[发明专利]一种铁尾矿浆浓缩和干堆方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种铁尾矿浆浓缩和干堆方法，属于矿山安全技术领域。

背景技术：

铁矿石经过破碎、球磨、湿法选矿后，要产生约占原矿量50%以上的品位较低的以硅酸盐矿物为主的高含水废渣，这种废渣称为铁尾矿。因铁尾矿颗粒细、持水性强、含水率高，存在脱水效率低和堆存不安全的问题。

目前，我国的尾矿浓缩和堆存方式有以下几种：

一是库坝式堆存：其方法是先用砂土筑坝，内充尾矿矿浆，矿浆在堆存过程中逐渐沉降，清水在库尾通过回水井排除。该法的优点是坝体建成后运行费用低，工艺简单；存在的主要问题是一次性筑坝投资大，土地占用量大，尾矿长期处于饱和含水状态，存在巨大的安全风险。以该法为基础，采用矿浆在入库前先采用螺旋分级机分级，粗粒级尾矿堆存在坝上作为筑坝材料，细粒级尾矿在库内堆存，这种方法可以减少筑坝需要的砂石材料和筑坝费用，但因粗粒态尾矿粘聚性差，很容易发生渗流破坏，安全风险较大。

二是压滤干堆：其方法是尾矿在入库前先进行深锥浓缩，在浓缩过程中添加聚丙烯酰胺、聚合硫酸铝、聚合硫酸铁等絮凝剂加速沉降，然后压滤，使尾矿的含水率降到30%以下，滤饼用汽车或皮带运输机输送到堆场。该法与库坝式堆存相比，安全性得到显著提高，但尾矿处理和运输的费用高昂，尾矿存在遇水二次泥化和干燥扬尘的问题。

三是膏体堆存：很多尾矿如氧化铝选尾矿颗粒细，含水率和含泥量高，难沉降，故在尾矿浆中添加水泥和粉煤灰后，泵送到堆场的中央竖管，矿浆从喷管中喷出从堆场中央开始向四周流淌，在流淌过程中因蒸发逐渐失去流动性成为膏体。与库坝式堆存相比，该法安全性提高，但因外加材料量很大，膏体含水率高，堆存体积与原矿浆相比几乎不减少，而且存在干化体扬尘和泥化的问题。

此外，铁尾矿浆在浓密池中加入混凝剂，使矿浆浓度提高到50%以上，再加水泥、石灰、石膏、粉煤灰等材料混合搅拌成为膏体，待其固化后再入库压实堆存。该法的优点是对尾矿库要求不高，无需排水设施，存在的问题是尾矿经絮凝剂处理后会大幅度降低胶结材料的作用效率。

实践表明：现行的尾矿浓缩效率低，回水很容易泛浑，堆存体难以满足在极端自然和气象条件下的安全需要，要从根本上消除尾矿库存在的潜在垮塌风险和降低运行成本，就有必要研究开发新型的尾矿浓缩和堆存技术。

发明内容：

本发明的目的是提供一种专门针对铁尾矿浓缩和干堆的生产方法,以解决铁尾矿安全堆存和水资源高效回用的问题。

本发明的技术方案是：向浓度为20～40%的铁尾矿浆中掺加0.5～3.0wt%（相对于尾矿干基的重量%）的复合外加剂后，再进行浓缩、压滤和干堆。具体步骤包括如下：

（1）复合外加剂的制备:由钢铁冶金渣、化工废石膏、生石灰为主要原料配制而成的载体和由硫酸铝、氯化铁、聚合硫酸铁铝组成的激发剂按照重量比为100:0.6～5.0混合配置而成，然后将混合物经过干燥、破碎、干法球磨，过0.08㎜筛至余量小于5%的粉末即为复合外加剂；

（2）铁尾矿浆浓缩和压滤: 在铁尾矿浆中添加相当于铁尾矿干基0.5～3wt%的复合外加剂，然后在搅拌速率＞ 30r/min的条件下搅拌0.5～2min，然后自然沉降浓缩0.5～2h，产生浓度为50wt%以上的浓缩尾矿浆，然后进行压滤，得到含水率小于30%的滤饼；

（3）铁尾矿干堆：铁尾矿滤饼转运到尾矿堆场每次摊铺厚度≤600㎜，然后对摊铺在堆场外沿的≥10m宽度范围的摊铺层进行碾压和整形（类似坝体）成为围埂，并在沿埂的宽方向预留排水沟；对围埂和填筑区进行多次摊铺和碾压，逐渐堆高，最终要求埂的坡度≤75°，高度≤4m，宽度≥6m，并且要在沿埂的宽方向预留排水沟；在围埂建设过程中，从外向内依次向埂内区域内填筑尾矿滤饼，围埂区和填筑区平衡堆高；干堆体做成阶梯型，下台顶部外沿与上台底部外沿的距离≥1000㎜的距离，且在台阶上紧靠内壁面应设置连通型的宽度≥200㎜，深度≥300㎜的排水沟，各台阶的排水沟与埂的排水沟最后汇集在一起通过总管与外排水系统相连。

所述载体的组成为钢铁冶金渣70～80wt%、化工废石膏10～15wt%、生石灰10～15wt%，钢铁冶金渣为钢渣和高炉水渣两种的混合物，其重量比为钢渣：高炉水渣=1：0.5～2.0。

所述激发剂的组成为硫酸铝20～40wt%、氯化铁10～15wt%、聚合硫酸铁铝50～65wt%。