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        國產(chǎn) FX840 水力旋流器在烏山銅鉬礦的應(yīng)用

        2020-09-21 07:42:46季安坤初福棟姜程陽
        礦山機(jī)械 2020年9期
        關(guān)鍵詞:沉砂烏山鉬礦

        王 磊,任 頔,季安坤,初福棟,姜程陽

        1威海市海王旋流器有限公司 山東威海 264200 2中國黃金集團(tuán)內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司烏山銅鉬礦 內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021400

        烏努格吐山銅鉬礦 (以下簡稱“烏山銅鉬礦”)是中國黃金集團(tuán)內(nèi)蒙古礦業(yè)公司開發(fā)的低品位大型銅鉬有色金屬礦山,屬于特大型露天金屬礦。礦區(qū)銅金屬儲(chǔ)量為 302 萬 t,鉬金屬儲(chǔ)量為 65 萬 t,2009年一期工程建成投產(chǎn),擴(kuò)建工程于 2012 年完成。該礦分兩期建設(shè),共 3 個(gè)生產(chǎn)系列,處理量達(dá)到 8萬 t/d,其中二期有 1 個(gè)系列,目前處理能力可達(dá)到4.4 萬 t/d[1-2]。

        分級(jí)作業(yè)是選礦廠的關(guān)鍵工序,水力旋流器是利用離心力場、加速礦漿中固體顆粒沉降和強(qiáng)化分離過程的有效分離設(shè)備[3]。烏山銅鉬礦二期采用的是大型半自磨—球磨的 SABC 工藝流程[4],具有物料處理量大、粒級(jí)組成特殊等特點(diǎn),需要特定的大型水力旋流器與之配套。威海市海王旋流器有限公司研發(fā)的用于有色礦山分級(jí)的 FX840 水力旋流器,其直徑為 840 mm,單臺(tái)處理能力達(dá)到 800~1 000 m3/h,文中筆者將介紹 FX840 旋流器在烏山銅鉬礦的應(yīng)用及實(shí)際工業(yè)應(yīng)用效果。

        1 分級(jí)工藝簡介

        烏山銅鉬礦二期采用大型半自磨—球磨的 SABC工藝,系統(tǒng)原礦處理量為 1 850 t/h,分級(jí)作業(yè)中原使用的是國外某品牌水力旋流器,目前由于生產(chǎn)需要,頑石破碎機(jī)暫時(shí)停機(jī)。SABC 工藝流程相關(guān)設(shè)備配置如表 1 所列,旋流器入料的平均物性參數(shù)如表 2 所列。

        表1 SABC 工藝系統(tǒng)設(shè)備配置Tab.1 Equipment configuration of SABC process system

        表2 旋流器入料的平均物性參數(shù)Tab.2 Average material parameters of feed for hydrocyclone

        SABC 工藝流程中,原國外某品牌的旋流器在使用過程中,指標(biāo)雖然可以大致滿足現(xiàn)場要求,但經(jīng)考查后發(fā)現(xiàn)該分級(jí)系統(tǒng)仍有提升的空間,且國外旋流器費(fèi)用昂貴,技術(shù)服務(wù)和備件周期的時(shí)效性較低,不利于選廠的長期穩(wěn)定生產(chǎn)。綜合運(yùn)行成本及效益考慮,該礦決定采用國產(chǎn)大型高效的 FX840 水力旋流器進(jìn)行相關(guān)生產(chǎn)試驗(yàn)。

        2 FX840 水力旋流器

        根據(jù)前期對(duì)烏山銅鉬礦的分級(jí)作業(yè)中入料性質(zhì)及工藝的多方面考查,考慮到具體的工況環(huán)境,F(xiàn)X840水力旋流器采用了新型螺旋線進(jìn)料方式、多錐體組合錐角技術(shù)、厚壁溢流管和大錐角沉砂技術(shù)[5],使旋流器管腔更好地順應(yīng)了流體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,降低了短路流對(duì)分級(jí)的影響,有效提高錐體內(nèi)部的離心強(qiáng)度,提高旋流器的溢流細(xì)度,降低粗細(xì)顆粒的機(jī)械夾雜,進(jìn)而提高了旋流器的分級(jí)精度和分級(jí)效率。

        2.1 旋流器主要技術(shù)指標(biāo)

        2.1.1 分級(jí)質(zhì)效率

        分級(jí)質(zhì)效率是指分級(jí)設(shè)備溢流中實(shí)際被分級(jí)出的某一粒度級(jí)別的質(zhì)量占分級(jí)設(shè)備給礦中同一粒級(jí)質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)。該指標(biāo)同時(shí)考慮了細(xì)粒級(jí)在溢流中的回收率和溢流質(zhì)量的提高[6],其數(shù)值越高,表明分級(jí)設(shè)備的分級(jí)效果越好,返砂中合格粒級(jí)含量越少,過磨現(xiàn)場越輕,因此磨礦效率也越高。其數(shù)學(xué)表達(dá)公式為

        中:η為分級(jí)質(zhì)效率,%;α為旋流器給礦中計(jì)算粒級(jí)含量,%;β為旋流器溢流中計(jì)算粒級(jí)含量,%;θ為旋流器沉砂中計(jì)算粒級(jí)含量,%。

        計(jì)算分級(jí)效率時(shí),旋流器給礦、溢流、沉砂中計(jì)算粒級(jí)含量通常以 -200 目含量計(jì)算。

        2.1.2 循環(huán)負(fù)荷

        循環(huán)負(fù)荷是指分級(jí)設(shè)備反砂的質(zhì)量與磨機(jī)新給礦質(zhì)量的百分比。在整個(gè)磨礦系統(tǒng)中,合理的循環(huán)負(fù)荷尤為重要,會(huì)直接影響磨機(jī)的磨礦細(xì)度以及生產(chǎn)能力。循環(huán)負(fù)荷過高,會(huì)引起磨機(jī)“脹肚”,旋流器過載,破壞正常運(yùn)行。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為

        式中:C為循環(huán)負(fù)荷,%。

        計(jì)算循環(huán)負(fù)荷時(shí),旋流器給礦、溢流、沉砂中計(jì)算粒級(jí)含量通常以 -200 目含量計(jì)算。

        2.2 旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)探索

        為了探索現(xiàn)場分級(jí)旋流器適宜的結(jié)構(gòu)參數(shù),使其更加匹配現(xiàn)場的工況條件,前期先安裝 2 臺(tái) FX840 水力旋流器進(jìn)行探索試驗(yàn)。根據(jù)旋流器的運(yùn)行指標(biāo)先后提出了 3 種方案,各方案中旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)如表 3所列,具體試驗(yàn)結(jié)果如表 4 所列。

        表3 不同方案下 FX840 水力旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)Tab.3 Structural parameters of FX840 hydrocyclone in various schemes

        從表 3、4 可以得出以下結(jié)論:

        (1)方案一中旋流器溢流細(xì)度較粗,-200 目含量僅為 55.33%,分級(jí)質(zhì)效率為 53.39%,整體循環(huán)負(fù)荷較高,為 300.26%;

        (2)方案二由于放大了沉砂口直徑,因此溢流細(xì)度有所上升,-200 目能達(dá)到 58.32%,但旋流器分級(jí)質(zhì)效率并沒有提升,為 52.88%,循環(huán)負(fù)荷進(jìn)一步升高,為 325.37%;

        表4 不同方案下 FX840 水力旋流器運(yùn)行試驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Test results of FX840 hydrocyclone in various schemes

        (3)針對(duì)方案一、二中旋流器溢流細(xì)度較粗的問題,方案三改變了小錐體角度,由 20°減小為 11°。結(jié)果表明,更改錐體角度后,旋流器溢流細(xì)度有明顯提升,-200 目含量可達(dá)到 65.90%,分級(jí)效率為58.75%。

        由此可見,方案三中旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)比較適合烏山銅鉬礦現(xiàn)場要求,分級(jí)指標(biāo)較為理想。由于旋流器溢流 -200 目細(xì)度尚有富余,為適當(dāng)降低沉砂夾細(xì),提高磨機(jī)產(chǎn)能,將沉砂口由 165 mm 再次縮小至162 mm。

        3 工業(yè)應(yīng)用

        經(jīng)過前期的探索試驗(yàn),后續(xù)在烏山銅鉬礦現(xiàn)場安裝了 6 臺(tái) FX840 水力旋流器,總計(jì) 8 臺(tái)。工業(yè)應(yīng)用中,旋流器最終結(jié)構(gòu)參數(shù)如表 5 所列。

        表5 工業(yè)應(yīng)用時(shí) FX840 水力旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)Tab.5 Structural parameters of FX840 hydrocyclone at industrial application

        現(xiàn)場針對(duì)該結(jié)構(gòu)參數(shù)的 FX840 水力旋流器與原國外 33 英寸旋流器進(jìn)行了為期一個(gè)月的取樣考查工作,并對(duì)各方面指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果如表 6、7 所列。

        分析表 6、7 可以得出以下結(jié)論:

        (1)在 -200 目入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 57.17%、-200 目細(xì)度含量為 27.01% 的前提下,F(xiàn)X840 水力旋流器溢流中 -200 目細(xì)度含量達(dá)到 64.14%,且沉砂夾細(xì)僅為11.51%,整體循環(huán)負(fù)荷為 239.55%,分級(jí)質(zhì)效率高達(dá)55.47%,表明能夠?qū)⒘6群细竦念w粒及時(shí)分離開來,減少顆粒過磨;

        表6 -200 目時(shí) FX840 水力旋流器與國外某品牌旋流器的運(yùn)行指標(biāo)對(duì)比Tab.6 Comparison of FX840 hydrocyclone and a foreign one in operating indexes at -200 mesh

        表7 不同網(wǎng)目下 FX840 水力旋流器與國外某品牌旋流器的運(yùn)行指標(biāo)對(duì)比Tab.7 Comparison of FX840 hydrocyclone and a foreign one in operating indexes at various particle size

        (2)入料中較粗的顆粒,即 +80 目顆粒,經(jīng)過FX840 水力旋流器分級(jí)作用后,溢流中 +80 目顆粒僅為 11.76%,表明絕大部分粗粒級(jí)顆粒經(jīng)過分級(jí)隨沉砂排出,為后續(xù)選別作業(yè)創(chuàng)造了有利條件;

        (3)入料中 -325 目的顆粒含量經(jīng)過旋流器分級(jí)作用后,由 21.60% 上升至 52.13%,表明 FX840 水力旋流器對(duì)細(xì)粒級(jí)的回收效果也十分明顯;

        (4)旋流器溢流質(zhì)量分?jǐn)?shù),即后續(xù)浮選作業(yè)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 36.68%,該指標(biāo)也十分適合后續(xù)相關(guān)浮選質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求;

        (5)FX840 水力旋流器與原 33 英寸旋流器相比,在入料細(xì)度略低 (-0.15 個(gè)百分點(diǎn))的前提下,溢流細(xì)度 -200 目含量提高了 1.47 個(gè)百分點(diǎn),沉砂夾細(xì)降低了 0.25 個(gè)百分點(diǎn),溢流中 +80 目含量降低了 1.97 個(gè)百分點(diǎn);旋流器 -200 目分級(jí)效率提高了 1.16 個(gè)百分點(diǎn)。

        綜上所述,該結(jié)構(gòu)參數(shù)的 FX840 水力旋流器在烏山銅鉬礦的工業(yè)應(yīng)用效果良好,設(shè)備性能穩(wěn)定,各項(xiàng)指標(biāo)較現(xiàn)場原使用的國外 33 英寸旋流器均有所提升。

        4 結(jié)語

        (1)分級(jí)作業(yè)是選礦廠的關(guān)鍵工序,而水力旋流器是粗細(xì)顆粒分級(jí)的有效設(shè)備。烏山銅鉬礦使用國產(chǎn)大型高效 FX840 水力旋流器后,解決了原國外旋流器費(fèi)用昂貴、技術(shù)服務(wù)和備件周期時(shí)效性較低等問題。

        (2)工業(yè)應(yīng)用表明,F(xiàn)X840 水力旋流器的設(shè)備性能穩(wěn)定,分級(jí)效果良好。溢流細(xì)度 -200 目含量可達(dá)到 64.14%,沉砂夾細(xì)僅為 11.51%,分級(jí)質(zhì)效率高達(dá)55.47%,對(duì)細(xì)粒級(jí)的回收效果明顯,36.68% 的入浮體積分?jǐn)?shù)也適合該現(xiàn)場后續(xù)浮選作業(yè)要求。與原 33 英寸旋流器相比,各項(xiàng)指標(biāo)均有所提升。

        國產(chǎn)大型高效 FX840 水力旋流器在烏山銅鉬礦的成功應(yīng)用,也是其在我國有色金屬礦山的首次并聯(lián)成功應(yīng)用案例,為國內(nèi)其他金屬礦山提供了的借鑒經(jīng)驗(yàn),為 FX840 水力旋流器在國內(nèi)其他現(xiàn)場的推廣應(yīng)用起到了積極的示范作用。

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