干堆尾矿:风干作为过滤尾矿的替代品

由于使用过滤来实现干堆尾砂的相当大的费用，膏体或加厚尾砂的风干是一个值得评估的选择。在某些情况下，膏体技术结合廉价、广泛适用的风干方案可以批量处理尾矿。

这个命题并不是适用于每个站点的解决方案。然而，如下面的案例研究所示，膏体或加厚尾砂的风干是干堆的可行选择，也是过滤尾砂的替代品。

干燥堆叠，考虑重新定位

首先，让我们定义术语“干堆叠”。在尾矿管理中，最常被解释为过滤后的尾矿或不能泵送的尾矿(Davies & Rice 2001)。虽然它不是一个定义宽泛的术语，但它的含义当然是灵活的，因为韦氏词典并没有帮助我们;至少现在还没有。

清楚的是，从高密度浓缩机流出的浆料不被认为是“干堆”材料;可能除了少数创造性的糊状增稠剂销售努力。

当然，可以提出的论点是，干式堆垛的主要目标是尽量减少尾矿中的自由水。浆糊和加厚的尾巴非常有效地实现了这一目标。然而，他们确实生产了一种可以泵送的非牛顿浆料，通过卡车或传送带运输膏体增稠剂下流比过滤尾部更具挑战性。

根据干式堆垛的定义，即“不能泵送的尾矿”，我们提出了一个案例研究，在该案例中，加厚的尾矿被风干到可以使用散装装卸设备轻松重新定位的位置。该方法需要较低的资本支出(CAPEX)和运营支出(OPEX)，大大低于过滤所需的费用。

不可否认，在我们的案例研究之外，很少有安装考虑在堆栈干燥后重新定位。尽管如此，这个概念非常有趣，值得分享。

网站背景

Shri Bajrang Power and Ispat Limited (SBPIL)位于蒂尔达附近，距离印度恰蒂斯加尔邦赖普尔约35公里(22英里)。SBPIL的母公司是GOEL集团，是恰蒂斯加尔邦领先的钢铁、海绵铁、球团和电力生产商。

Tilda工厂是一个综合钢铁设施，每年生产140万吨(150万短吨/年)铁球和500吨(551短吨/天)海绵。该综合设施包括一座16兆瓦的发电厂。该厂每年处理200万公吨(220万短吨/年)的高和低品位铁矿石，每小时(mT/小时)产生60-70干公吨(66-77短吨/小时)的尾矿。该系统的原始设计是处理高达150mt /hr的固体。(Misra, et al, 2016)

SBPIL的磨矿尾矿含有足够的细粉，以支持屈服应力为50-80帕斯卡(Pa)的增厚尾翼;高度足以使底流中几乎没有自由水，但又足够低，可以以1-3%的休止角沉积。后者意味着季风降雨将在不侵蚀烟囱的情况下流失。年平均降水量为1188毫米(47英寸)，但95%以上的降水量集中在6月至9月之间的四个月。

2015年，SBPIL用14米(46英尺)的WesTech取代了他们的高速率尾矿浓缩机深床™膏体增稠剂．沉积是在现有的3.6公顷(9英亩)尾矿库中进行的，通过将膏体泵入位于蓄水区不同区域的三个塔来完成，如图1所示(下面的小型版本;全尺寸在页面顶部)。

图1中的塔及其周围的堆栈用红色箭头标记。背景中可以清楚地看到雨水径流，因为这张照片是在季风季节即将结束时拍摄的。这些堆积物没有受到明显的侵蚀，证明了低角度沉积的成功。

图2(左下)显示了新沉积膏体的塔，图3(右下)显示了膏体堆已经干燥的第二个塔。

过滤尾的替代方法

SBPIL序列沉积膏体通过一个塔后另一个。他们的计划是为尾矿寻找市场，并通过从干燥的堆中回收固体来运输。

目前还没有找到合适的尾矿买家，但SBPIL目前正在考虑将干燥的尾矿与高等级的矿山矿石混合进行再加工。同时，将尾矿转化为膏体，大大延长了尾矿库的理论寿命。

多年的膏体和加厚尾的经验表明，缺乏地表水意味着堆干得很快。下面的一系列照片说明了这一点，显示了一个膏体样品风干四天。第一张图片是第一天，第二张是第二天，最后一张是第四天。

SBPIL发现，在旱季，一旦膏体沉积被转移到另一个塔，大约一周后，堆栈将支持人员和一些设备。这些研究与其他设施的观察结果相联系，经验表明，干燥时间更多地取决于沉积层的深度，而不是取决于其他因素，如降雨事件。

需要进一步研究:

• 确定雨季的干燥时间。
• 优化沉积和干燥循环。
• 处理新流程不可避免的意外后果。

然而，SBPIL在运营第一年的成功，加上其他设施的经验，表明他们最初的计划在功能上是合理的。

其他站点可能会发现所需的沉积面积大小是风干增厚尾作为干堆积方法的一个缺点。在SBPIL的案例中，面积为3.6公顷(9英亩);但旧尾矿库是一个随时可用的空间。沉积方法可以优化，沉积塔是在当地设计和建造的，是一种非典型的配置。解决这些问题将抵消一些对太空的担忧。

财务评估

“功能健全”并不总是意味着经济健全。因此，我们尝试对所提出的方法进行财务评估。

SBPIL设计、建造和安装整个系统的资本成本约为70万美元。对过滤装置还没有做过深入的研究;但是购买相同吨位的本地压力过滤器可能需要60万至90万美元。附加过滤装置的辅助设备、设计和建造费用假定为另外100万美元。

因此，使用过滤实现干式堆叠计算大约是资本支出的2.5倍。考虑到估计的准确性，a范围2-3次比较合适。

围绕过滤后的尾矿设计系统可能需要某种过滤后的固体的中间运输和存储，而SBPIL的风干尾矿则不需要这样做。然而，在另一个地点的不同风干配置也可能需要中间运输和储存;因此，我们将简单地承认，对于这样一个复杂的问题，没有一个适合所有人的答案，并认为过滤厂的成本是这个分析中的主要变量。

因为印度是世界上建造这样一个系统最具成本效益的地方之一，我们也认为在北美进行设计、建造和建造的资本支出评估是合适的。表1列出了膏体增稠器电路随后风干与高速率增稠器随后过滤的交替比较结果。

我们试图估算运营成本(见表1)。虽然这些值也是近似值，但足以说明这一点;过滤厂的运营成本将比风干尾矿高得多。

这些数字本质上是一般的，经济分析显然是不完整的，但它表明，必须节省大量的成本或产生收入，才能从经济上抵消过滤步骤。

工艺用水流失

也许风干加厚尾翼最大的缺点是由于蒸发造成的工艺水的损失。对于水成本高的地点，与风干尾矿相比，过滤厂可能在经济上是合理的。

虽然每个地点都必须根据其自身的挑战进行评估，但我们概述了一个广义评估，以显示不同方案在失水方面的差异。

如果考虑图1中的SBPIL屈服应力曲线，并知道计划的操作范围是50- 80pa，那么增稠机下流中的固体重量将在55-62%之间;反之，剩余水分为45-38%。SBPIL处理60-70 mT/hr (66-77 sT/hr)的干固体。从表2中可以看出，底流中水的低范围估计为37 mT/hr (41 sT/hr)，高范围估计为57 mT/hr (63 sT/hr)。

过滤后的尾矿中残余滤饼水分变化很大。重量6-50%或固体94-50%的范围涵盖了大多数操作(Robertson, et al 1982)， (Watson 2010)和(fisor 2010)。然而，水分含量低于10%或15%是罕见的，在高水分滤饼的情况下，不太可能选择过滤器;因此，为了比较起见，我们将假定湿度的实际范围为10-35%。应用于SBPIL的浆料，假设饼的水分范围为7-38 mT/hr (7-42 sT/hr)，如表3所示。

从表2中减去表3中的残留水分，表明过滤装置比膏体增稠剂多回收20-30 mT/hr (22-33 sT/hr)的水。

在SBPIL，进入浓缩机的固体重量从7%到22%不等，这意味着浓缩机进料中的水为248-797 mT/hr (274-879 sT/hr)(见表4)。与表2和表3的值相比，我们可以在表5中看到，风干尾矿损失了总水的5-23%，过滤器预计仅损失1-15%。

像任何工程决策一样，必须考虑所涉及的妥协。然而，在许多情况下，风干加厚尾来实现干堆叠似乎是一种实用的选择。

威斯泰克为全球的矿物应用提供液体/固体分离解决方案。更多信息请访问我们的矿物解决方案页面。

参考文献

戴维斯，M.P.和赖斯，S.(2001)。传统尾矿管理的替代方案-“干堆”过滤尾矿，AMEC地球环境公司，加拿大温哥华

Misra, b.p.， Upadhyaya, p.s.， Biesinger, Mark T.和Goel, Pawan(2016)，在Shri Bajrang电力公司和Ispat有限公司使用WesTech深床™膏体增稠器启动印度有史以来第一个铁矿尾矿管理膏体处理系统，印度矿业联合会会议- FIMI-2016

罗伯逊，A. MacG。费希尔，J.W.和范齐尔，D.(1982)。干铀及其他尾矿的生产与处理，铀厂尾矿管理研讨会科罗拉多州，12月。

沃森，安德鲁(2010)，替代尾矿处置-事实与虚构，国际采矿补编4月

fisor, Steve(2010)，过滤成为环保合规的可行选择，工程与矿业杂志2010年8月11日