铬铁矿尾矿干排,是把选铬之后剩下的尾矿脱水到能堆、能运的程度,再运到堆场干式堆存,不再送进尾矿库。
铬铁矿的尾矿有三项特性,决定了这条线怎么配:密度、颗粒形状、粒度分布。
密度。铬铁矿密度4.2到4.8g/cm³,构成大部分脉石的蛇纹石和滑石只有2.6g/cm³左右。两者差得远,矿浆容易沉降浓缩,这一条对脱水有利。
颗粒形状。棱角状颗粒随高浓度矿浆一起流动,凡是接触到的表面都要挨磨,泵叶轮、管道弯头、滤布都在其中。
粒度分布,它决定设备怎么配。-25μm粒级占33.45%,细粒带走了30.56%的Cr2O3,粗细两边行为差别很大。
三项凑在一起,铬铁矿尾矿干排的设计就有了具体依据。

压滤机钢结构平台吊装
一、密度高提高浓缩效率
铬铁矿的密较高,让沉降变快,浓密机的选型负担比一般尾矿要轻。这容易让人放松警惕,以为浓缩段可以省事。
但是,浓缩解决的是浓度,解决不了磨损和水分。浓度提上去,只是让后面的脱水设备好干活,颗粒的棱角并没有改变。
密度差真正的用处在于:粗粒沉降快,可以在进压滤机之前先分出去,压滤机只处理细粒部分,负荷小,滤布磨损也小。

浓密机桥架传动装置
二、棱角颗粒造成三种磨损
铬铁矿尾矿的脱水,磨损问题排在水分前面。磨损主要作用于滤布、泵和管道、滤饼风干失效:
滤布寿命短。棱角状固体在各类压滤机上都会割布。按一般尾矿标准,滤布用一年半载正常,铬铁矿上往往只有2到5个月。跑在下限的选厂,要把换布周期直接写进检修计划,排好备件,别等破了再停。
泵和管道磨损快。矿浆带着高密度棱角颗粒,冲击叶轮和弯头。铬铁矿项目要单独配置泵送和回流,既防磨,也防管道堵塞。某铬铁矿干堆项目的做法是重新设计高磨损部位的滤布,另加专门的泵送回流回路。选型时要把尾矿脱水设备放在一起对比,单看一台设备的耐磨参数没有意义。
粗粒滤饼风干失效。滤饼粗一些,脱水更容易,但过了某个点,孔隙大到空气直接穿过去、带不走水分,风干这一步就白做了。铬铁矿尾矿粗细两部分都有,正好卡在这条界线上。对应的做法是压滤机跑膜压榨,先把滤饼压实,缩小孔隙,风干才起作用。
资料来源
四种脱水方案的滤饼水分、运行成本、装机功率与易损件寿命(4000t/d设计工况,−200目占65%,进料浓度30%)— 鑫海,尾矿干排生产线资料。
铬铁矿尾矿粒度分布(−25μm占33.45%,携带30.56%的Cr2O3)— Tripathy, Ramamurthy and Singh,《Recovery of Chromite Values from Plant Tailings by Gravity Concentration》,Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering,Vol. 10, No. 1。
铬铁矿与脉石密度(铬铁矿4.2–4.8g/cm³,蛇纹石与滑石约2.6g/cm³)— 鑫海铬矿重选设备资料及公开的铬铁矿尾矿表征数据。
铬铁矿干堆案例(浓密机加两台板框压滤机,过滤面积合计1632m²,进料相对密度1.4–1.5,每小时80干吨,滤饼水分低于17.5%,P50为450μm,膜压榨)— 《Innovation in tailings dewatering: case studies of the successful application of filter presses》,Australian Centre for Geomechanics。
南非48万t/a铬矿选厂改造,精矿水分低于15% — 鑫海项目记录。
成本数据为国内某项目的运行成本,随当地电价、人工与易损件价格变动,表示相对水平,不构成报价。

尾矿分级旋流器组
三、粗细粒级分开配设备
粗细粒级的行为不同,一台设备干不了两件事。粗粒可以用高频脱水筛,成本低;细粒要靠压滤机或陶瓷过滤机才能把水分压下来。所以铬铁矿的干排线上,粗粒和细粒通常是分设备处理的。
如何确定分级点,取决于细粒里还有多少可回收的铬,以及水分指标要求的数值。这两项都要先做选矿试验,再确定设备。
矿种不同尾矿干排的方案也不同,可以参考文章:五种尾矿干排工艺方案。
四、四种脱水方式的滤饼水分与运行成本对比
鑫海的尾矿干排参考项目按4000t/d设计,磨矿细度-200目占65%,进料浓度30%,中性pH。四种配置在这个工况下比较过。这套工况下的完整设备台数与成本测算,另有一份4000吨尾矿干排设备台数与生产成本的整理,本节只取脱水环节的四个量。
| 方案 | 滤饼水分 | 运行成本 | 装机功率 | 易损件寿命 |
|---|---|---|---|---|
| 带式压滤机 | 14%–18% | 6–8元/t | 700kW | 滤布,3–5个月 |
| 厢式压滤机 | 16%–20% | 5–8元/t | 350kW | 滤布,2–3个月 |
| 陶瓷过滤机 | 8%–12% | 5–8元/t | 600kW | 陶瓷板,2–6个月 |
| 高频脱水筛 | 15%–20% | 2–4元/t | 220kW | 筛网,8个月 |
这张表要结合上文看。寿命一列在铬铁矿上还要打折,棱角颗粒割布的速度比一般尾矿快。水分一列里,陶瓷过滤机能做到个位数,产品是精矿、冶炼厂又卡15%指标时,这一条直接定选型。
表中数据是国内某项目的运行成本,电价、人工、易损件价格各国不同。可以借鉴的是方案之间的排序关系,具体数值需要按项目当地的情况重算。
五、铬铁矿干堆案例:1632m²压滤机,水分稳定在17.5%以下
一个已公开发表的行业案例里,某铬铁矿生产商的矿浆储存库容量用尽,生产面临停摆;当时不具备新建尾矿库的条件,干堆成了可行方案。
系统是一台浓密机做预先浓缩,接两台板框压滤机,过滤面积合计1632m²。进料相对密度1.4到1.5,每小时最多80干吨。压滤机出泥水分稳定在17.5%以下,滤饼经皮带送到堆场,再装车运到贮存区。
这个项目印证了前面两条:进料磨蚀性极强、P50为450μm,所以重新设计了高磨损部位的滤布,另加泵送回流;滤饼因粗粒棱角形成高孔隙率,所以跑膜压榨把滤饼压实。
精矿端可以看鑫海南非的48万t/a铬矿选厂改造,精矿水分做到15%以下,这个区间冶炼厂能接受。

防渗膜干堆场与澄清水池
六、常见问题
铬铁矿尾矿能直接干堆吗?
可以。铬铁矿密度高,矿浆容易沉降浓缩,这对脱水有利。难点在磨损和粗细粒级的分界,两项都要先做试验,再定设备。
铬铁矿干堆,滤饼水分控制在多少?
20%以下一般就够装卸和堆存。精矿的指标更严:冶炼厂通常要求15%以下,膜压榨式压滤机可以做到10%到14%。
铬铁矿尾矿适合用哪种脱水设备?
看粒度分布。先把粗粒分开、再用高频脱水筛,吨矿成本约2–4元,是四者里省钱的一条。细粒为主、水分指标又紧的,靠压滤机或陶瓷过滤机才能做到。
干排比湿排尾矿库贵吗?
按吨脱水算,是贵。但湿排还要算库区维护、环保收费和闭库责任,这几项开销不落在脱水系统上。监管一收紧,正是它们把干排的成本压了下来。
铬铁矿尾矿干排,先解决磨损,再解决水分。
鑫海做这类项目,先做粒度分析,再谈设备清单。

加高坝体的尾矿库

