FX660旋流器組優化升級試驗研究

余厚福，李永峰，申 滔 ，劉 倩

（1.江西銅業集團銀山礦業有限責任公司，江西 上饒 334200；2.威海市海王旋流器有限公司，山東 威海 264200）

1 引言

水力旋流器是根據固液兩相流體在離心力場中所受離心力大小的不同而設計的，在諸多領域中得到大量應用［1］。水力旋流器是依靠入料礦漿流產生的離心力來進行固液分離的，質量大的顆粒向旋流器器壁運動，沿圓錐段筒壁呈螺旋形向下加速運動，由旋流器底端沉沙口排出，質量小的顆粒在軸向速度場力的作用下，向旋流器中心運動，經溢流管排出［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效果起著決定性的作用。

2 生產現狀

2.1 工藝簡介

銀山礦業公司6500t/d 銅硫選礦廠磨礦系統采用SABC 流程，半自磨給礦粒度小于350mm，原礦通過皮帶運輸機給入φ7.0×3.5m 型半自磨機，半自磨機排礦經篩孔規格為 12mm×25mm 圓筒篩篩分，篩上產品進入頑石破碎機破碎后再返回半自磨機再磨，篩下產品經渣漿泵給入 FX660-GT×8 型旋流器組（4 開4 備）進行分級，旋流器沉砂經過φ4.8×7.0m 型球磨機再磨后返回旋流器分級,旋流器溢流進入浮選作業。由于該礦石中銅硫嵌布粒度較細，結合緊密，伴生金呈超細粒級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 型旋流器組溢流細度要求+178μm 粒級含量≤8%，-74μm 粒級含量≥65%。該系統投產以來，隨著生產的逐步穩定，磨礦系統臺效由投產初期的270.8t/h 提高到300t/h，旋流器溢流中+178μm 粒級含量超過了8%。一段磨礦分級工藝流程見圖1。

圖1 一段磨礦工藝流程圖

2.2 原旋流器運行指標

2017 年7 月17 日和19 日，針對原結構旋流器進行兩次流程考察，分析該狀態下旋流器運行指標。兩次流程考察旋流器運行指標見表1,針對兩次考察結果作平均值計算，結果見表2。

2.3 數據分析

（1）原結構旋流器溢流中-74μm 級別含量達到 65.82%，滿足選別要求。

（2）原結構旋流器溢流中+178μm 級別含量9.36%，該指標略高于設計值。

（3）原結構旋流器-74μm 級別分級效率54.68%，分級作業返砂比 243.89%。

為了降低溢流中+178μm 粒級的含量，決定采用蝸殼預分級結構旋流器對現場原旋流器進行優化［6］，降低旋流器溢流中+178μm 級別含量，提高旋流器分級效率。

表1 原結構旋流器考查指標

表2 原結構旋流器考查指標平均值

3 蝸殼預分級旋流器結構特點

3.1 采用蝸殼預分級進料體

新型蝸殼預分級旋流器，采用離心蝸殼預分級技術及旋流分離技術實現礦物的分級，礦物進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）為傳統旋流器，礦物進入分離室之前狀態較為雜亂，圖中（b）為新型蝸殼預分級式旋流器，物料進入分離室前便得以分層。使用新型蝸殼預分級式旋流器與傳統旋流器相比，旋流器溢流中短路流更少，溢流中物料粒度分布更規律。

圖2 傳統旋流器和渦殼預分級旋流器分級效果示意圖

3.2 最優的錐體結構

原結構旋流器錐體為單一錐角，容易造成旋流器溢流指標不穩定，因此試用過程中優化旋流器錐體結構，由單一錐角優化為復合錐角，通過錐角優化，延長錐體長度，增加物料在旋流器中的分離時間，提高旋流器分級效率。

3.3 最佳的旋流器柱段高度

旋流器柱段高度影響旋流器分離粒度及分級效率，最佳的柱段高度使物料具有最佳的分離時間。在現有結構規格及生產指標的基礎上延長旋流器柱段高度，對柱段高度進行優化。

3.4 采用厚壁溢流管結構

研究表明，適當增加溢流管壁厚，使預分離空間變小，并使預分離空間的雙環渦流變為單環渦流，降低能量消耗。另外，溢流管壁厚增加，使得旋轉流分離設備內部零速包絡面范圍增大，增加顆粒的分選空間，提高旋轉流分離設備的分離性能，提高分級效率。

3.5 表面光滑的進料體內襯材質

使用HRT 耐磨橡膠作為新型進料體內襯材質，使旋流器進料體具有更為光滑的內表面，可以減弱旋流器內部流場的紊流程度，提高旋流器的分級效率及分級細度。

4 蝸殼預分級旋流器運行指標

4.1 蝸殼預分級旋流器常規性試驗

蝸殼預分級新結構旋流器安裝后，首先進行常規性試驗，先后調整旋流器溢流管及沉砂口規格，在旋流器溢流管直徑為200mm、沉砂口直徑為130mm 的配置參數下，2018 年1 月22 日至24日期間，進行3 次流程考察，分析該狀態下旋流器運行指標，考察旋流器運行指標，結果見表3。取3 次流程考察結果平均值見表4。

通過表中數據可以看出：

（1）旋流器溢流中+178μm 級別含量降至8%以下，-74μm 級別含量可達65%以上。

（2）旋流器分級效率平均51.97%，相比原旋流器，分級效率有所下降。

為了進一步提高新結構旋流器分級效率，下一步對蝸殼預分級旋流器錐體結構進行優化，將旋流器小錐體由常規的20°錐角優化為10°錐角。

表3 渦殼旋流器首次考查指標

表4 渦殼旋流器首次考查指標平均值

4.2 錐體結構優化試驗

為進一步提高旋流器分級效率，對旋流器錐體結構進行優化，將旋流器小錐體角度由20°優化為10°，即旋流器錐體為復合錐體。同時，將旋流器溢流管規格更換為220mm，沉砂口規格更換為140mm，將旋流器運行臺數由4 臺調整為3 臺。

2018 年3 月21 日至3 月24 日期間，進行4次流程考察，分析該狀態下旋流器運行指標，結果見表5。取4 次考察結果作平均值計算，結果見表6。

表5 渦殼旋流器調整后考查指標

表6 渦殼旋流器調整后考查指標平均值

通過表中數據可以看出

（1）旋流器溢流中+178μm 級別含量平均為6.34%，較原旋流器降低約3 個百分點，-74μm級別含量平均為67.67%，較原旋流器提高了1.85個百分點。

（2）旋流器分級效率平均為55.45%，分級效率較原旋流器提高0.77 個百分點。

（3）分級作業返砂比平均為214.6%，較原旋流器降低29.23 個百分點。

5 結論

（1）蝸殼預先分級新結構旋流器與老結構旋流器相比，溢流中+80 日級別含量降低了3.02 個百分點，-74μm 級別提高了1.85 個百分點，旋流器分級效率提高了1.77 個百分點。分級作業返砂比降低了29.23 個百分點。溢流中+178μm 級別含量的降低為后續選別指標的優化創造了空間。

（2）旋流器運行臺數由4 臺降低為3 臺，節省了生產設備成本，減少了日常工作維護量。