【摘要】
膏体浓缩技术广泛的应用于选矿领域，该矿将膏体浓缩技术推广到铜矿浸出酸性废水处理过程中。膏体浓缩可以快速实现水处理尾渣的固液分离，有效提高尾渣的固体质量浓度，延长尾矿库的使用年限。
【关键词】
膏体浓缩；废水处理；固液分离
1概述
某铜矿属低品位伴生硫化矿，采用湿法堆浸－萃取工艺提铜。在浸出后期，硫酸和三价铁的浸出速率加快，致使萃取中铜的选择性下降，该矿用开路萃取余液的方法来降低硫酸和三价铁的积累。由于污染物含量高，石灰中和处理后存在尾矿体积大、含水率高、沉降慢的次生问题。经测定，中和后尾矿含固率约5%，经普通浓缩后约10%，难以贮存或处置。同时，该矿面临雨季和台风季节，对污水处理和固液分离的速率要求高，传统的浓缩设备已无法满足生产需要。根据浓度大小，尾矿分为浆体尾矿、膏体尾矿和尾矿滤饼。该尾矿属于浆体尾矿，流动性强、屈服应力低，固液分离困难。尾矿滤饼生产成本高、难以规模化。膏体是一种具有流动性和一定的屈服应力，并有足够的呈胶体状态的、不离析的固液混合体[1]。其主要特点是能保持固体颗粒不沉降、不分离、浓度高、粘度高，且能形成固定的形状[2]。同时，通过蒸发、固结等作用将含水率降到最低，可以提高了尾矿坝的稳定度[3]。根据尾矿的性质，该矿选取膏体浓缩技术对萃取余液后继处理进行应用研究。
2物料性质
萃取余液中和处理后，尾矿的主要成分有CaSO4、Fe2O3、SiO2等。固体颗粒密度为2.5t/m3，95%以上粒度在325目以下。根据经验数据，膏体中至少有15%以上的小于20μm的粒级，才能保证流动特性并保持有足够的呈胶体状态的水，生成不离析的混合体[4]。该尾浆能够满足经验要求。
3膏体浓缩试验研究
3.1静态沉降试验
根据筛选，本次试验采用MF10絮凝剂。在最佳给矿浓度1%的工况下，絮凝剂配制浓度0.1%，做静态沉降试验。在絮凝剂的用量为68.5g/mt时，沉降速度为3m/hr，底泥的最大质量浓度为15.6%。上清液清澈，没有细颗粒物悬浮，底泥流动性良好。
3.2流变参数测定
浆液的流变参数主要是屈服应力。细颗粒在浆体中与周围物料进行物化作用形成絮团，絮团相互搭接形成絮网，这种网状结构具有一定的抗剪能力，即屈服应力。只有施加不小于屈服应力的外力作用，浆体才会流动[5]。不同性质的尾矿，由于固体的比重、粒度、比表面积、添加剂不同，膏体的浓度值和屈服应力值也不尽相同。尾矿粒度越细，形成的膏体的浓度范围越宽，固体质量浓度的值也越小。本试验采用VT550粘度计进行测定。将质量浓度1%的浆液加入2000ml量筒，絮凝剂投加量与沉降试验用量相同。矿浆沉降24h，部分矿浆经过真空过滤机过滤，获得浓缩固体浓度为40%。随着底流浓度的增加，矿浆的屈服应力急剧增大。在底流浓度40%时，屈服应力达到770Pa。
3.3膏体浓缩连续试验
为确认膏体浓度，收集膏体浓缩机选型所需的试验数据，开展2－L沉降试验、流变学参数试验和膏体连续试验。
3.3.1批次沉降试验
经过试验，确定进料的最优固体质量浓度为1%。絮凝剂对膏体触变有促进作用，但存在添加极限，超过后触变性变化不大。本试验絮凝性MF10用量为158.7g/mt，沉降速度为4m/hr。底流最大质量浓度为12.92%。上清液清澈，无细颗粒物悬浮，底泥流动性良好。
3.3.2流变参数确认
本次流变参数试验通过塌落度试验完成。实验工况与沉降试验相同。部分膏体经过真空过滤机过滤，获得浓缩固体浓度为34.4%。
3.3.3连续性实验
膏体材料的塌落度分析可以表征膏体和易性的变化情况，也可以分析膏体的流动性。本次连续试验给料浓度为1%，絮凝剂用量120g/t，进料流量3.43ml/s，耙架转速8rpm。经过连续运行，得到塌落度60～75mm。并且随浓度的增加，塌落度逐渐降低，浆体粘度和屈服应力逐渐增大。综上，该尾矿具备膏体浓缩的可行性。因膏体存在突变的临界浓度，超过后，料浆的流动性会急剧降低，故该矿将膏体尾矿的浓度定为30%。
4膏体浓缩的工业应用
根据实验，结合生产，该矿的膏体浓缩机选型的主要技术参数有：总固体负荷32t/h，入料流量621m3/h，浓度5t%，比重1.032t/m3，尾矿浓度30%，比重1.22t/m3。膏体浓缩机选型结果为：直径15m，池壁高度14m，底部锥角30°，驱动功率30kW。经过调试，膏体尾矿指标达到设计要求。同时，上清液SS＜15ppm，金属离子指标符合《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。
5经济效益分析
该系统年均运行330d，日均入料12000m3。按原有方式，长期（≥30d）沉降后底泥浓度不足20%，年度占用库容89.76万m3。膏体浓缩后，底泥质量浓度提高到30%，排放后经过7d沉淀提后达到37%，年度占用库容量34.82万m3。综上，年度可节约库容59.94万m3。库容建设费用约10.52元/m3，则年度可节约577.97万元。扣除膏体运行费用241.32万元，则年度可节约336.62万元。
6结论
（1）膏体浓缩机能够快速的实现水处理尾矿的固液分离，上清液稳定达标，尾矿浓度达到设计要求。（2）膏体浓缩机缩减了尾矿的体积，一定程度上延长了尾矿库的使用年限。
作者：王会刚 单位：紫金矿业集团股份有限公司
参考文献
[1]刘洪均，徐涛，谷志君，等.膏体与尾矿膏体排放技术[J].现代矿业（增刊），2010：114~121.
[2]印万忠.尾矿膏体浓缩和堆存技术现状[A].第五届尾矿库安全运行技术高峰论坛论文集[C].2012：4~9.
[3]吴爱祥，杨盛凯，王洪江，等.超细全尾膏体处置技术现状与趋势[J].采矿技术，2011，11（3）：4~8，18.
[4]谷志君.最大型深锥膏体浓密机在中国铜钼矿山的应用[J].黄金，2010，31（11）：43~45.
[5]郑伯坤.尾砂充填料流变特性和高浓度料浆输送性能研究[D].长沙：长沙矿山研究院，2011.