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铝土矿尾矿的干排回填工艺
2021-11-02 09:10:01 来源:长沙有色冶金设计研究院有限公司
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权利要求


1.疏水剂和絮凝剂的复配药剂,其特征在于,所述复配药剂为10-30%的疏水剂和70-90%絮凝剂在pH值6.5-7.5,温度60-70℃,添加过硫酸盐的条件下,反应后获得;所述疏水剂为疏水性的表面活性剂。


2.根据权利要求1所述的疏水剂和絮凝剂的复配药剂,其特征在于,所述过硫酸盐为K2S2O8;所述K2S2O8质量浓度为复配药剂总质量的0.05%;所述反应时间为12-28h。


3.根据权利要求2所述的疏水剂和絮凝剂的复配药剂,其特征在于,所述絮凝剂为改性淀粉高分子;所述改性淀粉高分子为淀粉与不饱和单体发生反应生成的分子量在1-40万改性淀粉高分子;优选的,所述改性淀粉高分子分子量为40万。


4.根据权利要求3所述的疏水剂和絮凝剂的复配药剂,其特征在于,所述不饱和单体为丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯腈、乙酸乙烯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯中的一种或者几种。


5.根据权利要求1或2所述的疏水剂和絮凝剂的复配药剂,其特征在于,所述疏水剂为不饱和脂肪酸类表面活性剂、饱和脂肪酸类表面活性剂、硫酸酯类表面活性剂或脂肪胺类表面活性剂中的一种或几种。


6.根据权利要求1或2所述的疏水剂和絮凝剂的复配药剂,其特征在于,所述疏水剂为油酸、油酸钠、氧化石蜡皂、妥尔油、妥尔油皂、环烷酸、磺化煤油、硫酸酯或脂肪胺中的一种或几种。


7.铝土矿尾矿干排工艺,包括以下步骤:

A、在尾矿中加入100-800g/t权利要求1-6任一项所述的疏水剂和絮凝剂的复配药剂,混合均匀得到混合流体;

B、混合流体进入沉降槽初步脱水,得到絮团层和上清液;

C、絮团层进行脱水形成滤饼;

D、滤饼用于采空区的回填和复垦。


8.根据权利要求7所述的铝土矿尾矿干排工艺,其特征在于,所述矿尾矿粒度小于1mm;所述尾矿加水稀释至固体浓度为5-10%后再加疏水剂和絮凝剂的复配药剂。


9.根据权利要求7所述的铝土矿尾矿干排工艺,其特征在于,步骤C中所述絮团层进入振动筛初步脱水,后筛上物料在进行深度脱水形成滤饼。


10.根据权利要求9所述的铝土矿尾矿干排工艺,其特征在于,所述振动筛的筛孔尺寸设置为0.074mm-0.500mm;筛上物料固体浓度为30-40%;所述深度脱水的设备为带式过滤设备、陶瓷过滤设备、压滤机或离心机中的一种或者组合。


说明书


技术领域

本发明涉及铝土矿尾矿的干排回填工艺,尤其涉及微细粒度含量高的铝土矿尾矿的干排工艺,属于矿物加工领域。


背景技术

桂西铝土矿属于岩溶堆积型铝土矿,原矿由铝土矿块和胶结物粘土组成,铝矿石质量百分比一般约为30-40%,粘土质量百分比约为60-70%,原矿经回采—洗矿—破碎筛分得到合格铝土矿供氧化铝厂利用。洗矿生产用水量大,产生的尾矿泥浆量大,尾矿须经过高效浓密机脱水,浓密机溢流作为回水利用。

目前,岩溶堆积型铝土矿的洗矿尾矿泥基本上都是湿法排放,含水率近70%的尾矿泥排入尾矿库存放,大量尾矿泥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,时刻是矿山及周边生产、生态及生命财产安全的心头之患。此外,随着矿山生产规模的不断扩大,累积的尾矿量日益增多,尾矿处理压力也越来越大,矿山生产与尾矿处理之间的矛盾将日益突出。

由于桂西铝土矿矿泥具有微细粒度含量高的特点,现有技术一般通过添加大量絮凝剂后使颗粒形成絮团,加速物料的沉降,通过浓密机等脱水作业后提高排放。但采用现有技术,物料沉降极其缓慢,絮凝剂用量大,底流排放浓度一般只有20-30%,排放底流浓度低,造成水资源利用率低、尾矿排放量大、所需堆存量、尾矿库容量巨大。因此,急需要一种更好的处理方法。


发明内容

本发明提供一种微细粒铝土矿尾矿干排方法,提高尾矿脱水效率的同时,有效解决微细粒铝土矿尾矿排放底流低的问题。

本发明通过向铝土矿尾矿中加入疏水剂和絮凝剂的复配药剂,在无动力沉降槽中实现药剂与尾矿的充分作用,形成超大疏水絮团,然后利用筛动筛进行脱水,最后进行深度脱水实现干排,产生无法流动的固态物料用于土地、矿区或广西石漠化复垦改造。

为了解决上述技术问题,本发明的技术方案如下:

1.一种疏水剂和絮凝剂的复配药剂,所述复配药剂为10-30%的疏水剂和70-90%絮凝剂在pH值6.5-7.5,温度60-70℃,添加过硫酸盐的条件下,反应后获得;所述疏水剂为疏水性的表面活性剂。

所述过硫酸盐为K2S2O8;所述K2S2O8质量浓度为复配药剂总质量的0.05%;所述反应时间为12-28h。

优选的,所述反应时间为24h。

优选的,所述絮凝剂为改性淀粉高分子。

优选的,所述改性淀粉高分子为淀粉与不饱和单体发生反应生成的分子量在1-40万改性淀粉高分子。

优选的,所述改性淀粉高分子分子量为40万。

优选的,所述不饱和单体为丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯腈、乙酸乙烯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯中的一种或者几种。

优选的,所述疏水剂为不饱和脂肪酸类表面活性剂、饱和脂肪酸类表面活性剂、硫酸酯类表面活性剂或脂肪胺类表面活性剂中的一种或几种。

优选的,所述疏水剂为油酸、油酸钠、氧化石蜡皂、妥尔油、妥尔油皂、环烷酸、磺化煤油、硫酸酯或脂肪胺中的一种或几种。

一种铝土矿尾矿干排工艺,包括以下步骤:

A、在尾矿中加入100-800g/t权利要求1-5任一项所述的疏水剂和絮凝剂的复配药剂,混合均匀得到混合流体;

B、混合流体进入沉降槽初步脱水,得到絮团层和上清液;

C、絮团层进行脱水形成滤饼;

D、滤饼用于采空区的回填和复垦。

优选的,所述矿尾矿粒度小于1mm。

优选的,所述尾矿加水稀释至固体浓度为5-10%后再加疏水剂和絮凝剂的复配药剂。

优选的,步骤C中所述絮团层进入振动筛初步脱水,后筛上物料在进行深度脱水形成滤饼。

优选的,所述振动筛的筛孔尺寸设置为0.074mm-0.500mm;筛上物料固体浓度为30-40%。

优选的,所述深度脱水的设备为带式过滤设备、陶瓷过滤设备、压滤机或离心机中的一种或者组合。

优选的,沉降槽中心安装倾斜挡泥板或螺旋杆,以加速固液分离,疏水絮团固体物质下沉形成底流,底流固体浓度为15-20%,上部液体形成上清液。

优选的,所述沉降槽的底部锥角设置为15-40°。

作为优先,沉降槽上清液、振动筛下液和滤液可集中返回用于铝土矿洗矿或选别作业,实现水资源的二次利用。

作为优先,滤饼转送至采空区、石漠化治理区,先进行整平,再通过种植草籽进行固化和土壤改性,实现土壤资源化利用。既避免了尾矿库的问题,也实现了土壤利用和土地恢复。

下面对本发明做进一步的说明:

本发明提供一种微细粒铝土矿尾矿干排方法,具体流程图如图1所示。


现有技术中铝土矿泥通过添加絮凝剂后进行浓缩,浓缩极限浓度低,仅有30%左右,过滤难以进行;过滤介质容易发生堵塞,难以连续进行过滤。本发明通过添加疏水剂和絮凝剂的复配药剂改变铝土矿泥中一水硬铝石、三水铝石和高岭石等强亲水矿物表面的润湿性,使矿粒表面实现疏水,形成团聚,这样不仅可以减弱矿粒表面对水分子的强吸附力,还能在极性基团的作用下颗粒间实现团聚,强化沉降,而脱除颗粒表面吸附水的絮团更为紧密,真空抽滤或过滤可以实现自由水的分离,絮团层中的絮团直径大于5cm,同时大絮团形成的超大“架空”结构,可以避免微细颗粒形成致密滤饼而难以抽滤,振动筛进行脱水时筛上物料固体浓度可超过35%,筛上物料通过带式过滤设备等深度脱水设备进行快速脱水,最终得到的滤饼的含水率≤40%。因此,本发明脱水效率极高,且不会发生过滤堵塞难以进行的现象。

本发明的有益效果为:

1、铝土矿尾矿通过疏水剂和絮凝剂的复配药剂作用后形成超大疏水絮团,絮团直径大于5cm,利用振动筛、过滤脱水后形成滤饼,脱水效率极高,设备处理量大,解决了工业生产过程中微细粒铝土矿泥无法连续进行抽滤的问题。

2、本发明利用沉降槽有效的降低了脱水生产作业过程中的能耗。

3、本发明有效的解决了微细粒铝土矿尾矿无法突破底流排放极限固体浓度(固体浓度20-30%)的问题,同时得到含水率≤40%的滤饼,能够实现更好的干排。


附图说明

图1是本发明铝土矿尾矿干排回填的处理工艺流程图。


具体实施方式

以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便,下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样,仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致,并不对结构起限定作用。


实施例1

疏水剂和絮凝剂的复配药剂为100g/t的十八烷基三甲基氯化铵和300g/t的聚丙烯酸钠改性淀粉在pH值6.5-7.5,温度60-70℃, 0.05%的K2S2O8条件下,反应24小时后获得。聚丙烯酸钠改性淀粉分子量为40万。

将铝土矿尾矿泥浆(粒度小于1mm,固含量12%)用水稀释至6%的矿浆浓度,在沉降槽中加入疏水剂和絮凝剂的复配药剂400g/t。得到的絮团层中的絮团直径为6-10cm,絮团层直接通过200目筛子进行脱水后获得筛上固含率为35%的物料,筛下液体清澈,悬浮物极少。将筛上物料给入抽滤机中进行过滤,抽滤3min后获得固体含量为58.72%的滤饼,滤饼通过种植草籽生长出植被。


实施例2

疏水剂和絮凝剂的复配药剂为50g/t的十八铵和350g/t的聚丙烯酸钠改性淀粉在pH值6.5-7.5,温度60-70℃, 0.05%的K2S2O8条件下,反应24小时后获得。聚丙烯酸钠改性淀粉分子量为40万。

将铝土矿尾矿泥浆(粒度小于1mm,固含量12%)给入搅拌槽加水稀释,浓度控制在10%,直接通过渣浆泵对泥浆进行管道输送至沉降槽,在沉降槽给入管道和中心桶处给入400g/t疏水剂和絮凝剂的复配药剂,沉降槽内部设置倾斜挡泥板和螺旋杆,加速固液分离,实现固体物料下沉,沉降槽底流通过安装底流阀进行控制,底流物料浓度达到19.31%,上清液清澈达标,沉降槽底流得到的絮团层中的絮团直径为6-10cm,絮团层给入200目振动筛脱水,振动筛上物浓度达到35.12%,通过带式真空过滤设备进一步脱水,3min后获得58.75%的脱水滤饼,不具流动性的滤饼进行回填复垦处理。


实施例3

疏水剂和絮凝剂的复配药剂为50g/t的月桂酸和200g/t的聚丙烯酸钠改性淀粉在pH值6.5-7.5,温度60-70℃, 0.05%的K2S2O8条件下,反应24小时后获得。聚丙烯酸钠改性淀粉分子量为40万。

将铝土矿尾矿泥浆(粒度小于1mm,固含量12%)给入搅拌槽加水稀释,浓度控制在8%,直接通过渣浆泵对泥浆进行管道输送至沉降槽,在沉降槽给入管道和中心桶处给入250g/t疏水剂和絮凝剂的复配药剂,沉降槽内部设置倾斜挡泥板和螺旋杆,加速固液分离,实现固体物料下沉,沉降槽底流通过安装底流阀进行控制,底流物料浓度达到21.25%,上清液清澈达标,沉降槽底流得到的絮团层中的絮团直径为6-10cm,絮团层给入200目振动筛脱水,振动筛上物浓度达到37.26%,通过高速离心脱水机设备进一步脱水,3min后获得61.23%的脱水滤饼,不具流动性的滤饼进行回填复垦处理

对比例1

将铝土矿尾矿泥浆(粒度小于1mm,固含量12%)用水稀释至6%的矿浆浓度,直接通过200目筛子进行脱水后获得筛上物料仅占全部固体物料的0.25%,筛下液体混浊,与原矿浆一致。将矿浆给入抽滤机中进行过滤,30min后获得固体含量为32.87%的滤饼,由于微细颗粒堵塞,抽滤作业无法持续,存在大量无法过滤的矿浆,具有流动性。

对比例2

将铝土矿尾矿泥浆(粒度小于1mm,固含量12%)用水稀释至6%的矿浆浓度,在沉降槽中加入200g/t聚丙烯酰胺絮凝剂进行沉降,得到的絮团层中絮团最大直径2cm,絮团层直接通过200目筛子进行脱水后获得含固率为32.30%的筛上物,筛下液体混浊,含有大量悬浮物。筛上物给入抽滤机中进行过滤,18min后获得固体含量为40.54%的滤饼,含水率较高,滤饼表面仍然具有可见水分,具有轻微流动性。

对比例3

疏水剂和絮凝剂的复配药剂为50g/t的月桂酸和200g/t的聚丙烯酸钠改性淀粉在pH值6.5-7.5,温度60-70℃, 0.05%的K2S2O8条件下,反应24小时后获得。聚丙烯酸钠改性淀粉分子量为40万。

将铝土矿尾矿泥浆(粒度小于1mm,固含量12%)用水稀释至6%的矿浆浓度,给入250g/t疏水剂和絮凝剂的复配药剂,进行沉降,得到的絮团层中絮团最大直径为8cm,絮团层直接给入抽滤机中进行过滤,100min后获得固体含量为50.68%的滤饼,含水率较低,不具有流动性,可进行复垦作业,但由于矿浆中水量较大,相较于直接通过振动筛进行脱水后抽滤,直接抽滤干排时间长。


上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明,而不用于限制本发明的范围,在阅读了本发明之后,本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。


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矿山技术
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