蝸殼旋流器在某選礦廠一段磨礦—分級(jí)中的應(yīng)用

李永峰 吳慶才 馬鵬飛

(1.威海市海王旋流器有限公司；2.江西銅業(yè)集團(tuán)德興銅礦)

某選礦廠生產(chǎn)能力約230 t/h，使用MQY 5.03 m×6.4 m球磨機(jī)與FX660×6型旋流器組構(gòu)成閉路磨礦分級(jí)作業(yè)。FX660旋流器采用傳統(tǒng)的進(jìn)料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，錐體錐角較小，磨礦—分級(jí)系統(tǒng)返砂比較高，旋流器溢流中粗顆粒含量較高，影響后續(xù)選別作業(yè)指標(biāo)，需進(jìn)行改進(jìn)。

1 原分級(jí)指標(biāo)

某選礦廠原FX660旋流器分級(jí)指標(biāo)見表1。

表1 原旋流器分級(jí)指標(biāo) %

由表1可知，原FX660旋流器溢流+0.178 mm含量占10.63%，高于設(shè)計(jì)值(8%)，返砂比551.37%，存在較大的優(yōu)化空間。

通過分析，F(xiàn)X660旋流器入料方式不合理是造成溢流粒度偏粗、返砂比較高的主要原因，因此主要從旋流器的入料方式和錐體角度方面對(duì)磨礦—分級(jí)作業(yè)進(jìn)行優(yōu)化，擬采用FXY660-GX型蝸殼預(yù)分級(jí)旋流器(威海市海王旋流器有限公司)替代原FX660旋流器。

2 蝸殼旋流器

2.1 蝸殼預(yù)分級(jí)進(jìn)料體

旋流器自工業(yè)應(yīng)用以來，入料方式先后經(jīng)歷了切線式入料、漸開線式入料、螺旋線式入料3個(gè)階段[1]。蝸殼旋流器采用蝸殼預(yù)分級(jí)進(jìn)料體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有360°的入料包角，料漿在進(jìn)入旋流器分離室前可得到預(yù)先分級(jí)，粗、細(xì)顆粒以分層有序的狀態(tài)進(jìn)入分離室分級(jí)。蝸殼預(yù)分級(jí)進(jìn)料體結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

(1)料漿預(yù)先分級(jí)增強(qiáng)了礦漿的穩(wěn)流程度，減少了分離室內(nèi)短路流的產(chǎn)生，降低了粗顆粒物料進(jìn)入溢流的概率，同時(shí)也降低了細(xì)顆粒物料進(jìn)入沉砂的概率。

(2)蝸殼預(yù)分級(jí)旋流器進(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，從而可以使旋流器襯套擁有更長(zhǎng)的使用壽命。

(3)蝸殼預(yù)分級(jí)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。

2.2 20°錐體角度設(shè)計(jì)

旋流器錐體角度指錐體部分的夾角，就同一規(guī)格的旋流器而言，錐角大的錐體短，料漿分離時(shí)間就短；錐角小的錐體長(zhǎng)，物料分離時(shí)間也長(zhǎng)[2]。通常情況下，用于細(xì)粒料漿分級(jí)、澄清、脫泥、濃縮作業(yè)的旋流器錐體角度小于20°，一般料漿分級(jí)作業(yè)旋流器錐體角度等于20°，粗粒料漿分級(jí)作業(yè)旋流器錐體角度大于20°[3]。原旋流器錐體角度為13°，適用于脫水、脫泥、濃縮作業(yè)，用于常規(guī)分級(jí)作業(yè)返砂比較高。

2.3 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[4]。增加柱段高度可增加旋流器內(nèi)的分離空間、延長(zhǎng)流體在分級(jí)設(shè)備內(nèi)的停留時(shí)間，提高分離效率。

合理增加柱段高度，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；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。

2.4 旋流器配置參數(shù)

旋流器溢流管直徑除了影響旋流器生產(chǎn)能力和分離粒度外，還影響旋流器的分級(jí)效率、產(chǎn)物分配和產(chǎn)物濃度[5]。沉砂口直徑是對(duì)旋流器分離指標(biāo)有重大影響的因素之一，也是生產(chǎn)過程中必須加以嚴(yán)格控制的結(jié)構(gòu)參數(shù)[6]。通過給蝸殼旋流器配備3種不同規(guī)格的溢流管和3種不同規(guī)格的沉砂口，調(diào)整磨礦分級(jí)作業(yè)的溢流粒度組成及返砂比。

3 工作參數(shù)試驗(yàn)

采用蝸殼旋流器代替原FX660旋流器對(duì)磨礦產(chǎn)品進(jìn)行分級(jí)試驗(yàn)，以優(yōu)化蝸殼旋流器工作參數(shù)。

3.1 溢流管和沉砂口直徑試驗(yàn)

固定蝸殼旋流器柱段高度H=500 mm，進(jìn)行溢流管和沉砂口直徑試驗(yàn)。

(1)在溢流管直徑260 mm、沉砂口直徑120 mm(組合1)的條件下，進(jìn)行分級(jí)試驗(yàn)，結(jié)果見表2。

表2 組合1配置條件下分級(jí)試驗(yàn)結(jié)果 %

從表2可以看出，蝸殼旋流器分級(jí)返砂比420.02%，相比FX660旋流器明顯降低，但溢流中+0.178 mm含量10.46%，仍高于設(shè)計(jì)指標(biāo)，未能達(dá)到預(yù)期要求。

(2)增大蝸殼旋流器沉砂口直徑為130 mm、溢流管直徑260 mm不變(組合2)，該條件下的分級(jí)試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3表明，增大蝸殼旋流器沉砂口直徑后，溢流中+0.178 mm含量為10.86%，返砂比790.66%。相比原旋流器均出現(xiàn)不同程度的增加，說明增大沉砂口直徑未能起到優(yōu)化旋流器溢流細(xì)度和返砂比的效果。

(3)調(diào)整蝸殼旋流器沉砂口直徑為120 mm、溢流管直徑240 mm(組合3)，該條件下的分級(jí)試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表3 組合2配置條件下分級(jí)試驗(yàn)結(jié)果 %

表4 組合3配置條件下分級(jí)試驗(yàn)結(jié)果 %

表4表明，縮小蝸殼旋流器溢流管直徑后，溢流中+0.178 mm含量為7.39%，符合設(shè)計(jì)要求；返砂比414.03%，相對(duì)于原旋流器低137.34個(gè)百分點(diǎn)；溢流中-0.074 mm含量60.68%，略高于原旋流器，但仍未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3.2 柱段高度試驗(yàn)

為進(jìn)一步提高蝸殼旋流器溢流細(xì)度，在溢流管直徑240 mm、沉砂口直徑120 mm的條件下，增加蝸殼旋流器柱段高度至800 mm，進(jìn)行分級(jí)試驗(yàn)，結(jié)果見表5。

表5 柱段高度800 mm時(shí)分級(jí)試驗(yàn)結(jié)果 %

表5表明，增加蝸殼旋流器柱段高度后，溢流中+0.178 mm含量4.51%，-0.074 mm含量63.75%，均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。返砂比443.53%，相比原旋流器降低107.84個(gè)百分點(diǎn)，分級(jí)效率達(dá)52.01%，分級(jí)效率較高，整體分級(jí)效果令人滿意。

4 結(jié) 論

相比FX660旋流器，蝸殼旋流器采用蝸殼預(yù)分級(jí)進(jìn)料體結(jié)構(gòu)，360°的入料包角可對(duì)料漿進(jìn)行預(yù)先分級(jí)，增強(qiáng)礦漿的穩(wěn)流程度，襯套使用壽命更長(zhǎng)，易損件成本低，更換方便，制造、維修成本低。

在蝸殼旋流器沉砂口直徑為120mm、溢流管直徑240mm、柱段高度至H2=800mm的配置參數(shù)下，某選礦廠磨礦產(chǎn)品經(jīng)蝸殼旋流器分級(jí)后，溢流+0.178mm粗粒級(jí)含量和-0.074mm含量分別為4.51%、63.75%，均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。返砂比相比原旋流器降低107.84個(gè)百分點(diǎn)，分級(jí)效率較高，整體分級(jí)指標(biāo)優(yōu)于原旋流器，因此蝸殼旋流器可用于該選礦廠磨礦—分級(jí)作業(yè)的技術(shù)改造。

[1] 褚良銀,陳文梅.旋流器分離理論[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2002.

[2] 龐學(xué)詩(shī).水力旋流器技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:中國(guó)石化出版社,2011.

[3] 段希祥,肖慶飛.碎礦與磨礦[M].3版.北京:冶金工業(yè)出版社,2012.

[4] 劉嘯時(shí),張?jiān)?選礦過程中水力旋流器溢流粒度分布軟測(cè)量研究[J].礦冶,2005，14(1)：74-77.

[5] 孫肇淑,胡岳華.旋流器參數(shù)的合理選擇[J].礦冶工程,2003,23(6):38-40.

[6] 孫 盈,王宇斌,張治元,等.一段磨礦分級(jí)應(yīng)用水力旋流器的研究與實(shí)踐[J].金屬礦山,2005(5)：27-30.