CN1994597A - 一种铝土矿选矿洗矿尾矿堆存的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝土矿选矿洗矿尾矿堆存的方法，其特征在于其堆存过程是将铝土矿选矿厂、洗矿厂尾矿，经采用浓密机、高效深锥浓密机、尾矿库进行浓缩得到底流或沉砂，或对底流、沉砂再一次进行脱水后，在尾矿固含大于600g/l时，添加石灰粉和选自硬石膏、粉煤灰、矿渣粉、硫酸盐中的一种或几种的固化助剂，机械混匀输送到堆场，经压实固化处理，实现干法堆放。本发明的方法，对于具有一定流塑性的选矿尾矿或其它的微细粒浆体或微细粉体均可实现干法堆放，有效避免了尾矿库垮坝的担忧，减轻了尾矿库占地面积大、对周边人们生活、环境等安全的影响，对我国矿山经济效益和国家可持续发展、具有重要的意义。
Description
技术领域
一种铝土矿选矿洗矿尾矿堆存的方法，涉及一种尾矿干法堆放的方法，特别是较高固含的铝土矿选矿、洗矿尾矿采用生石灰粉与硬石膏、粉煤灰、矿渣粉、硫酸盐为固化剂处理后使选矿尾矿实现干法堆放的方法。
背景技术
目前，我国累计生产尾矿59.7亿t，占地400km2以上，每年仍以3.0亿吨的速度在增长，每年继续扩大占用面积约20km2。我国尾矿中80％以上是采用上游法筑坝的方法进行湿法堆放，少部分经过过滤后采用干法堆放。
我国铝土矿的选矿在2010年将形成年产600万吨选精矿、300万吨洗精矿的生产规模，也就是说每年产出的铝土矿选、洗尾矿合计大约为700万吨，每年占用面积大于0.5km2。众所周知，大量微细粒级的铝土矿选尾矿多为矿泥，沉降速度极慢。如果采用湿法堆存，其缺点主要是尾矿坝的建设投资非常大，对尾矿坝的管理和维护成本大；尾矿库中的铝土矿选尾矿的浓度较低，回水利用率很低，不但缩短尾矿库的使用年限，增加生产成本，而且尾矿坝的安危也严重威胁周边地区居民的生命财产安全和环境安全，一旦垮坝，尾矿库中的所有水和未能固化的选尾矿均可能成为洪流倾泻而出；湿法堆存同时也无法实现尾矿库区的复垦利用。
针对尾矿湿法堆放存在的问题，近几年部分研究将尾矿经压滤机充分挤压至含水量约20％时的干片状，用皮带传送机运往尾矿干堆场里分层堆放。由于尾矿中含有大量的微细颗粒，在压滤过程中容易堵塞过滤介质，需要经常清洗过滤介质，这样就增加了处理工序，同时采用压滤的方法也增加了能耗和大量成本。
发明内容
本发明的目的是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能有效克服铝土矿选尾矿沉降速度慢、尾矿坝的建设投资大、管理和维护成本大、坝体存在安全隐患、库区土地占用大、过滤处理工艺难度大、能耗高等缺点的铝土矿选矿洗矿尾矿堆存的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种铝土矿选矿洗矿尾矿堆存的方法，其特征在于其堆存过程是将铝土矿选矿厂、洗矿厂尾矿，经采用浓密机、高效深锥浓密机、尾矿库进行浓缩得到底流或沉砂，或对底流、沉砂再一次进行脱水后，在尾矿固含大于600g/L时，添加石灰粉和选自硬石膏、粉煤灰、矿渣粉、硫酸盐中的一种或几种的固化助剂，机械混匀输送到堆场堆存。
本发明的一种铝土矿选矿洗矿尾矿堆存的方法，其特征在于在尾矿固含大于600g/L时，添加的石灰粉和固化助剂的添加量为尾矿重量的0.5％-50％，其中石灰粉与固化助剂的重量比为50-100∶0-50。
本发明的一种铝土矿选矿洗矿尾矿堆存的方法，其特征在于在尾矿固含大于600g/L时，添加的石灰粉和固化助剂的粒度小于0.5mm。
采用本发明的方法，处理的尾矿经压实固化处理，具有一定的强度，实现干法堆放。
本发明的一种铝土矿选矿洗矿尾矿堆存的方法，其特征在于固化助剂中的硫酸盐为硫酸钠、硫酸钾、硫酸铵、硫酸铝、硫酸铁、明矾。
本发明的一种铝土矿选矿洗矿尾矿堆存的方法，其特征在于在尾矿固含大于600g/L时，添加的石灰粉和固化助剂的粒度为-74微米粒级含量大于85％。
本发明的方法中，添加的石灰粉最好为生石灰粉，也可以使用熟石灰粉、消石灰粉代替。固化助剂是硬石膏、粉煤灰、矿渣粉、硫酸盐的一种或几种，它们的配比用量任意，该粉状固化剂与选矿尾矿在混料设备内进行机械混匀，排出后输送到堆场或大坝堆放，经进一步压实固化处理，使其具有一定的强度，实现干法堆放。
本发明主要是利用生石灰粉等固化剂与选矿尾矿中的部分成分发生反应，浆体内快速发生质的变化，其流变特性得到快速改变，强度大大提高。这种固化作用主要表现为：
选、洗矿尾矿一般来说含有大量的铝硅酸盐类矿物，当加入以石灰为主的固化剂时，石灰与矿浆中的水反应后，石灰自身生成Ca(OH)2、Ca(OH)2与空气中的CO2反应生成CaCO3；尾矿中的铝硅酸盐类矿物同时与Ca(OH)2发生硬凝反应，生成硅酸石钙水合物和铝酸钙水合物，从而对尾矿产生一定的胶凝和胶结作用，增强尾矿的稳定性和硬化；在硫酸盐或石膏等物质的作用下，形成钙矾石晶体彼此交叉连接，达到固化尾矿的目的，使其在堆放时产生较大的安息角。
采用发明方法，可以大大减少尾矿坝的建设投资和管理维护，节省费用约30％以上；有效减少对周边环境和周边居民生命财产的安全的危害和影响；使选矿厂生产用水达到最低，回水最大利用；可以用较低的成本实现选矿尾矿的干法堆存，从而便于将来较好的实现土地复垦和再利用。
具体实施方式
一种铝土矿选矿洗矿尾矿堆存的方法，其特征在于其堆存过程是将铝土矿选矿厂、洗矿厂尾矿，经采用普通浓密机、高效深锥浓密机、尾矿库进行浓缩得到底流或沉砂，或对底流、沉砂再一次进行脱水后，在尾矿固含大于600g/L时，添加用量为尾矿重量的0.5％-50％、粒度小于0.5mm的、石灰粉∶固化助剂＝50-100∶0-50的固化剂。
本发明的方法中，的石灰粉最好为生石灰粉，也可以使用熟石灰粉、消石灰粉代替。固化助剂是硬石膏、粉煤灰、矿渣粉、硫酸盐的一种或几种，它们的配比用量任意，该粉状固化剂与选矿尾矿在混料设备内进行机械混匀，排出后输送到堆场或大坝堆放，经进一步压实固化处理，使其具有一定的强度，实现干法堆放。发明中使用的粉状固化剂均为工业品。
实施例1
以山西省孝义铝土矿选矿尾矿为样品，该尾矿的化学全分析结果见表1，尾矿的粒度分布见表2，尾矿与30g/t的絮凝剂作用后，在高效沉降槽中絮凝沉降后底流浓度为62.31％，再经过与Ciba公司提供的5#脱水剂作用后，尾矿的浓度达到71.64％，从脱水后的尾矿中各取出1吨尾矿，分别加入以下A1、A2、A3、A4、A5和A6六种-200目的固化剂50公斤，六种固化剂的组分见表3，机械搅拌时间为10min，排出堆放，它们对于尾矿的干法堆放效果用安息角表示见表4。
表1孝义铝土矿选矿尾矿化学全分析结果(％)
| 尾矿成分 | Al2O3 | SiO2 | Fe2O3 | TiO2 | K2O | Na2O | CaO | MgO | 灼减 |
| 含量 | 43.78 | 32.40 | 5.46 | 2.75 | 0.78 | 0.6 | 0.35 | 0.28 | 13.48 |
表2尾矿的粒度分布(％)
| 粒级(mm) | +0.074 | -0.074+0.037 | -0.037 | 合计 |
| 产率(％) | 25.67 | 10.67 | 63.66 | 100 |
表3A1、A2、A3、A4、A5和A6六种固化剂的组分
| 固化剂编号 | 固化剂种类 |
| A1 | 生石灰 |
| A2 | 生石灰∶硬石膏＝9∶1 |
| A3 | 生石灰∶硫酸钠＝9∶1 |
| A4 | 生石灰∶硬石膏∶硫酸钠＝9∶0.5∶0.5 |
| A5 | 消石灰 |
| A6 | 消石灰∶硬石膏＝9∶1 |
表4铝土矿选矿尾矿在不同固化剂作用下的干法堆放效果
| 固化剂种类 | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 |
| 安息角(°) | 52.6 | 56.8 | 54.9 | 54.5 | 49.3 | 51.4 |
实施例2
以河南登封铝土矿选矿尾矿为样品，该尾矿的化学全分析结果见表5，尾矿的粒度分布见表6，尾矿与50g/t的絮凝剂作用后，在高效沉降槽中絮凝沉降后底流浓度为65.69％，再经过与Ciba公司提供的5#脱水剂作用后，尾矿的浓度达到73.37％，从脱水后的尾矿中各取出1吨尾矿，分别加入以下A1、A2、A3、A4、A5和A6六种-200目的固化剂50公斤，六种固化剂的组分见表3，机械搅拌时间为10min，排出堆放，它们对于尾矿的干法堆放效果用安息角表示见表7。与A2固化剂作用后的选尾矿分别固化2小时、4小时、8小时、24小时、72小时后，对尾矿固化效果用堆存安息角表示见表8。
表5登封市的铝土矿选矿尾矿化学全分析结果(％)
| 尾矿成分 | Al2O3 | SiO2 | Fe2O3 | TiO2 | K2O | Na2O | CaO | MgO | 灼减 |
| 含量/％ | 38.25 | 33.44 | 4.40 | 1.85 | 3.20 | 0.21 | 0.30 | 0.66 | 10.85 |
表6登封市的铝土矿尾矿各粒级产率
| 粒级/mm含量/％ | +0.07414.08 | -0.074～+0.0374.58 | -0.037～+0.0171.22 | -0.0111.12 |
表7登封市铝土矿选矿尾矿在不同固化剂作用下的干法堆放效果
| 固化剂种类 | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 |
| 安息角(°) | 45.3 | 51.5 | 53.3 | 48.6 | 48.7 | 46.9 |
表8与固化剂A2作用后的选尾矿在不同固化时间下的干法堆放效果
| 固化剂时间(h) | 2 | 4 | 8 | 24 | 72 |
| 安息角(°) | 53.2 | 54.6 | 57.9 | 64.6 | 66.2 |
实施例3
以广西平果铝土矿洗矿尾矿为样品，该尾矿的化学全分析结果见表9，尾矿的粒度分布见表10，尾矿与50g/t的絮凝剂作用后，在普通沉降槽中絮凝沉降后底流浓度为56.32％，再经过与Ciba公司提供的5#脱水剂作用后，尾矿的浓度达到64.52％，从脱水后的尾矿中各取出1吨尾矿，分别加入表3中的A1、A2、A3、A4、A5和A6六种-200目的固化剂80公斤，机械搅拌时间为10min，排出堆放，它们对于尾矿的干法堆放效果用安息角表示见表11。
表9洗矿泥矿的化学分析结果(％)
| 组份 | Al2O3 | SiO2 | Fe2O3 | TiO2 | MnO2 | Pb | Zn | Cu |
| 含量 | 38.00 | 18.76 | 16.3 | 1.73 | 0.090 | 0.014 | 0.055 | 0.012 |
| 组份 | MgO | K2O | Na2O | S | As | A/S | 灼减 | CaO |
| 含量 | 0.48 | 1.10 | 0.049 | 0.15 | 0.0006 | 2.03 | 16.53 | 0.0036 |
表10泥矿的筛水析测试结果
| 粒度范围mm | +0.208 | -0.208+0.074 | 0.074+0.050 | -0.050+0.030 | -0.030+0.020 | -0.020 |
| 分布％ | 3.7 | 3.43 | 10.8 | 11.2 | 24.3 | 46.57 |
表11平果铝土矿洗矿尾矿在不同固化剂作用下的干法堆放效果
| 固化剂种类 | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 |
| 安息角(°) | 48.6 | 52.7 | 52.9 | 51.0 | 49.6 | 47.2 |
Claims (5)
1.一种铝土矿选矿洗矿尾矿堆存的方法，其特征在于其堆存过程是将铝土矿选矿厂、洗矿厂尾矿，经采用浓密机、高效深锥浓密机、尾矿库进行浓缩得到底流或沉砂，或对底流、沉砂再一次进行脱水后，在尾矿固含大于600g/L时，添加石灰粉和选自硬石膏、粉煤灰、矿渣粉、硫酸盐中的一种或几种的固化助剂，机械混匀输送到堆场，经压实固化处理，实现干法堆放。
2.根据权利要求1所述的一种铝土矿选矿洗矿尾矿堆存的方法，其特征在于在尾矿固含大于600g/L时，添加的石灰粉和固化助剂的添加量为尾矿重量的0.5％-50％，其中石灰粉与固化助剂的重量比为50-100∶0-50。
3.根据权利要求1所述的一种铝土矿选矿洗矿尾矿堆存的方法，其特征在于在尾矿固含大于600g/L时，添加的石灰粉和固化助剂的粒度小于0.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种铝土矿选矿洗矿尾矿堆存的方法，其特征在于固化助剂中的硫酸盐为硫酸钠、硫酸钾、硫酸铵、硫酸铝、硫酸铁、明矾。
5.根据权利要求1所述的一种铝土矿选矿洗矿尾矿堆存的方法，其特征在于在尾矿固含大于600g/L时，添加的石灰粉和固化助剂的粒度为-74微米粒级含量大于85％。
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