余厚福，李永峰，申 滔 ，劉 倩

（1.江西銅業(yè)集團(tuán)銀山礦業(yè)有限責(zé)任公司，江西 上饒 334200；2.威海市海王旋流器有限公司，山東 威海 264200）

1 引言

水力旋流器是根據(jù)固液兩相流體在離心力場(chǎng)中所受離心力大小的不同而設(shè)計(jì)的，在諸多領(lǐng)域中得到大量應(yīng)用［1］。水力旋流器是依靠入料礦漿流產(chǎn)生的離心力來(lái)進(jìn)行固液分離的，質(zhì)量大的顆粒向旋流器器壁運(yùn)動(dòng)，沿圓錐段筒壁呈螺旋形向下加速運(yùn)動(dòng)，由旋流器底端沉沙口排出，質(zhì)量小的顆粒在軸向速度場(chǎng)力的作用下，向旋流器中心運(yùn)動(dòng)，經(jīng)溢流管排出［2］。旋流器的溢流管和沉砂口的直徑及圓錐段的錐角對(duì)旋流器的分級(jí)效果起著決定性的作用。

2 生產(chǎn)現(xiàn)狀

2.1 工藝簡(jiǎn)介

銀山礦業(yè)公司6500t/d 銅硫選礦廠磨礦系統(tǒng)采用SABC 流程，半自磨給礦粒度小于350mm，原礦通過(guò)皮帶運(yùn)輸機(jī)給入φ7.0×3.5m 型半自磨機(jī)，半自磨機(jī)排礦經(jīng)篩孔規(guī)格為 12mm×25mm 圓筒篩篩分，篩上產(chǎn)品進(jìn)入頑石破碎機(jī)破碎后再返回半自磨機(jī)再磨，篩下產(chǎn)品經(jīng)渣漿泵給入 FX660-GT×8 型旋流器組（4 開(kāi)4 備）進(jìn)行分級(jí)，旋流器沉砂經(jīng)過(guò)φ4.8×7.0m 型球磨機(jī)再磨后返回旋流器分級(jí),旋流器溢流進(jìn)入浮選作業(yè)。由于該礦石中銅硫嵌布粒度較細(xì)，結(jié)合緊密，伴生金呈超細(xì)粒級(jí)分布于黃銅礦和黃鐵礦之間，而有用礦物和脈石嵌布粒度較粗，對(duì)此類礦石一般采用“銅硫混浮——混合精礦再磨再分離”的工藝流程［3-5］。一段FX660-GT×8 型旋流器組溢流細(xì)度要求+178μm 粒級(jí)含量≤8%，-74μm 粒級(jí)含量≥65%。該系統(tǒng)投產(chǎn)以來(lái)，隨著生產(chǎn)的逐步穩(wěn)定，磨礦系統(tǒng)臺(tái)效由投產(chǎn)初期的270.8t/h 提高到300t/h，旋流器溢流中+178μm 粒級(jí)含量超過(guò)了8%。一段磨礦分級(jí)工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 一段磨礦工藝流程圖

2.2 原旋流器運(yùn)行指標(biāo)

2017 年7 月17 日和19 日，針對(duì)原結(jié)構(gòu)旋流器進(jìn)行兩次流程考察，分析該狀態(tài)下旋流器運(yùn)行指標(biāo)。兩次流程考察旋流器運(yùn)行指標(biāo)見(jiàn)表1,針對(duì)兩次考察結(jié)果作平均值計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表2。

2.3 數(shù)據(jù)分析

（1）原結(jié)構(gòu)旋流器溢流中-74μm 級(jí)別含量達(dá)到 65.82%，滿足選別要求。

（2）原結(jié)構(gòu)旋流器溢流中+178μm 級(jí)別含量9.36%，該指標(biāo)略高于設(shè)計(jì)值。

（3）原結(jié)構(gòu)旋流器-74μm 級(jí)別分級(jí)效率54.68%，分級(jí)作業(yè)返砂比 243.89%。

為了降低溢流中+178μm 粒級(jí)的含量，決定采用蝸殼預(yù)分級(jí)結(jié)構(gòu)旋流器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)原旋流器進(jìn)行優(yōu)化［6］，降低旋流器溢流中+178μm 級(jí)別含量，提高旋流器分級(jí)效率。

表1 原結(jié)構(gòu)旋流器考查指標(biāo)

表2 原結(jié)構(gòu)旋流器考查指標(biāo)平均值

3 蝸殼預(yù)分級(jí)旋流器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

3.1 采用蝸殼預(yù)分級(jí)進(jìn)料體

新型蝸殼預(yù)分級(jí)旋流器，采用離心蝸殼預(yù)分級(jí)技術(shù)及旋流分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)礦物的分級(jí)，礦物進(jìn)入旋流器分離室之前，便因粒度的差異形成離心沉降分層，效果如圖2 所示，圖中（a）為傳統(tǒng)旋流器，礦物進(jìn)入分離室之前狀態(tài)較為雜亂，圖中（b）為新型蝸殼預(yù)分級(jí)式旋流器，物料進(jìn)入分離室前便得以分層。使用新型蝸殼預(yù)分級(jí)式旋流器與傳統(tǒng)旋流器相比，旋流器溢流中短路流更少，溢流中物料粒度分布更規(guī)律。

圖2 傳統(tǒng)旋流器和渦殼預(yù)分級(jí)旋流器分級(jí)效果示意圖

3.2 最優(yōu)的錐體結(jié)構(gòu)

原結(jié)構(gòu)旋流器錐體為單一錐角，容易造成旋流器溢流指標(biāo)不穩(wěn)定，因此試用過(guò)程中優(yōu)化旋流器錐體結(jié)構(gòu)，由單一錐角優(yōu)化為復(fù)合錐角，通過(guò)錐角優(yōu)化，延長(zhǎng)錐體長(zhǎng)度，增加物料在旋流器中的分離時(shí)間，提高旋流器分級(jí)效率。

3.3 最佳的旋流器柱段高度

旋流器柱段高度影響旋流器分離粒度及分級(jí)效率，最佳的柱段高度使物料具有最佳的分離時(shí)間。在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)規(guī)格及生產(chǎn)指標(biāo)的基礎(chǔ)上延長(zhǎng)旋流器柱段高度，對(duì)柱段高度進(jìn)行優(yōu)化。

3.4 采用厚壁溢流管結(jié)構(gòu)

研究表明，適當(dāng)增加溢流管壁厚，使預(yù)分離空間變小，并使預(yù)分離空間的雙環(huán)渦流變?yōu)閱苇h(huán)渦流，降低能量消耗。另外，溢流管壁厚增加，使得旋轉(zhuǎn)流分離設(shè)備內(nèi)部零速包絡(luò)面范圍增大，增加顆粒的分選空間，提高旋轉(zhuǎn)流分離設(shè)備的分離性能，提高分級(jí)效率。

3.5 表面光滑的進(jìn)料體內(nèi)襯材質(zhì)

使用HRT 耐磨橡膠作為新型進(jìn)料體內(nèi)襯材質(zhì)，使旋流器進(jìn)料體具有更為光滑的內(nèi)表面，可以減弱旋流器內(nèi)部流場(chǎng)的紊流程度，提高旋流器的分級(jí)效率及分級(jí)細(xì)度。

4 蝸殼預(yù)分級(jí)旋流器運(yùn)行指標(biāo)

4.1 蝸殼預(yù)分級(jí)旋流器常規(guī)性試驗(yàn)

蝸殼預(yù)分級(jí)新結(jié)構(gòu)旋流器安裝后，首先進(jìn)行常規(guī)性試驗(yàn)，先后調(diào)整旋流器溢流管及沉砂口規(guī)格，在旋流器溢流管直徑為200mm、沉砂口直徑為130mm 的配置參數(shù)下，2018 年1 月22 日至24日期間，進(jìn)行3 次流程考察，分析該狀態(tài)下旋流器運(yùn)行指標(biāo)，考察旋流器運(yùn)行指標(biāo)，結(jié)果見(jiàn)表3。取3 次流程考察結(jié)果平均值見(jiàn)表4。

通過(guò)表中數(shù)據(jù)可以看出：

（1）旋流器溢流中+178μm 級(jí)別含量降至8%以下，-74μm 級(jí)別含量可達(dá)65%以上。

（2）旋流器分級(jí)效率平均51.97%，相比原旋流器，分級(jí)效率有所下降。

為了進(jìn)一步提高新結(jié)構(gòu)旋流器分級(jí)效率，下一步對(duì)蝸殼預(yù)分級(jí)旋流器錐體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，將旋流器小錐體由常規(guī)的20°錐角優(yōu)化為10°錐角。

表3 渦殼旋流器首次考查指標(biāo)

表4 渦殼旋流器首次考查指標(biāo)平均值

4.2 錐體結(jié)構(gòu)優(yōu)化試驗(yàn)

為進(jìn)一步提高旋流器分級(jí)效率，對(duì)旋流器錐體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，將旋流器小錐體角度由20°優(yōu)化為10°，即旋流器錐體為復(fù)合錐體。同時(shí)，將旋流器溢流管規(guī)格更換為220mm，沉砂口規(guī)格更換為140mm，將旋流器運(yùn)行臺(tái)數(shù)由4 臺(tái)調(diào)整為3 臺(tái)。

2018 年3 月21 日至3 月24 日期間，進(jìn)行4次流程考察，分析該狀態(tài)下旋流器運(yùn)行指標(biāo)，結(jié)果見(jiàn)表5。取4 次考察結(jié)果作平均值計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表6。

表5 渦殼旋流器調(diào)整后考查指標(biāo)

表6 渦殼旋流器調(diào)整后考查指標(biāo)平均值

通過(guò)表中數(shù)據(jù)可以看出

（1）旋流器溢流中+178μm 級(jí)別含量平均為6.34%，較原旋流器降低約3 個(gè)百分點(diǎn)，-74μm級(jí)別含量平均為67.67%，較原旋流器提高了1.85個(gè)百分點(diǎn)。

（2）旋流器分級(jí)效率平均為55.45%，分級(jí)效率較原旋流器提高0.77 個(gè)百分點(diǎn)。

（3）分級(jí)作業(yè)返砂比平均為214.6%，較原旋流器降低29.23 個(gè)百分點(diǎn)。

5 結(jié)論

（1）蝸殼預(yù)先分級(jí)新結(jié)構(gòu)旋流器與老結(jié)構(gòu)旋流器相比，溢流中+80 日級(jí)別含量降低了3.02 個(gè)百分點(diǎn)，-74μm 級(jí)別提高了1.85 個(gè)百分點(diǎn)，旋流器分級(jí)效率提高了1.77 個(gè)百分點(diǎn)。分級(jí)作業(yè)返砂比降低了29.23 個(gè)百分點(diǎn)。溢流中+178μm 級(jí)別含量的降低為后續(xù)選別指標(biāo)的優(yōu)化創(chuàng)造了空間。

（2）旋流器運(yùn)行臺(tái)數(shù)由4 臺(tái)降低為3 臺(tái)，節(jié)省了生產(chǎn)設(shè)備成本，減少了日常工作維護(hù)量。