一段磨矿分级应用水力旋流器的研究与实践.pdf

S e rie s No ． 3 4 7 Ma y 2 0 0 5 金 羁 矿 山 ME T AL Ml NE 总 第3 4 7 期 2 0 0 5 年第 5期 一 段磨矿 分级应用水力旋 流器的研 究与实践 孙 盈 王宇斌 张治元 郑涪麟 练 强 1 ． 西安建筑科技大学； 2 ． 攀钢矿业公司 余先莉 摘要通过在2座大型选矿厂一段磨矿作业用水力旋流器取代螺旋分级机的研究与实践表明， 球磨机排矿 在给入水力旋流器之前不增设除渣系统仍可以保证水力旋流器的稳定运转。水力旋流器的分级效果与矿石的可 磨性质有重要关系， 对于易磨物料， 其分级效果明显优于螺旋分级机； 而对于硬度高、 难磨物料， 其溢流细度的稳定 性略低于螺旋分级机。在一段磨矿产品即为最终磨矿产品的情况下， 须设置简易的控制分级以筛除混入水力旋流 器溢流中的少量粗大颗粒， 确保稳定合格精矿产品的产出。 关键词磨矿分级水力旋流器螺旋分级机 I nv e s t i g a t i o n Pr a c t i c e o f Us i n g Hy d r o c y c l o n e s i n t h e Pr i ma r y Gr i n d i n g Cl a s s i fi c a t i o n S u n Y i n g ’ Wa n g Y u b i n Z h a n g Z h i y u a n Z h e n g P e i l i n g L i a n Q i a n g Y u X i a n l i 1 ． X i m U n i v e r s i t y o f A r c h i t e c t u r a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ； 2 ． P a n S t e e l M i n i n g C o ． Ab s t r a c t T h e i n v e s t i g a t i o n p r a c t i c e o f u s i n g h y d r o c y c l o n e t o r e p l a c e t h e s p i r a l c l a s s i fi e r i n t h e p rima r y g rin d i n g o p e r - a t i o n i n t wo l a r g e c o n c e n t r a t o r s s h o ws t h a t t h e s t a b l e o p e r a t i o n o f h y d r o c y c l o n e s c a n s t i l l b e e n s u r e d wi t h o u t a d d i n g t h e s l a g r e mo v a l s y s t e m f o r t h e b a l l mi l l d i s c h arg e d p r o d u c t be f o r e f e e d i n g t o t h e h y d r o c y c l o n e s ．T h e c l ass i fic a t i o n e ff e c t o f h y d r o c y c l o n e h as i mp o r t a n t r e l a t i o n s h i p wi t h t h e g r i n d a b i l i t y o f o r e，for e a s y t o g n d ma t e ria l s ，i t s c l ass i fi c a t i o n e f f e c t i s e v i d e n t l y s u p e ri o r t o t h a t o f t h e s p i r a l c l ass fie r ；w h i l e f o r a ma t e ria l h a r d t o g r i n d a n d wi t h g r e at h ard n e s s ，t h e s t a b i l i t y o f i t s o v e r f l o w fin e n e s s i s s l i g h t l y l o we r t h a n t h a t o f t h e s p i r al c l ass i fi e r ． I n c ase wh e r e t h e p r o d u c t o f t h e p rima ry g r i n d i n g i s t h e fin a l g r i n d i n g p r o d u c t ，s i mp l e c o n t r o l c l ass i fic a t i o n s h o u l d b e s e t u p t o s c r e e n o u t t h e f e w c o a r s e p a r t i c l e s t h a t a l e mi x e d i n t o t h e o v e r f l o w o f h y d r o c y c l o n e S O as t o e n s u r e a q u ali fi e d c o n c e n t r a t e p r o d u c t ． Ke y wo r d s Grin d i n g，C l ass i fi c a t i o n，Hy d roc y c l o n e，S p i r al c l ass i fi e r 水力旋流器是应用非常广泛的液体、 非均相混 合物的分级、 分离设备， 由于其依靠流体产生的离心 力场实现分级与分离， 因而与依靠重力场分级与分 离的设备相比， 显示出一些突出的优点 结构简单， 设备投资少， 运行成本低， 安装与操作简便； 体积小， 处理能力大， 占用空间小； 水力旋流器内产生较高的 剪切力， 可有效地破坏颗粒间的团聚， 有利于固相颗 粒的分级与洗涤； 用途广泛， 可用于液体澄清， 料浆 浓缩， 固体颗粒的分级、 分类与洗涤， 液体除气与除 砂以及非互溶液体的分离等。 水力旋流器在我国选矿厂已有多年的应用实 践， 主要用于细粒级的分级 、 矿浆浓缩、 脱泥脱水等。 以前国内设计的选矿厂， 粗磨阶段基本不用水力旋 流器作分级设备， 但近年来随着水力旋流器应用的 发展 ， 新建选矿厂特别是大型选矿厂 ， 第一段磨矿的 分级作业已普遍采用水力旋流器。第一段磨矿采用 水力旋流器分级的主要问题是磨机排矿粒度组成极 不均匀， 粗大颗粒含量高并含有碎钢球， 容易造成水 力旋流器的堵塞、 泵及管道的严重磨损。由于优质 耐磨材料的出现， 磨损的问题已不突出， 主要是堵塞 的问题。引进国外工艺新建的大型选矿厂， 在磨机 排矿后都设置除渣系统， 筛除粗大颗粒及碎钢球， 并 将其返回磨机中， 从而解决 了堵塞问题。但对于老 选厂， 欲用水力旋流器取代螺旋分级机遇到的最大 问题就是不具备安装除渣系统的场地空间。带着这 一 问题， 我们进行了用水力旋流器取代螺旋分级机 孙盈 1 9 7 7一 ， 男， 西安建筑科技大学材料科学与工程学院， 硕士 研究生， 7 1 0 0 5 5陕西省西安市雁塔路 1 3 号。 张治元 1 9 4 1一 ， 男 ， 西安建筑科技大学材料科学 与工程学 院， 教 授 ， 7 1 0 0 5 5陕西省西安市雁塔路 1 3 号 。 维普资讯 总第 3 4 7期 金 鹃 2 0 0 5年第5期 的工业试验研究， 探索在不设置除渣系统的条件下 用水力旋流器取代螺旋分级机的可行性。研究与实 践表明 ， 一段磨矿作业用水力旋流器取代螺旋分级 机在不设置除渣系统的条件下仍然是可行的。 1 某铁矿选厂焙烧矿磨矿系统一段磨矿分级用水 力旋流器取代螺旋分级机的生产实践 该选厂焙烧矿磨矿系统采用 MQ G 4,3 2 0 0 m m X 3 1 0 0 m m格子型球磨机和 2 F L G一西2 4 0 0 m m型高 堰式双螺旋分级机组成一段闭路磨矿系统， 分级溢 流细度为 6 0 ％ ～6 5 ％一 2 0 0目， 分级溢流经弱磁 选选出铁精矿。焙烧矿原矿粒度 2 0～0 m m， 矿 石硬度f1 2～1 4 。 2 0 0 2年 4月， 在处理还原焙烧矿的 7 磨矿系统 安装了2台双金属复合耐磨 5 0 0 m m水力旋流器 取代原螺旋分级机， 进行 了工业试验 ， 球磨机排矿与 水力旋流器给矿泵池间未增设新的除渣系统， 仍依 靠球磨机排矿绞笼除去大块矿石和碎钢球。改造前 后生产指标对比如表 1 所示。 表1 改造前后生产指标对比 注 改造 前 3 d 6次考 查半 均 ； 改 造后 2 d 1 2次 考查平 均 。 从表 1 看出， 改造效果非常明显， 改造后比改造 前分级质效率提高了4 0 ． 6 7个百分点， 磨矿效率提 高了5 7 ． 5 9 ％， 磨矿功耗效率提高了4 0 ． 0 6 ％。水力 旋流器取代螺旋分级机还省出大面积的场地空间。 由于改造前 ， 螺旋分级机几乎没有返砂 ， 因此如 表1 所示分级量效率已接近 1 0 0 ％， 在此种情况下 已不能用分级量效率指标来衡量分级的效果。从能 客观反映分级效果的分级质效率指标看， 螺旋分级 机的分级效果很差， 这是导致磨矿效率低的根本原 因。至于为什么处理焙烧矿使用螺旋分级机的分级 效果这样差， 有待另行研究。改造前后分级溢流的 筛析结果分别如表2所示。 ． 2 8 ． 表2 水力旋流器、 螺旋分级机溢流的筛析结果 虽然两种溢流的细度差别较大， 但由表 2仍不 难看出， 水力旋流器溢流的粒度组成要比螺旋分级 机均匀得多。螺旋分级机溢流 一 0 ． 0 7 4 m m粒级 中 的有效选别粒级一 0 ． 0 7 4 m m 0 ． 0 3 8 m m部分所占 的比例为 2 9 ． 3 ％ ， 而水力旋流器溢流为 5 1 ． 9 ％； 水 力旋流器溢流细度 ％ 一 0 ． 0 7 4 m m 虽 比螺旋分级 机溢流高2 4个百分点， 但两溢流中的 一 0 ． 0 3 8 m m 粒级含量又基本相等； 另外， 螺旋分级机溢流中的粗 粒级 0 ． 2 5 m m 所占比例相对水力旋流器溢流偏 大得多。因此， 水力旋流器溢流在粒度组成方面更 有利于满足选别作业的需要。 试验系统改造后至今运行稳定正常 ， 表明在一 段磨矿， 使用格子型球磨机不设隔渣装置的条件下， 采用水力旋流器取代螺旋分级机是可行的， 这一点 对于老厂改造具有重要的意义。 通过长时间运转实践的考验 ， 水力旋流器最易 磨损的沉砂嘴备件使用寿命可达 6个月以上， 其简 体部分运转 2 a多仍完好无损， 表明 5 0 0 m m水力 旋流器采用双金属复合耐磨材料耐磨性好， 特别能 适应工况条件较恶劣的一段磨矿作业。 2 某钒钛铁矿选矿厂一段磨矿分级用水力旋流器 取代螺旋分级机的工业试验 该厂采用 MQ G 4,3 6 0 0 m m X 4 0 0 0 m m格子型球 磨机与 2 F L G一 b 3 0 0 0 m m双螺旋分级机组合的一 段闭路磨矿， 给矿最大粒度 2 0 m m， 硬度 f1 4～ 1 6 ， 分级溢流直接给到磁选作业选出铁精矿。2 0 0 3 年8月 1 8 13以前生产 T F e品位 5 2 ． 6 0 ％的铁精矿， 分级溢流细度为5 0 ％ 一 2 0 0目左右， 磨矿生产能力 为7 0 t ／ h左右， 分级效率 质效率 5 O ％左右。 2 0 0 3年7月 1 5 13， 在9 系统安装了3台 实际 运行 2台 5 0 0 m m水力旋流器采用双金属复合 耐磨材料进行了工业试验， 以探索取代螺旋分级机 的可能性。 由于9 系统水力旋流器试验是在不拆除原螺 旋分级机的情况下进行的， 水力旋流器安装位置高， 管道布置弯道多， 加上矿石硬度大难磨， 球磨机排矿 维普资讯 孙盈等 一段磨矿分级应用水力旋流器的研 究与实践 2 0 0 4年第5期 中粗大颗粒含量高， 因此对系统的调节花费时间较 日至8月7日连续运转生产指标如表3 所示。 长， 至 8月初试验系统才基本实现正常运转， 8月2 表3 9 系统与其它未装控制分级系统的生产指标对比 从表3可见， 用水力旋流器取代螺旋分级机具 备生产 T F e品位 5 2 ． 6 0 ％铁精矿的可能性。例如 5 日的 日平均指标， 铁精矿 T F e品位达到了 5 2 ． 6 o ％ ， 处理矿量明显高于每天各系统的平均指标。但由于 水力旋流器操作尚未达到稳定， 因此指标存在较大 的波动。 但 8月 1 8日以后矿业公司又要求生产 T F e品 位 5 2 ． 8 0 ％铁精矿。生产运转 表明， 9 系统很难获 得稳定合格的铁精矿产品。 为了查明原因， 同时对水力旋流器和螺旋分级 机的溢流取样进行了粒度组成对比分析， 结果如表 4所示。 表 4 水 力旋流器与螺旋分级机溢流的 粒度组成分析对比 ％ 表4中螺旋分级机溢流与水力旋流器溢流 1 ～ 3的 一 2 0 0目粒级的含量均为 5 0 ％， 但 6 0目粒级 含量却有明显的差别， 水力旋流器溢流高于螺旋分 级机溢流； 水力旋流器溢流 4中 一2 0 0目粒级的含 量 虽比螺旋分级机溢流高5个百分点， 但 6 0目粒 级的含量却与螺旋分级机溢流基本相同。以上数据 表明， 水力旋流器溢流中粗粒级组成比例明显高于 螺旋分级机。 运转实践表明， 粗磨阶段单靠水力旋流器分级 获得最终磨矿产品， 很难保证稳定合格的精矿品位。 为此在水力旋流器后面又加了旋流筛作控制分级， 筛孔尺寸为0 ． 5 m m， 以筛除少量粗大颗粒， 流程如 图 1 所示。2 0 0 3年 1 1月 2 5日开始运转 ， 1 1月 2 6 日至 l 2月 5日的生产考查结果如表 5所示。 图 1 水力旋流器 、 旋流筛分级工业试验系统 1 一西5 0 0 m il l 水力旋流器； 2一 旋流筛； 3 一M Q G 3 6 0 0 m m 加0 o m m球磨机； 4一 泵 ； 5 一泵池 表5 9 水力旋流器、 旋流筛分级一磨矿 系统生产指标统计结果 从表5可见， 9 系统采用旋流筛作控制分级后， 不仅能够生产稳定合格的T F e品位5 2 ． 8 0 ％的铁精 矿产品， 而且平均台时处理能力比其他系统约高2 个百分点。由于试验系统水力旋流器给矿电机功率 设计偏小， 给矿量加不上去， 球磨机尚有较大的潜 力。如果水力旋流器给矿电机功率适当增大， 生产 能力还能增大。9 水力旋流器、 旋流筛分级 一 磨矿 系统流程考查结果如表 6所示。 ． 2 9 维普资讯 总第3 4 7期 金 砖 2 0 0 5年第5期 表6 9 水力旋流器、 旋流筛分级 一 磨矿 系统流程考查结果 ％ 从表6看出， 增加旋流筛作控制分级后， 水力旋 流器的分级效率明显提高， 返砂比明显下降， 而且水 力旋流器加旋流筛的总返砂比并不高， 最高只有 4 左右。旋流筛的返砂比大小与水力旋流器溢流细度 有直接关系 ， 至于水力旋流器溢流细度控制为多少 最有利于获得高的磨矿效率， 仍需要一定时间的摸 索。由于试验系统水力旋流器给矿电机功率设计偏 小， 水力旋流器给矿水量加不上去， 使水力旋流器溢 流浓度无法继续降低。如果其浓度能够再降低， 则 旋流筛的筛上量还能再减少。 旋流筛结构简单， 耗能极少， 调整好了后基本不 需要看管， 采用旋流筛作控制分级， 不仅能保证合格 精矿的产出， 而且有利于提高水力旋流器的分级效 率和磨矿生产能力。 3 结论 1 在不增设除渣系统的条件下 ， 一段磨矿作 业可以用水力旋流器取代螺旋分级机， 这对于老选 --一 ---一- 上接第 1 7页 3 当坡底线上的孑 L 前和孑 L 间对应点爆破作用 强度相等时， 该范围是选取合理爆破参数的范围 图 3中第 2圈 ， 在此情况下 ， 爆破能量分布较均 匀， 能量利用率高， 破碎质量好， 飞石易控制。 3 结论 1 根据瞬时载体说的原理， 对双孑 L 集中药包 爆破能量进行了叠加计算， 得出的结论是 双孑 L 集中 药包的炮孑 L 密集系数 m 1 ． 5 3 时， 爆破能量利用率 最高。 2 通过对柱状药包爆破能量 的叠加 ， 得 出孑 L 距0与抵抗线 或排距b 的关系式 3 ， 应用迭代 法对 3 式求解， 可以得出一定条件下的最佳孑 L 距 3 0 厂改造具有重要意义。 2 水力旋流器分级效果与矿石性质有重要关 系。对硬度低、 易磨矿石， 其分级效果明显优于螺旋 分级机； 而对于硬度高的难磨矿石 ， 由于磨矿排矿中 合格粒级含量低， 以及水力旋流器内流体运动的波 动J陛， 会有少量粗大颗粒混人到溢流中， 致使溢流的 粒度组成发生波动。因此对硬度高的难磨矿石， 如 果一段磨矿产物即为最终磨矿产物的场合， 对水力 旋流器溢流有必要设置一简单的控制分级设备 如 旋流筛 以除去少量过粗颗粒， 确保获得稳定、 合格 的选矿精矿产品。 3 一段磨矿作业用水力旋流器取代螺旋分级 机主要有以下优点 与螺旋分级机相比， 水力旋流器 运行稳定， 操作简便； 可以降低运行成本， 大大减轻 检修的工作量和工作强度； 对于新建选厂可以大大 节省占地面积 ， 节省设备 、 基建费用； 对于老选厂改 造， 可以腾出大量空间， 用于其他技改 ， 特别是需要 增加磨矿段数的选厂， 用水力旋流器取代螺旋分级 机可以将腾出的场地用于第二段磨矿的建设。 参考文献 1 褚 良银 ， 等． 水力旋流器 ． 北京 化学工业出版社， 1 9 9 8 2 赵庆 国， 张明贤．水力旋流器分级技术 ． 北京 化学工业出版社， 2 o0 3 3 何廷树 ， 徐云华 ， 张治元．高效耐磨双金属复合水力旋流器的研 制与应用． 金属矿山， 2 0 0 3 5 4 l ～4 3 收稿 日期2 o 0 5 ． 3 - 2 8 ”一----一 和炮孑 L 邻近系数。 3 用图形方式表示 出柱状装药炮孑 L 附近区域 内爆破能量叠加结果， 直观地显示出合理孑 L 网参数 的范围， 对爆破设计时选取合理的孑 L 距、 排距 抵抗 线 具有重要的参考意义。 参考文献 1 王文景， 周胜利 ， 王泽模 ．瞬时载体说 ． 金属矿山， 2 0 0 4年 1 0 l 7～ l 9 2 王泽谟 ． 对底盘抵抗线及超深的讨论 ．浙江工程爆破， 2 0 0 4 3 l 4 ～ l 6 收稿 日期2 0 0 5 -0 2 - 2 6 维普资讯