[发明专利]一种尾矿脱水工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及矿物加工过程的尾矿脱水工艺及装置，是一种能把低浓度尾矿中的水分快速脱出并得到较高浓度的尾矿浆体的工艺及装置，该工艺及装置适用于各类金属及非金属矿物加工过程的尾矿脱水，尤其适用于大型矿山企业。

背景技术

目前，公知的矿物加工(选矿)过程的尾矿脱水(固液分离)工艺及装置主要由浓密机、高效浓密机、立式砂仓、卧式砂仓、沉淀池、过滤机、压滤机等来完成，若要获得较高浓度的尾矿浆体时则往往需要采取几种方法配合才可以实现。最常用的尾矿脱水设备是浓密机，它是凭尾矿浆体中的固体矿物在水介质中的沉降速度与侧向流速的差异来实现固液分离的，在对回水质量要求较高及尾矿处理量较大的情况下需要很大沉降面积的浓密机来实现，所以实施起来非常困难，浓密机的排放浓度非常低也是它的一大不足；高效浓密机主要是靠添加絮凝剂来加快固液分离速度和提高回水质量的，这种工艺装置不仅增加了生产费用、复杂了工艺环节，更重要的是对回水造成了再次污染，不利于浮选作业，也不利于环保；立式砂仓具有较强的储浆功能、可实现高浓度排放等优势，但作为尾矿脱水装置单独使用在国内中、大型矿山尚无先例；其它脱水设备大都存在结构复杂，能耗大、材料消耗量大、生产效率较低等不足。在矿产资源日趋匮乏和矿物加工技术不断提高的今天，贫矿资源被开发利用，生产规模朝着大型化发展，尾矿排出量越来越大，其粒度组成越来越细，脱水难度也越来越大，现有的脱水设备已不适应新形势下矿物加工过程对尾矿脱水工艺技术的需求，所以，大型矿山尾矿脱水已成为当今矿物加工领域的一大难题。

发明内容

为了克服现有的尾矿脱水工艺设备及装置不能有效解决大型矿山尾矿脱水问题的不足，本发明提供一种尾矿脱水工艺及装置，该工艺及装置不仅能有效解决大型矿山尾矿脱水问题，也适用于中小型矿山，可以使回水质量达到更高的标准，可以使排放浓度达到更高要求，能使尾矿脱水与井下充填成为连续一体化作业；该工艺及装置充分利用了尾矿浆体自身的特性，在浓缩脱水过程不需要机械辅助设施，设备少，流程简单，容易操作控制，建设投资少、生产费用低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在选矿厂下游建设一个半地下式深筒状浓密井(池)，井口安装给料装置和回水装置，井底安装造浆装置和排料装置，排料装置的排料管与充填造浆系统连接，回水装置的回水管与回水系统连接。当选矿厂的尾矿浆体及其它生产废水自流汇入浓密井给料装置进入浓密井时，尾矿浆体中的固体矿物凭自身的物理特性在水介质液体中以自由沉降和干涉沉降的方式沉到井底实现固液分离即尾矿脱水过程。在浓密井中，尾矿脱水过程是固体矿物沉降、水介质相对上升的过程，也就是浆体浓密浓缩过程，此过程尾矿浆体浓度自上而下越来越高，干涉沉降力越来越大，当干涉沉降力等于或大于固体矿物最大自由沉降力时，尾矿浆体则成为均质浆体并形成同步沉降的尾矿沉积层。沉积层浆体受上部浆体及上清水的纵向压力作用，固体矿物表面能沿纵深高度逐渐增强，从而使水介质与固体矿物的分离速度相对加快，尾矿浆体浓度也将逐渐增高最终达到极限浓度完成了脱水过程，而水介质则最终成为上清水。本发明将其划分为四个不同的层面进行区分，即从上至下第一层为上清水层，第二层为沉降脱水层，第三层为沉积脱水层，第四层为存积层。这样，在选矿厂的尾矿浆体与各种生产废水汇合之后成为混合浆体进入浓密井时，由于其浆体比重大于上清水，所以会沿给料装置沉入与之比重相同的层面后才真正开始固液分离、脱水分层过程，即粗粒级固体矿物的自由沉降力大，会优先下沉，呈分层现象，细粒级则会以较慢的沉降速度下沉，微细粒级表面自由能相对较大，一部分吸附于更大粒级颗粒表面随其一起下沉，另一部分会相互吸附团聚并以较慢的沉降速度下沉。沉降速度较慢的细粒级、微细粒级在沉降脱水过程，其浆体浓度会逐渐增高，干涉沉降力会越来越大，当足以克服某一粒级的自由沉降力时就会与这一粒级混合一起下沉完成浓缩脱水过程，最终达到极限浓度进入存积层。当混合浆体连续地进入浓密井之后，将会使与之比重稍低的浆体及上清水产生上向运动即上向流，上向流驱使顶部上清水进入回水装置并沿回水管道进入回水系统。上向流的流速取决于浓密井直径和混合浆体的进入量，当上向流的流速等于或小于沉降脱水层的沉降速度时即可连续获得合格的上清水。