包鋼寶山礦業(yè)一段旋流器技改應(yīng)用實(shí)踐

姜立峰，初福棟，季安坤，姜程陽(yáng)

1包鋼 (集團(tuán)) 公司選礦廠 內(nèi)蒙古包頭 014010

2威海市海王旋流器有限公司 山東威海 264200

包頭白云鄂博礦床是我國(guó)的一個(gè)特大型鐵、稀土、鈮等多金屬共生礦床，也是包鋼集團(tuán)重要的鋼鐵原料和稀土原料基地。礦石中的鐵礦物以磁鐵礦居多，其次是赤鐵礦、假象赤鐵礦和褐鐵礦等，主要與螢石、白云石、石英、方解石等硅酸鹽礦物共生[1-2]。包鋼（集團(tuán)）寶山礦業(yè)公司是處理該類礦石的一個(gè)選廠。

水力旋流器是利用離心力場(chǎng)加速礦漿中固體顆粒沉降和強(qiáng)化分離過(guò)程的有效分離設(shè)備，是選廠分級(jí)作業(yè)重要的一環(huán)。由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小、設(shè)備成本低、生產(chǎn)能力大、分級(jí)效率高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各大選廠。寶山礦業(yè)公司采用三段磨礦分級(jí)工藝，但由于礦石性質(zhì)變化、鐵精礦產(chǎn)量需求增大等原因，現(xiàn)有的一段旋流器已無(wú)法匹配現(xiàn)場(chǎng)工況，無(wú)法適應(yīng)選廠長(zhǎng)期的穩(wěn)定生產(chǎn)?；诖?，選廠對(duì)一段旋流器進(jìn)行了技術(shù)改造，筆者簡(jiǎn)要闡述了其技改過(guò)程及應(yīng)用效果。

1 磨礦分級(jí)工藝簡(jiǎn)介

選廠采用三段磨礦分級(jí)工藝，處理能力為 380 t/h。前兩段為連續(xù)磨礦分級(jí)工藝，一段分級(jí)細(xì)度需達(dá)到 -200 目占 60%～65% 后進(jìn)入二段旋流器；二段分級(jí)細(xì)度達(dá)到 -200 目占 88%～92% 時(shí)進(jìn)行弱磁選，弱磁選尾礦去浮選稀土；弱磁選精礦進(jìn)行三段再磨分級(jí)。為保證鐵精礦粒度及品位，在三段旋流器分級(jí)之后又添加了高頻細(xì)篩來(lái)進(jìn)一步控制粒度，為下一步浮選作業(yè)創(chuàng)造有利條件；最終 -200 目細(xì)度達(dá)到 98% 以上，然后進(jìn)行反浮選除雜。磨礦分級(jí)工藝流程如圖 1所示，一段磨礦分級(jí)相關(guān)設(shè)備配置如表 1 所列，旋流器結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)磨礦分級(jí)工藝流程Fig.1 Flow chart of grinding and classifying process

表1 一段磨礦相關(guān)設(shè)備的配置情況Tab.1 Equipment configuration of one-stage grinding

圖2 原一段旋流器的結(jié)構(gòu)示意Fig.2 Structural sketch of original one-stage hydrocyclone

2 旋流器主要技術(shù)指標(biāo)

2.1 分級(jí)質(zhì)效率

分級(jí)質(zhì)效率是指分級(jí)設(shè)備溢流中實(shí)際被分級(jí)出的某一粒度級(jí)別的質(zhì)量占分級(jí)設(shè)備給礦中同一粒級(jí)質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，該指標(biāo)既考慮了細(xì)粒級(jí)在溢流中的回收率，又考慮了溢流質(zhì)量的提高。該數(shù)值越高，表明分級(jí)設(shè)備的分級(jí)效果越好，返砂中所含的合格粒級(jí)就越低，從而降低磨機(jī)過(guò)磨現(xiàn)象，提高磨礦效率。分級(jí)質(zhì)效率

式中：α為旋流器給礦中計(jì)算粒級(jí)含量，%；β為旋流器溢流中計(jì)算粒級(jí)含量，%；θ為旋流器沉砂中計(jì)算粒級(jí)含量，%。

2.2 循環(huán)負(fù)荷

循環(huán)負(fù)荷是指分級(jí)設(shè)備反砂的質(zhì)量與磨機(jī)新給礦質(zhì)量的百分比。在整體磨礦系統(tǒng)中，合理的循環(huán)負(fù)荷尤為關(guān)鍵，會(huì)直接影響磨機(jī)的生產(chǎn)能力和磨礦細(xì)度。循環(huán)負(fù)荷過(guò)高，會(huì)引起磨機(jī)“漲肚”，旋流器過(guò)載，破壞正常運(yùn)行[3-4]。循環(huán)負(fù)荷

計(jì)算上述指標(biāo)時(shí)，旋流器給礦、溢流、沉砂中計(jì)算粒級(jí)含量通常以 -200 目含量計(jì)算。

3 現(xiàn)場(chǎng)原一段旋流器運(yùn)行情況

為明確現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況及存在問(wèn)題，在正常生產(chǎn)周期內(nèi)，針對(duì)一段旋流器進(jìn)行取樣，取樣結(jié)果如表 2 所列。將一段旋流器取樣數(shù)據(jù)平均處理后，結(jié)果如表 3所列。

表2 一段旋流器取樣考察結(jié)果Tab.2 Observations of samplings from one-stage hydrocyclone

表3 一段旋流器的平均數(shù)據(jù)Tab.3 Average data of one-stage hydrocyclone %

從表 3 中數(shù)據(jù)可以看出：

（1）旋流器入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 76.57%，過(guò)高的入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)不利于旋流器的分級(jí)作業(yè)。

（2）旋流器溢流質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，為 52.75%，加之旋流器底流產(chǎn)生拉桿現(xiàn)象（底流呈柱狀流出的現(xiàn)象，正常應(yīng)為傘狀），作業(yè)不正常，從而導(dǎo)致溢流細(xì)度也較粗，-200 目細(xì)度僅有 56.73%。

（3）旋流器沉砂夾細(xì)較多，分級(jí)效率較低，僅有39.10%，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)循環(huán)負(fù)荷較高，增加了一段磨機(jī)的磨礦負(fù)荷，磨機(jī)排礦效果變差，形成整體惡性循環(huán)，不利于磨礦分級(jí)作業(yè)。

若一段分級(jí)作業(yè)效果不好，則直接影響后續(xù)二、三段分級(jí)作業(yè)。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有的一段磨礦分級(jí)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，將原 20°錐結(jié)構(gòu)旋流器改為 60°錐結(jié)構(gòu)旋流器，并配合調(diào)整旋流器其他相關(guān)工藝及結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高整體磨礦分級(jí)系統(tǒng)效果，使旋流器更好地適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工況。

4 技改后一段旋流器運(yùn)行情況

通過(guò)修改旋流器相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而降低旋流器的沉砂夾細(xì)量，降低系統(tǒng)循環(huán)負(fù)荷，減輕一段磨機(jī)負(fù)荷，提高整體磨礦效率，進(jìn)而最終提升旋流器的溢流細(xì)度，提高旋流器的分級(jí)效率。

技改后旋流器相關(guān)配置參數(shù)如表 4 所列，旋流器結(jié)構(gòu)如圖 3 所示。

表4 技改后一段旋流器的參數(shù)Tab.4 Parameters of upgraded one-stage hydrocyclone

圖3 技改后一段旋流器的結(jié)構(gòu)示意Fig.3 Structural sketch of upgraded one-stage hydrocyclone

在正常生產(chǎn)周期內(nèi)，針對(duì)技改后的一段旋流器進(jìn)行取樣，取樣結(jié)果如表 5 所列。

表5 技改后一段旋流器的取樣考察結(jié)果Tab.5 Observations of samplings from upgraded one-stage hydrocyclone

從表 5 數(shù)據(jù)以及與表 3 數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出：

（1）技改后，旋流器泵池通過(guò)補(bǔ)水，旋流器入料質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低至 67.23%，進(jìn)而降低了溢流質(zhì)量分?jǐn)?shù)，溢流細(xì)度 -200 目也提升至 64.07%，較之前提升了 7.34 個(gè)百分點(diǎn)。旋流器運(yùn)行穩(wěn)定，工作正常，底流排料狀態(tài)呈正常傘狀，拉桿現(xiàn)象消失，減輕了設(shè)備的磨損。

（2）技改后，旋流器的沉砂夾細(xì) -200 目含量為12.26%，較之前降低了 1.75 個(gè)百分點(diǎn)，合格粒級(jí)及時(shí)從旋流器溢流排除，減輕了過(guò)磨現(xiàn)象，從而使旋流器循環(huán)負(fù)荷較之前降低了約 100 個(gè)百分點(diǎn)，提高了磨機(jī)的磨礦效率，使得磨機(jī)排礦的 -200 目細(xì)度較之前提升了 4.08 個(gè)百分點(diǎn)。

（3）多種磨礦分級(jí)系統(tǒng)的有利結(jié)果可以互相影響，最終使得技改后的旋流器分級(jí)質(zhì)效率達(dá)到51.63%，較之前提升了 12.53 個(gè)百分點(diǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）水力旋流器是分級(jí)作業(yè)的有效設(shè)備，而分級(jí)作業(yè)則是選礦廠的關(guān)鍵工序。通過(guò)對(duì)一段旋流器進(jìn)行技改，包鋼寶山礦業(yè)解決了原旋流器分級(jí)效果差、溢流細(xì)度粗、運(yùn)行不穩(wěn)定、磨損嚴(yán)重等問(wèn)題，為后續(xù)二、三段分級(jí)作業(yè)提供了良好的保障。

（2）技改后，旋流器性能穩(wěn)定，分級(jí)效果良好。與原旋流器相比，各項(xiàng)指標(biāo)均有所提高。溢流細(xì)度-200 目可達(dá)到 64.07%，較之前提高了 7.34 個(gè)百分點(diǎn)；沉砂夾細(xì)僅為 12.26%，較之前減少了 1.75 個(gè)百分點(diǎn)；分級(jí)質(zhì)效率高達(dá) 51.63%，提高了 12.53 個(gè)百分點(diǎn)，對(duì)細(xì)粒級(jí)的回收效果明顯。