1. 引言
歪头山铁矿马耳岭选矿车间是本钢球团厂主要原料基地之一，设计年处理原矿300万t，年生产品位68.50%铁精矿100万吨，工艺流程为粗破碎–自磨、球磨阶段磨矿–弱磁选–细筛阶段选别工艺流程，磨选工艺总尾矿经两台60 m浓密机浓缩后溢流回水自流至厂内循环水泵站，底流由主砂泵站经4.8 Km管路输送至小西沟尾矿库。由于小西沟尾矿库进入生产末期即将闭库，为延长小西沟尾矿库服务年限，保证矿山可持续发展，2020年歪头山铁矿利用现有废弃的马耳岭露天矿坑建设尾矿处理干堆工程，有效缓解了马选尾矿直排对小西沟尾矿库的压力，延长了尾矿库使用年限。
妥善处理尾矿是摆在矿山生产工作者面前的一个重要问题。传统的尾矿处理方法是采取尾矿湿式直排技术，建立尾矿库 [1]，但是马耳岭采坑存在采坑面积小，尾矿无法自然晾干，澄清距离短，回水水质浑浊，后续尾矿综合利用困难的问题，而且新建尾矿库立项、审查、征地、动迁及安评、环评等手续繁杂，投资费用高，因此，新建尾矿库难度极大。而近几年新发展的方法是采用尾矿过滤干堆新技术，通过与传统尾矿湿式直排工艺比较，无沦是节约水资源还是避免污染地下水资源，以及避免危害下游居民生产、生活等方面，尾矿干堆新工艺的应用都解决了传统直排工艺所面临的难题 [2]。在国际、国内对环境保护的呼声越来越高的趋势下，矿山企业采取干堆新技术已是大势所趋 [3]。
小西沟尾矿库截至2020年4月份，剩余有效库容546万m3，按照歪头山铁矿两个选矿车间尾矿同时排放，仅能服务1.4年，马选干堆复垦工艺运行后，小西沟尾矿库年减少尾矿排放量123万m3，延长服务年限0.7年。马耳岭采坑有效库容1388万m3，马选车间尾矿单独排放可服务11.3年，小西沟尾矿库闭库后，两个选矿车间同时排放可服务3.6年，为歪头山铁矿尾矿排放接续争取了宝贵的时间，对延长尾矿库服务年限，湿排工艺顺利接续为干排工艺，保证矿山可持续发展意义重大，
2. 马选车间尾矿干堆工艺
2.1. 尾矿处理工艺现状
马选车间总尾矿经两台60 m浓密机浓缩后，通过底流泵站渣浆泵输送至尾矿脱水厂房过滤机总分矿箱内，经矿浆闸阀分货后自流给入5台DZ-80m2/4000型水平带式真空过滤机进行脱水，尾矿滤饼经皮带运输机转运至马耳岭露天坑内堆存，滤饼含水20%左右。溢流自流入回水池后泵送至马选车间主砂泵站。尾矿脱水工艺流程图见图1。
2.2. 水平带式过滤机设备性能特点
带式过滤机由橡胶滤带、真空箱、驱动辊、胶带支承台、进料斗、滤布调偏装置、驱动装置、滤布洗涤装置、机架等部件组成，是充分利用物料重力和真空吸力实现固液分离的高效过滤设备，设备结构见图2。
Figure 1. Tailings dehydration process flow chart
图1. 尾矿脱水工艺流程图
Figure 2. DZ-80m2/4000 horizontal belt filter equipment structure diagram
图2. DZ-80m2/4000型水平带式过滤机设备结构简图
2.2.1. 工作原理
滤布铺敷在环形胶带上由电机经减速拖动同步连续运行，料浆从布料器均匀地分布到滤布上，在真空作用下滤液穿过滤布经胶带上的横沟槽汇总并由小孔进入真空室，胶带与真空室滑动接触形成真空抽滤区，固体颗粒被截留形成滤饼，进入真空室的液体经气水分离器排出；已形成的尾矿滤饼随胶带向前移动依次进入洗涤区、吸干区，最后滤布与胶带分开在卸滤饼辊处将尾矿滤饼卸出；卸除尾矿滤饼的滤布经清洗后获得再生，再经过一组支承辊和纠偏装置后重新进入过滤区进行连续作业。
2.2.2. 性能优点
整体结构采用可拆式和模块化框架，易损件少，安装维护方便；自动化程度高，参数可调能适应不同分离工艺的要求；生产能力大、过滤速度快，可适合不同工况条件连续作业。
3. 马选尾矿性质分析
3.1. 尾矿矿物组成
由表1可知，尾矿样品中TFe品位为7.65%，含量很低，尾矿中主要成分SiO2，且无重金属存在，不会对地下水造成污染；由表2可知，该样品中以磁铁矿形式存在的铁含量为1.10%，占有率为14.38%，硅酸铁矿物和赤(褐)铁矿含量高，在弱磁选别条件下无法回收。
Table 1. Chemical multi-element analysis results of tailings samples from maerling dressing workshop
表1. 马选车间尾矿样品化学多元素分析结果
Table 2. Iron chemical phase analysis results of tailings samples from horse dressing workshop
表2. 马选车间尾矿样品铁化学物相分析结果
3.2. 尾矿粒度组成
由表3可知，尾矿-200目含量为58.06%，尾矿粒度偏粗，适合过滤脱水干堆。
Table 3. Particle size composition of tailings
表3. 尾矿粒度组成
3.3. 尾矿技术参数
尾矿技术参数如下表4所示。
Table 4. Technical parameters of tailings
表4. 尾矿技术参数
4. 尾矿处理工艺存在问题
由于马选车间在破碎作业前没有矿石预处理抛尾工序，大量非磁性脉石颗粒进入到后续磨选流程完成选别抛尾作业。同比其他选厂马选车间尾矿具有“排放量大、排放颗粒粗、排放浓度小”三个工艺特点。马选车间尾矿处理干堆工程建设投产后，水平带式过滤机滤前给矿浓度小，尾矿含泥量高，处理量大，造成过滤机脱水困难、尾矿滤饼水份过大，始终没达到工艺要求，尾矿处理设备无法稳定顺行，因此，对原有的处理工艺实施流程优化改进势在必行。
5. 马选尾矿处理工艺优化实践
5.1. 浓密机–絮凝剂–水平带式过滤机干堆工艺流程
磨选工艺产生的3%~4%总尾矿汇集到f60 m浓密机浓缩，底流浓度控制在18%~20%，由渣浆泵扬送至干堆厂房，高分子絮凝剂采用机械搅拌调制稀释溶剂经螺杆泵给入尾矿管路，与尾矿矿浆混合反应形成絮团，在集矿箱内沉淀后给入水平带式真空过滤机进行脱水作业，尾矿滤饼经皮带运输机转运至马耳岭露天坑内堆存。过滤机真空水、清洗水自流汇集到回水池内，经渣浆泵扬送至f60 m浓密机浓缩溢流回水井内返回至生产循环水泵站，工艺流程见图3，工艺流程考查表如表5。
Figure 3. Flocculant dry stack process flow chart
图3. 絮凝剂干堆工艺流程图
Table 5. Flocculant dry stack process test table
表5. 絮凝剂干堆工艺流程考查表
5.2. 浓密机–旋流器–水平带式过滤机干堆工艺流程
磨选工艺产生的3%~4%总尾矿汇集到f60 m浓密机浓缩，底流浓度控制在18%~20%，由渣浆泵扬送至干堆厂房，给入DN350 mm水力旋流器进行分级作业，旋流器沉砂给入水平带式真空过滤机进行脱水作业，尾矿滤饼经皮带运输机转运至马耳岭露天坑内堆存。旋流器溢流同过滤机真空水、清洗水自流汇集到回水池内，由渣浆泵扬送至主砂泵站后，利用原尾矿管路将这部分细颗粒输送至小西沟尾矿库堆存，尾矿库澄清回水经泵站输送至马选生产水系统，工艺流程见图4，工艺流程考查表如表6。
Figure 4. Process flow chart of hydrocyclone dry heap
图4. 旋流器干堆工艺流程图
Table 6. Test table of cyclone dry heap process flow
表6. 旋流器干堆工艺流程考查表
5.3. 两种干堆工艺效果对比
两种干堆工艺流程实验效果对比如表7所示。
Table 7. Comparison of experimental results of the two dry reactor processes
表7. 两种干堆工艺流程实验效果对比
6. 结论
1) 针对闭坑的马耳岭露天采坑库容大、距离马选车间近的特点，采用新型干堆工艺替代传统的尾矿湿式直排尾矿库工艺，就近处理马选车间全部尾矿，解决了小西沟尾矿库库容严重不足、制约矿山发展的难题，为国内外企业解决类似问题探索出有效新途径。
2) 结合马选车间尾矿浓度低、粒度粗、含泥量大的特点，经过两种尾矿处理工艺的实验、分析、对比，从安全、环保、生产指标、运行成本等方面综合考察，采用浓密机–旋流器–水平带式过滤机干堆工艺流程方案更优，达到了尾矿处理安全、环保的目的。
3) 水平带式真空过滤机具有运行成本低、过滤效率高、处理能力大、操作管理简便的优点 [4]，实践表明，给矿浓度在40%~50%之间才能获得最佳的过滤效果。