CN104722137B - 一种尾矿干排系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种尾矿干排系统及方法，干排系统为：池底和围绕在池底边缘的侧向滤网，侧向滤网与侧向滤网连接成沉淀槽；第一边墙和第二边墙；连接第一边墙和第二边墙的底层滤网，第一边墙、底层滤网、第二边墙、池底和侧向滤网围绕成环形空间，环形空间内填充粒状滤料；底层滤网下方有收集槽。干排方法为：将尾矿浆通入池子，使尾矿浆在池子的中央沉淀，同时使尾矿浆从池子的侧边通过第一滤网，得到一次过滤的矿浆；使一次过滤的矿浆依次通过粒状滤料和第二滤网，得到浆水；最后收集浆水。本发明省去了大型机械设备，操作简单，维护方便，水资源充分循环利用，节省了大量的成本，可满足大中型选矿企业尾矿干排的需要。

Description

一种尾矿干排系统及方法

技术领域

本发明涉及尾矿干排领域，具体而言，涉及一种尾矿干排系统及方法。

背景技术

尾矿是指矿山企业在选矿完成后排放的废渣矿渣，是以泥浆形式外排，日积月累形成尾矿库。尾矿的有用成分含量最低，在当前的技术经济条件下，不宜再进一步分选。尾矿的大量堆积需要有一个大型的尾矿库，会造成极大的环境污染，而且还容易造成尾矿坝溃坝事故，带来安全隐患，所以尾矿干排处理极其重要，其不仅可以节省传统尾矿库的建设费用和常规维护费用，还可以使自流回水充分利用，而且还可以大大节省占地面积，消除尾矿库的安全隐患。

尾矿干排是通过浓缩脱水工艺，将尾矿浆制备成干物料后输送至尾矿库和排土场堆存或再循环它用的一种工艺方式。目前常用的尾矿干排工艺是机械干排法，即中粗粒度尾矿采用旋流器、浓密机、脱水筛等机械设备进行逐级处理达到干排效果。微细粒度尾矿采用旋流器、浓密机、脱水筛、压滤机等机械设备进行逐级处理达到干排效果。

上述干排工艺存在以下缺点：采用大型化设备进行尾矿干排时设备采购成本较高，并且机械设备在日常生产环境中维护和保养会产生较大费用，且设备的耗电量以及因折旧损毁产生的费用也同样巨大，另外，在微细颗粒尾矿处理方面存在明显不足。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种尾矿干排系统，所述的尾矿干排系统仅由过滤沉淀池组成，不仅省去了大型机械设备，极大程度节省了成本，而且操作简单，维护方便，水资源可以得到充分的循环利用，可用于处理各种浓度和粒级的尾矿浆。

本发明的第二目的在于提供一种所述的尾矿干排方法，所述的方法不需要大型机械设备，处理成本低，工艺简单，并且可以处理各种浓度的尾矿浆，特别是超细粒级的尾矿处理，填补了现有技术的空白。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种尾矿干排系统，包括过滤沉淀池，所述过滤沉淀池包括：

池底和围绕在所述池底边缘的侧向滤网，所述侧向滤网与所述侧向滤网连接成沉淀槽；

第一边墙和第二边墙，所述第一边墙和所述第二边墙均围绕在所述沉淀槽的外部，所述第一边墙围绕在所述第二边墙的外部；

连接所述第一边墙和所述第二边墙的底层滤网，所述底层滤网的水平面低于或齐平于所述池底的水平面；所述第一边墙、所述底层滤网、所述第二边墙、所述池底和所述侧向滤网围绕成环形空间，所述环形空间内填充有粒状滤料；

设置在所述底层滤网的下方的收集槽。

上述尾矿干排系统通过结构独特的过滤沉淀池即可完成高效的脱水过程，该过滤沉淀池包含了重力沉降结构、水平过滤结构、垂直过滤结构以及滤料结构等多重脱水结构，因而具备多次和多级别的脱水功能，不仅省去了大型或复杂机械设备的相关成本，而且脱水效率接近国内先进水平，还能处理高浓度(20％-30％)的尾矿浆以及超细粒级尾矿，完全满足了大中型选矿企业尾矿干排的需要。

上述尾矿干排系统的工作原理如下：

将尾矿浆注入沉淀槽，随着时间推移，在重力作用下，尾矿浆中的大部分颗粒沉淀堆积在池底，小部分的微细颗粒和水一起扩散运动至沉淀槽的四周，透过侧向滤网进入粒状滤料层，其中的微细颗粒被粒状滤料吸附，渗出的水透过底层滤网流入收集槽，此时完成了尾矿浆的脱水过程，实现了干排。

由此可见，上述尾矿干排系统采用简单的物理结构即可完成复杂的机械设备的所有处理工序。当然，该尾矿干排系统也可以用于处理其它悬浊液(生活污水、工业污水等)。

优选地，所述底层滤网的水平面低于所述池底的水平面，并且所述第二边墙与所述第一边墙之间的距离大于所述侧向滤网与所述第一边墙之间的距离。

上述结构可以保证从侧向滤网透过的浆水是先经过粒状滤料层过滤，再通过底层滤网过滤进入地沟，即保证了所有尾矿浆都经过过滤沉淀池中所有级别的过滤，得到充分脱水；避免部分从侧向滤网透过的浆水直接通过底层滤网，或者沿着第二边墙壁透过底层滤网。

优选地，所述池底、所述第一边墙、所述第二边墙均由混凝土浇筑而成：结构牢固可靠。

优选地，所述粒状滤料内设有冲洗管道；设置冲洗管道可以对粒状滤料进行冲洗，保证干排过程的持续进行以及粒状滤料的良性循环使用。

优选地，所述沉淀槽设有清渣门：方便清除槽内的沉淀渣。

优选地，所述粒状滤料为石英砂滤料：其具有无杂质、抗压耐磨、机械强度高、化学性能稳定、截污能力强、效益高、使用周期长等优点。

优选地，所述收集槽为地沟：巧妙利用地下空间，节省过滤沉淀池的建造成本，而且能节省空间。

优选地，包括多个所述过滤沉淀池，还包括一级过渡池，所述多个过滤沉淀池分为以下两组：一级过滤沉淀池组和二级过滤沉淀池组；

所述二级过滤沉淀池组中的过滤沉淀池的所有滤网的孔径小于所述一级过滤沉淀池组中的过滤沉淀池的所有滤网的孔径；

所述一级过滤沉淀池组中的所有过滤沉淀池的收集槽均与所述一级过渡池连接；

所述二级过滤沉淀池组中的所有过滤沉淀池的所述沉淀槽均与所述一级过渡池连接。

设置一级过滤沉淀池组和二级过滤沉淀池组两个级别，将尾矿浆中的颗粒进行粒径由大到小的过滤，不仅能够提高脱水效率，而且能够提升收集的浆水的洁净度，以便回收利用。

在实际处理中，可以根据尾矿浆的浓度和粒径增加或减少过滤沉淀池组的级数，例如，若尾矿浆的浓度较高，还可以增设三级过滤沉淀池组，具体如下：

还包括三级过滤沉淀池组和二级过渡池，且所述三级过滤沉淀池组由一个或多个所述过滤沉淀池组成；

所述三级沉淀池组中的过滤沉淀池的所有滤网的孔径小于所述二级过滤沉淀池组中的过滤沉淀池的所有滤网的孔径；

所述二级过滤沉淀池组中的所有过滤沉淀池的收集槽均与所述二级过渡池连接；

所述三级沉淀池组中的所有过滤沉淀池的所述沉淀槽均与所述二级过渡池连接。

优选地，还包括蓄水池，所述三级沉淀池组中的所有过滤沉淀池的收集槽均与所述蓄水池连接；增设蓄水池以回收处理得到的水，变废为宝，循环利用。例如通过下述结构用蓄水池中的水冲洗粒状滤料：

所述蓄水池通过高压泵与所有所述过滤沉淀池的冲洗管道连接，并且每个所述过滤沉淀池的冲洗管道通过单向阀与所述高压泵连接。

打开高压泵和单向阀，即可用回收的水冲洗相应的过滤沉淀池中的粒状滤料。

优选地，还包括三级过渡池，所述二级过滤沉淀池组中的所有过滤沉淀池的沉淀槽均与所述三级过渡池连接。

若三级沉淀池组中过滤得到的浆水仍无法达到回收利用的要求时，则可以将此浆水收集到三级过渡池，再返回三级沉淀池组中进行过滤，直至浆水满足回收利用的要求。

一种尾矿干排方法，包括下列步骤：

步骤A：将尾矿浆通入池子，使尾矿浆在池子的中央沉淀，同时使尾矿浆从池子的侧边以水平方向通过第一滤网，得到一次过滤的矿浆；

步骤B：使所述一次过滤的矿浆以垂直向下的方向依次通过粒状滤料和第二滤网，得到浆水；

步骤C：收集所述浆水；

其中，所述步骤A和所述步骤B同时进行。

上述方法中，通过沉淀和水平过滤实现了两次过滤过程，再通过粒状滤料的吸附和第二滤网的垂直过滤实现了另外两次过滤，可见整个过程进行了四次过滤，对尾矿浆进行了充分脱水，提高了脱水率。另外，由于步骤A和步骤B同时进行，因此四次过滤可同时进行，保证了脱水过程的连续性，因此，该方法的处理量大。可见，上述方法将沉淀和过滤有机地结合在一起，提高了脱水率，而且不需要大型机械设备，工艺简单，节省了大量的成本。

另外，上述尾矿干排方法还可用于处理高浓度的尾矿浆和超细粒级的尾矿。

优选地，在所述步骤C还包括：使所述一级浆水重复所述步骤A、B、C，并且在后进行的所述步骤A和所述步骤B所用的所有滤网的孔径小于在先进行的所述步骤A和所述步骤B所用的所有滤网的孔径。

经过以上两次重复，将尾矿浆中的颗粒进行了粒径由大到小的过滤，不仅提高了脱水效率，而且提升收集的浆水的洁净度，以便回收利用。

优选地，在所述步骤C之后还包括：

步骤D：用高压水冲洗所述粒状滤料，该步实现了粒状滤料的良性循环使用。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)尾矿干排系统兼具结构简单、脱水率高、处理量大、成本低等优点。

(2)尾矿干排系统和方法适用范围广，可以用于处理各种粒径和各种浓度的尾矿浆。

(3)尾矿干排系统和方法的工作连续性和循环程度高，工作效率高，更迎合环保生产理念。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例1提供的尾矿干排系统的剖视图；

图2为本发明实施例2提供的尾矿干排系统的剖视图；

图3为本发明实施例4提供的尾矿干排系统的剖视图；

图4为本发明实施例4提供的尾矿干排系统的俯视图；

图5为本发明实施例5提供的尾矿干排系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

一种尾矿干排系统，包括过滤沉淀池，如图1所示，所述过滤沉淀池包括：

池底1和围绕在所述池底1边缘的侧向滤网2，所述侧向滤网2与所述侧向滤网2连接成沉淀槽3；

第一边墙4和第二边墙5，所述第一边墙4和所述第二边墙5均围绕在所述沉淀槽3的外部，所述第一边墙4围绕在所述第二边墙5的外部；

连接所述第一边墙4和所述第二边墙5的底层滤网6，所述底层滤网6的水平面齐平于所述池底1的水平面；所述第一边墙4、所述底层滤网6、所述第二边墙5、所述池底1和所述侧向滤网2围绕成环形空间，所述环形空间内填充有石英砂滤料7；

设置在所述底层滤网6的下方的收集槽8。

图1中的箭头方向指流体(尾矿浆等)的流动方向。

实施例2

一种尾矿干排系统，包括过滤沉淀池，如图2所示，所述过滤沉淀池包括：

池底1和围绕在所述池底1边缘的侧向滤网2，所述侧向滤网2与所述侧向滤网2连接成沉淀槽3；

第一边墙4和第二边墙5，所述第一边墙4和所述第二边墙5均围绕在所述沉淀槽3的外部，所述第一边墙4围绕在所述第二边墙5的外部；所述第二边墙5与所述第一边墙4之间的距离等于所述侧向滤网2与所述第一边墙4之间的距离。

连接所述第一边墙4和所述第二边墙5的底层滤网6，所述底层滤网6的水平面低于所述池底1的水平面；所述第一边墙4、所述底层滤网6、所述第二边墙5、所述池底1和所述侧向滤网2围绕成环形空间，所述环形空间内填充有石英砂滤料7；

设置在所述底层滤网6的下方的收集槽8。

图2中的箭头方向指流体(尾矿浆等)的流动方向。

实施例3

一种尾矿干排系统，包括过滤沉淀池，如图3所示，所述过滤沉淀池包括：

池底1和围绕在所述池底1边缘的侧向滤网2，所述侧向滤网2与所述侧向滤网2连接成沉淀槽3；

第一边墙4和第二边墙5，所述第一边墙4和所述第二边墙5均围绕在所述沉淀槽3的外部，所述第一边墙4围绕在所述第二边墙5的外部；所述第二边墙5与所述第一边墙4之间的距离大于所述侧向滤网2与所述第一边墙4之间的距离。

连接所述第一边墙4和所述第二边墙5的底层滤网6，所述底层滤网6的水平面低于所述池底1的水平面；所述第一边墙4、所述底层滤网6、所述第二边墙5、所述池底1和所述侧向滤网2围绕成环形空间，所述环形空间内填充有石英砂滤料7；

设置在所述底层滤网6的下方的收集槽8。

实施例4

一种尾矿干排系统，包括过滤沉淀池，如图3-4所示，所述过滤沉淀池包括：

池底1和围绕在所述池底1边缘的侧向滤网2，所述侧向滤网2与所述侧向滤网2连接成沉淀槽3；所述沉淀槽3设有清渣门10。

第一边墙4和第二边墙5，所述第一边墙4和所述第二边墙5均围绕在所述沉淀槽3的外部，所述第一边墙4围绕在所述第二边墙5的外部；所述第二边墙5与所述第一边墙4之间的距离大于所述侧向滤网2与所述第一边墙4之间的距离。

连接所述第一边墙4和所述第二边墙5的底层滤网6，所述底层滤网6的水平面低于所述池底1的水平面；所述第一边墙4、所述底层滤网6、所述第二边墙5、所述池底1和所述侧向滤网2围绕成环形空间，所述环形空间内填充有石英砂滤料7；所述粒状滤料7内设有冲洗管道9。

设置在所述底层滤网6的下方的收集槽，该收集槽为地沟。

另外，上述干排系统还可以设置一个尾矿浆注入泵12。

实施例5

一种尾矿干排系统，如图3-5所示，包括七个过滤沉淀池，该七个过滤沉淀池都采用实施例4的结构，并且分为三组，分别为：一级过滤沉淀池组13、二级过滤沉淀池组15、三级过滤沉淀池组17，数量分别为：3、2、2。以上组别中，所述二级过滤沉淀池组15中的过滤沉淀池的所有滤网的孔径小于所述一级过滤沉淀池组13中的过滤沉淀池的所有滤网的孔径；所述三级沉淀池组中的过滤沉淀池的所有滤网的孔径小于所述二级过滤沉淀池组15中的过滤沉淀池的所有滤网的孔径。

这些池子间的连接关系如下：

设置一级过渡池14，所述一级过滤沉淀池组13中的所有过滤沉淀池的收集槽8均与所述一级过渡池14连接；所述二级过滤沉淀池组15中的所有过滤沉淀池的所述沉淀槽3均与所述一级过渡池14连接。

设置二级过渡池16，所述二级过滤沉淀池组15中的所有过滤沉淀池的收集槽8均与所述二级过渡池16连接；所述三级沉淀池组中的所有过滤沉淀池的所述沉淀槽3均与所述二级过渡池16连接。

设置蓄水池21，所述三级沉淀池组中的所有过滤沉淀池的收集槽8均与所述蓄水池21连接；所述蓄水池21通过高压泵20与所有所述过滤沉淀池的冲洗管道9连接，并且每个所述过滤沉淀池的冲洗管道9通过单向阀11与所述高压泵20连接。

设置三级过渡池18，所述二级过滤沉淀池组15中的所有过滤沉淀池的沉淀槽3均与所述三级过渡池18连接。

所有池子的尾矿浆注入泵12与尾矿浆暂积池19连接。

实施例6

一种尾矿干排方法，包括下列步骤：

第一步：将尾矿浆通入池子，使尾矿浆在池子的中央沉淀，同时使尾矿浆从池子的侧边以水平方向通过第一滤网，得到一次过滤的矿浆。

第二步：使所述一次过滤的矿浆以垂直向下的方向依次通过粒状滤料和第二滤网，得到浆水；该步须与第一步同时进行。

第三步：收集最终的浆水。

该方法可通过上述实施例1-4的任意一种尾矿干排系统实现。

实施例7

一种尾矿干排方法，包括下列步骤：

第一步：将尾矿浆通入第一级池子，使尾矿浆在池子的中央沉淀，同时使尾矿浆从池子的侧边以水平方向通过第一滤网，得到过滤的矿浆。

第二步：使第一步过滤的矿浆以垂直向下的方向依次通过粒状滤料和第二滤网，收集得到的一级浆水；该步须与第一步同时进行。

第三步：将一级浆水通入第二级池子，使浆水在池子的中央沉淀，同时使一级浆水从池子的侧边以水平方向通过第三滤网，得到过滤的矿浆。

第四步：使第三步过滤的矿浆以垂直向下的方向依次通过粒状滤料和第四滤网，收集得到的二级浆水；该步须与第三步同时进行。

以上第三滤网和第四滤网的孔径均小于第一滤网和第二滤网的孔径。

若二级浆水的水的澄清度达到回收利用的要求，则完成干排过程；若二级浆水的水的澄清度还不能达到回收利用的要求，则继续重复第一步和第二步的过滤过程，直至澄清度达到要求，并且每重复一次，滤网的孔径就减小一个级别，减小的程度根据矿浆中颗粒的粒径来选择。以上方法中，当每个池子中的粒状滤料完成吸附过滤后，需用高压水冲洗，以便粒状滤料循环利用。

以上方法可通过实施例3-5的任意干排系统实现。

为进一步说明本发明的技术效果，以下提供了具体的试验例。

试验例1

本试验采用实施例1的设备和实施例6的方法。

所处理的尾矿性质：尾矿是柳钢屯秋铁矿磁铁矿尾矿，矿浆浓度为25％，粒度为200目的颗粒占85％，含泥量为0.5％。

处理结果：尾矿含水量为19％，达到干排标准。

试验例2

该试验对本发明与现有技术的处理结果进行了对比。两组所处理的尾矿性质相同。

本发明组

采用实施例5的设备和实施例7的方法。

所处理的尾矿性质：尾矿是柳钢屯秋铁矿磁铁矿尾矿，矿浆浓度为25％，粒度-200目颗粒占85％，含泥量为0.5％，尾矿总处理量为100吨。

处理结果：

矿浆总处理量约为400吨，以50吨/小时的速度进入处理池，八小时工作完毕，清渣前尾矿含水量为18％，达到干排标准。本次试验共投入建设资金30万元，处理矿浆400吨，电费180元，人工费150元(管理人员一名)。

现有技术组

柳钢屯秋铁矿采用的是“旋流器+浓密器+脱水筛”工艺，处理量与本实验相同情况下，建设投资需70万元，电费1000元，人工费450元(至少需3个工人)，尾矿含水量为17％，达到干排标准。

综上，本发明干排矿浆的成本大幅降低。

试验例3

本试验采用了实施例5的设备和实施例7的方法。尾矿是广西平果铝厂铝土矿尾泥，粒度为-200目40％左右，300目～450目60％左右，矿浆浓度20％，含泥量为1.6％。工作中水质洁净，可充分回收利用，清渣前一级池堆积90％的尾矿，含水量为20.8％，二级池中堆积8％尾矿，含水量为22.2％，三级池中堆积2％尾矿，含水量为24.9％，尾矿平均含水量为23.6，可以达到干排标准。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (9)

1.一种尾矿干排系统，其特征在于，包括过滤沉淀池，所述过滤沉淀池包括：

池底和围绕在所述池底边缘的侧向滤网，所述侧向滤网与所述侧向滤网连接成沉淀槽；

第一边墙和第二边墙，所述第一边墙和所述第二边墙均围绕在所述沉淀槽的外部，所述第一边墙围绕在所述第二边墙的外部；

连接所述第一边墙和所述第二边墙的底层滤网，所述底层滤网的水平面低于或齐平于所述池底的水平面；所述第一边墙、所述底层滤网、所述第二边墙、所述池底和所述侧向滤网围绕成环形空间，所述环形空间内填充有粒状滤料；

设置在所述底层滤网的下方的收集槽；

所述粒状滤料内设有冲洗管道；所述沉淀槽设有清渣门。

2.根据权利要求1所述的尾矿干排系统，其特征在于，所述底层滤网的水平面低于所述池底的水平面，并且所述第二边墙与所述第一边墙之间的距离大于所述侧向滤网与所述第一边墙之间的距离。

3.根据权利要求1所述的尾矿干排系统，其特征在于，所述粒状滤料为石英砂滤料。

4.根据权利要求1所述的尾矿干排系统，其特征在于，所述收集槽为地沟。

5.根据权利要求1所述的尾矿干排系统，其特征在于，包括多个所述过滤沉淀池，还包括一级过渡池，所述多个过滤沉淀池分为以下两组：一级过滤沉淀池组和二级过滤沉淀池组；

所述二级过滤沉淀池组中的过滤沉淀池的所有滤网的孔径小于所述一级过滤沉淀池组中的过滤沉淀池的所有滤网的孔径；

所述一级过滤沉淀池组中的所有过滤沉淀池的收集槽均与所述一级过渡池连接；

所述二级过滤沉淀池组中的所有过滤沉淀池的所述沉淀槽均与所述一级过渡池连接。

6.根据权利要求5所述的尾矿干排系统，其特征在于，还包括三级过滤沉淀池组和二级过渡池，且所述三级过滤沉淀池组由一个或多个所述过滤沉淀池组成；

所述三级过滤沉淀池组中的过滤沉淀池的所有滤网的孔径小于所述二级过滤沉淀池组中的过滤沉淀池的所有滤网的孔径；

所述二级过滤沉淀池组中的所有过滤沉淀池的收集槽均与所述二级过渡池连接；

所述三级过滤沉淀池组中的所有过滤沉淀池的所述沉淀槽均与所述二级过渡池连接。

7.根据权利要求6所述的尾矿干排系统，其特征在于，还包括蓄水池，所述三级过滤沉淀池组中的所有过滤沉淀池的收集槽均与所述蓄水池连接。

8.根据权利要求7所述的尾矿干排系统，其特征在于，所述蓄水池通过高压泵与所有所述过滤沉淀池的冲洗管道连接，并且每个所述过滤沉淀池的冲洗管道通过单向阀与所述高压泵连接。

9.根据权利要求6所述的尾矿干排系统，其特征在于，还包括三级过渡池，所述二级过滤沉淀池组中的所有过滤沉淀池的沉淀槽均与所述三级过渡池连接。