CN114212911B

CN114212911B - 尾砂分离方法

Info

Publication number: CN114212911B
Application number: CN202111448507.XA
Authority: CN
Inventors: 欧阳仕元; 田志刚; 杜向红; 方振鹏; 崔国伟; 汤德益; 张幼权; 刘运财
Original assignee: Fankou Lead Zinc Mine of Shenzhen Zhongjin Lingnan Nonfemet Co Ltd
Current assignee: Fankou Lead Zinc Mine of Shenzhen Zhongjin Lingnan Nonfemet Co Ltd
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2023-12-22
Anticipated expiration: 2041-11-30
Also published as: CN114212911A

Abstract

本申请涉及尾砂处理技术领域，本申请提供了一种尾砂浆浓密方法，包括如下步骤：将尾砂浆进行第一浓密处理，得到第一底流和第一溢流；将底流进行水力旋流处理，得到沉砂和第二溢流；将沉砂进行过滤处理，得到滤液和滤饼；将第一溢流、第二溢流和滤液进行混合处理，得到混合液；向混合液中加入絮凝剂溶液后，进行第二浓密处理，得到第三溢流和第二底流。本申请提供的尾砂分离方法可对矿浆进行浓密处理，得到的第一底流和滤饼可用来作填充物料，为尾砂的利用提高的一条途径。

Description

尾砂分离方法

技术领域

本申请属于及尾砂技术领域，尤其涉及一种尾砂分离方法。

背景技术

尾砂作为矿山固体废料排放的主要废料，占工业固体废料排放比重大。目前处理和利用尾砂的主要方式是尾矿库排放和井下充填。

尾矿库排放时，一般选厂产生的低浓度尾砂料浆直接管道排放至尾矿库或经浓密机浓密后排放至尾矿库，尾砂料浆在尾矿库自然沉降脱水，回水输送至选厂继续使用，由于该种方式尾砂料浆浓度较低，脱水量大，回水输送成本较高，且尾砂料浆最终脱水后仍保留较多水分无法脱出，尾砂料浆占用尾矿库容量较大，因此国内外尾矿库排放技术正向膏体排放发展，即尾砂料浆排放至尾矿库先浓密至膏体状态(不脱水或极少脱水状态)，尾砂膏体排放体积较低浓度排放小，尾矿库基本无需回水，尾矿库安全性提高。

利用尾砂充填，将尾砂料浆浓密至较高浓度后添加水泥等胶凝材料搅拌或直接输送至井下采空区。尾砂充填要求尾砂料浆浓密后浓度达到膏体状态或接近膏体状态，以确保制备后的充填料浆水泥不离析，井下脱水量较少。同时尾砂充填要求尽量全粒级利用，避免细粒级排放至尾矿库无法筑坝，在尾矿库内脱水困难，造成重大安全隐患。因此，全尾砂料浆膏体浓密技术是尾砂膏体排放和全尾砂膏体充填的核心技术。

目前全尾砂料浆膏体浓密方法主要有3种：

第一种是将选厂的尾砂料浆输送至普通浓密机进行浓密，浓密机底流浓度一般达到40％左右，再输送至砂仓再次沉降脱水浓密到更高浓度，砂仓溢流含部分细粒级，需进一步处理后才可利用；

第二种是将选厂的尾砂料浆输送至深锥浓密机，通过添加絮凝剂，和采用大高径比、搅动杆、防压耙等技术措施，将深锥浓密机底流浓度大幅提高。

第三种是对选厂排出的尾砂料浆或经普通浓密机浓密后的尾砂料浆进行陶瓷过滤或压滤脱水处理，脱水后的全尾砂料浆含水率低，可直接皮带或车辆输送至尾矿库或干堆场排放，而用作充填时，一般需加水调节至具备一定管道输送能力的料浆浓度。陶瓷过滤或压滤脱水脱出的废水需进一步处理才可利用。

第一种和第二种方法主要利用沉降脱水原理，区别在于第一种方法采用普通浓密机和砂仓进行两次沉降脱水，溢流需处理后才可利用，而第二种方法利用絮凝剂加速沉降，

利用大高径比仓体，搅动杆破坏底部料浆水砂结合状态，防压耙措施促使砂仓高浓度沉积层顺利排出料浆，等技术，实现膏体浓缩。第一种和第二种方法对全尾砂膏体浓密的效果均不稳定，受尾砂性质差异影响较大，如尾砂平均粒径偏细时，第一种和第二种方法浓密的浓度无法达到膏体性状，浓密浓度偏低，且第一种方法溢流浓度较高。用于井下充填时，由于第二种方法无储存尾砂膏体的料仓，受选厂作业时间的影响。第三种方法采用机械对尾砂

料浆进行固液分离，但分离后的废水仍需处理才可利用，脱水效率低，能耗大，工艺繁复，成本高。第三种方法对尾砂性质的适用性较差，如全尾砂料浆中含硫较高或尾砂平均粒径偏细时，陶瓷过滤孔易被堵塞，无法顺利使用。目前尾砂浓密技术一般利用自然沉降脱水、离心沉降脱水、机械脱水等原理，这些原理对于含泥量较大的全尾砂料浆效果均较差。旋流器离心沉降原理和振动脱水原理配合浓密效率高，效果好，但是仅适合含泥量较低的尾砂。

发明内容

本申请的目的在于提供了一种尾砂浆浓密方法，旨在解决现有技术尾砂较细，沉降速率慢，底流浓度低，溢流浊度大的技术问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

本申请提供了一种尾砂浆浓密方法，包括如下步骤：

将尾砂浆进行第一浓密处理，得到第一底流和第一溢流；

将底流进行水力旋流处理，得到沉砂和第二溢流；

将沉砂进行过滤处理，得到滤液和滤饼；

将第一溢流、第二溢流和滤液进行混合处理，得到混合液；

向混合液中加入絮凝剂溶液后，进行第二浓密处理，得到第三溢流和第二底流。

本申请提供的尾砂分离方法可对矿浆进行浓密处理，得到的第一底流和滤饼可用来作填充物料，为尾砂的利用提高的一条途径，其中，将尾砂浆进行第一浓密处理，可以对尾砂浆进行初步处理，得到浓度提高的第一底流和浓度下降的第一溢流，对第一底流进行水力旋流和过滤处理可以进行一步将第一底流中的水分离出来，进而得到滤饼，另外将第一溢流、第二溢流、滤液和絮凝剂溶液混合，进行第二浓密处理，可对降低混合溶液的浊度，降低混合溶液中尾砂的分散度。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种混合尾砂浓密工艺流程图；

图2为本发明实施例中提供的全尾砂三种离子型絮凝剂条件下沉降高度曲线；

图3为本发明实施例中提供的全尾砂三种絮凝剂条件下沉降速度曲线；

图4为本发明实施例中提供的全尾砂不同给料浓度条件下沉降高度曲线；

图5为本发明实施例中提供的全尾砂不同给料浓度条件下沉降速度曲线；

图6为本发明实施例中提供的全尾砂不同入料浓度单位面积固体处理量；

图7为本发明实施例中提供的全尾砂的沉降高度曲线；

图8为本发明实施例中提供的全尾砂的沉降速度曲线；

图9为本发明实施例中提供的全尾砂不同絮凝剂单耗下2min内平均沉降速度；

图10为本发明实施例中提供的三种尾砂料浆最佳组沉降高度曲线；

图11为本发明实施例中提供的三种尾砂料浆最佳组沉降速度曲线；

图12为本发明实施例中提供的细粒级尾砂溢流水浊度随时间变化曲线图；

图13为本发明实施例中提供的细粒级尾砂溢流水浊度随时间变化曲线图；

图14为本发明实施例中提供的细尾砂泥层高度随时间变化规律数字点图；

图15为本发明实施例中提供的细尾砂锥体段泥层高度随时间的变化规律；

图16为本发明实施例中提供的细尾砂直筒段的泥层高度变化规律；

图17为本发明实施例中提供的不同锥角的直筒段泥层高度线性回归模型。

具体实施方式

为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本申请实施例提供了一种尾砂浆浓密方法，包括如下步骤：

步骤S1、将尾砂浆进行第一浓密处理，得到第一底流和第一溢流；

步骤S2、将底流进行水力旋流处理，得到沉砂和第二溢流；

步骤S3、将沉砂进行过滤处理，得到滤液和滤饼；

步骤S4、将第一溢流、第二溢流和滤液进行混合处理，得到混合液；

步骤S5、向混合液中加入絮凝剂溶液后，进行第二浓密处理，得到第三溢流和第二底流。

本申请实施例提供的尾砂分离方法，可对矿浆进行浓密处理，得到的第一底流和滤饼可用来作填充物料，为尾砂的利用提高的一条途径，具体地，一方面将尾砂浆进行第一浓密处理，可以对尾砂浆进行初步处理，得到浓度提高的第一底流和浓度下降的第一溢流，对第一底流进行水力旋流和过滤处理可以进行一步将第一底流中的水分离出来，进而得到滤饼，另一方面将第一溢流、第二溢流、滤液和絮凝剂溶液混合，进行第二浓密处理，可对降低混合溶液的浊度，降低混合溶液中尾砂的分散度。

步骤S1中，将尾砂浆进行第一浓密处理，得到第一底流和第一溢流。

在一些实施例中，形成尾砂浆的尾砂包括全尾砂、细粒级尾和分级尾中的至少一种。

其中，全尾砂的粒径分布一般是以全尾砂的质量为100％计，粒径小于19μm的全尾砂质量占比大于55％。

以细粒级尾砂的质量为100％计，粒径小于19μm的细粒级尾砂质量占比大于55％。

以分级尾砂的质量为100％计，粒径小于19μm的分级尾砂的质量占比为6.50％。

分级尾砂分布一般是粒径小于19um粒径只占有6.50％，根据膏体配制对粒径的要求，最低必须有15％以上的-19um级别，才能显示其流动特性并保持有足够的呈胶体状态的水，形成一种不离析的混合体。以上四种尾砂，全尾砂、细粒级尾砂和混合尾砂的粒径组成满足膏体制备条件，而分级尾砂-19um粒径只占有6.50％，远远小于15％，分级尾砂无法制备成膏体。

在一些实施例中，形成尾砂浆的尾砂的重量占比也即是尾砂浆的重量浓度为4～16％，其中，尾砂浆的尾砂的重量占比可为4％、8％、12％和、16％，随着料浆浓度增大，料浆絮凝沉降速度逐渐减慢，但下降幅度有所减小，单位面积固体处理量先升高后下降。

凡口矿全尾砂虽然在4％浓度时沉降速度最快，但是固体处理量小；在12％浓度时达到固体处理量最大值。一般深锥浓密机自稀释***可以稀释一倍，且需要稀释倍数较大，在目前浓密机技术上，大的稀释倍数具有一定难度。综合考虑尾矿固体处理量、尾砂给料浓度以及浓密机自稀释的技术可行性，建议选用12％作为全尾砂稀释后的浓度。

在一些实施例中，尾砂浆的固体通量为0.2～0.5t/m².h，其中，尾砂浆的固体通量可为0.2t/m².h、0.3t/m².h、0.4t/m².h、0.5t/m².h，随着固体通量的增加，底流浓度减小。

在一些实施例中，步骤S2中采用水力旋流器将底流进行水力旋流处理，得到沉砂和第二溢流。

在一些实施例中，步骤S3中采用陶瓷过滤器对底流进行过滤，可得到含尾砂质量浓度为70％的沉砂。

在一些实施例中，步骤S4中采用管道和泵将对第一溢流、第二溢流和滤液运输道储液池中，进行混合的。

步骤S5中，向混合液中加入絮凝剂溶液后，进行第二浓密处理，得到第三溢流和第二底流，可提高尾砂整体的回收率。

在一些实施例中，形成絮凝剂溶液的絮凝剂包括阴离子型或非离子型聚丙烯酰胺。

进一步的，阴离子聚丙烯酰胺的重均分子量为1000～1400万，随着重均分子量的不断增加，添加阴离子型絮凝剂的全尾砂料浆的最大沉降速度在逐渐提高。

进一步的，非离子聚丙烯酰胺的重均分子量为800～1600万，随着重均分子量的不断增加，添加非离子型絮凝剂的全尾砂料浆的最大沉降速度在逐渐提高。

在一些实施例中，絮凝剂是按照每吨尾砂中添加10～80g的比例向混合液中添加的，其中，絮凝剂按照每吨尾砂中添加10g、30g、40g、50g、60g、70g和80g，对于全尾砂而言，随着单耗的增加，沉降速度越来越快，但增长幅度变小。但当絮凝剂单耗从10g提高到30g时，沉降速度快速提高，超过30g后，沉降速度增长缓慢。因此，全尾砂最优的絮凝剂单耗为30g。

进一步的，絮凝剂溶液的添加流速为33.9～148.4ml/min，通过控制絮凝剂泵的流速，进而控制絮凝剂的添加量。

在一些实施例中，第二浓密处理步骤包括：采用深锥浓密处理方法对混合液进行处理。

进一步的，深锥浓密处理方法是通过深锥浓密机实施的，深锥浓密机的设置条件如下：

深锥浓密机的锥角为30～60°，其中，深锥浓密机的锥角可为30°、45°和60°，其中，得出锥角越大锥角段的泥层上升越快，当泥层上升速率较大时(锥角较大时)，等高情况下浓密机的储料就较少。换言之，假如浓密机的储料一定时，锥角越大，需要的高度就更大。

进一步的，深锥浓密机的直径为16～30m，推荐的深锥浓密机直径为18m，可兼容各种尾砂连续浓密工况。设计了三种尾砂的浓密技术流程与参数，最终推荐了细粒级尾砂浓密技术流程，便于与现有的充填技术顺利衔接。

根据凡口铅锌矿实际生产现状及未来生产规划，确定全尾砂设计浓密机直径为18m，锥角为30°，浓密机高度为20m；细粒级尾砂设计浓密机直径为17m，锥角为30°，浓密机总高度为17m；混合尾砂设计浓密机直径为16m，锥角为30°，浓密高度为20m。为了满足现场生产需求，最终确定深锥浓密机直径为18m，锥角为30°，浓密机高度为20m，能够兼顾全尾砂、细粒尾砂的浓密作业。

进一步的，深锥浓密机的耙架转速为1～3r/min，同种锥角、不同耙架转动速度，其上升速率接近。

在一些实施例中，混合溶液的pH值8.68～9.96，第三溢流pH平均值为7.73～9.98，向混合液中添加絮凝剂会改变混合溶液中的PH值，有益于尾砂的沉淀。

在一些实施例中，混合溶液的COD值为387～23402mg/L，第三溢流的COD值为387～564mg/L，根据国标GB25466-2010污水排放要求，pH值处于6～9之间，直接排放时COD值处于60mg/L以下，间接排放时COD低于200mg/L，可正常排放。由此可知，尾砂浓密后溢流浊度虽然在100ppm以内，但COD值明显超标，不允许直接排放。建议凡口矿将溢流水排放至原有的水处理***，加强水处理质量，将COD值降至60mg/L以后，再向环境排放。

在一些实施例中，第二底流中所含尾砂的重量占比为56～62.5％，第三溢流的水浊度小于200ppm，说明采用本申请实施例的尾砂浆浓密处理方法，可提高水和尾砂的分离度。

在一些实施例中，第二底流物形成的充填体的R_3d的强度大于3MPa，可满足作为填充体的要求。

在一些实施例中，第二底流物形成的充填体的R_28d的强度大于3MPa，可满足作为填充体的要求。

下面结合具体实施例进行说明。

实施例1

图1提供了一种尾砂分离方法流程图，具体地，包括如下步骤：

步骤S101、首先检查实验设备及仪器仪表，确保相关设备能够正常运转后方可开展工作，开启全尾砂供料闸阀，将24m浓密机附近的全尾砂中转池注满全尾砂料浆，测量全尾砂料浆的质量浓度。

步骤S102、利用浓度壶测量全尾尾砂浆浓度，当尾砂浓度低于最佳给料浓度12％时，根据最佳固体通量，调整全尾砂给料流量；当全尾砂浓度高于最佳给料浓度12％时，通过反算稀释水流量，将料浆稀释至最佳给料浓度。

步骤S103、根据全尾砂给料参数及现场浓度测试结果，调整清水泵(控制稀释水流量)、渣浆泵(控制全尾砂给料流量)、螺杆泵泵送参数至设计值(控制絮凝剂流量)，确保无误方可进行实验。

步骤S104、在本实施例中的全尾砂料浆的质量浓度为12％，用24m浓密机对全尾砂料浆进行第一浓密处理，得到25％质量浓度的第一底流和6.56％质量浓度的第一溢流。

步骤S2、将第一底流进行水力旋流器处理，得到质量浓度为70％沉砂和质量浓度为9.1％第二溢流。

步骤S3、用陶瓷过滤机对沉砂进行处理，得到滤液和滤饼，并将滤饼运输到道尾砂堆场和填充站。

步骤S4、将第一溢流、第二溢流和滤液进行混合处理，得到质量浓度为7.13％的混合液。

步骤S501、开启清水泵，向深17m深锥浓密机注满清水，并开启耙架，耙架转速为6～7r/min。

步骤S502、称取一定量的絮凝剂，通过***自备的絮凝剂自动制备***，将絮凝剂制备成0.01％的絮凝剂溶液，并充分搅拌40min，方可进行实验。并利用***自带的螺杆泵送，利用转子流量计检测流量。

步骤S503、通过污泥泵将全尾砂料浆泵送至17m深锥浓密机附近的搅拌筒内，同时开启搅拌***，使全尾砂料浆充分搅拌，确保全尾砂颗粒不沉降。

步骤S504、实验开机后24个小时内，为寻求最佳絮凝剂单耗，全尾砂以0.4t/m2.h固体通量保持不变，絮凝剂单耗从60从高往低添加，每个单耗持续8个小时，通过溢流水浊度值，确定最佳絮凝剂单耗。

步骤S505、当泥层达到6～8m时，固体通量保持不变，以最佳絮凝剂单耗设置实验参数，打开第第一溢流泵，持续进料、排料24小时。

步骤S506、确保连续进料，打开第二底流泵，快速放料使泥层高度达到3m处。

步骤S507、进料保持不变，关闭第二底流泵，在泥层升至8m的过程中，泥层高度处于3、4、6、8m时刻，分别检测第二底流浓度。

步骤S508、停止进料，使泥层静止8小时，并定期测量底流浓度及检测耙架扭矩。

步骤S509、打开底流泵，关闭入料泵，进入排放模式

步骤S510、向混合液中加入质量浓度为0.01％的絮凝剂溶液后，用17m深锥浓密机进行第二浓密处理，得到24.07质量浓度的第三溢流和55.03％质量浓度的第二底流，并将二滴液运输道填充站中。

根据凡口矿现场实际生产状况，结合细粒级尾砂浓密参数及设备结构参数，可计算出浓密机处理能力(尾砂工段平均产出细粒级尾砂量计算)，按平均给料浓度结合稀释浓度可计算出稀释水流量，同时根据相关参数可计算出，尾砂单位时间给料体积、絮凝剂单位时间给料体积。详见表1。

通过选厂日平均产量、井下充填量，可确定，深锥浓密机单位时间处理干砂46.07t/h，底流产量52.72m³/h，溢流水排放量585.7m³/h，滤饼产量42.73t/h。

类似地，当采用16m直径的深锥浓密机处理细粒级尾砂时，平均固体通量为0.20t/m².h，少于推荐的固体通量0.25t/m².h。究其原因，在设计浓密机时，细粒级尾砂入料流量考虑了1.15的波动系数。如果采用18m的深锥浓密机，其平均固体通量降为0.18t/m2.h。较小的固体通量，更有利于提高细粒级尾砂底流浓度，降低其溢流浊度。同时，较大的浓密机体积存贮尾砂能力较强，对于调节浓密机连续生产与井下充填不连续作业之间的矛盾。

当采用17m直径的深锥浓密机处理细粒级尾砂时，平均固体通量为0.29t/m².h，少于推荐的固体通量0.35t/m².h。究其原因，在设计浓密机时，细粒级尾砂入料流量也考虑了1.15的波动系数。当采用推荐的18m深锥浓密机时，其平均固体通量进一步下降到0.23t/m².h。混合尾砂的供应参数波动较大，较大的浓密机适应入料流量的波动程度，对于稳定混合尾砂的生产具有较大的安全系数。

混合尾砂在浓密的过程中，24m浓密机产生的溢流、通过调控水力旋流器所产生的溢流、陶瓷过滤机产生的滤液进入深锥浓密机进行浓密，在此过程中要求进浓密机的细粒级尾砂:分级尾砂＝1:1，浓密流程图如图8-5所示，浓密参数见表8-3，在正常生产过程中，溢流水排至集水池进行处理后，或外排或泵送之选矿厂循环使用，底流输送至充填站与胶凝材料按一定的比例进行混合搅拌，搅拌均匀后输送至井下进行井下充填。当深锥浓密机故障时，尾砂工段原有的30m普通浓密机可兼做事故设施使用。

通过选厂日平均产量、井下充填量。可确定深锥浓密机单位时间处理干砂57.59t/h，底流产量53.31m³/h，溢流水排放量597.07m³/h，滤饼产量31.21t/h。

实施例2至实施例4

实施例2至实施例4所用的尾砂分离方法与对照例1的方法相同，不同点在于选择几种不同重均分子量的非离子型絮凝剂，请参见表1所示。

表1不同重均分子量的非离子型絮凝剂

实验编号	实施例2	实施例3	实施例4
				类型	非	非	非
重均分子量/万	800	1200	1400～1600

对照例1

对照例2至实施例1所用的尾砂分离方法相同，不同点在于，对照例1没有用絮凝剂，直接将第一溢流用深锥浓密机进行实验，实验结果请参见图2至图3所示。

分析不同重均分子量条件下全尾砂的沉降效果，非离子型絮凝剂重均分子量在800～1600万之间，随着重均分子量的不断增加，添加非离子型絮凝剂的全尾砂料浆的最大沉降速度在逐渐提高。

实施例5至实施例7

目前矿区选厂的尾矿浆浓度在16％左右，一般来说，为了减小尾矿间的干涉，在进入深锥之前，矿浆都要进行稀释。为了确定尾矿的最佳沉降浓度，进行了不同料浆浓度沉降实验。对照例2至实施例1所用的尾砂分离方法相同，不同点在于，具体方案如表2所示，应用最佳絮凝剂配制浓度1/5000的絮凝剂溶液，絮凝剂单耗设为30g/t。

表2稀释浓度实验方案表

全尾砂不同给料浓度条件下沉降高度数据见附表3，沉降高度曲线见图4，沉降速度曲线见图5。

表3全尾砂不同给料浓度条件下单位面积固体处理量表

给料浓度/％	4	8	12	16
					干涉点时间/min	2	3	5	8
干涉点高度/mm	17.5	45.5	65	101
					干涉点浓度/％	29.8	30.7	33.4	30.9
干涉点速度/mm·min^-1	5	5	6	6
					固体通量/t·m^-2·h^-1	0.277	0.286	0.373	0.345

由图6可知，随着料浆浓度增大，料浆絮凝沉降速度逐渐减慢，但下降幅度有所减小，单位面积固体处理量先升高后下降。

凡口矿全尾砂虽然在4％浓度时沉降速度最快，但是固体处理量小；在12％浓度时达到固体处理量最大值。一般深锥浓密机自稀释***可以稀释一倍，且需要稀释倍数较大，在目前浓密机技术上，大的稀释倍数具有一定难度。

实施例8至实施例12

综合考虑尾矿固体处理量、尾砂给料浓度以及浓密机自稀释的技术可行性，建议选用12％作为全尾砂稀释后的浓度。

在絮凝剂单耗优选过程中，料浆浓度为12％，使用稀释浓度为1/5000的最佳絮凝剂，絮凝剂单耗分别设置为10g/t、30g/t、50g/t、70g/t、90g/t、110g/t，按照絮凝剂单耗由低至高配制料浆，尽量保持液面高度相差不大，优选絮凝剂单耗。具体方案请参考表4所示。

表4絮凝剂单耗优选方案

实验编号	实施例8	实施例1	实施例9	实施例10	实施例11	实施例12
							絮凝剂单耗(g/t)	10	30	50	70	90	110
全尾砂质量(g)	60	60	60	60	60	60
							水质量(g)	437	431	425	419	413	407
絮凝剂溶液质量(g)	3	9	15	21	27	33

观察尾砂沉降情况。为了表征絮凝剂对尾砂沉降速度的影响，选取前2min不同单耗条件下的平均沉降速率作为衡量指标，确定絮凝剂最佳单耗。全尾砂的沉降高度数据见附表4，沉降高度曲线见图7，沉降速度曲线见图8。全尾砂2min中平均沉降速度见图9。

由图9可知，对于全尾砂而言，随着单耗的增加，沉降速度越来越快，但增长幅度变小。但当絮凝剂单耗从10g/t提高到30g/t时，沉降速度快速提高，超过30g/t后，沉降速度增长缓慢。因此，全尾砂最优的絮凝剂单耗为30g/t。

实施例13至实施例15

由前面的絮凝剂选型可知，推荐的絮凝剂为非离子型絮凝剂。经过给料浓度优化和絮凝剂单耗优化实验，确定全尾砂最佳给料浓度为12％，絮凝剂单耗为30g/t；细粒级尾砂最佳给料浓度为8％，絮凝剂单耗为50g/t；混合尾砂最佳给料浓度为8％，絮凝剂最佳单耗为30g/t。现将三种尾砂最佳静态浓密参数进行对比，确定适合凡口矿使用的最佳尾砂种类。三种尾砂最优组沉降高度数据见附表5，沉降高度曲线见图10，沉降速度曲线见图11。

表5验证性实验设计表

序号	组别	料浆浓度/％	絮凝剂单耗/g.t^-1
				实施例13	全尾砂	12	30
实施例14	细粒级尾砂	8	50
				实施例15	混合尾砂	8	30

确定各条曲线上的转折点后，计算相应的单位面积固体处理量，相关计算结果表6。

表6单位面积固体处理量计算表

项目	全尾砂	细粒级尾砂	混合尾砂
				干涉点时间/min	4.5	3.5	3
干涉点高度/mm	86	89.5	76
				干涉点质量浓度/％	29.0	19.7	22.8
干涉点速度/mm·min^-1	8	11	10
				固体通量/t·m^-2·h^-1	0.432	0.384	0.394

由图11和表6可知，全尾砂与混合尾砂絮凝剂单耗相同，但全尾砂入料浓度大于混合尾砂，固体通量也是全尾砂偏大，因此全尾砂絮凝沉降效果优于混合尾砂；混合尾砂与细粒级尾砂入料浓度相同，但细粒级尾砂絮凝剂单耗大，细粒级尾砂的固体通量也小于混合尾砂，所以细粒级尾砂徐宁沉降效果劣于混合尾砂；最终得出三种尾砂的絮凝效果排序：全尾砂＞混合尾砂＞细粒级尾砂。

依据前期静态浓密实验结论，确定了全尾砂料浆稀释后的给料浓度为12％，絮凝剂单耗30g/t，最佳固体通量为0.432；细粒级尾砂料浆稀释后的给料浓度为8％，絮凝剂单耗50g/t，最佳固体通量为0.384；混合尾砂料浆稀释后的给料浓度为8％，絮凝剂最佳单耗为30g/t，最佳固体通量为0.444。

实施例16至实施例27

为优化选择最佳固体通量及絮凝剂单耗，通过进行三种尾砂2因素4水平动态浓密实验。实验内容如表7所示。

表7室内动态浓密实验两因素四水平均匀实验设计表

细粒级尾砂动态浓密实验设置泥层高度设计为65cm，耙架转速为3rad/min，实验方法为2因素4水平；分别确定出最佳固体通量及絮凝剂单耗。每个独立水平实验中泥层达到循环高度后，打开底流泵，进行底流循环操作，循环满足2-4h后，排出沉降柱内的尾砂料浆，实验结束，整理实验仪器。实验设置相关参数见表8、表9、表10。

表8细粒级尾砂实验设计参数表

表9全尾砂实验设计参数表

表10混合尾砂实验设计参数表

实验结果如附表11所示。由实验记录可知，细粒级尾砂溢流水浊度值随时间变化在30～80ppm之间波动，其均值为53.9，在整个实验过程中，随实验进行时间增加，溢流水浊度保持在一定范围内波动，其溢流水浊度变化曲线如图12所示。

根据实验结果附表11可知，在整个实验过程中，随实验进行时间增加，底流浓度在前期有一定的下降，随后开始增大，后期基本稳定保持不变，其底流浓度变化曲线如图13所示。

表11细粒级尾砂0.2t/m2.h固体通量动态浓密实验结果数据表

表12细粒级尾砂0.3t/m2.h固体通量动态浓密实验结果数据表

表13细粒级尾砂0.4t/m2.h固体通量动态浓密实验结果数据表

表14细粒级尾砂0.5t/m2.h固体通量动态浓密实验结果数据表

表15全尾砂0.2t/m2.h固体通量动态浓密实验结果数据表

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表16全尾砂0.3t/m2.h固体通量动态浓密实验结果数据表

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表17全尾砂0.4t/m2.h固体通量动态浓密实验结果数据表

表18全尾砂0.5t/m2.h固体通量动态浓密实验结果数据表

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表19混合尾砂0.2t/m2.h固体通量动态浓密实验结果数据表

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表20混合尾砂0.3t/m2.h固体通量动态浓密实验结果数据表

表21混合尾砂0.4t/m2.h固体通量动态浓密实验结果数据表

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表22混合尾砂0.5t/m2h固体通量动态浓密实验结果数据表

通过分析附表11至22各组实验数据，发现三种尾砂，不同絮凝剂单耗与固体通量组合下，其溢流水浊度与底流浓度两个监测指标与实验进行时间的变化趋势基本保持一致，因此后文对溢流水浊度及底流浓度关于时间变化的规律不再赘述。

实施例28至实施例33

本实验选取浓密机锥角、泥层高度、耙架转速三个因素，三个因素各三个水平；用拟水平法将U6(63)三列变为三水平，得到U6(3*3*3)，见表7-1。

表23用拟水平法将U6(36)变为混合均匀设计U6(31*31*31)

实验编号	锥角(°)	高度(mm)	转速(r/min)
				实施例28	1(30)	2(30)	3(3)
实施例29	1(30)	1(25)	2(2)
				实施例30	2(45)	1(25)	3(3)
实施例31	2(45)	3(35)	1(1)
				实施例32	3(60)	2(30)	1(1)
实施例33	3(60)	3(35)	2(2)

泥层高度变换规律，指实验进行过程中泥层高度随着入料量的增加，泥层上升数学表征。通过研究小型浓密机的上升规律，能够演化不同锥角浓密机内泥层的变化规律，进一步研究浓密机的运行工况参数——进料时间参数。由此本文根据观察的泥层高度随时间的变化数据绘制数据点图14。

数字点图，是由数字组成的点图，能够清晰辨明不同数据组间的规律关系。为区别不同组数据分别用不同数字为数据符号来表示。图中共计6条点图，每一条点图由相同的***数字组成，由***数字1～6标记出，代表不同的含义。

在上图中1，表示锥角为30°，泥层高度设计30cm，耙架转速为3r/min；2，表示锥角为30°，泥层高度设计25cm，耙架转速为2r/min；3，表示锥角为45°，泥层高度设计25cm，耙架转速为3r/min；4，表示锥角为45°，泥层高度设计35cm，耙架转速为1r/min；5，表示锥角为60°，泥层高度设计30cm，耙架转速为1r/min；6，表示锥角为60°，泥层高度设计35cm，耙架转速为2r/min。

从图14中可以看出，细尾砂泥层高度变化速率，与浓密机锥角存在明显的关系。同种锥角、不同耙架转动速度，其上升速率接近；而不同锥角的浓密机上升速率表现出差异较为明显。

为分析锥角对泥层上升速率的影响，取锥角段与直筒段分别分析，研究锥角段对泥层上升速率的影响，以及锥角对直筒段泥层上升速率的影响。图15为不同浓密机的锥角泥层上升高度随时间的变化。

从数学计算上可以推导出浓密机的锥角角度越大，其锥角的体积越大，即60°锥角体积大于45°锥角体积，45°锥角体积大于30°锥角体积。从图15中可以看出，当泥浆进料时间一样时，锥角越小，其达到直筒段的时间越短，说明其容积较小。当泥层高度一定时，不同锥角的的浓密机其达到的时间不同，说明锥角大小影响锥角高度的变化速率，当泥层高度都是9cm时，进料时间按照多少顺序依次为30°锥角、45°锥角、60°锥角，说明当高度一定时锥角越大上升速率越大。此外能从图15中解读出，在锥角达到锥角顶部时，其上升速率，也就是末速度趋于恒值，此在第二阶段——泥层墙高阶段分析，如下图7-5所示。

从图16中可以看出，不同锥角的泥层上升速率与时间为典型的线性增长关系。为准确地确定增长速率，对其线性回归分析(LA)，如下图17所示，为其线性回归数学模型。

其模型的主要参数及拟合描述下表7-3，从中可以看出，6组实验的上升速率分别为，第1组为0.289mm/min，第2组为0.279mm/min，第3组为0.323mm/min，第4组为0.277mm/min，第5组为0.242mm/min，第6组为0.268mm/min。拟合模型的R2分别为0.996、0.994、0.987、0.994、0.991、0.977。

此外，可知泥层的上升速率在平均值为0.2735mm/min附近，其受锥角的波动性不大(<10％)，可以认为直筒段泥层高度上升速率与锥角无关。

表24圆筒段泥层上升速率

根据浓度实验结果，进行主效应分析，得出泥层高度，锥角大小，耙架转速对浓密的主效应依次为：泥层高度>耙架转速>锥角大小。建议浓密机设计时，将泥层高度作为提高浓度的主要影响因素。

通过泥层高度上升速率分析，得出锥角越大锥角段的泥层上升越快，直筒段的上升速率与锥角无关的结论。即，当泥层上升速率较大时(锥角较大时)，等高情况下浓密机的储料就较少。换言之，假如浓密机的储料一定时，锥角越大，需要的高度就更大。因此建议浓密及的锥角不易过大，设置为30°，既可以满足多储料，又利于浓度提高。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种尾砂分离方法，其特征在于，包括如下步骤：

将尾砂浆进行第一浓密处理，得到第一底流和第一溢流；

将所述第一底流进行水力旋流处理，得到沉砂和第二溢流；

将所述沉砂进行过滤处理，得到滤液和滤饼；

将所述第一溢流、第二溢流和滤液进行混合处理，得到混合液；

向所述混合液中加入絮凝剂后，进行第二浓密处理，得到第三溢流和第二底流；

其中，得到的所述第一底流和所述滤饼用作填料；

形成所述尾砂浆的尾砂包括全尾砂、细粒级尾砂和分级尾砂中的至少一种；

所述絮凝剂包括阴离子型、非离子型聚丙烯酰胺中的至少一种；

所述絮凝剂是按照每吨尾砂中添加10～80g絮凝剂的比例向所述混合液中添加的；所述全尾砂的絮凝剂的单耗为30g；

所述絮凝剂以絮凝剂溶液形式加入，且所述絮凝剂溶液的添加流速为33.9～148.4ml/min；

所述阴离子聚丙烯酰胺的重均分子量为1000～1400万；或/和

所述非离子聚丙烯酰胺的重均分子量为800～1600万；

所述尾砂浆的质量浓度为4～16％；

所述尾砂浆的固体通量为0.2～0.5t/m².h；

以所述全尾砂的质量为100％计，粒径小于19μm的全尾砂质量占比大于55％；

以所述细粒级尾砂的质量为100％计，粒径小于19μm的细粒级尾砂质量占比大于55％；

以所述分级尾砂的质量为100％计，粒径小于19μm的分级尾砂的质量占比为6.50％；

所述第二浓密处理步骤包括：采用深锥浓密处理方法对所述混合液进行处理；

所述深锥浓密处理方法是通过深锥浓密机实施的，所述深锥浓密机的设置条件如下：

所述深锥浓密机的锥角为30～60°；所述深锥浓密机的直径为16～30m；

所述深锥浓密机的耙架转速为1～3r/min。

2.如权利要求1所述尾砂分离方法，其特征在于，所述混合溶液的pH值8.68～9.96，所述第三溢流pH平均值为7.73～9.98；或/和

所述混合溶液的COD值为387～23402mg/L，所述第三溢流的COD值为387～564mg/L。

3.如权利要求1所述尾砂分离方法，其特征在于，所述第二底流中所含尾砂的重量占比为56～62.5％，所述第三溢流的水浊度小于200ppm。

4.如权利要求1所述尾砂分离方法，其特征在于，所述第二底流物形成充填体的R_3d的强度大于3MPa；或/和

所述第二底流物形成充填体的R_28d的强度大于3MPa。