水力旋流器在凹山選礦廠的生產實踐及應用

沈遠海 陳于海 李 偉 蔣豐祥 楊成益 陳 偉

（安徽馬鋼礦業資源有限公司南山礦業公司）

凹山選礦廠是老選廠，工藝設備較為落后，一段、二段分級仍使用分級效率低、操作空間小的螺旋分級機，常因三段循環負荷大而導致精礦品位大幅波動，磨機的磨礦效率也較低。為此，針對上述問題對選廠一段、二段分級進行了水力旋流器改造，以期為后續磨選作業提供保障，有效提高磨機磨礦效率，穩定并提升最終精礦品位。

1 原磨選工藝流程簡介

凹山選礦廠的入選原礦為高村磁鐵礦石［1］，其礦石硬度大、品位低、嵌布粒度極細，因此采用三段磨礦—階段磁選—高頻細篩—淘洗精選流程，磨礦設備一段采用MQG2736球磨機，二段采用MQY2736球磨機，三段采用MQY3660球磨機；分級設備一、二段均為雙螺旋分級機，三段為高頻細篩；磁選設備為磁選機和淘洗機。原磨選工藝流程見圖1。

2 現場分級存在的問題

輥磨精礦以礦漿的形式通過泵及管道進入一段螺旋分級機進行分級，但由于泵壓力大、礦漿濃度低（30%左右），進入分級機中的水量較大，從而導致一段溢流細度-0.074 mm含量在35%左右，返砂量太大，分級效率低且濃縮效果不好，直接影響一段磨礦指標；一段溢流產品經過一段磁選拋尾后進行二段分級，二段同樣采用雙螺旋分級機［2］。該雙螺旋分級機的缺點：①占地面積大，能耗高；②故障較多，維修成本高；③溢流細度不穩定，很難獲得較細的溢流細度；④處理能力低，分級效率低；⑤返砂中大比重有用礦物反富集，造成有用礦物過磨。在正常生產中，二段溢流細度-0.074 mm含量在68%左右，對后續的磨礦作業非常不利，從而導致最終精礦的粒度組成偏粗，很難將精礦鐵品位穩定在63.5%以上。

基于上述分級問題，對一、二段均進行了水利旋流器改造，一段增設旋流器主要用于濃縮脫水和預先分級，以利于一段磨礦，提高溢流細度；二段進行旋流器改造主要提高分級效率與溢流細度，為后續的磨礦作業創造良好的條件。

3 旋流器在生產中的應用試驗

3.1 一段旋流器應用試驗

由于凹山選礦廠廠房結構高度等問題，一段分級不能進行改造，只能增設旋流器，主要用于濃縮脫水與預先分級，旋流器底流再進入螺旋分級機中返回磨機內。現場給礦泵的壓力以及礦漿濃度基本不變，為此只進行了旋流器結構和沉砂口直徑試驗。

3.1.1 旋流器結構試驗

一段分級屬于粗粒分級，一般采用FX400大錐角結構和平底結構的旋流器。在相同的入料條件下，進了濃縮預分級對比試驗，試驗結果見表1。

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由表1可知，大錐角旋流器與平底旋流器相比溢流產率及分級質效率都較低，其沉砂中的細顆粒含量仍較高。因此，選取平底旋流器進行一段濃縮預分級作業。

3.1.2 沉砂口尺寸試驗

為了能夠預先分級出更多細粒級的合格產品給一段磨礦創造更好的條件，進行了平底旋流器沉砂口直徑試驗，試驗結果見表2。，，

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由表2可知，隨著沉砂口直徑的增大，溢流細度不斷增加，但溢流產率不斷下降，分級質效率則先上升后下降。因此，選取沉砂口?50 mm的平底旋流器更適合現場的生產條件。

綜上所述，一段增設沉砂口?50 mm的平底旋流器作為濃縮預分級作業設備，大大改善了一段磨機的磨礦效果，使得一段溢流細度-0.074 mm含量達45%以上。

3.2 二段旋流器應用試驗

螺旋分級機是靠礦物顆粒按顆粒質量自然沉降進行分級，而旋流器主要靠離心力的作用實現漿液的濃縮和分級［3-4］。旋流器具有處理能力大、分級精度高、分級效率大等優點［5］，故對二段分級進行旋流器改造，根據實驗室小型試驗結果以及現場處理量等要求，最終二段分級采用FX350-GX×6旋流器，其入料管直徑110 mm，溢流管直徑120 mm，溢流管插入深度260 mm，沉砂口直徑55 mm，錐體角度20°，錐比0.46。現場在正常生產過程中，主要對給礦壓力及給礦濃度進行試驗，選取最優給礦條件，從而滿足生產需求。

3.2.1 給礦壓力試驗

一段增設平底旋流器后，溢流細度-0.074 mm含量基本穩定在45%左右。在給礦濃度基本相同的條件下，進行給礦壓力試驗，試驗結果見表3。

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由表3可知，在給礦濃度一定的條件下，給礦壓力越大，溢流細度越大，但溢流產率逐漸降低，分級質效率呈現先增加后降低的趨勢。因此，選取給礦壓力60 kPa為宜，此時溢流細度-0.074 mm含量77.64%，滿足二段生產指標（-0.074 mm75%）要求。

3.2.2 給礦濃度試驗

在給礦壓力60 kPa的條件下，進行給礦濃度試驗，試驗結果見表4。

由表4可知，給礦濃度越高，旋流器溢流產率越大，處理量也不斷增加，但溢流細度呈下降趨勢；當給礦濃度高于55%時，分級質效率降到50%以下。因此，選取給礦濃度為45%～50%，此時旋流器的處理量與溢流細度都能滿足現場生產需求。

4 旋流器改造前后主要生產指標對比

在上述最優條件下進行生產，改造前后主要生產指標對比見表5。

由表5可知，一段、二段使用旋流器進行改造后，一段、二段溢流細度-0.074 mm含量均有提高，精礦品位提高了0.31個百分點，原礦處理量也略有提高。

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5 結 語

（1）凹山選礦廠一段分級通過增設沉砂口?50 mm平底旋流器作為濃縮預分級作業設備，分選效果較佳，可有效提高一段球磨的磨礦效果，提高了一段溢流細度。

（2）在正常生產給礦粒度基本穩定的前提下，二段旋流器的分選指標主要影響因素為給礦壓力和給礦濃度。給礦壓力越大，溢流細度越細，但溢流產率越小；給礦濃度越大，溢流細度越粗，但溢流產率越大。通過試驗確定，在給礦濃度45%～50%、給礦壓力60 kPa時，二段旋流器的分選效果最好，同時二段磨機的磨礦效果也相對較優。

（3）在最優條件下，經改造前后生產指標對比，一段、二段溢流細度-0.074 mm含量分別提高了約10個百分點和9個百分點，精礦品位提高了0.31個百分點，原礦處理量也略有提升，各項指標均能滿足生產需求。