HRC60高壓濃密機(jī)在歪頭山鐵礦馬耳嶺選礦車間的應(yīng)用

李紅文,程永維

(本鋼歪頭山鐵礦,遼寧本溪 117006)

·機(jī)械設(shè)備·

HRC60高壓濃密機(jī)在歪頭山鐵礦馬耳嶺選礦車間的應(yīng)用

李紅文,程永維

(本鋼歪頭山鐵礦,遼寧本溪 117006)

文章闡述了歪頭山鐵礦馬耳嶺選礦車間根據(jù)尾礦性質(zhì),引進(jìn)長(zhǎng)沙礦冶研究院高壓濃密機(jī)技術(shù),提高了底流排放濃度,降低了尾礦輸送環(huán)節(jié)各種消耗,滿足了生產(chǎn)需求,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

尾礦性質(zhì);高壓濃密機(jī);底流濃度;絮凝劑

歪頭山鐵礦是集采礦、選礦、運(yùn)輸為一體的大型綜合性礦山,是本鋼兩大主要原料基地之一,選礦車間1970年投產(chǎn),現(xiàn)有10臺(tái)自磨機(jī)與9臺(tái)球磨機(jī)組成的9個(gè)磨選系統(tǒng)及3個(gè)再磨深選系統(tǒng),全工藝流程為粗破碎—干選—自球磨磨礦—三段選別—細(xì)篩再磨深選單一磁選工藝流程,年產(chǎn)品位68.50%的鐵精礦170萬(wàn)t左右。

目前隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,對(duì)鋼鐵材料的需求日益增大。為彌補(bǔ)鐵精礦短缺,滿足馬耳嶺球團(tuán)廠造球原料需求,本鋼集團(tuán)公司于2008年在歪頭山鐵礦投資新建了馬耳嶺選礦車間,年產(chǎn)68.50%品位鐵精礦200萬(wàn)t,尾礦處理技術(shù)成為制約該選礦車間生產(chǎn)能力的重要因素。而尾礦輸送成本在選礦生產(chǎn)成本中占很大的比重,采用高濃度輸送能取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。因此,采用新的濃縮技術(shù)是新建選礦車間的必然選擇。

1 國(guó)內(nèi)外濃縮技術(shù)進(jìn)展

濃縮是化工冶金礦業(yè)等連續(xù)物料流程作業(yè)的主要固液分離工序,濃密機(jī)是固液分離的主要設(shè)備。第一批濃密機(jī)于二十世紀(jì)初期建造,隨著資源的日趨貧化,選礦廠的處理量日益擴(kuò)大。伴隨企業(yè)對(duì)環(huán)保的日益關(guān)注,濃密機(jī)技術(shù)取得了重要進(jìn)展,眾多的科研院所進(jìn)行了大量的應(yīng)用研究,開(kāi)發(fā)了多種型號(hào)的新型濃密機(jī),主要可分為高壓濃密機(jī)和深錐濃密機(jī)。

我國(guó)大型選礦廠目前普遍采用的是50 m周邊傳動(dòng)濃密機(jī),這種濃密機(jī)用于處理尾礦時(shí),一般底流濃度較低,國(guó)內(nèi)大部分的50 m周邊傳動(dòng)濃密機(jī)的底流濃度低于30%,少量的可接近于40%,但底流濃度很不穩(wěn)定。例如歪頭山鐵礦選礦車間現(xiàn)有6臺(tái)30 m和2臺(tái)53 m濃密機(jī),提鐵降硅新工藝運(yùn)行以來(lái),經(jīng)常出現(xiàn)影響生產(chǎn)正常運(yùn)行的現(xiàn)象,主要體現(xiàn)以下幾個(gè)方面:(1)濃縮機(jī)處理能力低,8臺(tái)濃密機(jī)年處理尾礦量320萬(wàn)t,呈現(xiàn)出處理能力不足的現(xiàn)象;(2)濃縮溢流水水質(zhì)惡化;(3)濃縮底流濃度低,只能達(dá)到22%左右,礦漿量增大,造成尾礦輸送泵站處理能力不足,出現(xiàn)泵站跑尾現(xiàn)象;(4)濃縮機(jī)故障率增高,耙齒、耙架曾出現(xiàn)嚴(yán)重變形現(xiàn)象。因此,選擇處理能力大、底流濃度高、節(jié)能降耗的新型濃密機(jī)成為馬耳嶺選礦車間濃密機(jī)選型的必然趨勢(shì)。

二十世紀(jì)九十年代以來(lái),國(guó)外固液分離推陳出新,發(fā)展出一類新型濃密機(jī)——高壓濃密機(jī),廣泛應(yīng)用于礦山尾礦表面充填及井下充填、化工冶金的洗滌脫水,后引入礦物加工領(lǐng)域。長(zhǎng)沙礦冶研究院從1986年開(kāi)始研究濃縮及高壓濃密機(jī),目前最大的淺錐型高壓濃密機(jī)直徑60 m,是我國(guó)首個(gè)極重型的最大規(guī)格的濃密機(jī)。

2 尾礦試驗(yàn)研究

2.1 尾礦粒度分析

物料的篩分分析列于表1。從表1篩析結(jié)果可知,尾礦中粗粒含量較低,-37μm細(xì)粒含量較高,但細(xì)粒屬次生礦泥,原生礦泥含量低,所以-10μm粒級(jí)含量比較低。

表1 尾礦的篩分分析

2.2 尾礦礦物組成

尾礦主要由陽(yáng)起石、石英、赤鐵礦、黃鐵礦組成,其中陽(yáng)起石占75%,石英約占10%,另外還有少量角閃石,尾礦密度為2.6 t/m3。

2.3 沉降試驗(yàn)

對(duì)不同濃度尾礦漿進(jìn)行了自然沉降和絮凝劑沉降試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果分別見(jiàn)圖1、圖2和圖3。試驗(yàn)沉降初始濃度為4%,不加藥自然沉降時(shí),礦漿中粗細(xì)粒離析快,粗粒很快沉降,但細(xì)粒漂浮時(shí)間長(zhǎng),濃密機(jī)處理量低,根據(jù)計(jì)算,當(dāng)要求濃密機(jī)溢流水含固量達(dá)到外排水標(biāo)準(zhǔn)時(shí),其處理量?jī)H為15 kg/m2·h。絮凝沉淀結(jié)果分別見(jiàn)圖4、圖5和圖6。加藥后礦漿中的粗細(xì)粒絮凝在一起,粗粒成為細(xì)粒的載體,成為典型的受阻沉降,沉降速度大大加快,但絮凝體極不穩(wěn)定,易破裂,濃密機(jī)中如給料流速度控制不好,則絮凝體破裂,使?jié)饷軝C(jī)的溢流水質(zhì)變差,為使?jié)饷軝C(jī)得到好的水質(zhì),必須嚴(yán)格控制濃密機(jī)的給料流紊動(dòng)速度。

圖1 自然沉降的沉降曲線

圖2 自然沉降不同沉降時(shí)間壓縮層礦漿濃度

圖3 自然沉降不同沉降時(shí)間澄清水含固量

圖4 絮凝沉降的沉降曲線

圖5 絮凝沉降不同沉降時(shí)間壓縮層礦漿濃度

圖6 絮凝沉降不同沉降時(shí)間澄清水含固量

3 濃密機(jī)的選型

3.1 濃密機(jī)的選型依據(jù)

1.沉降速度。根據(jù)礦漿的沉降速度選擇濃密機(jī)的面積。歪頭山鐵礦尾礦濃度極低,尾礦漿中粗細(xì)粒級(jí)易離析,影響濃密機(jī)的處理量和溢流水質(zhì),因此以加少量藥劑為宜。

2.濃密機(jī)溢流含固量。要求含固量低時(shí),要按溢流含固量要求對(duì)按沉降速度選擇的濃密機(jī)面積進(jìn)行校驗(yàn)。

3.濃密機(jī)的給礦體積量。濃度低時(shí),給礦體積量大,濃密機(jī)內(nèi)礦砂紊動(dòng)擴(kuò)散激烈,導(dǎo)致細(xì)粒級(jí)漂浮,或絮凝體破壞,影響溢流水質(zhì),應(yīng)考慮濃密機(jī)的池體形式及給料方式,穩(wěn)定濃密機(jī)內(nèi)流場(chǎng)。

4.濃密機(jī)的傳動(dòng)扭矩。在濃密機(jī)的沉降面積滿足處理能力要求后還要考慮濃密機(jī)的傳動(dòng)扭矩,當(dāng)要求的底流濃度高,物料粒度粗時(shí),應(yīng)采用重負(fù)載或極重負(fù)載濃密機(jī),濃密機(jī)的扭矩相應(yīng)要增大,國(guó)外濃密機(jī)的設(shè)計(jì)與國(guó)內(nèi)不同,現(xiàn)在基本上不是通用設(shè)計(jì),不適用一個(gè)固定型號(hào)去滿足不同的應(yīng)用要求,而是模塊化的設(shè)計(jì),根據(jù)沉降速度選擇濃密機(jī)的面積,然后根據(jù)濃密機(jī)的負(fù)載配用相應(yīng)的輕負(fù)載、重負(fù)載和極重負(fù)載的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),最后組成1臺(tái)完整的濃密機(jī)。

3.2 濃密機(jī)選型方案

高壓濃密機(jī)的選型應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定,高濁度水給水設(shè)計(jì)規(guī)范,當(dāng)水中固體密度為2.65～2.85 t/m3,水中固體濃度為2%～10%時(shí),設(shè)計(jì)應(yīng)采用Φ50～100 m濃縮池進(jìn)行混凝沉淀時(shí),表面水力負(fù)荷為0.4～0.5 m3/m2·h,出水懸浮物含量為100～500 mg/L,底流濃度可達(dá)30%～40%。

根據(jù)馬耳嶺選礦車間尾礦礦漿濃度低,底流濃度設(shè)計(jì)要求達(dá)到40%～45%、溢流水質(zhì)懸浮物含量要求滿足≤70 mg/L等條件,濃密機(jī)設(shè)計(jì)選型選擇兩個(gè)方案。

3.2.1 高壓濃密機(jī)選型方案1

近年新建的冶金礦山選礦廠尾礦濃縮,一般均采用高效濃縮機(jī),高效(高壓)濃密機(jī)是借助于投加絮凝劑,使?jié){體中粒聚凝成團(tuán),以提高沉降速度,達(dá)到高效的目的。

根據(jù)國(guó)內(nèi)近年來(lái)尾礦濃縮實(shí)例:如鞍鋼胡家廟選廠、太鋼尖山鐵礦選礦廠、鞍鋼調(diào)軍臺(tái)選礦廠等尾礦濃縮,采用的形式為濃縮池配置機(jī)械加速澄清池,兩段尾礦濃縮澄清方式,按照上述選礦廠尾礦濃縮方式,馬耳嶺選礦車間濃縮設(shè)計(jì):按鞍鋼胡家廟選廠標(biāo)準(zhǔn),需要選擇2臺(tái)Φ100 m高壓濃密機(jī);按太鋼尖山鐵礦選廠標(biāo)準(zhǔn),需要2臺(tái)Φ80 m高壓濃密機(jī);按高濁度水設(shè)計(jì)規(guī)范,需要2臺(tái)Φ70 m高壓濃密機(jī)。由于受廠址地形、占地面積的限制,只能布置2臺(tái)Φ70 m高壓濃密機(jī),其表面水力負(fù)荷為0.485 m3/m2·h。

3.2.2 高壓濃密機(jī)選型方案2

HRC型高壓濃密機(jī)是長(zhǎng)沙礦冶研究院專有技術(shù),經(jīng)計(jì)算馬耳嶺選礦車間尾礦濃縮,應(yīng)選用HRC60型2臺(tái),采用一段尾礦濃縮澄清方式,取消方案1中的2臺(tái)Φ29 m澄清池,為滿足溢流水質(zhì)懸浮物含量≤70 mg/L的設(shè)計(jì)要求,需在Φ60 m濃密機(jī)中添加絮凝劑,用量約為15 g/t干礦。

3.2.3 高壓濃密機(jī)選型方案比較

方案1為國(guó)內(nèi)冶金礦山選礦廠近幾年常選用的尾礦濃縮方案,技術(shù)成熟,工藝運(yùn)行可靠。

方案2 HRC型高壓濃密機(jī)系列是新型的尾礦濃縮設(shè)備,目前HRC系列的Φ25 m規(guī)格的高壓濃密機(jī)已在多家生產(chǎn)實(shí)踐中得到證實(shí),運(yùn)行效果良好,技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定。

從占地面積、總圖布置、處理能力、底流濃度、運(yùn)行成本、建設(shè)投資等多方面進(jìn)行比較,對(duì)馬耳嶺選礦車間尾礦粒度組成、沉降速度、濃密機(jī)的驅(qū)動(dòng)扭矩等綜合試驗(yàn)及濃密機(jī)的應(yīng)用情況,確定選用2臺(tái)Φ60 m重型HRC型濃密機(jī)。

該高壓濃密機(jī)的工藝設(shè)計(jì)指標(biāo)為:處理量200 t/h (干礦量);給礦體積量4 042 m3/t;底流重量濃度45%;底流體積量321.36 m3/t。不加藥時(shí)的溢流含固量2 000 mg/L。添加藥劑用量約為20～25 g/t干礦,可確保溢流含固量可小于70 mg/L。

4 高壓濃密機(jī)應(yīng)用效果

4.1 生產(chǎn)工藝過(guò)程

馬耳嶺選礦車間的全部尾礦經(jīng)溜槽流至濃密機(jī)的給礦分配池,然后經(jīng)給礦管沿給礦橋架自流至濃密機(jī)中心分散井,絮凝劑在泵站調(diào)制好后,通過(guò)軟管泵送至濃密機(jī)中心和礦漿混合,沉降到濃密機(jī)底部的礦砂在耙子的作用下集中到濃密機(jī)中心排出進(jìn)入底流渣漿泵,由底流渣漿泵送至總砂泵站,而濃密機(jī)的溢流經(jīng)管道自流至環(huán)水泵站。

4.2 設(shè)備組成及其特點(diǎn)

HRC60高壓濃密機(jī)由混凝土池體、中心盤、耙子系統(tǒng)、傳動(dòng)架、給礦系統(tǒng)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)等組成。該濃密機(jī)系長(zhǎng)沙礦冶研究院開(kāi)發(fā)的重載高壓濃密機(jī),該設(shè)備以我國(guó)目前大量應(yīng)用的周邊傳動(dòng)技術(shù)為基礎(chǔ),集成最新的礦漿絮凝反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究成果,具有驅(qū)動(dòng)扭矩大、處理量大、底流濃度高、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、設(shè)備成本低等特點(diǎn),專用于處理粒度較粗的物料,同時(shí)要求底流濃度較高但不是太高,底流仍為漿體的應(yīng)用領(lǐng)域,用于處理馬耳嶺選礦車間尾礦,底流濃度可以達(dá)到45%以上,可以實(shí)現(xiàn)高濃度輸送。

4.3 應(yīng)用實(shí)踐效果

馬耳嶺選礦車間自2010年7月30日投產(chǎn)以來(lái),2臺(tái)高壓濃密機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,技術(shù)指標(biāo)先進(jìn),底流濃度高達(dá)48.75%,溢流水質(zhì)清澈,經(jīng)檢測(cè),溢流含固量?jī)H為30 mg/L,遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)能力,極大地降低了尾礦輸送環(huán)節(jié)的各種消耗,完全能夠滿足生產(chǎn)需求。

5 結(jié) 語(yǔ)

1.HRC高壓濃密機(jī)總體上吸收了國(guó)際上最新的濃密機(jī)技術(shù),并考慮了我國(guó)濃密機(jī)處理物料的特點(diǎn),融入了長(zhǎng)沙礦冶研究院在高壓濃密機(jī)研究上的專有技術(shù),目標(biāo)是干礦處理能力大,底流濃度高,可以達(dá)到50%～55%,對(duì)于粗粒度的物料或鐵精礦底流濃度可達(dá)60%以上。

2.HRC高壓濃密機(jī)池體較深,深的池體使?jié)饷軝C(jī)中心部位的流體紊動(dòng)降低,同時(shí)提高了壓縮床層的壓力,可提高壓縮層的濃度,細(xì)粒的擴(kuò)散也得到抑制,可改善溢流水質(zhì)。

3.HRC高壓濃密機(jī)池體坡度大,大的池體坡度和濃密機(jī)的攪拌機(jī)構(gòu)結(jié)合對(duì)壓縮床層產(chǎn)生非平衡的加壓作用,可快速得到很高的底流濃度。

4.HRC高壓濃密機(jī)帶有水下軸承,防止耙子載荷大時(shí)偏轉(zhuǎn)。

5.HRC高壓濃密機(jī)處理量大,底流濃度高,占地面積小。

[1] 魏德州.固體物料分選學(xué)(第二版)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2009.235-238.

[2] 印萬(wàn)忠,丁亞卓.鐵礦選礦新技術(shù)與設(shè)備[M].北京:冶金工業(yè),2008.165-183.

HRC60 High-pressure Thickener’s Application in the Waitoushan Iron Mine Maerling Processing Workshop

LI Hong-wen,CHENGYong-wei
(Waitoushan Iron Mine.Mining Co.of Ben Steel,Benxi117006,China)

This paper describes Waitoushan Iron ore Maerling dressing plant.According to the nature of the tailings,it has introduced the high-pressure thickener technology from Changsha mining and metallurgy research institute to improve the bottom discharge concentration,reduce the consumption of various tailings transport links, and meet the production needs,which has made significant economic benefits.

tailings properties;high-pressure thigkener;underflow concentration;flocculant

TD463

A

1003-5540(2011)02-0057-04

李紅文(1966-),男,高級(jí)工程師,主要從事金屬礦山技術(shù)管理工作。

2011-02-26