劉建平 高雪婷

(金堆城鉬業(yè)集團有限公司)

水力旋流器優(yōu)化某磨礦分級作業(yè)的工業(yè)應用

劉建平 高雪婷

(金堆城鉬業(yè)集團有限公司)

針對某選礦廠Ⅰ段磨礦分級作業(yè)分級效率低、溢流細度較粗的問題，考慮到采用水力旋流器替代螺旋分級機分級所面臨的技術難點，通過工業(yè)試驗確定水力旋流器規(guī)格和參數(shù)。結(jié)果表明：Ⅰ段磨礦分級采用 FX-710(φ140 mm)旋流器替代原螺旋分級機，磨礦效果和分級指標明顯改善，粗選回收率得到提高，達到了用水力旋流器替代螺旋分級機優(yōu)化分級效果的目的。

Ⅰ段磨礦分級 水力旋流器 螺旋分級機

三十畝地選礦廠是金堆城鉬業(yè)集團公司下屬選礦廠之一，日處理礦石近9 000 t。近幾年對選礦工藝進行了多次改造，選礦工藝和技術日趨成熟。目前，Ⅰ段磨礦分級系統(tǒng)采用MQG3 600 mm×4 000 mm 格子型球磨機和2FLG-φ3 000 mm型高堰式雙螺旋分級機構成閉路作業(yè)。螺旋分級機分級效率較低，直接影響選別作業(yè)的技術指標。水力旋流器作為一種重要的分級設備，在國內(nèi)選礦廠已得到廣泛應用。為提高分級效率，改善磨礦分級作業(yè)，選礦廠對Ⅰ段磨礦分級采用水力旋流器替代螺旋分級機進行工業(yè)優(yōu)化試驗研究。

1 Ⅰ段磨礦分級作業(yè)現(xiàn)狀及存在問題

三十畝地選礦廠Ⅰ段磨礦分級作業(yè)共4個系統(tǒng)，每個系統(tǒng)是MQG3 600 mm×4 000 mm格子型球磨機與2FLG-φ3 000 mm型高堰式雙螺旋分級機構成閉路循環(huán)作業(yè)，分級溢流進入浮選作業(yè)。目前，Ⅰ段磨礦分級作業(yè)存在以下問題：

(1)分級效率較低。對該流程進行多次考察發(fā)現(xiàn)，Ⅰ段磨礦分級作業(yè)分級效率大多在26%～34%，最低達18%，高于34%的很少。

(2)分級溢流細度較粗。所使用的螺旋分級機溢流細度-200目占50%左右，最低約42%，達到55%以上的很少。

2 采用水力旋流器的問題及對策

2.1 水力旋流器規(guī)格和參數(shù)的選擇

國內(nèi)外水力旋流器生產(chǎn)廠家很多，種類和規(guī)格也較多。不同規(guī)格和參數(shù)的水力旋流器性能各異，分級效果也存在較大差異。如何選擇技術先進、規(guī)格和參數(shù)合適的水力旋流器，并確定合適的沉砂嘴直徑等至關重要。

2.2 保持水力旋流器給礦穩(wěn)定

水力旋流器高效運行的關鍵是保持給礦穩(wěn)定，即保持恒定的給礦量和給礦壓力，從而保持恒定的沉砂濃度和恒定的循環(huán)負荷量。當給礦量和給礦壓力出現(xiàn)較大波動時，旋流器分級效率明顯降低。因此，能否保持給礦均衡穩(wěn)定是水力旋流器取代螺旋分級機發(fā)揮高效分級的技術難點。在本次工業(yè)優(yōu)化試驗中，研究采用變頻電機和變頻器調(diào)節(jié)旋流器給礦泵電機轉(zhuǎn)數(shù)以穩(wěn)定給礦。同時，在泵池上增加補加水，采用超聲波液位計和自動控制系統(tǒng)保證給礦濃度和給礦壓力的均衡。

2.3 球磨機排礦中大塊頑石和碎鋼球的處理

格子型球磨機強制性排礦排出的礦石中大塊頑石多、硬度大，并含有較多碎鋼球。針對該問題采取的措施為：在球磨機排礦口安裝隔渣系統(tǒng)，隔出+15 mm 的大塊頑石和碎鋼球，然后通過大傾角皮帶輸送返回球磨機。不僅可以減少渣漿泵和管道的堵塞、磨損，還能穩(wěn)定水力旋流器的給礦量和給礦壓力。

2.4 減輕水力旋流器和渣漿泵的磨損和堵塞

考察水力旋流器在磨礦分級中的應用情況，水力旋流器與格子型球磨機構成閉路循環(huán)，首先要防止排礦中大塊頑石和碎鋼球進入渣漿泵和旋流器。由于三十畝地選礦廠碎礦粒度較粗，+15 mm含量占30%左右，球磨機排礦中易出現(xiàn)排粗(含大塊頑石及碎鋼球較多)現(xiàn)象，容易導致渣漿泵及旋流器堵塞，增大易損件消耗量。針對這些問題，采取以下4個措施：①在球磨機排礦端設置隔渣系統(tǒng)。隔渣系統(tǒng)采用內(nèi)襯螺旋板的圓孔格籠，篩出粗大塊礦和碎鋼球；②在渣漿泵泵池上方安裝隔渣篩網(wǎng)，隔除粗顆粒并定期清理；③保持泵池底部一定的坡度，使礦漿向泵池出口集中，避免粗粒沉降影響泵池有效容積。同時在旋流器給礦管道轉(zhuǎn)彎處開設放渣口，確保堵塞時便于放礦排渣；④采用耐磨管道和耐磨泵，延長易損件使用周期，減少設備維護檢修時間。

3 水力旋流器的選型

3.1 旋流器規(guī)格及參數(shù)的選擇

水力旋流器的選型[1]取決于需要處理的礦量和要求的溢流細度。根據(jù)計算結(jié)果，選擇山東威海海王旋流器公司生產(chǎn)的FX-610型或FX-710型水力旋流器，其技術參數(shù)見表1。

表1 FX型水力旋流器技術參數(shù)

工業(yè)試驗中，采用FX-710型旋流器2臺(1開1用)或FX-610型旋流器4臺(2開2備)，與MQG 3 600 mm×4 000 mm格子型球磨機構成閉路作業(yè)。

3.2 水力旋流器控制系統(tǒng)的選擇

水力旋流器給礦量和給礦壓力[2]的變動會影響分級效率。實際生產(chǎn)中，給礦性質(zhì)難以保持穩(wěn)定，需要隨時調(diào)整。穩(wěn)定旋流器的給礦壓力和給礦量可以通過自動調(diào)整來實現(xiàn)，具體是采用變頻器調(diào)節(jié)水力旋流器給礦泵的電機轉(zhuǎn)數(shù)。變頻器選擇運行穩(wěn)定的進口設備。雖然價格比普通電機高20%，但故障率低，使用壽命長。

該工業(yè)優(yōu)化試驗應用的水力旋流器自動控制系統(tǒng)通過檢測水力旋流器的給礦壓力、渣漿泵池液位的信號作為輸入，經(jīng)過系統(tǒng)程序的運算和推理，制定合適的控制方案，完成水力旋流器自動尋優(yōu)控制。

4 工業(yè)優(yōu)化試驗

4.1 隔渣系統(tǒng)的優(yōu)化試驗

在磨礦分級作業(yè)中應用水力旋流器的國內(nèi)大型礦山所使用球磨機大多為溢流型球磨機，排礦中較少有大塊頑石和碎鋼球，對水力旋流器的使用有很大的便利。由于選礦廠Ⅰ段磨礦分級作業(yè)采用格子型球磨機，為減輕排礦中大塊頑石和碎鋼球?qū)Ψ旨壍牟焕绊懀I(yè)試驗對隔渣系統(tǒng)進行了優(yōu)化。

存在問題：①球磨機排礦口原安裝圓筒條篩篩孔為20 mm，仍有部分大塊頑石和碎鋼球進入泵池，渣漿泵的磨損嚴重，幾乎每500 h就要更換一套水輪和護板，而且篩上的大塊頑石和碎鋼球量一天接近30 t，增大了搬運工人的勞動強度；②篩上頑石和碎鋼球用刮板鏈式輸送機運回至球磨機給礦。但這種輸送機不適合大塊物料的輸送，鏈條易卡易斷。

改進措施：①把圓筒條篩的篩孔從20 mm降至15 mm，降低了進入泵池頑石和碎鋼球的粒度，減少了泵和旋流器的磨損，延長易損的更換周期；②選擇大傾角皮帶運輸機進行篩上頑石和碎鋼球的輸送，鏈條工作穩(wěn)定。以上措施解決了Ⅰ段磨礦分級作業(yè)使用水力旋流器的隔渣問題。

4.2 旋流器規(guī)格型號和參數(shù)選擇試驗

工業(yè)優(yōu)化試驗用1臺FX-710型水力旋流器或2臺FX-610型水力旋流器。FX-710型水力旋流器沉砂嘴直徑有φ130、φ140和φ150 mm 3種， FX-610型有φ90、φ100和φ110 mm 3種。通過沉砂嘴直徑選擇試驗，最終確定FX-710型水力旋流器沉砂嘴選擇φ140 mm，F(xiàn)X-610型水力旋流器沉砂嘴選擇φ90 mm。

FX-710(φ140 mm)旋流器與FX-610(φ90 mm)試驗結(jié)果見表2。

表2 FX-710(φ140 mm)旋流器與FX-610(φ90 mm)旋流器試驗指標比較 %

名稱給礦-200目含量排礦濃度-200目含量沉砂濃度-200目含量溢流濃度-200目含量分級效率返砂比磨機臺時處理量新生粒級(-200目)含量FX-610(?90mm)旋流器7.2679.4522.0279.099.7637.9062.0532.82356.6192.2912.80FX-710(?140mm)旋流器5.6978.1321.0580.178.0037.0662.5436.89339.8291.9313.57差值-1.57-1.32-0.961.08-1.76-0.840.494.07-16.79-0.360.77

注：因數(shù)據(jù)較多，所列數(shù)字均為均值，磨機臺時處理量單位為t/h。

由表2中可知：FX-710(φ140 mm)旋流器比FX-610(φ90 mm)旋流器分級效率高出4.07個百分點，沉砂濃度高出1.08個百分點，溢流濃度、細度相近，沉砂細度低了1.76個百分點；球磨機臺時處理量相近，球磨機排礦中-200目新生粒級含量高出0.77個百分點。

4.3 FX-710(φ140 mm)旋流器與螺旋分級機分級指標比較

為了使水力旋流器與螺旋分級機在同等條件下進行分級指標比較，對兩種分級系統(tǒng)進行同時同期采樣制樣，比較螺旋分級機溢流與FX-710旋流器分級指標，結(jié)果見表3。

由表3可知：FX-710旋流器比螺旋分級機分級效率高出5.41個百分點，溢流濃度和細度分別高出3.04和9.57個百分點，沉砂細度高了1.42個百分點，沉砂濃度相近；球磨機臺時處理量相近，排礦中-200目新生粒級含量低2.76個百分點。當球磨機臺時處理量為91.93 t/h、返砂比為339.82%時，通過計算每臺磨機-200目新生粒級產(chǎn)量為 54.87 t/h，比采用螺旋分級機的磨礦分級作業(yè)系統(tǒng)高8.76 t/h。

表3 FX-710(φ140 mm)旋流器與螺旋分級機分級指標 %

名稱給礦-200目含量排礦濃度-200目含量沉沙濃度-200目含量溢流濃度-200目含量分級效率返砂比磨機臺時處理量新生粒級(-200目)含量螺旋分級機5.5071.9322.5079.426.5834.0252.9731.48201.6793.6116.33FX-710(?140mm)旋流器5.6978.1321.0580.178.0037.0662.5436.89339.8291.9313.57差值0.196.20-1.660.751.423.049.575.41138.15-1.68-2.76

注：磨機臺時處理量的單位為t/h。

4.4 FX-710(φ140 mm)旋流器與螺旋分級機粗選浮選指標比較

為對分別使用FX-710(φ140 mm)旋流器和螺旋分級機的Ⅰ段磨礦分級系統(tǒng)的粗選段浮選指標進行比較，在同等條件下進行同時同期采樣制樣，結(jié)果見表4。

表4 螺旋分級機、旋流器粗選段浮選指標比較 %

指標原礦品位粗精品位尾礦磨機臺時處理量粗選回收率FX-710(?140mm)旋流器0.1328.590.01690.1588.97螺旋分級機0.1358.200.01991.9887.93差值0.0030.39-0.003-1.831.04

注：采樣33次，所列數(shù)字為均值；磨機臺時處理量的單位為t/h。

由表4可知：兩系統(tǒng)在原礦品位和臺時效率相近的情況下，采用FX-710(φ140 mm)旋流器的分級系統(tǒng)粗選段回收率比采用螺旋分級機高1.04個百分點，間接說明提高分級溢流細度和濃度有利于提高浮選指標。

綜上考慮，確定選擇FX-710(φ140 mm)旋流器。

5 經(jīng)濟效益分析

5.1 生產(chǎn)成本比較

分級生產(chǎn)成本主要是易損件的更換和動力消耗。水力旋流器與螺旋分級機生產(chǎn)成本比較結(jié)果見表5。

表5 旋流器與螺旋分級機生產(chǎn)成本比較

由表5可知：螺旋分級機的維護費用和能耗費用均低于水力旋流器，分別占后者的50.30%、28.29%。FX-710(φ140 mm)旋流器分級年生產(chǎn)總成本為76.87萬元，遠高于螺旋分級機分級。主要原因是耐磨材質(zhì)問題，旋流器和渣漿泵易損件消耗量大，旋流器配套的渣漿泵電耗也較大。

5.2 經(jīng)濟效益分析

對Ⅰ段磨礦分級的1個系統(tǒng)使用FX-710(φ140 mm)旋流器替代螺旋分級機進行分級，提高回收率增產(chǎn)的鉬精礦產(chǎn)生的銷售收入、利潤、稅金及凈利潤見表6。

表6 增產(chǎn)鉬精礦產(chǎn)生的經(jīng)濟效益

注：鉬精礦銷售價格按2200元/t·度計算，所得稅稅率按25%計算。

Ⅰ段磨礦分級的1個系統(tǒng)使用FX-710(φ140 mm)旋流器后，增產(chǎn)鉬精礦91.73 t，為企業(yè)增加凈利潤138.4萬元，上繳稅金46.13萬元。

6 結(jié) 論

(1)三十畝地選礦廠I段磨礦分級系統(tǒng)原采用螺旋分級機分級，分級效率低、溢流細度較粗，不利于后續(xù)選礦流程，成為制約生產(chǎn)水平的因素。

(2)對改用水力旋流器所面臨的問題，通過確定合適型號和規(guī)格的水力旋流器、優(yōu)化隔渣系統(tǒng)，最終選用FX-710(φ140 mm)旋流器替代螺旋分級機分級。

(3)工業(yè)優(yōu)化試驗結(jié)果表明：I段磨礦分級系統(tǒng)采用FX-710(φ140 mm) 旋流器，分級效率提高5.41個百分點，溢流濃度和細度分別提高3.04和9.57個百分點，沉砂細度高了1.42個百分點，粗選段浮選回收率提高1.04個百分點。

(4)經(jīng)濟效益分析結(jié)果顯示：對1個Ⅰ段磨礦分級系統(tǒng)采用FX-710(φ140 mm)旋流器替代螺旋分級機分級，在生產(chǎn)成本增加的情況下，最終實現(xiàn)企業(yè)利潤138.4萬元，上繳稅金46.13萬元。

(5)Ⅰ段磨礦系統(tǒng)采用MQG3 600 mm×4 000 mm格子型球磨機與FX-710(φ140 mm)旋流器構成閉路作業(yè)，提高了分級指標和浮選回收率，增加了企業(yè)效益，驗證了Ⅰ段磨礦應用水力旋流器分級的可行性。

[1] 雷貴春.旋流器在德興銅礦銅鉬分離工藝中的應用[J].礦業(yè)工程，2005(1)：71-72.

[2] 王建中.水力旋流器分級在尖山選廠的應用研究[J].金屬礦山，2004(1)：34-35.

2015-01-06)

劉建平(1977—)，男，工程師，714102 陜西省渭南市華縣金堆城鎮(zhèn)。