李永峰,鄭紀(jì)民，馬鵬飛，楊日波

(1.威海市海王旋流器有限公司，山東 威海 264000； 2.紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，福建 上杭 364200)

1 前言

某尾礦筑壩尾礦濃度約40%，尾礦中-0.074mm(-200目)含量約55%，使用旋流器對(duì)尾礦進(jìn)行分級(jí)，旋流器底流用于筑壩作業(yè)，旋流器溢流進(jìn)入尾礦庫沉降澄清。旋流器底流中-0.074mm含量需低于15%，底流濃度需達(dá)到70%左右。尾礦由泵給入高位穩(wěn)壓箱內(nèi)，經(jīng)由穩(wěn)壓箱底部管道給入φ250旋流器內(nèi)。旋流器與穩(wěn)壓箱具有一定的高差，即尾礦礦漿自流給入旋流器。多臺(tái)旋流器在尾礦壩分散式排布。

2 筑壩作業(yè)中存在的問題

隨著筑壩作業(yè)的進(jìn)行，壩體高度逐漸增加，旋流器與礦漿穩(wěn)壓箱之間的高差逐漸縮小，導(dǎo)致旋流器給料壓力降低，旋流器底流濃度降低，底流中細(xì)顆粒含量增加。影響筑壩作業(yè)的正常進(jìn)行。因此，在筑壩過程中，隨著壩體高度的提升，需要為旋流器更換底流口，通過更換底流口，提高旋流器底流濃度，減少底流中細(xì)顆粒含量，提高壩體穩(wěn)定性。因此為了維持旋流器底流濃度及底流粒度，需要為筑壩φ250旋流器配備多種規(guī)格的底流口，增加了設(shè)備成本。同時(shí)，筑壩過程中，需要安排工人更換旋流器底流口，增加了人工成本。

基于上述情況，開發(fā)了可調(diào)底流口旋流器，無需更換底流口，即可調(diào)整旋流器底流口大小，調(diào)整旋流器底流濃度和粒度。

3 可調(diào)底流口旋流器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3.1 可調(diào)節(jié)底流口

可調(diào)底流口旋流器最大的特點(diǎn)為底流口可調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)裝置為一螺桿，通過旋轉(zhuǎn)螺桿，使底流口鋼殼內(nèi)部的鋼箍收縮或者舒張，鋼箍的變型帶動(dòng)橡膠材質(zhì)內(nèi)襯收縮或者舒張，達(dá)到調(diào)節(jié)底流口大小的目的。另外，為底流口配備了標(biāo)尺，可通過標(biāo)尺讀取底流口的大小，提高可調(diào)底流口的操控性。

3.2 螺旋進(jìn)料體設(shè)計(jì)

旋流器用于筑壩作業(yè)，旋流器底流中細(xì)顆粒含量不能過高，否則會(huì)影響壩體的穩(wěn)定性[1]。為了降低旋流器底流中的細(xì)顆粒含量，旋流器進(jìn)料體采用螺旋線設(shè)計(jì)。螺旋線進(jìn)料體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下[2]。

(1)使料漿預(yù)先分級(jí)，增強(qiáng)了礦漿的穩(wěn)流程度，減少了旋流器分離室內(nèi)短路流的產(chǎn)生，降低了細(xì)顆粒物料進(jìn)入沉砂的概率。

(2)螺旋線進(jìn)料體與旋流器直段筒體貫通而形成的沖擊力和局部磨損小，從而可以使旋流器內(nèi)襯擁有更長(zhǎng)的使用壽命。

(3)螺旋線進(jìn)料體結(jié)構(gòu)旋流器易損件成本低，更換方便，同時(shí)其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化程度高，制造、維修成本低。

3.3 柱段高度

通過用激光粒子動(dòng)態(tài)分析儀研究旋流器內(nèi)固相顆粒的運(yùn)動(dòng)后發(fā)現(xiàn)，旋流器柱段是一個(gè)有益于固相顆粒分離的有效沉降區(qū)，柱段區(qū)域?qū)︻w粒的分級(jí)分離過程有不可忽略的作用。優(yōu)化旋流器柱段高度可增加旋流器內(nèi)的分離空間、延長(zhǎng)流體在分離室內(nèi)的停留時(shí)間，提高分級(jí)效率[3]。

最佳的柱段高度可起到的作用有：①減小旋流器內(nèi)部靜壓最大值，降低壓力降；②減小旋流器內(nèi)部切向速度最大值及切向速度梯度，降低流場(chǎng)湍流程度；③料漿在零速包絡(luò)面上的分離時(shí)間更長(zhǎng)，分級(jí)效率更高。

3.4 采用HW- R耐磨橡膠內(nèi)襯

旋流器主體及沉砂口均采用HW- R型耐磨橡膠作為內(nèi)襯材質(zhì)。HW- R耐磨橡膠采用進(jìn)口天然生膠原材料、國際先進(jìn)的配方工藝和成型工藝，硫化劑、填充劑、防老劑等原料的選擇均通過大量的試驗(yàn)對(duì)比確定，生產(chǎn)過程中，選用多級(jí)脫氣設(shè)備,并結(jié)合節(jié)流降壓等措施來強(qiáng)化溶劑脫除過程，采用無鹽凝聚及液態(tài)納米工藝生產(chǎn)。HW- R耐磨橡膠具有優(yōu)異的耐磨性、抗撕裂性、彈性和柔軟度，耐磨系數(shù)高，抗拉強(qiáng)度25～26MPa，磨耗0.032～0.035cm3/1.61km，回彈性可達(dá)70%以上，用作旋流器內(nèi)襯，可提高旋流器使用壽命。

4 可調(diào)底流口旋流器分級(jí)效果

在相同的工藝條件下，通過考察對(duì)比可調(diào)底流口旋流器與傳統(tǒng)旋流器分級(jí)指標(biāo)，結(jié)果如下。

4.1 傳統(tǒng)旋流器分級(jí)指標(biāo)

傳統(tǒng)旋流器分級(jí)指標(biāo)見表1。

表1 傳統(tǒng)旋流器分級(jí)指標(biāo)(底流口規(guī)格25mm) %

采用傳統(tǒng)旋流器進(jìn)行筑壩作業(yè)，旋流器底流濃度69.80%，底流中-0.074mm含量12.80%，旋流器分級(jí)效率55.12%

4.2 可調(diào)底流口旋流器分級(jí)指標(biāo)

使用可調(diào)底流口旋流器，調(diào)整其底流口大小分別為20、25mm和30mm 3種規(guī)格，指標(biāo)考察結(jié)果如表2、表3和表4所示。

表2可調(diào)底流口(規(guī)格20mm)旋流器分級(jí)指標(biāo)%

表3可調(diào)底流口(規(guī)格25mm)旋流器分級(jí)指標(biāo)%

表4可調(diào)底流口(規(guī)格30mm)旋流器分級(jí)指標(biāo)%

4.3 數(shù)據(jù)分析

(1)可調(diào)底流口旋流器運(yùn)行指標(biāo)與傳統(tǒng)旋流器運(yùn)行指標(biāo)相比較，入料濃度及入料粒度區(qū)別較小，兩種旋流器分級(jí)指標(biāo)具備可比性。

(2)使用可調(diào)底流口旋流器進(jìn)行筑壩作業(yè)，通過調(diào)整底流口大小可以達(dá)到調(diào)整旋流器底流濃度及工作效率，并在具體實(shí)踐中取得了很好的效果。在 現(xiàn)代煤礦機(jī)電工程的風(fēng)機(jī)、提升機(jī)、空氣壓縮機(jī)、皮 帶設(shè)備等多個(gè)環(huán)節(jié)中都有變頻技術(shù)的應(yīng)用，改變了 傳統(tǒng)煤礦機(jī)電生產(chǎn)的不足，實(shí)現(xiàn)了我國工業(yè)發(fā)展運(yùn) 行模式的轉(zhuǎn)變，推動(dòng)了我國現(xiàn)代煤礦機(jī)電工程向節(jié) 能環(huán)保方向的轉(zhuǎn)型。

底流粒度的目的。隨著底流口規(guī)格放大，底流濃度下降，底流中-0.074mm含量增加。

(3)表3與表1數(shù)據(jù)相比較表明，同樣規(guī)格的底流口大小條件下，可調(diào)底流口旋流器分級(jí)效果高于傳統(tǒng)旋流器，底流濃度提高0.44個(gè)百分點(diǎn)，底流中-0.074mm含量降低1.67個(gè)百分點(diǎn)，分級(jí)效率提高2.20個(gè)百分點(diǎn)。

5 結(jié)語

(1)使用可調(diào)底流口旋流器，可通過調(diào)節(jié)螺桿直接調(diào)整旋流器底流口大小來調(diào)整旋流器底流濃度及底流中細(xì)顆粒含量。

(2)使用可調(diào)底流口旋流器，避免了為每臺(tái)旋流器配備多種規(guī)格的底流口，減少設(shè)備成本，同時(shí)在使用過程中，可避免為旋流器更換沉砂口，減少了人工成本。

(3)可調(diào)底流口旋流器分級(jí)效果不低于傳統(tǒng)旋流器，可適用于該現(xiàn)場(chǎng)尾礦筑壩作業(yè)。