旋流器工藝優化調整與等值線圖在現場的應用

劉鵬云　劉　斌　趙振龍　王曉鋒　李增慧

(1.太原鋼鐵(集團)有限公司礦業分公司尖山鐵礦；2.唐山陸凱科技有限公司)

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旋流器工藝優化調整與等值線圖在現場的應用

劉鵬云1劉斌1趙振龍2王曉鋒2李增慧2

(1.太原鋼鐵(集團)有限公司礦業分公司尖山鐵礦；2.唐山陸凱科技有限公司)

摘要運用6σ工具對旋流器的給礦壓力、給礦濃度、沉砂嘴尺寸等參數進行了優化試驗，依據設計方案在生產現場進行取樣、統計，繪制出旋流器溢流粒度、分級效率的等值線圖，找出了實際生產中旋流器不同運行參數的最佳組合方案，實際生產時可根據沉砂口磨損程度，相應調整給礦壓力與給礦濃度，來提高旋流器的分級效率。

關鍵詞利用系數溢流粒度分級效率

尖山鐵礦磨選工序采用三段球磨四段磁選的工藝流程，舊系統有4個系列，新系統有2個系列，原礦年處理量達到900萬t。三段磨礦中球磨機分別與分級機(新系統一段分級設備為平底旋流器)、旋流器、細篩搭配形成閉路循環，分級設備的分級質量與分級效率直接制約閉路磨礦的效果。平底旋流器作為一段磨礦分級設備，旋流器的返砂量直接制約球磨機利用系數與后工序粒級分配問題；小錐角旋流器作為舊系統二段閉路循環的分級設備，在現場作業中起承上啟下的作用，關系著三段閉路磨礦粒級分布與三段磨機的磨礦效率，崗位工對旋流器的操作無系統性操作經驗，導致二段磨礦分級設備未發揮出最大潛能[1-4]。

1　現場存在問題

平底旋流器作為一段磨礦分級設備，在現場生產中主要存在以下3個問題：①溢流粒度偏細，0.074 mm以下含量在58%以上，導致后工序“吃不飽”，能耗浪費嚴重；②返砂量偏大，嚴重制約一段球磨機利用系數的提高，沉砂嘴尺寸過窄，需頻繁更換導致材料費用增加；③旋流器沉砂箱到球磨機給料端的管道堵塞頻次多，影響了現場正常生產。

2　旋流器工藝參數優化

對旋流器進行了工藝流程與技術參數調整[5-7]：①旋流器溢流管直徑由φ255 mm增大為φ270 mm；②開展縮短旋流器直段高度試驗，直段減少200 mm(由原來的1 000 mm縮短為800 mm)以降低返砂量；③旋流器沉砂箱至球磨機進料端的管道改為溜槽設計以解決頻繁堵管問題。調整后旋流器溢流粒度 (-0.074 mm含量)由58%以上降低到52%左右，旋流器返砂比控制到150%～180%，達到了提高球磨機利用系數[6]的目的，同時減少了現場堵管現象的發生。

3　旋流器等值線圖的應用

根據試驗設計，在現場對旋流器的給礦濃度、給礦壓力與沉砂嘴直徑三項因子按試驗設計要求進行取樣，每項必須以兩次以上數據進行現場校對，利用6σ工具對20項數據的取樣結果進行旋流器關鍵指標——溢流粒度的殘差分析[8]，結果如圖1。圖1所示殘差數據呈正態分布，無喇叭狀等異常情形，符合要求。

繪制不同溢流粒度、沉沙口直徑、給礦壓力時旋流器溢流粒度、分級效率的曲面圖，見圖2、圖3。

由圖2、圖3可知：給礦濃度大于75%時，旋流器運行效果較佳；沉砂口運行到中期，即直徑大于90 mm、且給礦壓力高于0.14 MPa時，運行效果最差；沉砂口使用初期，直徑80 mm時，磨礦濃度對于分級質量影響小，但分級粒度偏低。

繪制不同溢流粒度、沉沙口直徑、給礦壓力時旋流器溢流粒度、分級效率的等值線分布圖，見圖4、圖5。

從圖4、圖5可以看出：旋流器沉砂口直徑最佳取值范圍為87～98 mm，磨礦濃度最佳取值范圍76%～80%，旋流器壓力控制范圍0.12～0.14 MPa。

現場生產中沉沙口直徑不可變，考察不同沉沙口直徑時給礦濃度、給礦壓力對旋流器溢流粒度、分級效率的影響，結果見圖6。在現場操作中，可利用圖6指導生產。

4　結　論

實際生產中，可根據旋流器沉砂口磨損程度，進行旋流器的工藝參數優化以提高球磨機利用系數和旋流器分級效率，對選廠節能降耗有重要意義。

圖1　旋流器溢流粒度數據殘差分析

圖2　對溢流粒度的影響

圖3　對分級效率的影響

圖4　溢流粒度的等值線圖

參考文獻

[1]《現代鐵礦石選礦》編委會.現代鐵礦石選礦[M].北京：中國科學技術大學出版社，2009.

[2]孫時元，韓躍新，熊大和，等.中國選礦設計手冊[M].北京：科學出版社，2006.

[3]王運敏，田嘉印，王化軍，等.中國黑色金屬礦選礦實踐[M].北京：科學出版社，2008.

[4]韓躍新，孫永升，李艷軍，等.我國鐵礦選礦技術最新進展[J].金屬礦山，2015(2)：1-11.

圖5　分級效率的等值線圖

圖6　不同運行參數的旋流器等值線圖

[5]明平田，吳國民，李飛，等.磨礦分級考察及分析研究[J].有色金屬：選礦部分，2012(6)：45-48.

[6]段希祥.完善磨礦過程提高磨礦及選別效率的研究[J].云南冶金，2002(3):45-51．

[7]刀正超.磨礦工[M].北京：冶金工業出版社，1987.

[8]龐學詩.水利旋流器理論與應用[M].長沙：中南大學出版社，2005.

(收稿日期2016-05-05)

劉鵬云(1974—)，男，工程師，030304 山西省太原市婁煩縣。