CN115231802A - 一种脱水设备及铝土矿尾矿资源化处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脱水设备及铝土矿尾矿资源化处理方法，所述设备包括真空箱、阴极和阳极、用于驱使阴极运动的驱动系统、支撑装置、阴极导电轮和用于将物料铺设到阴极上的布料槽；所述阳极位于真空箱的上方；所述阴极为带状的导电丝网结构；所述阴极具有穿过真空箱和阳极之间的空隙的区段；所述阴极可活动地支撑于支撑装置上；所述阴极导电轮与阴极抵接。所述铝土矿尾矿资源化处理方法是采用上述设备进行脱水，得到干排滤饼再进行资源化处理。本发明中实现了矿泥的干排、资源化利用和生产过程中废渣、废热的循环生产与利用，节能环保，且能适应大规模的工业处理，不仅效率高，而且成本方面优势大。

Description

一种脱水设备及铝土矿尾矿资源化处理方法

技术领域

本发明属于矿业技术领域，具体涉及一种脱水设备及一种铝土矿尾矿资源化处理方法。

背景技术

以广西地区为代表的岩溶堆积型铝土矿，原矿中含有大量粘土性矿物，需要进行洗矿作业，产出合格的铝土矿石，同时产出了大量难以自然沉降的铝土矿尾矿泥浆。铝土矿尾矿泥浆由于颗粒极其微细，粒径仅为5.3μm-1mm，难以自然沉降，堆存在排泥库中。大量尾矿泥浆的产生不仅需要足够库容的尾矿库存放，而且尾矿库存在泄漏、溃坝等风险，在以喀斯特地貌为代表的广西地区，尾矿库更是存在极大的安全环保风险，时刻是矿山及周边生产、生态及生命财产安全的心头之患。同时随着国家对矿山生产过程中的安全、环保的重视，严审尾矿建设，现在的矿山生产已处于无库可用的状况。

堆积型铝土矿的开采占用了大量的土地资源，大量土地表层被破坏，形成极大的土地与生产的矛盾。在典型多山少土的广西地区，大量剥离出来的土壤堆存在尾矿库中难以得到有效的利用，造成采区由于缺乏足够的土源而难以进行生态修复和土地恢复。

现有技术中对这种极细微颗粒的铝土矿尾矿泥脱水时，一般采用加吸水物料，让整体含水率降低的；或者压滤；或者离心脱水。但加吸水物料，成本非常大，需要大量吸水物料，工业上可行度太低；而压滤过慢，处理一次需要8h以上，滤布更换频繁，无法大规模连续生产；离心脱水处理量小过小，且能耗非常高，同样在大规模的工业生产中成本过高。

CN 101327972 B公开了一种电渗脱水设备，将初步脱水后的含水物料置于阴极和阳极之间，通入直流电，含水物料与电极直接接触，含水物料中含有的水分在电场的作用下向阴极聚集，并被排出。但此设备用于这种极细微颗粒的铝土矿尾矿泥脱水时，效率极低，且耗电用过大，对于连续的工业化处理而言，可行性过低。

因此，亟需一种更优的处理铝土矿尾矿及资源化利用的方法。

发明内容

本发明提供一种脱水设备及铝土矿尾矿资源化处理方法，提高尾矿脱水效率，实现干排，同时实现尾矿的资源化利用。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种脱水设备，包括真空箱、阴极和阳极、用于驱使阴极运动的驱动系统、支撑装置、阴极导电轮和用于将物料铺设到阴极上的布料槽；所述阳极位于真空箱的上方；所述阴极为带状的导电丝网结构；所述阴极具有穿过真空箱和阳极之间的空隙的区段；所述阴极可活动地支撑于支撑装置上；所述阴极导电轮与阴极抵接。

所述布料槽在阴极的上方，同时还在真空箱的上游端。

所述上游端定义为，沿着物料的运行方向，物料先接触阴极的一端为上游端。

将铝土矿尾矿微细矿泥给入阴极上部，铝土矿尾矿微细矿泥被运行至真空箱上方时，真空通过真空箱传递到阴极板将自由水抽出，驱动系统驱动胶带支撑装置带动阴极和铝土矿尾矿微细矿泥向前运动，铝土矿尾矿微细矿泥进入阴极与阳极之间时，在电场与真空场的共同作用下进行脱水，干排尾矿物料在后段排出。

优选的，所述阳极在水平面上的正投影和真空箱在水平面上的正投影存在重合区域。

优选的，所述阳极的长度不大于真空箱的长度。

优选的，所述阳极的长度小于真空箱的长度。

物料先进行真空脱水，再在电场和真空场的双重作用下进行深度脱水，加快脱水的速度，节约耗电量。

优选的，所述阴极可为平铺的条带物，也可为一个套设在支撑装置外的环形带状物。

优选的，所述导电丝网由铜、铝、合金等导电材料制成的细网编制而成，所述导电丝网的孔径范围为5μm-1mm。

孔径过大容易造成物料渗漏，孔径过小不利于自由水过滤和真空穿透。

优选的，所述阴极上覆盖一层滤布。

优选的，所述滤布的孔径小于50μm。

所述滤布为具有透水性的薄布。滤布可以是尼纶，涤纶，棉布，毛类等，其厚度应尽量薄。这些措施，所形成的电阻很小，不致造成明显的电渗透的电压增加。且厚度薄，孔隙合适的情况下，对阴极的水渗透不会造成过大的影响。

优选的，所述滤布为非导电体的滤布。

阴极表面覆盖非导电体的滤布，该滤布的一侧与阳极接触，另一侧与含水物料接触。有些物质，如污水处理厂的污泥中可能会含有金属丝和铝箔等导体物质，造成短路。在阴极表面覆盖不导电的滤布后就预防了电路短路。在此，所述的非导电体系指从电学角度定义导体和非导体的分类。

优选的，所述阳极由铜、铝或合金板材制成板框。

优选的，所述阳极的物料入口端设置倒角，所述倒角可为三角形、圆形或者弧形，引导物料进入电场区，避免刮起物料进入阳极上部。

顺着物料运行方向，物料先接触阳极的位置为阳极的物料入口端。

优选的，所述脱水设备还包括高度调节装置；所述阳极与高度调节装置相连；所述高度调节装置调整阳极进行上下移动。甚至可以在阳极外侧上设置位移传感器，感应物料层的高度，依据物料层高度自动上下移动阳极，实现阳极与物料的贴合导电。

优选的，阳极可从物料的入口向出口方向向下倾斜，根据物料性质和含水率，倾斜角度为0.5-15 度；避免物料脱水过程中由于含水率不同而无法与阳极进行紧密贴合。

优选的，所述阳极的长度与真空箱的长度比为0.3-0.9，根据物料性质调整阳极长度和真空箱的长度，物料初始真空自由水脱除效率高时可缩短阳极板长度。

优选的，所述脱水设备还包括电阻缓冲器，所述电阻缓冲器两端分别连接阳极和阴极。

优选的，所述电阻缓冲器电阻在1-10kΩ。

在设备停机或者非带料运转时，将电阻缓冲器连接于两电极间，通过电阻缓冲器可以保持电极间电流通畅，可避免电极间因常规操作中反复断电造成的腐蚀或消耗，延长极板寿命。

优选的，所述驱动系统包括胶带驱动轮、胶带从动轮和胶带，所述胶带套设于胶带驱动轮和胶带从动轮外，形成封闭环状，所述胶带穿过真空箱和阴极之间的缝隙，所述胶带在脱水设备运行时与阴极抵接。

优选的，所述驱动系统还可以是安装在阴极下面的驱动轮。

甚至，所述驱动系统还可以是拉动阴极往前运动的牵引装置。

所述胶带驱动轮驱动胶带往前运动，胶带在真空负压和摩擦力的条件下带动阴极和物料向前运动。

优选的，所述支撑装置包括托举轮、导向轮、偏转轮、平整轮和转动轮；所述阴极是一个环形的带状导电丝网，套设于托举轮、导向轮、偏转轮、平整轮和转动轮外，形成封闭环状；所述托举轮、导向轮分别设置在真空箱的上游和下游；所述托举轮、真空箱、导向轮沿阴极前进方向以依次变低方式设置；所述转动轮设置于托举轮的下方，所述偏转轮设置于导向轮的下方，所述平整轮设置于转动轮和偏转轮之间；所述偏转轮、平整轮和转动轮的高度低于真空箱。

托举轮在设备的上部，实现阴极由下部在上部的翻转与平整；设备上部的尾端设置导向轮，将阴极由上部往下部转向，同时实现干物料的卸料；偏转轮设置在设备下部的尾端，实现阴极在下部的转向与平整；转动轮设置在设备下部的前端，实现阴极由下部向上部的转向；平整轮设置在偏转轮与转动轮之间，实现设备下部阴极的平整。

优选的，所述支撑装置还可以只包括托举轮、导向轮和转动轮。

甚至，所述支撑装置还可以仅仅是铺平阴极的支架或者平板。

优选的，所述脱水设备还包括清扫装置，所述清扫装置包括清扫器和清洗装置。

所述清扫器设置在导向轮与偏转轮之间。

清扫器的尾端细纤维塑料或有机刮板与阴极直接轻微接触，将颗粒物从阴极上清扫干净。

所述清洗装置设置于偏转轮和平整轮之间，所述清洗装置包括从上往下布置的数个高压水管，对阴极两面进行高压清洗。

所述清扫器将阴极板上的残留固体物料脱除，利用偏转轮与平整轮将阴极板抬起在清洗装置高压水条件下进行黏附物料清洗，保持阴极的清洁。

优选的，所述脱水设备还包括设置于真空箱上游端的平整器。

优选的，所述平整器为转运滚轮或刮板。

铝土矿尾矿微细矿泥由布料槽均匀给入，平展布置在阴极上，通过平整器将铝土矿尾矿微细矿泥进行平摊整齐。

优选的，阴极导电轮设置于托举轮和布料槽之间，所述阴极导电轮抵接阴极，使得阴极与胶带之间的距离为0.5-1mm。

一种铝土矿尾矿干排及资源化处理方法，包括以下步骤：

S1、采用上述脱水设备对初步脱水的铝土矿尾矿泥进行二次脱水，得到干排滤饼；

S2、将20%-40%的重量份的干排滤饼进行制粒、烘干，得到烘干物料；

S3、将烘干物料与10%-50%的重量份的干排滤饼混合用于复垦；

S4、将剩余30-50%的重量份的干排滤饼与煤渣、粉煤灰混合后压制成型、烧制，得到生态建材砖块。

优选的，所述铝土矿尾矿泥的粒度分布为5.3μm-1mm。

优选的，所述初步脱水为特种无底流阀深锥浓密脱水，物料给入深锥浓密机后进行自稀释，浓度为3-8%，加入絮凝剂，形成超大矿泥絮团进行沉降、脱水，由特种无底流阀深锥浓密机底部排出，保持絮团形态，给入二次脱水设备。

优选的，絮凝剂的添加量为30-100g/t干尾矿，絮凝剂稀释成质量浓度为0.1-1‰的溶液添加。

优选的，初步脱水和二次脱水过程中脱除的水回收于回水池，用于洗矿和步骤S4中的干排滤饼与煤渣、粉煤灰的混合过程。

优选的，所述二次脱水后干排滤饼的含水率20-40%。

优选的，步骤S2中，干排滤饼在制粒机或压粒机里产出直径为1-2cm的粒球形成制粒料，所述制粒料烘干是在回转窑中烘干，回转窑前端温度控制在900-1000℃，制粒料入料逐渐升温，烘干烧结时间控制在10-20min。

优选的，所述步骤S2中制粒物料的烘干的热量来自于步骤S4中烧制过程中的余热。

制粒料的烘干所用热量全部来自于建材烧制过程中的余热，余热温度在900-1200℃，余热通过保温管道或上升烟道给入回转窑中，对制粒料进行充分干燥，并形成有一定的强度轻微陶质；充分利用了体系内的能源回用。

优选的，所述步骤S3中将烘干物料与10%-50%的干排滤饼共同用于复垦的具体工艺为：先用粗石料或干排滤饼或粗石料与干排滤饼的混合料铺底，作为底层；然后铺设烘干粒与干排滤饼的混合料，作为中间层；最后铺设干排滤饼或烘干粒与干排滤饼的混合料或原采区土地剥离土壤，作为顶层。

优选的，对于广西地区多山少土的地区，可就近将采区牙石或其他废石作为粗石料铺底；如缺少足够的粗石料，可利用干排滤饼作为补充料铺底；如没有石料，可直接利用干排滤饼铺底；较佳的铺底物料为粗石料与干排滤饼在混合料，分别的重量比例为1:0.3-1。

优选的，中间层中铺设干排滤饼与烘干粒的混合料比例是1:0.3-0.5，中间层厚度控制在20-30cm，中间层上分界线与复垦土壤顶部距离30-50cm。

优选的，顶层覆土厚度30-50cm，最佳为铺设原采区土地剥离土壤；如剥离土壤不足时，可掺入干排滤饼或干排滤饼与烘干粒的混合料，此处干排滤饼与烘干粒的比例为1:0.1-0.3。

优选的，采区土壤复垦时铺底层压实，中间层与顶层进行松散铺设；中间层与顶层厚度控制在50-80cm，基础由铺底层搭建，依复垦区域地形控制整体铺设厚度，实现复垦区域的平整。

采用这样的铺底层、中间层、顶层复垦铺设，充分的利用了采区石料、剥离土壤材料，掺入矿泥滤饼量大，同时植被种植的中间层与顶层，利用剥离土壤或烘干料，实现了土壤的粗细级配，给予土壤收缩变形的挤压冗余空间，避免超细矿泥复垦料干裂和紧实问题，满足复垦区植被的生长需求。

充分利用步骤S4制备建材中产生的余热烘干制粒料，制粒料得到充分干燥，制粒料的强度增大，对干排滤饼有一定的支撑作用，不仅实现复垦土壤的粒级再造，还能解决仅用矿泥干排滤饼大量堆存发生板结，影响复垦区域植被快速生长的问题。

先用粗石料与滤饼的混合料铺底，作为底层，可增大滤饼在复垦过程中的添加量，减少粗石料的使用量。一方面保证了复垦堆料的稳固度和强度，另一方面也最大程度利用了滤饼。

优选的，依据物料性质，所述步骤S4中干排滤饼：煤渣：粉煤灰按照质量比(5-7):(2-4):1进行混合。

优选的，所述煤渣经破碎至3mm以下后再与干排滤饼或粉煤灰混合。

步骤S4中采用干排滤饼：煤渣：粉煤灰按照质量比(6-7):(2-3):1进行混合，为解决滤饼Al2O3含量高、粒度微细，造成烧结砖制备过程中材料收缩严重、成型难等问题，需要在滤饼中加入一定的粗骨料的硅质物料，粗骨料控制在3mm以下。根据本申请处理后的滤泥的粒径，加入特定量的煤渣、粉煤灰，使得混合物料的Al₂O₃控制在10-20%，SiO₂控制在50-70%，从而避免烧结砖制备过程中材料收缩严重、成型难的问题。

适当的时候通过添加水，控制步骤S4中压制成型之前混合料的水分在20-40%。

优选的，所述步骤S4中烧制的热量可来自于煤燃烧、天然气燃烧或者电能。

若用煤来提供烧制的热量，制砖的原料就采用干排滤饼和煤燃烧剩余的煤渣与粉煤灰等废料。

若采用天然气和电能提供烧制的热量，制砖的原料就采用干排滤饼和其他硅质材料。

优选的，按干排滤饼：其他硅质材料为5-7:3-5的重量比进行配料混合。

优选的，所述其他硅质材料为煤矸石、火电煤渣、高炉渣、铝土矿废石中的一种或几种。

优选的，制备生态建材砖块过程中废料和残渣经破碎至5mm以下后再回到前端与干排滤饼混合作为制备生态建材砖块的原料。

下面对本发明做进一步的解释：

就脱水设备而言，真空场由离心真空泵提供，经真空桶后通过管道传递到真空箱（槽）中，阴极板平铺在真空箱上，通过压布轮接触带电。上层阳极板前部设置为弧度，引导物料进入电场区，外侧上应带有位移传感器，依据料层高度进行阳极板上下移动调整，实现阳极板与物料的贴合导电，上层阳极板可进行一定斜角的安装，前部进料口稍高，倾斜角度0-15o。

设备上的运行滚筒就可以进行变频调节，以对带速进行控制，控制物料抽滤脱水时间及含水率。阴阳极板间的电压大小可通过电源进行调节，控制脱水电场强度。

脱水细物料由布料槽均匀给入布置在阴极板上，通过平整器将物料进行平摊整齐，真空通过真空箱传递到阴极板将自由水抽出，胶带支撑阴极板并在胶带驱动轮的驱动下，带动阴极板和物料向前运动，物料进入阴极板与阳极板的间隙区时，在电场与真空场的共同作用下进行脱水，阳极板上安装有测距传感器，进行上下调整，确保阳极板与物料的接触，物料在脱水装置后端阴极导向轮处进行卸料。阴极板通过清扫器将阴极板上的残留固体物料脱除，利用偏转轮将阴极板抬起在清洗装置高压水条件下进行黏附物料清洗，保持阴极板的清洁，纠偏装置实现阴极板位置的纠正，阴极导电轮实现阴极板的导电。

建材制备过程中产出的废渣与粉煤灰和干排矿泥滤饼混合生产砖，不仅解决了矿泥生产砖出现开裂收缩的问题，并实现了生产过程中的废物绿色复用；

建材制备过程利用了废渣、粉煤灰，废水也充分回收利用，处理过程物料得到充分利用；烧制的余热循环用于复垦物料的干燥，降低复垦材料的综合水分，实现复垦材料的粒级级配，利于物料的堆存、转运和复垦。

有益效果：

1、本发明的脱水设备通过矿泥形成大絮团形态后利用真空场与电场的融合，提高了矿泥脱水效率，实现了物料的深度脱水，产出含水率低至20%的干排滤饼；

2、本发明的脱水设备利用阳极板前端进行弧度设计和倾斜自动调节，保证了脱水作业的连续性与效率；

3、本发明的脱水设备的极板间设置电阻缓冲器，避免频繁断电或非带料运转对极板的腐蚀或消耗，延长极板寿命。

2、干排滤饼、干燥制粒的混合解决了铝土矿尾矿用于复垦过程中的板结开裂的问题；

3、尾矿制备建材过程中的煤渣与粉煤灰回收利用，解决了细粒尾矿制砖收缩率大的问题；

4、本发明中实现了矿泥的干排、资源化利用和生产过程中废渣、废热的循环生产与利用，节能环保。

5、现有技术中加吸水物料、压滤、或者离心脱水的工艺，在工业上不具备可行性；而现有工业处理采用的浓密机脱水的工艺，对细微的矿泥脱水之后滤泥的含水率达70%，不能形成滤饼。本发明的处理方法能适应大规模的工业处理，不仅效率高，而且成本方面优势大。

附图说明

图1表示本发明的脱水设备；

其中：1、细泥料，2、布料槽，3、平整器，4、阳极板，5、导向轮，6、清扫器，7、偏转轮，8、清洗装置，9、平整轮，10、纠偏装置，11、转动轮，12、托举轮，13、阴极板，14、阴极导电轮，15、胶带驱动轮，16、胶带从动轮，17、真空箱，18、胶带，19、脱水物料卸料。

图2表示本发明的铝土矿尾矿资源化处理的流程图。

具体实施方式

下面通过以下实施例对本发明进行具体描述。

实施例1

本发明中的脱水设备，包括真空箱17、阴极13、阳极4、用于驱使阴极13运动的驱动系统、支撑装置、阴极导电轮14和用于将物料铺设到阴极13上的布料槽2；所述阳极4位于真空箱17的上方；所述阴极13为带状的导电丝网结构；所述阴极13具有穿过真空箱17和阳极4之间的空隙的区段；所述阴极13可活动地支撑于支撑装置上；所述阴极导电轮14与阴极13抵接。所述阳极4的长度小于真空箱17的长度，为真空箱的3/4。

所述导电丝网由铜、铝、合金等导电材料制成的细网编制而成，所述导电丝网的孔径范围为5μm。

所述阳极4由铜、铝或合金板材制成。

所述阳极4的前端下前部设置弧形的倒角，引导物料进入电场区，避免刮起物料进入阳极上部。

所述阳极4与高度调节装置连接，通过高度调节装置调整高度4，虽然高度调节装置未在附图中标识出，但常规的调整高度的吊绳或者装置都可实现此功能。还可以在阳极4外侧设置位移传感器，感应物料层的高度，依据物料层高度自动调整阳极板上下移动，实现阳极与物料的贴合导电。虽然位移传感器未在附图中示出，但市面上大部分的位移传感器均能实现此作用。

阳极从物料的入口向出口方向向下倾斜，根据物料性质和含水率，阳极的倾斜角度为0.5 度到15 度之间可调，避免物料脱水过程中由于含水率不同而无法与阳极进行紧密贴合。

所述脱水设备还配有电阻缓冲器，所述电阻缓冲器两端分别连接阳极和阴极。虽然电阻缓冲器未在附图中示出，但市面上大部分的电阻在1-10kΩ的电阻缓冲器均能实现此作用。

在设备停机或者非带料运转时，将电阻缓冲器连接于两电极间，通过电阻缓冲器可以保持电极间电流通畅，可避免电极间因常规操作中反复断电造成的腐蚀或消耗，延长极板寿命。

所述驱动系统包括胶带驱动轮15、胶带从动轮16以及由胶带驱动轮驱动的胶带18，所述胶带套设于胶带驱动轮15、胶带从动轮16，并穿过真空箱17和阴极13之间的缝隙，所述胶带18与阴极13抵接，支撑阴极并带动阴极运行。

所述胶带驱动轮15驱动胶带18往前运动，胶带18在真空负压和摩擦力的条件下带动阴极13和物料向前运动。

所述支撑装置包括托举轮12、导向轮19、偏转轮7、平整轮9和转动轮11；所述阴极13套设于托举轮12、导向轮19、偏转轮7、平整轮9和转动轮11外；所述托举轮12、导向轮19分别设置在真空箱17的上游和下游；所述托举轮12、真空箱17、导向轮19沿阴极前进方向以依次变低方式设置；所述转动轮11设置于托举轮12的下方，所述偏转轮7设置于导向轮19的下方，所述平整轮9设置于转动轮11和偏转轮7之间；所述偏转轮7、平整轮9和转动轮11的高度低于真空箱17。

托举轮12在设备的上部，实现阴极13由下部在上部的翻转与平整；设备上部的尾端设置导向轮19，将阴极13由上部往下部转向，同时实现干物料的卸料；偏转轮7设置在设备下部的尾端，实现阴极13在下部的转向与平整；转动轮11设置在设备下部的前端，实现阴极13由下部向上部的转向；平整轮9设置在偏转轮7与转动轮11之间，实现设备下部阴极13的平整。

所述脱水装置还包括清扫装置，所述清扫装置包括清扫器6和清洗装置8。

所述清扫器6设置在导向轮19与偏转轮7之间。

清扫器6的尾端细纤维塑料或有机刮板与阴极13直接轻微接触，将颗粒物从阴极13上清扫干净。

所述清洗装置8设置于偏转轮7和平整轮9之间，所述清洗装置8包括从上往下布置的数个高压水管，对阴极13两面进行高压清洗。

所述清扫器6将阴极上的残留固体物料脱除，利用偏转轮7与平整轮9将阴极13抬起在清洗装置8高压水条件下进行黏附物料清洗，保持阴极的清洁。

所述脱水装置还包括设置于真空箱17前端的平整器3。

所述平整器3为转运滚轮或刮板。

铝土矿尾矿微细矿泥由布料槽2均匀给入，平展布置在阴极13上，通过平整器3将铝土矿尾矿微细矿泥进行平摊整齐。

阴极导电轮14设置于托举轮12和布料槽2之间，阴极导电轮14与阴极13抵接，紧压阴极13，既起到了压紧平整阴极13的作用，也起到了向阴极13导电的作用。

待脱水细物料1由布料槽2均匀给入布置在阴极13上，通过平整器3将物料进行平摊整齐，真空通过真空箱17传递到阴极13将自由水抽出，胶带18支撑阴极13并在胶带驱动轮15的驱动下，带动阴极13和物料向前运动，物料进入阴极13与阳极4的间隙区时，在电场与真空场的共同作用下进行脱水，阳极4上安装有高度调节装置，进行上下调整，确保阳极4与物料的接触，物料在脱水装置后端的导向轮5处进行卸料。阴极13通过清扫器6将阴极13上的残留固体物料脱除，利用偏转轮7将阴极13抬起在清洗装置8高压水条件下进行黏附物料清洗，保持阴极13的清洁，纠偏装置10实现阴极13位置的纠正，阴极导电轮14实现阴极的导电。

实施例2

本例是堆积型铝土矿洗矿泥浆脱水的实例。矿泥的粒度分布d₅₀仅5.3μm，原始固体浓度为12%，按50g/t_矿泥的用量添加浓度为0.1‰的絮凝剂，经特种无底流阀深锥浓密脱水至浓度为30%时，给入实施例1的脱水设备，首先在0.05MPa的真空条件下真空过滤进行初始快速脱水，后物料进入真空与电场的复合脱水区域，实施更深程度的脱水。总脱水时间为5min。在电压为10V的条件下物料中的水分子向阴极渗出，在真空条件下迅速排出，物料由导向轮处排出，形成无自由流动的滤饼，根据阴极运行速度，含水率由5%-30%之间可控调节。相同处理速度下，滤饼的含水率比市面通用的机械脱水设备（如CN109107753A所述）和电渗脱水设备（如CN 101327972 B实施例1所述的设备）分别降低了200%和50%，且耗电可降低30%和60％。而要达到相同的含水量的滤饼，处理时间上而言，效率分别较市面通用的机械脱水设备（如CN109107753A所述）和电渗脱水设备（如CN 101327972 B实施例1所述的设备）提高了150%和70%。且本发明利用阳极板前端进行弧度设计和倾斜自动调节，电场的过滤机，保证了脱水作业的连续性与效率；本设备在极板间设置电阻缓冲器，避免频繁断电或非带料运转对极板的腐蚀或消耗，延长极板寿命至少3-5年。

采用上述脱水方法得到的含水率为25%的干排滤饼，40%的干排尾矿滤饼压制成1-2cm小球，以5℃/min的升温速度提升到1000℃后进行自然降温，形成烘干制粒料。以粗石料与干排滤饼的混合料铺成底层，粗石料与干排滤饼的混合料的重量比例为1:1。中间层中铺设干排滤饼与烘干粒的混合料，比例是1:0.5，中间层厚度控制为30cm，顶层厚度40cm，顶层干排滤饼得到三层结构的复垦材料。堆砌复垦材料中所用的干排滤饼占总重的30%。在三层结构的复垦材料上种植草籽，草籽快速持续生长，满足植被生长条件，在未浇水的条件下，土壤未发生开裂现象。进行浇水作业，土壤具有一定的保水性能。

将烧制废料煤渣破碎小于3mm，把剩余30%的干排滤饼按干排滤饼_（干重）：煤渣：粉煤灰=6:3:1进行混合，加入少量水分，使混合料水分为31.1%，在3.8MPa挤压压力下压制成砖，经陈化72h后，以10℃/min的升温速度到达1100℃烧制30 min，进行自然降温，形成500*500*50mm大小的烧结砖，经检测其抗压强度为85.7MPa，冻融循环25次强度损失11%，质量损失1.0%，吸水率 3.3%，无放射性，获得满足GB/T 5101-2017《烧结普通砖》性能要求。

实施例3

将铝土矿尾矿泥浆（粒度小于0.1mm，固含量12%）用水稀释至6%的矿浆浓度，经特种无底流阀深锥浓密脱水，按50g/t_矿泥的用量添加浓度为0.1‰的絮凝剂，促使尾矿泥浆形成絮团，倒出上清液后，利用真空电渗过滤机进行深度脱水，真空度为0.05MPa，电压强度为13V，先进行真空过滤脱水1.5min，然后转为真空与电渗的复合脱水2min，获得含水率为29.28%的干排尾矿滤饼。30%的干排尾矿滤饼压制成1-2cm小球，以5℃/min的升温速度提升到1000℃后进行自然降温，形成烘干制粒料。以粗石料与干排滤饼的混合料铺成底层，粗石料与干排滤饼的混合料的重量比例为1:1。中间层中铺设干排滤饼与烘干粒的混合料，比例是1:0.3，中间层厚度控制为20cm，顶层厚度30cm，顶层干排滤饼得到三层结构的复垦材料。堆砌复垦材料中所用的干排滤饼占总重的30%。在三层结构的复垦材料上种植草籽，草籽快速持续生长，满足植被生长条件，在未浇水的条件下，土壤未发生开裂现象。

将烧制废料煤渣破碎小于3mm，把剩余40%的干排滤饼按干排滤饼_（干重）：煤渣：粉煤灰=7:2:1进行混合，加入少量水分，使混合料水分为30.47%，在3.8MPa挤压压力下压制成砖，经陈化72h后，以10℃/min的升温速度到达1100℃烧制30 min，进行自然降温，形成500*500*50mm大小的烧结砖，经检测其抗压强度为87.1MPa，冻融循环25次强度损失10%，质量损失0.5%，吸水率 4.3%，无放射性，获得满足GB/T 5101-2017《烧结普通砖》性能要求。

实施例4

将粒度分布d₅₀仅5.3μm铝土矿洗矿泥浆进行脱水。矿泥原始固体浓度为12%，按50g/t_矿泥的用量添加浓度为0.1‰的絮凝剂，只经特种无底流阀深锥浓密脱水，最多脱水至浓度为70%的矿泥溶液，无法形成滤饼。

实施例5

将粒度分布d₅₀仅5.3μm铝土矿洗矿泥浆进行脱水。矿泥原始固体浓度为12%，按50g/t_矿泥的用量添加浓度为0.1‰的絮凝剂，只经特种无底流阀深锥浓密脱水至浓度为30%，加入电渗脱水设备（如CN 101327972 B实施例1所述的设备），经过反复多次长达60min的脱水，得到含水率为30%的滤饼。但脱水效率过慢，能耗较大，后续以实施例2同样的方法制备得到的500*500*50mm大小的砖块，成本过高。

Claims (10)

1.一种脱水设备，其特征在于，包括真空箱、阴极和阳极、用于驱使阴极运动的驱动系统、支撑装置、阴极导电轮和用于将物料铺设到阴极上的布料槽；所述阳极位于真空箱的上方；所述阴极为带状的导电丝网结构；所述阴极具有穿过真空箱和阳极之间的空隙的区段；所述阴极可活动地支撑于支撑装置上；所述阴极导电轮与阴极抵接。

2.根据权利要求1所述的脱水设备，其特征在于，所述阳极在水平面上的正投影和真空箱在水平面上的正投影存在重合区域；优选的，所述阳极的长度不大于真空箱的长度；优选的，所述阳极的长度小于真空箱的长度。

3.根据权利要求1所述的脱水设备，其特征在于，所述真空电渗脱水所用的脱水设备还包括高度调节装置；所述阳极与高度调节装置相连；所述高度调节装置调整阳极进行上下移动；甚至可以在阳极外侧上设置位移传感器，感应物料层的高度，依据物料层高度自动上下移动阳极，实现阳极与物料的贴合导电。

4.根据权利要求1所述的脱水设备，其特征在于，阳极可从物料的入口向出口方向向下倾斜，倾斜角度为0.5-15 度；优选的，所述阳极的长度与真空箱的长度比为0.3-0.9；优选的，所述真空电渗脱水所用的脱水设备还包括电阻缓冲器，所述电阻缓冲器电阻在1-10kΩ。

5.根据权利要求1所述的脱水设备，其特征在于，所述驱动系统包括胶带驱动轮、胶带从动轮和胶带，所述胶带套设于胶带驱动轮和胶带从动轮外，形成封闭环状，所述胶带穿过真空箱和阴极之间的缝隙，所述胶带在脱水设备运行时与阴极抵接；优选的，所述支撑装置包括托举轮、导向轮、偏转轮、平整轮和转动轮；所述阴极是一个环形的带状导电丝网，套设于托举轮、导向轮、偏转轮、平整轮和转动轮外，形成封闭环状；所述托举轮、导向轮分别设置在真空箱的上游和下游；所述托举轮、真空箱、导向轮沿阴极前进方向以依次变低方式设置；所述转动轮设置于托举轮的下方，所述偏转轮设置于导向轮的下方，所述平整轮设置于转动轮和偏转轮之间；所述偏转轮、平整轮和转动轮的高度低于真空箱；优选的，所述真空电渗脱水所用的脱水设备还包括清扫装置，所述清扫装置包括清扫器和清洗装置；所述清扫器设置在导向轮与偏转轮之间。

6.一种铝土矿尾矿资源化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采用上述权利要求1-5任一项所述的脱水设备对初步脱水的铝土矿尾矿泥进行二次脱水，得到干排滤饼；

S2、将20%-40%的重量份的干排滤饼进行制粒、烘干，得到烘干物料；

S3、将烘干物料与10%-50%的重量份的干排滤饼混合用于复垦；

S4、将剩余30-50%的重量份的干排滤饼与煤渣、粉煤灰混合后压制成型、烧制，得到生态建材砖块;

所述步骤S2中制粒物料的烘干的热量来自于步骤S4中烧制过程中的余热。

7.根据权利要求6所述的铝土矿尾矿资源化处理方法，其特征在于，所述铝土矿尾矿泥的粒度分布为5.3μm-1mm。

8.根据权利要求6所述的铝土矿尾矿资源化处理方法，其特征在于，初步脱水和二次脱水过程中脱除的水回收于回水池，用于洗矿和步骤S4中的干排滤饼与煤渣、粉煤灰的混合过程。

9.根据权利要求6所述的铝土矿尾矿资源化处理方法，其特征在于，所述二次脱水后干排滤饼的含水率20-40%；优选的，步骤S2中，干排滤饼在制粒机或压粒机里产出直径为1-2cm的粒球形成制粒料，所述制粒料烘干是在回转窑中烘干，回转窑前端温度控制在900-1000℃，制粒料入料逐渐升温，烘干烧结时间控制在10-20min；优选的，所述步骤S3中将烘干物料与30%的干排滤饼共同用于复垦的具体工艺为：先用粗石料或干排滤饼或粗石料与干排滤饼的混合料铺底，作为底层；然后铺设烘干粒与干排滤饼的混合料，作为中间层；最后铺设干排滤饼或烘干粒与干排滤饼的混合料或原采区土地剥离土壤，作为顶层；优选的，中间层中铺设干排滤饼与烘干粒的混合料比例是1:0.3-0.5，中间层厚度控制在20-30cm，顶层覆土厚度30-50cm。

10.根据权利要求6所述的铝土矿尾矿资源化处理方法，其特征在于，所述步骤S4中干排滤饼：煤渣：粉煤灰按照质量比(6-7):(2-3):1进行混合。

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