寧小永 劉 健

(北京首礦工程技術(shù)有限公司)

河北某鐵礦選礦分級設(shè)備對比與實(shí)踐

寧小永 劉 健

(北京首礦工程技術(shù)有限公司)

針對目前常用的螺旋分級機(jī)、水力旋流器、直線振動篩3種選礦分級設(shè)備，分別從工作原理、分級效果、使用消耗等方面進(jìn)行了對比分析。分析結(jié)果表明：螺旋分級機(jī)設(shè)備成熟，構(gòu)造簡單，分級效率低，設(shè)備使用成本高；旋流器結(jié)構(gòu)簡單，分級效率高，處理量大，但動力消耗大，結(jié)構(gòu)參數(shù)及操作參數(shù)多，受礦石性質(zhì)波動影響；直線振動篩對粒度能夠精確分級，可防止過磨，能降低磨礦費(fèi)用，但粒度調(diào)整不方便。

鐵礦 分級設(shè)備 螺旋分級機(jī) 水力旋流器 直線振動篩 分級效率

磨礦分級作業(yè)是礦物分離極其重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，也是選礦廠能源消耗最大的作業(yè)環(huán)節(jié)。磨礦分級作業(yè)工作狀態(tài)的好與壞，直接關(guān)系到選別指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益。磨礦分級作業(yè)決定了整個(gè)選廠能耗指標(biāo)的高低，據(jù)統(tǒng)計(jì)磨礦能耗約占選礦廠總能耗的40%～60%，礦物嵌布粒度越細(xì)，要求磨礦粒度越細(xì)，磨礦能耗越高[1]。磨礦分級作業(yè)決定了入選物料細(xì)度及其單體解離程度，且直接影響分選作業(yè)可能達(dá)到的金屬礦物品位和選別指標(biāo)。同時(shí)，磨礦分級作業(yè)決定了入選物料的粒度組成，分級作業(yè)要求的合格細(xì)度是分選作業(yè)的必要條件。

目前，金屬礦山磨礦—分級工藝中采用的分級設(shè)備主要有螺旋分級機(jī)、直線振動篩和水力旋流器，但逐漸有旋流器、直線篩代替螺旋分級機(jī)的發(fā)展趨勢。為此，本文針對3種分級設(shè)備的原理、技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效果進(jìn)行分析，為金屬礦山分級工藝改造提供理論與實(shí)踐參考依據(jù)。

1 分級設(shè)備原理及特點(diǎn)分析

1.1 螺旋分級機(jī)

螺旋分選機(jī)是將細(xì)磨后的礦漿從位于沉降區(qū)中部的給料口給入水槽，螺旋低速轉(zhuǎn)動，輕細(xì)顆粒流到溢流堰處溢出，粗中顆粒則沉降到槽底，由螺旋輸送到排料口返回磨機(jī)再磨。

1.2 水力旋流器

旋流器是將給入礦物料沿切線從圓筒內(nèi)壁高速給入，在離心力、介質(zhì)黏滯阻力、浮力、重力等力場的作用下，粗顆粒、大密度的顆粒向周邊運(yùn)動，通過錐形體從沉砂口排出；細(xì)顆粒、低密度的顆粒向中心運(yùn)動，由溢流管排出，實(shí)現(xiàn)固體顆粒的粗細(xì)分級和不同密度流體的分離[2]。

1.3 直線振動篩

直線振動篩2根軸上安有相同偏心距的重塊，當(dāng)振動器工作時(shí)，2個(gè)軸上的偏心重塊相位角一致，產(chǎn)生的離心慣性力的X方向分力促使篩子沿X方向振動，Y方向的離心慣性力則大小相等，方向相反，相互抵消實(shí)現(xiàn)礦物在篩面上振動分級[3]。

1.4 分級設(shè)備特點(diǎn)

螺旋分級機(jī)是沿用最久的分級設(shè)備，曾被廣泛應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單、工作穩(wěn)定可靠、操作方便、易與直徑小于3.6 m的磨機(jī)組成閉路作業(yè)。旋流器結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備投資少，運(yùn)行成本低，安裝與操作簡便，體積小，分級效率高，處理能力大且占用空間小。直線振動篩能夠強(qiáng)制分級，分級效率一般可提高15～20個(gè)百分點(diǎn)，可有效防止1次磨機(jī)對礦石的過磨，但粒度調(diào)整不方便[4-6]。

2 分級效果對比實(shí)踐分析

2.1 生產(chǎn)工藝指標(biāo)對比分析

河北某鐵礦目前有13個(gè)磨選系列，磨選工藝流程中的1次磨礦分級作業(yè)中分級設(shè)備為旋流器、高堰雙螺旋分級機(jī)(以下簡稱分級機(jī))和直線篩3種設(shè)備。其中，1系列分級設(shè)備使用φ660 mm旋流器組，2系列分級設(shè)備使用螺旋分級機(jī)；1、2系列原礦性質(zhì)、磨機(jī)型號以及選別工藝及設(shè)備配置等其他工作條件一樣；3～11系列生產(chǎn)的鐵精礦產(chǎn)品粒度在-0.074 mm 70%左右，除分級設(shè)備不同以外，原礦性質(zhì)、磨機(jī)型號以及選別工藝及設(shè)備配置等其他工作條件一樣；3～5系列分級設(shè)備使用2FLG-2 000 mm×8 200 mm型螺旋分級機(jī)，8～11系列分級設(shè)備使用ZKB1856A型直線篩。

2.1.1 旋流器與分級機(jī)作業(yè)效果對比分析

統(tǒng)計(jì)1系列與2系列平均數(shù)據(jù)進(jìn)行旋流器與分級機(jī)作業(yè)效果對比分析，結(jié)果見表1。

表1 旋流器與分級機(jī)分級效果對比

注：溢流、沉砂、排礦粒度均指-0.074 mm粒級含量。

由表1可知，1系列平均臺時(shí)為178.16 t/h，2系列平均臺時(shí)為169.26t/h。1系列比2系列臺時(shí)提高8.9 t/h，提高了5.26個(gè)百分點(diǎn)。溢流-0.074 mm粒級含量從28.67%提高到30.68%，提高了2.01個(gè)百分點(diǎn)，沉砂夾細(xì)量降低4.22個(gè)百分點(diǎn)；分級質(zhì)效率達(dá)到30.72%，比分級機(jī)分級效率提高了6.01個(gè)百分點(diǎn)；由于1系列分級效果明顯，球磨機(jī)內(nèi)合格粒級及時(shí)分離，球磨機(jī)磨礦效率提高0.14 t/(m3·h)；從分級效果來看，旋流器分級明顯優(yōu)于螺旋分級機(jī)分級。

2.1.2 直線篩與螺旋分級機(jī)作業(yè)效果對比分析

選擇3、4、5系列與8、9、10、11系列進(jìn)行對比分析，為充分了解分級機(jī)和直線篩對磨礦分級的影響，對比考察數(shù)據(jù)見表2。

表2 分級機(jī)和直線篩分級效果對比考察數(shù)據(jù)

注：磨礦、溢流、返砂粒度均指-0.074 mm粒級含量。

由表2可知，在臺時(shí)、磨礦濃度等工作條件基本相同的情況下，8～11系列平均磨礦效率為1.25 t/(m3·h)，分級效率為44.93%，產(chǎn)品-0.074 mm粒級含量為34.90%，返砂中-0.074 mm粒級含量只有0.57%；3～5系列平均磨礦效率為0.98 t/(m3·h)，分級效率為21.67%，產(chǎn)品-0.074 mm粒級含量為28.19%，返砂中-0.074 mm粒級含量為11.11%。直線篩分級與螺旋分級機(jī)相比，磨礦效率提高0.27 t/(m3·h)，分級效率提高23.26個(gè)百分點(diǎn)，溢流中-0.074 mm粒級含量提高6.71個(gè)百分點(diǎn)，返砂中-0.074 mm粒級含量降低10.54個(gè)百分點(diǎn)。

2.2 生產(chǎn)成本分析

2.2.1 旋流器與螺旋分級機(jī)生產(chǎn)成本對比分析

旋流器與螺旋分級機(jī)生產(chǎn)成本對比備件消耗及電量消耗2個(gè)方面，螺旋分級機(jī)消耗備件主要有分級機(jī)軸及齒輪、大小葉板、架體、給礦器、勺頭、勺體；旋流器消耗備件主要有泵體及泵件、管道及彎頭、旋流器主體、沉砂嘴、頂蓋。根據(jù)年消耗統(tǒng)計(jì)，其成本對比分析結(jié)果見表3。

由表3可見，采用螺旋分級機(jī)年備件費(fèi)用為75.23萬元，采用旋流器年備件費(fèi)用為35.74萬元，改造后單系列年可節(jié)約備件費(fèi)用39.49萬元。對比1、2系列年耗電情況，旋流器單系列年增加電耗為582 436 kWh，增加成本約28.5萬元。

表3 旋流器與螺旋分級機(jī)生產(chǎn)成本對比結(jié)果

2.2.2 直線篩與螺旋分級機(jī)生產(chǎn)成本對比分析

直線篩與分級機(jī)相比，作業(yè)率不高是主要的缺點(diǎn)，螺旋分級機(jī)年平均故停時(shí)間為2.39 h，而直線篩單機(jī)年平均故停時(shí)間為3.27 h。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，直線篩故停時(shí)間較螺旋分級機(jī)仍高出36.82個(gè)百分點(diǎn)。直線篩消耗備件主要有篩網(wǎng)、篩箱、主軸、傳動部分。根據(jù)年消耗統(tǒng)計(jì)，直線篩與螺旋分級機(jī)的運(yùn)行成本比較結(jié)果見表4。

表4 直線篩與螺旋分級機(jī)生產(chǎn)成本對比結(jié)果

由表4可見，采用螺旋分級機(jī)年備件費(fèi)用為4.90萬元，采用直線篩年備件費(fèi)用為3.74萬元，對比1、2系列年耗電情況，直線篩增加電耗為 130 205 kWh ，增加成本約5.21萬元。

3 結(jié) 論

(1)旋流器分級較螺旋分級機(jī)分級，球磨機(jī)處理能力可提高8.9t/h，提高幅度為5.26個(gè)百分點(diǎn)，分級效率提高6.01個(gè)百分點(diǎn)；采用直線篩分級較螺旋分級機(jī)分級，磨礦效率可提高0.27t/(m3·h)，分級效率可提高23.26個(gè)百分點(diǎn)，溢流中-0.074mm粒級含量可提高6.71個(gè)百分點(diǎn)，返砂中-0.074mm粒級含量可降低10.54個(gè)百分點(diǎn)。

(2)旋流器較螺旋分級機(jī)可節(jié)省備件費(fèi)用39.49萬元/a，年電耗增加28.5萬元；直線篩較螺旋分級機(jī)，事故停車率高出36.82個(gè)百分點(diǎn)，備件費(fèi)用可節(jié)省1.16萬元，年電耗增加成本5.21萬元。

(3)螺旋分級機(jī)設(shè)備成熟，構(gòu)造簡單，工作穩(wěn)定可靠操作方便，但占地面積大，分級效率低；旋流器結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備投資少，分級效率高，處理量大，但動力消耗大，結(jié)構(gòu)參數(shù)及操作參數(shù)多，受礦石性質(zhì)波動影響；直線篩對粒度能夠精確分級，可防止過磨，降低磨礦費(fèi)用，但粒度調(diào)整不方便，與大型球磨機(jī)配套的直線篩有待開發(fā)。

[1] 王運(yùn)敏，田嘉印，王化軍，等.中國黑色金屬礦選礦實(shí)踐[M].北京:科學(xué)出版社，2008.

[2] 王漪靖，朱永安.金堆城旋流器分級與螺旋分級機(jī)比較研究[J].有色金屬:選礦部分，2003(6):36-39.

[3] 楊秀秀.大型直線篩結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布特點(diǎn)的數(shù)值模擬分析[J].選煤技術(shù)，2012(6):27-30.

[4] 王永剛.一次分級由雙螺旋分級機(jī)改為旋流器的效果分析[J].金屬礦山，2003(4):20-29.

[5] 何 勇.FX350/6水力旋流器組在本鋼歪頭山鐵礦的應(yīng)用[J].金屬礦山，2007(1):87-89.

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2015-01-13)

寧小永(1980—)，男，工程師，064404 河北省遷安市濱河村。