余厚福,李永峰,申 滔 ,劉 倩
(1.江西銅業(yè)集團(tuán)銀山礦業(yè)有限責(zé)任公司,江西 上饒 334200;2.威海市海王旋流器有限公司,山東 威海 264200)
水力旋流器是根據(jù)固液兩相流體在離心力場中所受離心力大小的不同而設(shè)計(jì)的,在諸多領(lǐng)域中得到大量應(yīng)用[1]。水力旋流器是依靠入料礦漿流產(chǎn)生的離心力來進(jìn)行固液分離的,質(zhì)量大的顆粒向旋流器器壁運(yùn)動(dòng),沿圓錐段筒壁呈螺旋形向下加速運(yùn)動(dòng),由旋流器底端沉沙口排出,質(zhì)量小的顆粒在軸向速度場力的作用下,向旋流器中心運(yùn)動(dòng),經(jīng)溢流管排出[2]。旋流器的溢流管和沉砂口的直徑及圓錐段的錐角對旋流器的分級(jí)效果起著決定性的作用。
銀山礦業(yè)公司6500t/d 銅硫選礦廠磨礦系統(tǒng)采用SABC 流程,半自磨給礦粒度小于350mm,原礦通過皮帶運(yùn)輸機(jī)給入φ7.0×3.5m 型半自磨機(jī),半自磨機(jī)排礦經(jīng)篩孔規(guī)格為 12mm×25mm 圓筒篩篩分,篩上產(chǎn)品進(jìn)入頑石破碎機(jī)破碎后再返回半自磨機(jī)再磨,篩下產(chǎn)品經(jīng)渣漿泵給入 FX660-GT×8 型旋流器組(4 開4 備)進(jìn)行分級(jí),旋流器沉砂經(jīng)過φ4.8×7.0m 型球磨機(jī)再磨后返回旋流器分級(jí),旋流器溢流進(jìn)入浮選作業(yè)。由于該礦石中銅硫嵌布粒度較細(xì),結(jié)合緊密,伴生金呈超細(xì)粒級(jí)分布于黃銅礦和黃鐵礦之間,而有用礦物和脈石嵌布粒度較粗,對此類礦石一般采用“銅硫混浮——混合精礦再磨再分離”的工藝流程[3-5]。一段FX660-GT×8 型旋流器組溢流細(xì)度要求+178μm 粒級(jí)含量≤8%,-74μm 粒級(jí)含量≥65%。該系統(tǒng)投產(chǎn)以來,隨著生產(chǎn)的逐步穩(wěn)定,磨礦系統(tǒng)臺(tái)效由投產(chǎn)初期的270.8t/h 提高到300t/h,旋流器溢流中+178μm 粒級(jí)含量超過了8%。一段磨礦分級(jí)工藝流程見圖1。
圖1 一段磨礦工藝流程圖
2017 年7 月17 日和19 日,針對原結(jié)構(gòu)旋流器進(jìn)行兩次流程考察,分析該狀態(tài)下旋流器運(yùn)行指標(biāo)。兩次流程考察旋流器運(yùn)行指標(biāo)見表1,針對兩次考察結(jié)果作平均值計(jì)算,結(jié)果見表2。
(1)原結(jié)構(gòu)旋流器溢流中-74μm 級(jí)別含量達(dá)到 65.82%,滿足選別要求。
(2)原結(jié)構(gòu)旋流器溢流中+178μm 級(jí)別含量9.36%,該指標(biāo)略高于設(shè)計(jì)值。
(3)原結(jié)構(gòu)旋流器-74μm 級(jí)別分級(jí)效率54.68%,分級(jí)作業(yè)返砂比 243.89%。
為了降低溢流中+178μm 粒級(jí)的含量,決定采用蝸殼預(yù)分級(jí)結(jié)構(gòu)旋流器對現(xiàn)場原旋流器進(jìn)行優(yōu)化[6],降低旋流器溢流中+178μm 級(jí)別含量,提高旋流器分級(jí)效率。
表1 原結(jié)構(gòu)旋流器考查指標(biāo)
表2 原結(jié)構(gòu)旋流器考查指標(biāo)平均值
新型蝸殼預(yù)分級(jí)旋流器,采用離心蝸殼預(yù)分級(jí)技術(shù)及旋流分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)礦物的分級(jí),礦物進(jìn)入旋流器分離室之前,便因粒度的差異形成離心沉降分層,效果如圖2 所示,圖中(a)為傳統(tǒng)旋流器,礦物進(jìn)入分離室之前狀態(tài)較為雜亂,圖中(b)為新型蝸殼預(yù)分級(jí)式旋流器,物料進(jìn)入分離室前便得以分層。使用新型蝸殼預(yù)分級(jí)式旋流器與傳統(tǒng)旋流器相比,旋流器溢流中短路流更少,溢流中物料粒度分布更規(guī)律。
圖2 傳統(tǒng)旋流器和渦殼預(yù)分級(jí)旋流器分級(jí)效果示意圖
原結(jié)構(gòu)旋流器錐體為單一錐角,容易造成旋流器溢流指標(biāo)不穩(wěn)定,因此試用過程中優(yōu)化旋流器錐體結(jié)構(gòu),由單一錐角優(yōu)化為復(fù)合錐角,通過錐角優(yōu)化,延長錐體長度,增加物料在旋流器中的分離時(shí)間,提高旋流器分級(jí)效率。
旋流器柱段高度影響旋流器分離粒度及分級(jí)效率,最佳的柱段高度使物料具有最佳的分離時(shí)間。在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)規(guī)格及生產(chǎn)指標(biāo)的基礎(chǔ)上延長旋流器柱段高度,對柱段高度進(jìn)行優(yōu)化。
研究表明,適當(dāng)增加溢流管壁厚,使預(yù)分離空間變小,并使預(yù)分離空間的雙環(huán)渦流變?yōu)閱苇h(huán)渦流,降低能量消耗。另外,溢流管壁厚增加,使得旋轉(zhuǎn)流分離設(shè)備內(nèi)部零速包絡(luò)面范圍增大,增加顆粒的分選空間,提高旋轉(zhuǎn)流分離設(shè)備的分離性能,提高分級(jí)效率。
使用HRT 耐磨橡膠作為新型進(jìn)料體內(nèi)襯材質(zhì),使旋流器進(jìn)料體具有更為光滑的內(nèi)表面,可以減弱旋流器內(nèi)部流場的紊流程度,提高旋流器的分級(jí)效率及分級(jí)細(xì)度。
蝸殼預(yù)分級(jí)新結(jié)構(gòu)旋流器安裝后,首先進(jìn)行常規(guī)性試驗(yàn),先后調(diào)整旋流器溢流管及沉砂口規(guī)格,在旋流器溢流管直徑為200mm、沉砂口直徑為130mm 的配置參數(shù)下,2018 年1 月22 日至24日期間,進(jìn)行3 次流程考察,分析該狀態(tài)下旋流器運(yùn)行指標(biāo),考察旋流器運(yùn)行指標(biāo),結(jié)果見表3。取3 次流程考察結(jié)果平均值見表4。
通過表中數(shù)據(jù)可以看出:
(1)旋流器溢流中+178μm 級(jí)別含量降至8%以下,-74μm 級(jí)別含量可達(dá)65%以上。
(2)旋流器分級(jí)效率平均51.97%,相比原旋流器,分級(jí)效率有所下降。
為了進(jìn)一步提高新結(jié)構(gòu)旋流器分級(jí)效率,下一步對蝸殼預(yù)分級(jí)旋流器錐體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,將旋流器小錐體由常規(guī)的20°錐角優(yōu)化為10°錐角。
表3 渦殼旋流器首次考查指標(biāo)
表4 渦殼旋流器首次考查指標(biāo)平均值
為進(jìn)一步提高旋流器分級(jí)效率,對旋流器錐體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,將旋流器小錐體角度由20°優(yōu)化為10°,即旋流器錐體為復(fù)合錐體。同時(shí),將旋流器溢流管規(guī)格更換為220mm,沉砂口規(guī)格更換為140mm,將旋流器運(yùn)行臺(tái)數(shù)由4 臺(tái)調(diào)整為3 臺(tái)。
2018 年3 月21 日至3 月24 日期間,進(jìn)行4次流程考察,分析該狀態(tài)下旋流器運(yùn)行指標(biāo),結(jié)果見表5。取4 次考察結(jié)果作平均值計(jì)算,結(jié)果見表6。
表5 渦殼旋流器調(diào)整后考查指標(biāo)
表6 渦殼旋流器調(diào)整后考查指標(biāo)平均值
通過表中數(shù)據(jù)可以看出
(1)旋流器溢流中+178μm 級(jí)別含量平均為6.34%,較原旋流器降低約3 個(gè)百分點(diǎn),-74μm級(jí)別含量平均為67.67%,較原旋流器提高了1.85個(gè)百分點(diǎn)。
(2)旋流器分級(jí)效率平均為55.45%,分級(jí)效率較原旋流器提高0.77 個(gè)百分點(diǎn)。
(3)分級(jí)作業(yè)返砂比平均為214.6%,較原旋流器降低29.23 個(gè)百分點(diǎn)。
(1)蝸殼預(yù)先分級(jí)新結(jié)構(gòu)旋流器與老結(jié)構(gòu)旋流器相比,溢流中+80 日級(jí)別含量降低了3.02 個(gè)百分點(diǎn),-74μm 級(jí)別提高了1.85 個(gè)百分點(diǎn),旋流器分級(jí)效率提高了1.77 個(gè)百分點(diǎn)。分級(jí)作業(yè)返砂比降低了29.23 個(gè)百分點(diǎn)。溢流中+178μm 級(jí)別含量的降低為后續(xù)選別指標(biāo)的優(yōu)化創(chuàng)造了空間。
(2)旋流器運(yùn)行臺(tái)數(shù)由4 臺(tái)降低為3 臺(tái),節(jié)省了生產(chǎn)設(shè)備成本,減少了日常工作維護(hù)量。