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【摘要】
膏體濃縮技術廣泛的應用于選礦領域，該礦將膏體濃縮技術推廣到銅礦浸出酸性廢水處理過程中。膏體濃縮可以快速實現水處理尾渣的固液分離，有效提高尾渣的固體質量濃度，延長尾礦庫的使用年限。
【關鍵詞】
膏體濃縮；廢水處理；固液分離
1概述
某銅礦屬低品位伴生硫化礦，采用濕法堆浸－萃取工藝提銅。在浸出后期，硫酸和三價鐵的浸出速率加快，致使萃取中銅的選擇性下降，該礦用開路萃取余液的方法來降低硫酸和三價鐵的積累。由于污染物含量高，石灰中和處理后存在尾礦體積大、含水率高、沉降慢的次生問題。經測定，中和后尾礦含固率約5%，經普通濃縮后約10%，難以貯存或處置。同時，該礦面臨雨季和臺風季節，對污水處理和固液分離的速率要求高，傳統的濃縮設備已無法滿足生產需要。根據濃度大小，尾礦分為漿體尾礦、膏體尾礦和尾礦濾餅。該尾礦屬于漿體尾礦，流動性強、屈服應力低，固液分離困難。尾礦濾餅生產成本高、難以規?；?。膏體是一種具有流動性和一定的屈服應力，并有足夠的呈膠體狀態的、不離析的固液混合體[1]。其主要特點是能保持固體顆粒不沉降、不分離、濃度高、粘度高，且能形成固定的形狀[2]。同時，通過蒸發、固結等作用將含水率降到最低，可以提高了尾礦壩的穩定度[3]。根據尾礦的性質，該礦選取膏體濃縮技術對萃取余液后繼處理進行應用研究。
2物料性質
萃取余液中和處理后，尾礦的主要成分有CaSO4、Fe2O3、SiO2等。固體顆粒密度為2.5t/m3，95%以上粒度在325目以下。根據經驗數據，膏體中至少有15%以上的小于20μm的粒級，才能保證流動特性并保持有足夠的呈膠體狀態的水，生成不離析的混合體[4]。該尾漿能夠滿足經驗要求。
3膏體濃縮試驗研究
3.1靜態沉降試驗
根據篩選，本次試驗采用MF10絮凝劑。在最佳給礦濃度1%的工況下，絮凝劑配制濃度0.1%，做靜態沉降試驗。在絮凝劑的用量為68.5g/mt時，沉降速度為3m/hr，底泥的最大質量濃度為15.6%。上清液清澈，沒有細顆粒物懸浮，底泥流動性良好。
3.2流變參數測定
漿液的流變參數主要是屈服應力。細顆粒在漿體中與周圍物料進行物化作用形成絮團，絮團相互搭接形成絮網，這種網狀結構具有一定的抗剪能力，即屈服應力。只有施加不小于屈服應力的外力作用，漿體才會流動[5]。不同性質的尾礦，由于固體的比重、粒度、比表面積、添加劑不同，膏體的濃度值和屈服應力值也不盡相同。尾礦粒度越細，形成的膏體的濃度范圍越寬，固體質量濃度的值也越小。本試驗采用VT550粘度計進行測定。將質量濃度1%的漿液加入2000ml量筒，絮凝劑投加量與沉降試驗用量相同。礦漿沉降24h，部分礦漿經過真空過濾機過濾，獲得濃縮固體濃度為40%。隨著底流濃度的增加，礦漿的屈服應力急劇增大。在底流濃度40%時，屈服應力達到770Pa。
3.3膏體濃縮連續試驗
為確認膏體濃度，收集膏體濃縮機選型所需的試驗數據，開展2－L沉降試驗、流變學參數試驗和膏體連續試驗。
3.3.1批次沉降試驗
經過試驗，確定進料的最優固體質量濃度為1%。絮凝劑對膏體觸變有促進作用，但存在添加極限，超過后觸變性變化不大。本試驗絮凝性MF10用量為158.7g/mt，沉降速度為4m/hr。底流最大質量濃度為12.92%。上清液清澈，無細顆粒物懸浮，底泥流動性良好。
3.3.2流變參數確認
本次流變參數試驗通過塌落度試驗完成。實驗工況與沉降試驗相同。部分膏體經過真空過濾機過濾，獲得濃縮固體濃度為34.4%。
3.3.3連續性實驗
膏體材料的塌落度分析可以表征膏體和易性的變化情況，也可以分析膏體的流動性。本次連續試驗給料濃度為1%，絮凝劑用量120g/t，進料流量3.43ml/s，耙架轉速8rpm。經過連續運行，得到塌落度60～75mm。并且隨濃度的增加，塌落度逐漸降低，漿體粘度和屈服應力逐漸增大。綜上，該尾礦具備膏體濃縮的可行性。因膏體存在突變的臨界濃度，超過后，料漿的流動性會急劇降低，故該礦將膏體尾礦的濃度定為30%。
4膏體濃縮的工業應用
根據實驗，結合生產，該礦的膏體濃縮機選型的主要技術參數有：總固體負荷32t/h，入料流量621m3/h，濃度5t%，比重1.032t/m3，尾礦濃度30%，比重1.22t/m3。膏體濃縮機選型結果為：直徑15m，池壁高度14m，底部錐角30°，驅動功率30kW。經過調試，膏體尾礦指標達到設計要求。同時，上清液SS＜15ppm，金屬離子指標符合《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準。
5經濟效益分析
該系統年均運行330d，日均入料12000m3。按原有方式，長期（≥30d）沉降后底泥濃度不足20%，年度占用庫容89.76萬m3。膏體濃縮后，底泥質量濃度提高到30%，排放后經過7d沉淀提后達到37%，年度占用庫容量34.82萬m3。綜上，年度可節約庫容59.94萬m3。庫容建設費用約10.52元/m3，則年度可節約577.97萬元?？鄢囿w運行費用241.32萬元，則年度可節約336.62萬元。
6結論
（1）膏體濃縮機能夠快速的實現水處理尾礦的固液分離，上清液穩定達標，尾礦濃度達到設計要求。（2）膏體濃縮機縮減了尾礦的體積，一定程度上延長了尾礦庫的使用年限。
作者：王會剛 單位：紫金礦業集團股份有限公司
參考文獻
[1]劉洪均，徐濤，谷志君，等.膏體與尾礦膏體排放技術[J].現代礦業（增刊），2010：114~121.
[2]印萬忠.尾礦膏體濃縮和堆存技術現狀[A].第五屆尾礦庫安全運行技術高峰論壇論文集[C].2012：4~9.
[3]吳愛祥，楊盛凱，王洪江，等.超細全尾膏體處置技術現狀與趨勢[J].采礦技術，2011，11（3）：4~8，18.
[4]谷志君.最大型深錐膏體濃密機在中國銅鉬礦山的應用[J].黃金，2010，31（11）：43~45.
[5]鄭伯坤.尾砂充填料流變特性和高濃度料漿輸送性能研究[D].長沙：長沙礦山研究院，2011.