FX-500水力旋流器在和尚橋選礦廠中的應(yīng)用

陳于海 胡 城 楊 俊

(馬鋼集團(tuán)南山礦業(yè)公司)

馬鋼集團(tuán)南山礦業(yè)公司和尚橋選礦廠是安徽省“861”重點(diǎn)工程，是馬鋼實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展戰(zhàn)略工程的重要組成部分。選礦廠設(shè)計(jì)原礦處理能力300萬t/a，鐵精礦產(chǎn)能101萬t/a，精礦鐵品位64%。選礦工藝流程為兩段磨礦—弱磁選—篩分—磁選，一段磨礦產(chǎn)品(-0.074 mm 50%)經(jīng)磁選拋尾后，粗精礦經(jīng)二段磨礦(-0.074 mm 85%)后，進(jìn)行2次磁選拋尾，磁選精礦經(jīng)高頻細(xì)篩篩分后，篩上返回二段磨礦，篩下經(jīng)1次磁選成為最終鐵精礦。為確定磨礦—分級(jí)作業(yè)水力旋流器分級(jí)效果能否滿足生產(chǎn)要求，對(duì)水力旋流器工作情況進(jìn)行了考察。

1 水力旋流器簡(jiǎn)介及工作原理

水力旋流器是一種利用流體壓強(qiáng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置，可用于存在密度差的兩相或多相分離[1]。由于離心力場(chǎng)的離心加速度遠(yuǎn)大于重力加速度，因此水力旋流器的分離效率遠(yuǎn)高于重力分離設(shè)備[2-3]。作為利用離心慣性力與重力復(fù)合力場(chǎng)的典型設(shè)備，水力旋流器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用成本低、處理量大、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于選礦的分級(jí)、脫泥、濃縮、澄清、洗礦和選別等作業(yè)[4]。

水力旋流器通常為壓力給礦，礦漿給入到水力旋流器后圍繞軸線進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生強(qiáng)大的離心力。礦漿中存在的不同粒度和密度的礦物顆粒在旋流器中以不同的速度和加速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，遵循著不同的運(yùn)動(dòng)軌跡[5]。輕細(xì)顆粒受到離心力影響較小，處于旋轉(zhuǎn)流的中心附近位置。當(dāng)?shù)V漿進(jìn)入水力旋流器的下錐體后，由于空間縮小，會(huì)形成螺旋上升的礦漿流，上升礦漿流將會(huì)攜帶輕、細(xì)顆粒從溢流管中排出[6]。粗重顆粒受離心力影響較大，進(jìn)入旋流器直柱筒體后會(huì)被甩到貼近筒壁的位置，沿著下降的旋轉(zhuǎn)流進(jìn)入到沉砂管排出。

2 工作條件

和尚橋選礦廠一段分級(jí)采用雙螺旋分級(jí)機(jī)，二段分級(jí)采用水力旋流器，其主廠房磨選工藝流程見圖1。

圖1 和尚橋選礦廠主廠房磨選工藝流程

水力旋流器給礦為弱磁選粗精礦，鐵品位為48.11%，礦漿密度為3.93 t/m3。設(shè)計(jì)給礦粒度為-0.074 mm 45%，礦漿濃度為55.23%，給礦量為997.844 m3/h，二段球磨機(jī)(型號(hào)φ5.0 m×6.4 m)處理能力為468.445 t/h。生產(chǎn)要求水力旋流器溢流細(xì)度為-0.074 mm 85%以上，底流濃度70%以上。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

為分析水力旋流器溢流產(chǎn)品的影響因素和規(guī)律，進(jìn)行給礦壓力和礦漿濃度條件試驗(yàn)。

3.1 給礦壓力試驗(yàn)

在給礦壓力分別為22，30，44，55 kPa的條件下進(jìn)行給礦試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 給礦壓力對(duì)各產(chǎn)品粒度的影響

由表1可知，在給礦濃度恒定的條件下，在試驗(yàn)的壓力范圍內(nèi)，給礦壓力越大，旋流器溢流粒度越細(xì)，并且綜合精礦粒度會(huì)隨著溢流粒度變細(xì)而變細(xì)。

3.2 給礦濃度試驗(yàn)

為了探索給礦濃度對(duì)旋流器溢流產(chǎn)品粒度的影響，根據(jù)之前的旋流器壓力試驗(yàn)結(jié)果，將壓力控制在40 kPa，在給礦濃度分別為36.4%、39.4%、46.5%和55.9%的條件下進(jìn)行4組給礦濃度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2可知，在給礦壓力恒定的條件下，給礦濃度越高，溢流產(chǎn)品的粒度越粗。

3.3 最優(yōu)條件下的生產(chǎn)指標(biāo)

根據(jù)給礦壓力和濃度的試驗(yàn)結(jié)果，在實(shí)際生產(chǎn)中，將水力旋流器壓力控制在40 kPa以上，給礦濃度控制在40%以下進(jìn)行了3組試驗(yàn)，得到的二段溢流產(chǎn)品粒度試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表2 濃度對(duì)各產(chǎn)品粒度的影響 %

給礦濃度樣品類別濃度粒度(-0.074mm)36.4二段旋給36.451.2二段旋溢21.289.1二段旋沉59.132.239.4二段旋給39.453.2二段旋溢22.685.1二段旋沉61.135.146.5二段旋給46.553.9二段旋溢28.179.1二段旋沉66.635.555.9二段旋給55.954.1二段旋溢36.770.2二段旋沉70.636.1

表3 最優(yōu)壓力濃度下的溢流粒度

由表3可知，在操作合理的條件下，二段水力旋流器能夠很好地完成生產(chǎn)指標(biāo)，提供合格的溢流產(chǎn)品。

4 結(jié) 論

(1)試驗(yàn)表明在正常范圍內(nèi)，溢流產(chǎn)品的粒度隨著給礦壓力的升高而變細(xì)，隨著給礦濃度的升高而變粗。

(2)FX-500水力旋流器操作簡(jiǎn)單，設(shè)備性能穩(wěn)定，適用于細(xì)粒分級(jí)；在合適的壓力和給礦濃度下，分級(jí)效果較好。

(3)FX-500水力旋流器能滿足選廠二段分級(jí)的指標(biāo)要求，對(duì)同類型選礦廠有較強(qiáng)的指導(dǎo)借鑒意義。

[1] 趙慶國，張明賢.水力旋流器分離技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

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

[3] 顧可名，張國昭，牛 牧，等.水力旋流器國內(nèi)外發(fā)展近況[J].中國水運(yùn)月刊，2015， 15(5):82-85.

[4]SCHUETZS，PIESCHEM.NumericalSimulationofHydrocyclones[J].ChemieIngenieurTechnik-CIT，2015，73(6):640-642.

[5] 張鵬飛，謝海云，陳祿政，等.水力旋流器在鐵礦選礦中的應(yīng)用及發(fā)展[J].新型工業(yè)化，2016，6(4):8-15.

[6] 盛惠敏.水力旋流器工藝改造生產(chǎn)實(shí)踐[J].新疆有色金屬，2016(5):84-85.