1 前言

生產中微細粒尾礦采用絮凝劑+濃密機的方式進行處理，濃縮后底流濃度僅能達到25%直接排入尾礦庫，將會占用大量庫容，同時從尾礦庫回收成本較高。近年來，隨著環保高壓態勢的增強和污水處理廠的大量興建，離心脫水機的應用日益增多。礦泥脫水后采用干法堆存已經成為一種趨勢，礦泥干法堆存的關鍵在于尋找可靠、經濟的脫水方式，使脫水后的礦泥經短時間蒸發固結，達到可塑至硬可塑狀態。

礦廠為提高廠前回水率、降低外部補水量和占用尾礦庫容、減輕環保壓力，為實現尾礦干排探索新工藝、新設備，本次試驗開展了微細粒尾礦離心機脫水小型試驗研究，試驗成果對類似微細粒物料脫水干排工藝，具有借鑒和指導意義。

2 試驗物料性質

試驗物料取自廢石回收廠脫泥旋流器溢流（拋尾），經鏡下鑒定和掃描電鏡分析測定綜合研究查明，物料中含有的主要金屬礦物有鐵閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦、錫石、黃銅礦、毒砂等；主要脈石礦物為石英、綠泥石、角閃石、方解石、黑云母、白云母、長石、螢石、石榴子石等。礦石比重在2.6～2.8之間。試驗物料粒徑很細，-37μm的微粒占95%以上。

3 試驗儀器和方法

3.1 試驗儀器

試驗設備為臥式螺旋離心機，是一種螺旋卸料沉降離心機。主要由高轉速的轉鼓、與轉鼓轉向相同且轉速比轉鼓略低的帶空心轉軸的螺旋輸送器和差速器等部件組成。當要分離的懸浮液由空心轉軸送入轉筒后，在高速旋轉產生的離心力作用下，立即被甩入轉鼓腔內，高速旋轉的轉鼓產生強大的離心力把比液相密度大的固相顆粒甩貼在轉鼓內壁上，形成固體層；水分由于密度較小，離心力小，只能在固環層內形成液體層，稱為液環層。由于螺旋和轉鼓的轉速不同，二者存在轉速差，利用螺旋和轉鼓的相對運動把固環層的污泥緩慢地推動到轉鼓的錐端，并經過干燥區后，由轉鼓圓周分布的出口連續排出；液環層的液體則靠重力由堰口連續排至轉鼓外，形成分離液。

3.2 試驗性能指標及分離效率計算方法

（1）分離效率E，也稱固相回收率，綜合反映了給礦中所含的固體顆粒被分離到排礦中去的程度。它的計算公式為：E=[C2*(C0-C1)]/[C0*(C2-C1)]*100%

式中：C1——分離液中所帶走固體的重量百分濃度，%

C2——脫水后排礦中所含固相的重量百分濃度，%

C0——給礦中所含固體的重量百分濃度，%

（2）濾液濃度C1，濾液濃度越低，表明分離效果越好。

（3）固渣濃度C2，固渣濃度越高，說明沉渣越干，越利于干排。

3.3 操作參數及試驗方法

臥式離心機分離效果的好壞與機器本身的幾何參數和操作參數有關。臥式離心機的幾何參數主要為轉鼓直徑D、轉鼓的形狀和長徑比。直徑D主要代表了機器的生產能力。對具體的一臺臥式離心機，幾何參數是確定的。因此，影響其分離效果的主要因素是該機的操作參數。

操作參數主要包括離心機轉鼓轉速n，轉鼓與螺旋輸送器之間的差轉速△n，離心機的處理能力Q、給礦濃度C0等。

本次試驗，采用改變其中一個參數，固定其它參數進行試驗研究，逐一確定較佳的微細粒尾礦離心機脫水試驗操作參數。

4 結果與討論

根據臥式離心機的結構和操作參數，分別開展了轉鼓轉速、差轉速、處理能力、給礦濃度等變量小型試驗研究，分析了各操作參數對微細粒尾礦分離效果的影響。

4.1 離心機轉速對固液分離的影響

轉鼓轉速影響離心機的分離效果和單位時間的處理量。轉速越高，離心力越大，固體顆粒的沉降速度越快，離心機的分離因數越高，分離效果就越好。但轉速的大小與分離效果的好壞并不成比例，當達到臨界后轉速再增大分離效果也無多大提高而動力消耗幾乎成比例增加，使運行大步幅提高，而且也會使設備震動增加。所以，試驗的開展要根據實際情況來調整轉速，轉速采用變頻器控制，改變變頻器的輸出頻率就可以實現轉速的調整。

本試驗，使處理量Q=0.60～0.65t/h，給礦濃度C0=7.0～9.0%，差轉速△n=15r/min基本保持不變，通過改變轉鼓轉速，得出試驗結果。

從試驗結果可知，當轉鼓轉速在2800～3200r/min時，隨著轉速的增加，固渣濃度、濾液濃度明顯上升，分離效率逐漸降低。當轉速超過3200r/min后，固渣濃度、濾液濃度、分離效率都逐漸趨于平穩，論證了離心機轉速越高，離心力越大，固體顆粒的沉降速度越快，當達到臨界后轉速再增大分離效果也無多大提高的機理。由于離心機轉速的增加，功耗相應增加，對設備的磨損也較快，在考慮分離效率的同時，也需要兼顧固渣濃度及經濟效益，因此，離心機分離微細粒尾礦適宜的轉鼓轉速確定為3000r/min。

4.2 離心機差轉速對固液分離的影響

離心機差轉速決定了螺旋推料器的推料速度，它的大小影響離心機的分離效果和處理能力。在進料量恒定的情況下，差轉速增大，分離液在被排出離心機之前經過路徑將增加，但由于螺旋排料的速度會加快，而減少了固相部分在離心機內的停留時間，所以在獲得更好分離效果的同時降低了渣料的干度。如果差轉速過大，還會增加液環層的擾動程度，導致渣料重新返到液環層，不利于固液分離。

本試驗，使轉鼓轉速n=3000r/min，處理量Q=0.60～0.65t/h，給礦濃度C0=7.0～9.0%基本保持不變，通過改變差轉速，得出試驗結果。

從試驗結果可知，隨著差轉速的增加可以改善離心機的分離效果，但固相部分在離心機內的停留時間減少，導致固渣濃度明顯下降，濾液濃度也有下降，二者呈線性關系，說明在獲得更好分離效果的同時降低了渣料的干度。由于沉渣含固率過低，會給輸送帶來困難。綜合考慮，確定離心機分離微細粒尾礦的差轉速選取15t/min比較合適。

4.3 離心機處理量對固液分離的影響

離心機的處理量是指能達到分離要求的進機流量。當進料量過大時，離心機轉鼓內的渣層增厚，沉渣層表面松散的微粒容易被沖刷帶矢而明顯降低分離效果。因此，需要通過試驗來探索適合微細粒尾礦脫水的合適處理量。

在進行本組試驗時，保持轉速n=3000r/min，差轉速△n=15r/min，給礦濃度C0=7.0～9.0%基本不變，通過改變處理量，來考察臥式離心機脫水效果，得出試驗結果。

從試驗結果可以看出，隨著處理量的增加，濾液濃度上升較為明顯，固渣濃度、分離效率呈下降趨勢，當處理量在0.50～0.70t/h時，固渣濃度降低緩慢、變化不大。當處理量超過0.70t/h后，固渣濃度快速降低，而分離效率則一直呈現逐漸下降狀態。說明當進料量過大時，超過了離心機排渣口的出礦能力，導致部分固相顆粒從液相口排出，影響了離心機的分離效果。尤其是生產負荷的不斷提高，更加突顯，所以，要根據轉鼓轉速和分離效果，適當調整進料量。如果條件允許，可以在離心機入口處增加一段透明管，以便觀察物料的流通情況。另外，如果進料量突然改變，離心機入口壓力則會相應變化，也就相當于改變了差轉速，從而也會影響離心機的分離效果，所以還要盡量保持進料過程的平穩。

由試驗可知，臥式離心機分離微細粒尾礦的處理量控制在0.50～0.70t/h比較合適。

4.4 離心機給礦濃度對固液分離的影響

在離心機處理量保持不變的情況下，進料濃度過低，礦漿量大，容易造成進料口礦漿滿潑，影響現場環境；進料濃度過高，礦漿量較小，操作參數不易控制。本試驗，使轉速n=3000r/min、差轉速△n=15r/min，處理量Q=0.60～0.65t/h基本保持不變，通過改變給礦濃度，來考察臥式離心機脫水效果，得出試驗結果。

從試驗結果可以看出，在保持給礦量基本穩定的情況下，降低給礦濃度，固渣濃度基本保持不變，說明該離心機適應性較強，可以在給礦濃度波動的情況下保持固渣濃度。但是，隨著給礦濃度的增加，濾液濃度略有上升。由于給礦濃度過低，導致礦漿量大，會對分離效果、處理量帶來不利影響，因此，確定離心機分離微細粒尾礦的給礦濃度控制在7.0～9.0%比較合適。

4.5 穩定運行

采取變量試驗確定的較佳操作參數進行穩定運行試驗研究，根據試驗情況適當添加絮凝劑進行對比，得出試驗結果。

從試驗結果可以看出，在較佳操作條件下可獲得固渣濃度68.55%、濾液濃度0.257%、分離效率97.23%的試驗指標，均好于變量試驗過程中的各項指標。在處理量為0.649t/h時，濾液濃度0.292%，回水水質能夠滿足跳汰機生產用水需求；試驗中適當添加絮凝劑，回水水質明顯變好，在絮凝劑用量為40g/t時，可獲得固渣濃度65.54%、濾液濃度0.053%、分離效率99.43的試驗指標，可為對回水水質要求較高的選礦廠提供參考依據。

該臥式離心機不需要添加絮凝劑，處理量大，能耗低，磨損小，振動噪聲小，對微細粒尾礦進行脫水，可以得到比較滿意的試驗結果，較其它微細粒脫水裝置有突出的優點。

5 結語

（1）本試驗確定了臥式離心機處理微細粒尾礦適宜的技術操作條件，為實施尾渣干排提供了技術支撐。在添加一定數量絮凝劑時，回水水質得到明顯改善，可滿足生產現場對回水水質要求較高的選礦廠使用。

（2）試驗結果表明，臥式離心機對微細粒尾礦脫水具有良好的分離效果。在轉速n=3000r/min、差轉速△n=15r/min、處理量Q=0.60～0.65t/h、給礦濃度C0=8.0～8.5%的操作條件下，獲得排礦濃度68.55%、濾液濃度0.257%、分離效率97.23%的試驗指標，回水水質能夠滿足跳汰機生產用水需求。

（3）通過試驗發現給礦濃度對固渣濃度、分離效率的影響不明顯。由于給礦濃度過低或過高，會導致礦漿量波動大，對分離效果帶來不利影響，確定離心機分離微細粒尾礦的給礦濃度控制在7.0～9.0%為宜。