項目

國內某礦山具備年 500 萬噸的采選綜合生產能力。其采礦方式采用 無底柱分段崩落法，該采礦方法廢石混入率高達 15%~20%。隨著采礦水平的下移，此比例也隨之略有提高。其二期設計尾礦用 大型隔膜泵輸送至 38 公里以外的山景尾礦庫堆存。隨著國家安全、環保要求的提高，原設計的二期尾礦庫 進一步征地幾無可能，尾礦庫的庫容嚴重不足，按目前尾礦排放 量，尾礦庫只能再使用 3 年。礦山尾礦庫庫容不足與濕尾排放量 逐年增加的矛盾日益突出，尾礦問題直接關系到公司的生存，盡快開展尾礦綜合利用，探索出一條適合尾礦實 際，符合國家目前產業政策和管理要求的尾礦處置路徑，減少濕 尾礦入庫量 , 延長現有尾礦庫服務年限，刻不容緩。

礦尾礦性質及前期開展尾礦利用情況

礦濕尾礦主要有兩種 ：一是重選濕尾，二是降磷尾礦。 重選濕尾和降磷尾礦混合稱為綜合尾礦，重選濕尾和降磷尾礦 二者的礦物組成類似，鐵品位略有差別。 綜合尾礦中主要鐵礦物有赤鐵礦、菱鐵礦、少量黃鐵礦和 磁鐵礦。主要脈石礦物為碳酸鹽（白云石、方解石）、石英、高嶺 石、長石、透輝石、綠泥石、石榴石、磷灰石等。鐵品位 18.49%， 有用鐵礦物主要是赤鐵礦、菱鐵礦，磁性鐵鐵品位 0.4%。雜質主 要是 SiO2 和 CaO，含量分別為 27.68％、12.80％，S 品位 1.20％、 P 品 位 0.634 ％。綜 合 尾 礦 粒 度 微 細，其 中 +0.9mm0.04%，- 0.0335mm67.72%，平均粒度 0.042mm。 重選濕尾主要為預選工序洗礦產生，主要為井下原生泥，高 嶺石含量較高，鐵品位偏低，為 14%~16%。其鐵礦物主要由赤 褐鐵礦和菱鐵礦組成，少量黃鐵礦、磁鐵礦，微量褐鐵礦，脈石 礦物主要為碳酸鹽（白云石、方解石）、石英、高嶺石、長石、透 輝石、石榴石和磷灰石等。 降磷尾礦鐵礦物多呈連生體形態賦存在尾礦中，主要為赤 褐鐵礦和菱鐵礦組成，少量黃鐵礦、磁鐵礦，微量褐鐵礦，鐵品 位為 19%~22%。脈石礦物主要為碳酸鹽（白云石、方解石）、石 英、高嶺石、長石、透輝石、石榴石和磷灰石等。降 磷 尾 礦 品 位 21.95%，-200 目 占 64.75%，-400 目 鐵 品 位 26.45%，占有率為 53.75%。說明降磷尾礦是以細粒級組成為主。

礦前期開展尾礦回收利用情況介紹

礦業公司一直致力于濕尾礦的回收再利用，先后開展 了微晶玻璃、尾礦制磚和固化干堆的研究實驗。早在 2009 年便 開始將粗粒尾礦回收利用做為水泥鐵質校正劑外銷，但僅限于 粗粒級濕尾的回收利用。從尾礦粒度組成看，前期回收的 粗粒級只占尾礦的少部分，大量的細粒級尾礦含需要堆存至尾 礦庫。由于微細粒物料懸浮液的固液分離是化工、冶金及許多加 工業中的重要作業。這些懸浮液的共同特點是固是體顆粒粒度 細、沉降速度慢、漿體粘度大、可濾性差等。在這些條件下，一 般需要很大的分離面積及相當高的過濾壓力，常規的脫水設備 ( 脫水篩、離心過濾機、真空過濾機等 ) 通常不能滿足脫水要求。 為了礦山的生存，在不斷優化粗粒級尾礦回收工藝，擴大回收規 模的同時，尋求細粒級尾礦脫水，有效緩解尾礦庫庫容壓 力和征地壓力的腳步一直沒有停止 。

開展尾礦綜合利用情況介紹

尾礦綜合利用壓濾機有效回收細粒級尾礦開始，先后經過小型工 業試驗、擴大工業試驗和工業化生產幾個階段，最終于2019年底完成基礎設施建設和設備安裝調試，2020年大規模投入生產。

小型工業試驗階段

要做到細粒級尾礦回收，一方面要壓得出來，另一方面要銷 得出去。因此尾礦組成及壓濾后的含水率以及化學成分，就是尾 礦回收工序的重要指標。我們礦充分利用地處長江沿岸，水運成 本低廉的優勢，一方面與長江中下游地區幾家水泥廠合作，做細 粒級尾礦替代鐵質矯正劑試驗 ；與此同時，尋求高壓高效脫水 設備，進行細粒級尾礦脫水試驗。

水泥工藝試驗

一般水泥工業生產水泥熟料的原料為石灰石、粘土、鐵粉， 石灰石提供煅燒熟料所需的氧化鈣，粘土提供二氧化硅和氧化 鋁，鐵粉提供氧化鐵。根據梅山降磷尾礦的化學成分來看，梅山降磷尾礦主要含 有氧化鐵、二氧化硅和氧化鈣，其次含有氧化鎂、氧化鋁，這些 成分均是水泥原料的有用成分，用降磷尾礦替代鐵粉從水泥的工藝來看是可以的。如果用降磷尾礦替代鐵粉所生產 出來的水泥熟料性能不低于用鐵粉配料時所生產出來的水泥熟 料，這就為降磷尾礦的合理利用提供了一條有效地解決途 徑，同時也為水泥企業越發緊缺的鐵粉原料提供了可代替品。這樣不但可緩解鐵礦降磷尾礦堆積占地的狀況，更加重要的是把資源進行了優化配置，使廢物得到合理利用。 試驗結果，利用降磷尾礦配料燒制的熟料性能強于鐵 粉配料制成的熟料，其 28 天抗壓強度約提高 2.1MPa。降磷 尾礦代替鐵質校正材料配料有利于提高升生料易燒性，可以把 熟料的燒成溫度降低約 50℃左右，有明顯的節能降本效果。

設備試驗

試驗壓濾機先后進行降磷 尾礦、降磷尾礦旋流器溢流、降磷尾礦旋流器底流、重選尾礦以 及綜合尾礦五中種尾礦的壓濾試驗，同時做好分別使用 1#、2#、 3#濾布的對比試驗。600/2000-U 高效壓濾機及配套的給料泵、壓榨泵、水洗 泵、空壓機、儲氣罐、水箱、皮帶機等附屬設施。進行尾礦壓濾工業生產試驗，目的考查壓濾效率、濾餅水份和壓濾餅接受水泥 市場用戶檢驗，為后續綜合利用方向提供最直接的依據。工業試驗同樣分三個階段進行，分別為條件試驗階段、穩定試驗階段、 參數優化階段。 壓濾給礦的組成是由 1/3降磷全粒級尾礦及旋流器溢流的 1/2 構成，壓濾給料粒度組成。可以看出，壓濾系統給料粒度較細，-200 目含量為 92.53%，-400 目含量為 83.4%，但還有 +120 目（0.12mm）含量為 2.87%，這部分稍粗的尾礦會加快濾布的磨損，粒礦石比重約為 3.2噸 /m3。可以看出，壓濾給礦的 TFe 品位為 23.17%，這比工業試 驗要的尾礦濾餅品位大于 19% 的要求高，說明經壓濾后可以滿 足全鐵品位要求。

在壓濾工業擴大試驗歷經近 40 天時間，分別進行了條件試 驗、穩定試驗段、參數優化為主的三個階段試驗，通過試驗數據 和試驗現象得到如下結論 ：

（1）達到了產量目標。到 2018 年 1 月 2 日，共生產 361 板，每板濕重 27.2 噸（過磅），共計 9819.2 噸。穩定運行后，每天可生產 500 噸細粒級濕尾濾餅，每月可生產濕量 1.5 萬噸，600m2 壓濾機 一臺年可生產 18萬噸濕量。

（2）達到了質量目標。壓濾產品性能比較穩定，濾餅水分在 12.38%~15.4% 之間，水分均值為 13.79%，濾餅鐵品位≥ 21%， 含硫小于 1%。

（3）達到了工藝目標。經濟合理運行參數為 ：給礦濃度≥ 45%， 給礦壓力＜ 8kg，壓榨壓力 1.4MPa，壓榨延時時間 6分鐘（具體情況 視濾餅水分和濾餅卸料情況在 6~8分鐘之間調整），正吹時間 20秒， 反吹時間 20秒，一個壓濾周期為 60~70分鐘。

各種粒級配比的脫水第二階段工業生產試驗

2018年 1月開始起開展了第二階段多粒級壓濾工業試驗，相應開展了各種粒級配比的工業試驗，以確定礦尾礦綜合利用工業化生產的最終工藝方案和設備配置方案。 期間先后進行了降磷尾礦、重選尾礦、綜合尾礦三種尾礦的 全溢流壓濾、全粒級壓濾、以及幾種旋流器、陶瓷過濾機與壓濾 機的組合工業試驗。通過第二階段試驗，發現了幾個問題，即全粒級尾礦含粗粒級尾礦較多，在壓濾過程中容易堵塞中心孔 ； 全溢流壓濾效率低下，且壓濾產品含水率偏高，難以運輸和進水 泥生產流程。最終確定尾礦綜合利用采用負傾角高頻西曬 + 陶瓷過濾機 + 壓濾機的三段回收方案，并確定了各粒級段的工藝 設備配置方案。

工業化生產階段

礦業分公司的濕尾礦主要是重選濕尾和降磷濕尾，在 前期開展的大量技術攻關研究基礎上，2019 年 11 月 26 日 ~11 月 30 日完成新建 3 臺壓濾機生產組織調試任務，實現降磷尾 礦全部綜合利用。2020 年 1 月 10 日 ~12 日開展重選濕尾礦單 獨壓濾工業試驗，壓濾效率下降 50%。壓濾濾餅的含鐵品位 16.37%，16.47%，鐵品位低，濾餅水份 19.3%，卸礦難度大，且 重選壓濾的濾餅無法獨立銷售。為解決重選濕尾礦生產難題， 采取將重選濕尾礦部分摻入降磷尾礦濃縮系統的路徑，在保證 壓濾濾餅鐵品位指標和保證壓濾效率的前提下，實現部分重選 濕尾礦資源化綜合利用處理。

工業應用采用技術路線為

根據 尾礦綜合利用能力和市場需求，部分重選尾礦摻入降磷尾礦預 濃縮，預濃縮底流經 +0.2mm 負傾角高頻細篩隔出粗顆粒作為 機制砂銷售 ；篩下礦漿經超長變錐旋流器濃縮分級，底流進入 陶瓷過濾機脫水作為細粒級鐵尾砂銷售 ；全部旋流器溢流和 1 臺未進旋流器含 +200目粗顆粒的高頻細篩篩下礦漿混合配制 成 +200 目含量在 5% 左右混合超細粒級尾礦，經 HRC-25M 高 壓濃密機濃縮為＞ 45%的礦漿送入壓濾機脫水作為超細粒級 水泥鐵質校正劑銷售。 采取的技術路線是以降磷尾礦全部資源化綜合利用為主， 部分重選濕尾礦資源化綜合利用，少部分重選濕尾礦輸送尾礦庫進行筑壩堆存。本技術方案兼顧礦山生產實際和尾礦產品市 場，兼顧礦山生產和綠色環保，走出一條綠色可持續發展的無尾 礦山建設新路徑。

高效板框式壓濾機及工作過程介紹

高效板框式壓濾機由 1、機架部分 ；2、過濾部分 ；3、自 動拉板部分；4、電氣控制部分；5、液壓部分組成；

①機架部分 ：機架它是整套設備的基礎，其主要應用在支 撐過濾機構以及拉板機構，是由止推板、壓緊板、機座、油缸體 以及主梁等組合而成。當設備工作運行的時候 , 油缸體上的活塞 桿就會推動壓緊板，然后把位于壓緊板與止推板之間的濾板以 及過濾介質壓緊，以確保帶有一定壓力的濾漿可以在濾室內進 行加壓過濾；

②過濾部分 ：過濾部分是由夾在濾板之間的過濾 介質以及整齊排列在主梁上的濾板來組成的。增加強化聚丙烯 濾板主要原因是選用優質聚丙烯、使用本公司獨特的配方壓制 而成，機械性能優良，化學性能穩定，并且具有耐壓、耐熱、耐 腐蝕、無毒、重量輕、表面平整光滑、密封好、易洗滌等特點。過 濾開始的時候，濾漿在被進料泵的壓力作用下，通過止推板的進 料口進入各濾室內，濾漿依托進料泵產生的壓力進行固液分離， 由于過濾介質（濾布）的作用，使固體留在濾室內形成濾餅，濾 液由水嘴或出液閥排出。如果濾餅需要洗滌，可以把止推板上的 洗滌口通入洗滌水，進而對濾餅進行洗滌 ；如果需要含水率較 低的濾餅，可從將洗滌口通入壓縮空氣，透過濾餅層，吹出濾餅 中所含的一部分水份；

③電氣控制部分 ：整個系統的控制中心 就是在電氣控制部分，其主要是由變頻器、PLC 可編程控制器、 空氣開關、熱繼電器、斷路器、中間繼電器、接觸器、按鈕、信號 燈等組合而成。自動壓濾機工作過程的轉換是靠 PLC 內部計時 器、計數器、中間繼電器和 PLC外部的行程開關開關、接近開關、 電接點壓力表（壓力繼電器）、控制按鈕等的轉換而完成的。工 作過程可分為高壓卸荷、松開、取板、拉板、壓緊、保壓和補壓等；

④液壓部分 ：主機的動力裝置是在液壓部分，在電氣控制系 統的作用下，通過油缸、油泵及液壓元件來完成各種工作。可實 現自動壓緊、自動補壓、及高壓卸荷及自動松開等功能。

板框壓濾脫水工作過程

隔膜式板框壓濾機的工作流 程主要分為５個步驟 ：進料過濾—反吹—隔膜壓榨—拉板卸 料—水洗。其中，水洗步驟不是每個流程都運行，而是根據壓濾 機實際工作情況決定。一般情況下，壓濾機正常工作 7 ～ 15 ｄ 后進行 1次水洗。

①進料過濾 ：物料進入板框壓濾機，進料壓力使濾液穿過 濾布，固體被濾布截留形成濾餅。隨著過濾的進行，過濾壓力 持續升高，濾室逐漸被濾餅填滿，進料壓力達到最高值（約為 1.3MPa），并長時間保持不變。因礦漿含水率有差異，進料時間 一般控制在 0.6 ｈ , 料漿輸送由 150ZJ-A70 渣漿泵完成。

②正、反 吹 ：正反吹在每一個完整的工作流程中均需要進行 1 次。正吹， 料漿在進料完成以后對其進行空氣正吹，這樣可以提高濾餅含 固率，同時也可以防止中心管堵塞 ；反吹，當壓榨完成以后，壓 縮空氣系統開始運行，并反吹洗壓濾機中心進泥管中的殘留料 漿以及膜腔內的濾液，反吹料漿通過壓濾機一端設置的 DN200 反吹料漿管回流到調理池之中。這兩次空氣吹洗的過程均需要 20s便可以完成。 需要注意的是 ：因為空氣吹洗的瞬時風壓相對較大，而且 時間也比較短，在條件允許的情況下反吹料漿管可以各自的單 獨接入料漿調理池中，這樣就有效避免某臺壓濾機空氣吹洗時 影響到其他壓濾機正常工作。

③隔膜壓榨關閉進料氣動球閥，向 隔膜板內注入高壓水，最高水壓２ MPa，一般保持在 1.3-1.4MPa。 利用隔膜張力對料漿進行強力擠壓脫水，一般隔膜壓榨時間保 持在 6-8min 左右。壓榨水通過管道回流至壓榨水箱，壓榨濾液 水透過濾布排出，固體物質被濾布阻隔，料漿含固率進一步提 高 , 含水率進一步降低。

④拉板卸料 ：當壓榨完成以后，進行到 卸料工序 ：首先，壓緊板后退，到限位開關處停止。拉板小車通 過 PLC 控制下，變頻電機轉動，使鏈條帶動拉板小車完成取拉 板動作。除去程序控制以外，還可以手動進行控制，可以隨時的 控制拉板過程中的前進、暫停、后退動作，以確保卸料的順利進 行。如果假如遇到卸料不暢，需要人工配合卸料。全部卸料過程 維持在 8min 左右。

⑤水洗 ：壓濾機在運行一段時間后，濾布會 被堵塞，影響過濾效果。正常情況下，壓濾機每工作 7d ～ 15d 需 要進行１次水洗，由水洗泵供給水源。每臺壓濾機單次清洗周期 為 20min ～ 30min，此過程由人工用高壓水槍完成。

實施效果及結論

（1）高效板框式壓濾機先后經過小型工業試驗、大規模工業試驗，最終在尾礦綜合利用工程中取得成功應用，尾礦綜合利用工程于 2019 年底完成建設 并交付使用。2020 年投入規模化生產以來，設備系統運行穩定， 處理細粒級尾礦逐月上升，最高壓濾月產量達到 10 萬噸，成績 斐然。自 2018 年以來，尾礦資源化利用產量。從近 3 年統計來看，濕尾礦資源化綜合利用逐年增加， 特別是 2020 年 1~8 月份以來，除滿足尾礦庫筑壩需要輸送的重 選尾礦之外，全部降磷尾礦和超過 25% 的重選尾礦實現資源化 綜合利用。按照 2019 年重選濕尾64.8萬噸，濕尾93.8萬噸 的濕尾產量，該設備的成功應用，使得礦濕尾排放小于40萬噸 / 年的目標得以實現。大大緩解了尾礦庫的庫容壓力和征 地壓力。使得現有尾礦庫完全可以滿足礦山生產到閉坑，大大延 長了梅山礦的生存期。

（2）取得了可觀的經濟效益。高效板框式壓濾機的在礦細粒級尾礦回收中成功應用，為國內同類型礦山實現尾礦減量 化、資源化提供了可借鑒的途徑，符合國家綠色礦山建設的要 求。按照每噸 5 元的效益，每年可以產生效益 600 萬元以上。同時，減少了尾礦輸送堆存成本，減少了尾礦堆存對土地的占用， 按照 2006 年山景尾礦庫征地時的成本 40 萬元 / 畝計算，減少尾 礦排放每年節約土地占用成本 1400 余萬元以上。同時，可以減 少多家水泥廠開山炸石量，具有可觀的經濟效益和社會效益。

（3）高效板框式壓濾機在礦細粒級尾礦綜合利用中的成功應用，不僅解決了困擾多年來的生存期問題，同時其充分發揮新設備、新工藝的特點對濕尾礦分級處理 ；結合市場需求，主動貼近市場，服務市場主體，創造性的將大宗廢棄尾礦資源綜合利用回收，也為國家開展 綠色礦山發展提供了一個很好的解決方案。