級脫水方案(方案1);②全尾砂壓濾方案(方案2)。
(1)方案1。選廠尾礦經現有濃密機濃縮后,經底流泵送入旋流器分級,旋流器底流進入脫水篩脫水,篩上物料含水18% 左右干排,篩下細粒級礦漿返回旋流器泵池形成循環(huán)。旋流器溢流進入高效尾礦濃密機濃密,添加絮凝劑沉降后,底流進行壓濾干排,水分大于20%。方案1數質量流程見圖1。
(2)方案2。選廠尾礦經現有濃密機濃縮后,底流全部經壓濾機壓濾后干堆,干堆水分15%~20%。壓濾機合理的給料濃度30%~40%,磨礦細度約-0.074 mm55% ,選廠尾礦經現有濃密機可達到壓濾機合理的給料濃度要求。方案2數質量流程見圖2。
1.5.1 方案1主要設備選型
(1)脫水篩。根據數質量流程給入脫水篩的總尾礦量為85.94 t/h(考慮10% 的波動系數),按單位面積處理能力計算,擬選用3臺LKLM1848脫水篩(表2)。
?
(2)旋流器組。給入旋流器組總礦漿體積量365 m3/h、干礦量143.23 t/h、濃度31.46%,選用LKX250×3 旋流器組與LKLM1848 脫水篩配套使用,擬選用3套LKX250-3旋流器組(表3)。
?
(3)濃密機。濃縮設備選用φ38 m普通高效濃密機,配套絮凝劑添加系統(tǒng)。
由以上結果分析可知,酶解產物通過80%乙醇萃取后可獲得豐富的多肽信息,上清液中多肽分子量分布均衡,各種分子量大小片段都存在。乙醇相再經過異丁醇萃取,上清液中主要是小于5 ku的多肽片段,3種酶解產物異丁醇萃取上清液均含有>94%的小于5 ku和>57%小于1 ku的多肽片段。
(4)壓濾機。壓濾機選用快開600 m2隔膜壓濾機2臺,配套注漿泵和空壓機等。
1.5.2 方案2主要設備選型
方案2 利用現有尾礦濃密機,底流濃度要求30%~40%,滿足壓濾機的給礦濃度要求。壓濾機選用3 臺800 m2高壓快速隔膜壓濾機,濾餅含水率15%~20%。壓濾機配套注漿泵、空壓機等輔助設備。
方案1和方案2主要設備選型及投資見表4、表5。
針對以上2個方案進行成本分析,分析主要內容包括電耗、藥劑、人工、濾布、篩網、維修費用等。
(1)絮凝劑消耗暫定20 g/t,絮凝劑價格1.7 萬元/t。方案1絮凝劑成本0.34 元/t。
?
?
(3)崗位工9人(3班人員),人工工資按200元/d,人工成本0.72 元/t。
(4)濾布消耗按0.001 5 m2/t,濾布成本0.33 元/t。
(5)脫水篩篩板采用聚氨酯篩板,使用壽命6 個月,每套篩板3 萬元,篩板成本0.07 元/t。
(6)維修費用取0.32 元/t。
方案1單位成本合計3.54 元/t。
(1)電費0.5 元/kW·h,方案2用電成本2.88 元/t。
(2)崗位工9人(3班人員),人工工資按200元/d,人工成本0.72 元/t。
(3)濾布消耗按0.002 m2/t,濾布成本0.44 元/t。
(4)維修費用取0.34 元/t。
方案2單位成本合計4.38 元/t。
從投資角度分析,分級脫水方案(方案1)的設備投資為597 萬元,全尾砂壓濾方案(方案2)的設備投資為633 萬元,方案1的設備投資較方案2低36 萬元;但此次方案對比中僅估算了設備投資,土建投資方案1 將會比方案2 略高,綜合來看,2 個方案的建設投資基本相當。
(1)從2 個方案的運營成本角度分析,方案1 分級脫水方案運營成本3.54 元/t,方案2 全尾砂壓濾方案的運營成本4.38 元/t,方案1的運營成本更低,每噸尾礦能夠節(jié)省0.84 元/t,其主要原因是方案2 的裝機功率較大,耗電量高,運營成本更高。
(2)通過綜合對比分析,對于尾礦干堆項目采用分級脫水方案更有優(yōu)勢,主要是因為脫水篩設備投資低、運營費用少,對于該項目尾礦干堆推薦采用分級脫水方案。