晉寧磷礦干篩、擦洗聯(lián)合工藝研究與應(yīng)用

方 舒，劉潤哲，郎 旭，施劍聲，胡 剛，趙 輝，杜令攀

（1.云南磷化集團(tuán)晉寧磷礦，云南 昆明 650600；2.云南磷化集團(tuán)有限公司研發(fā)中心，云南 昆明 650600；3.國家磷資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心，云南 昆明 650600）

引言

云南磷礦石資源豐富，但風(fēng)化程度較高、雜質(zhì)含量較高，針對該礦石常采用水擦洗脫泥的方法生產(chǎn)磷精礦產(chǎn)品[1-2]。以往，晉寧磷礦擦洗工藝?yán)盟橘|(zhì)對礦石進(jìn)行擦洗脫泥、分級、脫泥后，生產(chǎn)出合格磷精礦產(chǎn)品。近年，隨采礦區(qū)開采深度增加，磷礦層含土量增加，較小的礦粒多、含泥量大。該礦進(jìn)入擦洗工藝后加大了整個裝置的負(fù)荷，出現(xiàn)洗礦機(jī)、砂泵漫漿，小時產(chǎn)量低，生產(chǎn)能耗高的問題。晉寧礦根據(jù)磷礦石含泥量大、粒度小的特點(diǎn)，在擦洗脫泥工藝前增加一道干篩工藝，使用干篩、擦洗聯(lián)合工藝生產(chǎn)含泥量較高的磷礦石，提高了裝置小時產(chǎn)量，降低了水電消耗。并使低品位資源有效利用，避免了配礦后精礦產(chǎn)品品位過高導(dǎo)致的資源浪費(fèi)問題。

1 工藝現(xiàn)狀及存在的問題

1.1 擦洗工藝現(xiàn)狀

擦洗裝置的主要包括洗礦機(jī)擦洗、旋流器分級脫泥工序、篩分二次脫泥工序。具體工藝流程如圖1所示：

圖1 擦洗脫泥工藝流程圖

1.1.1 洗礦機(jī)擦洗

均化場配好的入選原礦石，經(jīng)膠帶機(jī)輸送、分配給槽式洗礦機(jī)進(jìn)行擦洗脫泥，經(jīng)過擦洗脫泥后第一次分級為塊礦和粉礦。洗礦機(jī)的篩網(wǎng)尺寸為3.5±0.5 mm，因此將＞4 mm 作為塊礦，＜4 mm 作為粉礦。＞4 mm 的塊礦進(jìn)入洗礦機(jī)頭部；＜4 mm 的粉礦經(jīng)洗礦機(jī)溢流篩網(wǎng)過篩后進(jìn)入礦漿砂泵池。

1.1.2 旋流器分級脫泥工序

經(jīng)洗礦機(jī)擦洗后粒徑＜4 mm 的粉礦，隨洗礦機(jī)溢流進(jìn)入礦漿砂泵池后，經(jīng)砂泵抽入旋流器進(jìn)行分級脫泥工序。根據(jù)旋流器回收性能及回收細(xì)粒級范圍，＞19 μm 細(xì)粒級回收為酸法礦（制磷酸用磷礦石簡稱），＜19 μm 細(xì)粒級溢流作為最終尾礦。

1.1.3 篩分二次脫泥工序

經(jīng)洗礦機(jī)擦洗后，粒徑＞4 mm 的塊礦，隨皮帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)入篩分二次脫泥工序，通過篩分、破碎和二次脫泥后，產(chǎn)出粒度較大的黃磷礦（制黃磷礦用磷礦石簡稱）和粒度較小的酸法礦。

1.2 存在問題

1.2.1 入選原礦粉礦比例大

研究入選原礦石塊粉比，發(fā)現(xiàn)粉礦質(zhì)量比例由原來的31.69%提高到了54.3%。入選原礦＜4 mm 含量增加，進(jìn)入洗礦機(jī)的粉礦量增加，粉礦量增加使粉礦小時處理量超負(fù)荷，導(dǎo)致洗礦機(jī)擦洗脫泥過程中溢流漫漿，小時用水量增加。

1.2.2 尾礦＜5 μm 含泥量高（見表1）

表1 尾礦含泥量與往年對比

根據(jù)尾礦水析數(shù)據(jù)：尾礦＜5 μm 的含泥量為55.83%，比往年44.63%增加了11.2%，尾礦中＜5 μm含泥量增加說明了入選原礦的含泥量也增加。含泥量增加，使擦洗工藝中處理粉礦的工序：擦洗脫泥工序、分級脫泥工序、精礦脫水工序和尾礦輸送工序的負(fù)荷增大，出現(xiàn)洗礦機(jī)漫漿、砂泵漫漿，精礦脫水水份增加，生產(chǎn)小時處理量受限，水電消耗增加的問題。

1.2.3 裝置小時處理量情況及水電消耗情況

調(diào)查現(xiàn)有裝置的小時處理量及水電消耗情況見表2：

表2 小時處理量、水電耗情況

現(xiàn)有擦洗裝置小時處理量為332.38 t/h，未達(dá)到340 t/h 的標(biāo)準(zhǔn)。電單耗為2.93 kWh/t，回水單耗為0.63 m3/t。

＜4 mm 粉礦比例和＜5 μm 的含泥量增加，導(dǎo)致洗礦機(jī)漫漿，生產(chǎn)小時處理量受限，水、電消耗增加。只有減少進(jìn)入整個擦洗脫泥工藝的粉礦量和含泥量，其他問題才能迎刃而解。

2 工藝流程改造

2.1 改造后的干篩、擦洗聯(lián)合工藝流程

針對生產(chǎn)粉礦比例較高，粒徑＜4 mm 的粉礦與＞4 mm 的塊礦質(zhì)量比例大于3∶7 的條件。在入選原礦進(jìn)入擦洗工藝前，增加一道預(yù)先篩分工藝。篩分工藝可以滿足下游生產(chǎn)工藝的加工需求，可以將待加工原料經(jīng)過篩分設(shè)備進(jìn)行分級，分級后的產(chǎn)品再進(jìn)入擦洗脫泥工序進(jìn)行生產(chǎn)。使用干篩、擦洗聯(lián)合工藝進(jìn)行生產(chǎn)，可解決入選原礦中粉礦量和含泥量高的問題[3-4]。由于篩分設(shè)備的篩分效率受將物料粒度、篩孔尺寸的影響[5-6]，入選原礦中＜4 mm 粉礦量大，將＜15 mm 的礦石直接篩分出來作為酸法礦處理，＞15 mm 的塊狀原礦進(jìn)入原擦洗工藝流程繼續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)，具體工藝流程見圖2。

圖2 干篩、擦洗脫泥工藝流程圖

在原擦洗工藝流程基礎(chǔ)上，在運(yùn)輸原礦的膠帶運(yùn)輸機(jī)上，進(jìn)入擦洗機(jī)前增加一道干篩裝置，如圖3所示。

圖3 新增干篩裝置圖

原礦通過皮帶運(yùn)送到皮帶延長線部位，經(jīng)延長線末端分料器進(jìn)入粉礦預(yù)先篩分裝置。篩分后，篩上物從振動篩末端下料溜槽進(jìn)入洗礦機(jī)，繼續(xù)擦洗脫泥工藝生產(chǎn)作業(yè)；篩下物作為精礦產(chǎn)品進(jìn)入篩下料溜槽，落至另一條皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)至精礦倉，等待配礦銷售。

在皮帶運(yùn)輸機(jī)延長線的末端加裝一個分料漏斗，分料漏斗新增一個原礦溜槽至原溜槽。啟用干篩、擦洗聯(lián)合工藝時，原礦不再通過新增原礦溜槽，直接由分料器下端進(jìn)入振動篩，篩分后＞15 mm 塊礦進(jìn)入原溜槽進(jìn)入洗礦機(jī)進(jìn)行擦洗；用擦洗工藝時，原礦通過分料器的新增原礦溜槽，進(jìn)入原溜槽，再進(jìn)入洗礦機(jī)進(jìn)行擦洗脫泥。

2.2 干篩、擦洗聯(lián)合工藝流程使用條件

根據(jù)入選原礦粉礦量，選擇使用干篩、擦洗聯(lián)合工藝或擦洗工藝。當(dāng)入料原礦＜4 mm 與＞4 mm 質(zhì)量比例大于3∶7 時，選用干篩、擦洗聯(lián)合工藝；當(dāng)入料原礦＜4 mm 與＞4 mm 質(zhì)量比例小于3∶7時，選用擦洗工藝。

2.3 干篩工藝參數(shù)

篩孔尺寸：15 mm×15 mm，篩條60 硅二錳；

干篩裝置入料原礦粉塊礦比：粒度＜4 mm 與＞4 mm 質(zhì)量比例為3∶7；

電機(jī)功率：7.5 kWh×2 臺，雙振幅4 mm～6 mm，額定頻率：48 Hz；

外型尺寸：3 600 mm×2 285 mm×1 741 mm。

3 應(yīng)用效果

3.1 現(xiàn)有工藝與原工藝在同種粉礦比例條件下生產(chǎn)情況對比

將干篩、擦洗脫泥聯(lián)合工藝流程，與原擦洗脫泥工藝流程，在同種粉礦與塊礦比例條件下進(jìn)行對比試驗，生產(chǎn)結(jié)果見表3：

表3 擦洗工藝與聯(lián)合工藝小時產(chǎn)量、水耗和電耗數(shù)據(jù)對比

1）使用干篩、擦洗聯(lián)合工藝的小時處理量可以達(dá)到375.4 t/h，達(dá)到了處理量為340 t/h 的標(biāo)準(zhǔn)；使用干篩、擦洗聯(lián)合工藝比單獨(dú)使用擦洗工藝的小時產(chǎn)量增加了55.56 t/h。

2）干篩、擦洗聯(lián)合工藝的電單耗為1.47 kWh/t，比擦洗工藝電單耗2.04 kWh/t 降低了0.57 kWh/t。

3）干篩、擦洗聯(lián)合工藝的回水單耗為0.4 m3/t，比擦洗工藝的回水單耗0.6 m3/t 降低了0.2 m3/t。

3.2 干篩、擦洗工藝在不同粉礦比例條件下的生產(chǎn)情況對比

將干篩、擦洗脫泥聯(lián)合工藝流程，與原擦洗脫泥工藝流程，在不同粉礦與塊礦比例條件下進(jìn)行試驗，結(jié)果見表4：

表4 不同粉礦比例磷礦石的生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比

根據(jù)數(shù)據(jù)：當(dāng)粉礦（＜4 mm）與塊礦（＞4 mm）比例為22.85∶77.15 時，小時處理量有所提高，但提高不多，小時電耗、小時水耗也降低不多；

但當(dāng)粉礦（＜4 mm）與塊礦（＞4 mm）質(zhì)量比例為45.62∶54.38 時，小時處理量增加幅度增大較多，小時電耗和小時水耗的降低幅度增加較多；

當(dāng)粉礦（＜4 mm）與塊礦（＞4 mm）質(zhì)量比例為69.93∶30.07 時，小時處理量增加幅度最大，小時電耗、水耗降低最多。

綜上，隨著入選磷礦石中粉礦（＜4 mm）比例的增加，新工藝的適用性越強(qiáng)，選廠的小時處理量增加越多，小時水、電耗降低越多，生產(chǎn)效率越高。

4 結(jié)論

1）應(yīng)用干篩、擦洗聯(lián)合工藝生產(chǎn)粉礦較多的磷礦石，可以有效解擦洗脫泥工序負(fù)荷大，洗礦機(jī)、砂泵漫漿，過濾機(jī)吸不干的問題，保證了擦洗脫泥工藝的順暢運(yùn)行。

2）在入選原礦粒徑＜4 mm 的粉礦與＞4 mm 的塊礦質(zhì)量比例大于3∶7時，使用干篩、擦洗聯(lián)合工藝與擦洗工藝相比，可有效提高選廠的小時產(chǎn)量，降低水、電消耗。

3）隨著入選磷礦石中粉礦（＜4 mm）比例的增加，干篩、擦洗聯(lián)合工藝的適用性越強(qiáng)。

4）用干篩、擦洗聯(lián)合工藝，將＜15 mm 的篩下物粉礦直接成為產(chǎn)品礦，有效減少了礦產(chǎn)資源的浪費(fèi)，低品位精礦石通過配礦后可以再利用，避免了精礦產(chǎn)品品位過高導(dǎo)致的資源浪費(fèi)，在提高磷礦石綜合利用率方面產(chǎn)生積極的影響。