FX710-GT 水力旋流器在一段磨礦分級中的應用

楊 耿，杜鳳梅

（金鉬股份百花嶺選礦廠，陜西 渭南 714102）

磨礦的目的是使礦石中有用的成分全部或大部分達到單體分離，同時又要盡量避免過磨現象，同時與分級作業配合，對磨礦產品進行分級，達到選別作業要求的粒度和濃度，以便為選別作業有效的回收礦石中的用用成分創造條件。因此磨礦和分級作業產品的質量直接影響到選礦廠的精礦質量和回收率。

鉬選礦的一段磨礦常采用閉路磨礦分級流程，在分級設備中，水力旋流器以其占地面積小、分級效率高、處理能力大、易于實現過程自動控制等特點，在選礦廠得到廣泛應用。

1 一段磨礦分級工藝

1.1 工藝流程

我廠一段磨礦采用的是閉路磨礦流程，其工藝流程如圖1。

圖1 一段磨礦工藝流程圖

1.2 磨礦分級設備

選礦設備大型化、自動化，是目前選礦廠的主流發展方向，該生產線設計規模為10000 t/d，一段球磨機僅一臺，配合的分級設備采用旋流器組，主要設備見表1。

表1 一段磨礦主要設備表

1.3 分級作業要求

分級作業采用FX710-GT 水力旋流器組，盡可能實現合格粒級進入溢流中，最大限度滿足浮選工藝要求，為浮選作業提供良好的工藝條件，主要工藝參數見表2。

表2 分級作業工藝參數表

1.4 水力旋流器工作原理

水力旋流器是利用離心力場，加速礦漿中固體顆粒沉降和強化分離過程的有效分離設備，它由上部筒體和下部錐體兩大部分組成。當礦漿以切線方式由給礦管給入旋流器后，礦漿液體遇到器壁后被迫作回轉運動，而固體顆粒則依原有的直線運動的慣性繼續向前運動。粗顆粒慣性力大，能夠克服水力阻力靠近器壁，而細小顆粒慣性力較小，未及靠近器壁即隨礦漿作回轉運動。在后續給礦的推動下，礦漿繼續向下和回轉運動，固體顆粒相應產生慣性離心力。于是粗顆粒繼續向周邊濃集，而細小顆粒則停留在中心區域。這樣就發生了粗細顆粒由器壁向中心的分層排列。不僅固體顆粒存在慣性離心力，礦漿液體也同樣存在，并且由內向外逐層傳遞，到器壁處達到最大。該處的液體壓強與給礦壓力構成平衡。這就是旋流器必須有一定的給礦壓力的原因。礦漿的這種離心運動傾向也使它在進入旋流器后不能直接從溢流管排出，而只能向下作回轉運動，但是如果給礦壓力很小，礦漿不能形成足夠的回轉速度，便有可能從溢流管直接排出，造成“跑粗”現象，粗細顆粒也就談不上按粒度分級。

2 影響分級效果的工作參數

生產實踐表明，影響水力旋流器分級效果的主要影響因素為給礦濃度和給礦壓力。

2.1 給礦濃度的影響

給礦濃度對旋流器的分級效果影響較大。降低給礦濃度可以提高分級效率并降低分離粒度。這是由于在稀薄礦漿中顆粒的離心沉降速度增大且減少了顆粒間的干擾所致。高濃度給礦常導致分級效率降低，溢流粒度變粗。在生產中，一般分級粒度越細，給礦濃度越低。

2.2 給礦壓力的影響

給礦壓力主要影響處理量和分離粒度。增大給礦壓力，礦漿流速增大，處理量增大，分離粒度降低。為了實現比較細的分離粒度，常采用較高的給礦壓力，因此，旋流器的給礦壓力視分離粒度而定。

對于一段磨礦分級來說，分離粒度較粗，約為0.074mm（200目）左右，旋流器可在較高的給礦濃度和較低的給礦壓力下工作。其給礦濃度一般為65%～70%，沉砂濃度控制在75%～80%，給礦壓力為0.05Mpa～0.08Mpa。

3 水力旋流器的自動控制

液位控制和壓力控制是旋流器穩定工作的常用方法，可以通過液位一變頻器一給礦泵構成一個閉環控制，穩定旋流器的給礦壓力。液位可用超聲波、原子吸收、壓差及浸入料漿的吹泡管的壓力等方法測出。

3.1 以水力旋流器進礦壓力為控制因素

此控制因素是預先設定好的旋流器進礦壓力值與礦漿壓力計測定的壓力值進行對比運算，從而自動調整水力旋流器給礦泵的頻率，使實際給礦壓力符合設定的給礦壓力。這種控制方式的優點是以水力旋流器的給礦壓力為控制參數，有利于準確控制給礦壓力，缺點是泵池液位沒有參與控制，容易出現泵池液位過低造成渣漿泵空轉或者管道進空氣對流量和壓力的影響，也容易損壞渣漿泵和管道；泵池液位過高也會出現礦漿外溢，造成資源浪費和環保污染事件，所以一般采用的較少。

3.2 以泵池液位為控制因素

預先設定好的渣漿泵池的工作液位，同時設定允許的液位范圍，一般設定為40%～80%之間，根據液位計測定的壓力值進行對比運算，從而自動調整水力旋流器給礦泵的頻率，使泵是液位在設定的范圍內。這種控制方式的優點是以泵池液位為控制參數，有利于避免液位過高或者過低造成的管道損壞和礦漿外溢現象，缺點是不控制水力旋流器的工作壓力，實際操作中以控制水力旋流器的工作臺數調節其工作壓力，這種方式采用較為普遍。

4 水力旋流器的操作要點

閉路磨礦中的旋流器達到最佳操作的原則是，在最小的給礦濃度和盡可能高的沉砂濃度下進行工作。因為低濃度給礦可以提高分級效率和分級細度，高沉砂濃度可以提高磨礦效果。如果沉砂濃度降低，則磨礦粒度變粗，砂泵的功率和磨損增大，在極端情況下甚至會降低旋流器處理量。因此，旋流器操作的第一個關鍵是得到并維持高的沉砂濃度，實踐中可以通過用高效耐磨材料制造的沉砂口和下錐體來實現。

4.1 保持恒定的循環負荷量

旋流器操作的第二個關鍵是保持恒定的循環負荷量。實踐證明，一段磨礦回路中的循環負荷應為250—400%,在操作中可以通過調整磨機給礦補加水和臺時效率來穩定循環負荷。如果循環負荷在這一范圍的較低值時，可以適當增加磨機給礦補加水和臺時效率來增大循環負荷，在磨硬礦石（如安山玢巖）時，通常只增大磨機給礦補加水來增大循環負荷，可在臺時效率不變的情況下，使磨礦細度變得更細。相反，如果循環負荷值在這一范圍的較高值時，則需減少磨機給礦補加水和臺時效率來降低循環負荷。這樣操作可以提高磨礦效果，降低砂泵運轉成本，減少砂泵和旋流器的磨損。

4.2 保持恒定的給礦量

旋流器操作的另一關鍵是保持恒定的給礦量。當給礦量出現大的波動時，旋流器的效率很低。為了保持給礦量穩定，必須保持給礦濃度和給礦壓力穩定。可以通過調整給礦泵頻率和調整旋流器的工作臺數，另外，還可在旋流器的上方1m～2m 處架設穩壓箱。

4.3 保持自動控制系統穩定

磨礦分級自動系統基于現場數據的準確采集，然后根據系統設置的工藝參數要求，通過運算之后發出自動控制指令，控制現場執行機構的動作，所以在系統中對各數據采集點的數據準確性以及執行機構的動作可靠性依賴性很高。現場應用中應該及時觀察數據變化，合理分析工藝條件，并判斷系統工作是否正常，合理調整系統工作參數的設定值。

5 水力旋流器的日常檢查維護

5.1 襯里保持良好狀態

要使旋流器獲得好的操作特性，其襯里必須保持良好狀態。引起旋流器襯里出現破損的主要原因是，旋流器給礦中粗顆粒和碎鋼球的存在。因此，對于一段磨礦分級的旋流器操作而言，磨機排礦筒篩良好的維護是十分重要的。降低旋流器運轉成本的關鍵是確保粗粒級和碎鋼球不進入旋流器給礦中。

5.2 不同部件使用不同的耐磨材料

旋流器沉砂口的磨損最快，其次為下錐體，然后是中間錐體。另一磨損最快的部位是給礦口內襯。因此，為了使所有部件具有相同的磨損周期，就必須使用優質耐磨材料（如陶瓷）制造沉砂口和下錐體，以便延長這些部件的使用壽命，使其與給礦口內襯的使用壽命相近。理想的情形是讓所有襯里同一時間磨損完。在材質選擇上，要做到優化組合，提高旋流器的使用壽命，如旋流器中間錐體可采用橡膠襯里，下錐體采用低級碳化硅襯里，而沉砂口采用高級碳化硅襯里也是比較經濟的一種選擇。

6 結論

（1）水力旋流器具有結構簡單，操作方便，處理能力大、分級效率高，占地面積小和易于實現自動控制等優點。

（2）對于格子型球磨機，采用水力旋流器作為分級設備的關鍵是設法避免球磨機排出的大塊礦石及碎鋼球進入泵和旋流器內，從而避免砂泵和旋流器磨損。

（3）水力旋流器的溢流細度和溢流濃度均高于螺旋分級機，水力旋流器的分級效率與螺旋分級機持平。

（4）從設備易磨件磨損和動力消耗情況看，水力旋流器的生產成本高于螺旋分級機。

（5）磨礦分級工藝采用自動控制系統，可以更高效的實現分級產品的穩定性。