包鋼寶山礦業一段旋流器技改應用實踐

姜立峰，初福棟，季安坤，姜程陽

1包鋼 (集團) 公司選礦廠 內蒙古包頭 014010

2威海市海王旋流器有限公司 山東威海 264200

包頭白云鄂博礦床是我國的一個特大型鐵、稀土、鈮等多金屬共生礦床，也是包鋼集團重要的鋼鐵原料和稀土原料基地。礦石中的鐵礦物以磁鐵礦居多，其次是赤鐵礦、假象赤鐵礦和褐鐵礦等，主要與螢石、白云石、石英、方解石等硅酸鹽礦物共生[1-2]。包鋼（集團）寶山礦業公司是處理該類礦石的一個選廠。

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，是選廠分級作業重要的一環。由于其結構簡單、占地面積小、設備成本低、生產能力大、分級效率高等優點，被廣泛應用于各大選廠。寶山礦業公司采用三段磨礦分級工藝，但由于礦石性質變化、鐵精礦產量需求增大等原因，現有的一段旋流器已無法匹配現場工況，無法適應選廠長期的穩定生產。基于此，選廠對一段旋流器進行了技術改造，筆者簡要闡述了其技改過程及應用效果。

1 磨礦分級工藝簡介

選廠采用三段磨礦分級工藝，處理能力為 380 t/h。前兩段為連續磨礦分級工藝，一段分級細度需達到 -200 目占 60%～65% 后進入二段旋流器；二段分級細度達到 -200 目占 88%～92% 時進行弱磁選，弱磁選尾礦去浮選稀土；弱磁選精礦進行三段再磨分級。為保證鐵精礦粒度及品位，在三段旋流器分級之后又添加了高頻細篩來進一步控制粒度，為下一步浮選作業創造有利條件；最終 -200 目細度達到 98% 以上，然后進行反浮選除雜。磨礦分級工藝流程如圖 1所示，一段磨礦分級相關設備配置如表 1 所列，旋流器結構如圖 2 所示。

圖1 現場磨礦分級工藝流程Fig.1 Flow chart of grinding and classifying process

表1 一段磨礦相關設備的配置情況Tab.1 Equipment configuration of one-stage grinding

圖2 原一段旋流器的結構示意Fig.2 Structural sketch of original one-stage hydrocyclone

2 旋流器主要技術指標

2.1 分級質效率

分級質效率是指分級設備溢流中實際被分級出的某一粒度級別的質量占分級設備給礦中同一粒級質量的百分數，該指標既考慮了細粒級在溢流中的回收率，又考慮了溢流質量的提高。該數值越高，表明分級設備的分級效果越好，返砂中所含的合格粒級就越低，從而降低磨機過磨現象，提高磨礦效率。分級質效率

式中：α為旋流器給礦中計算粒級含量，%；β為旋流器溢流中計算粒級含量，%；θ為旋流器沉砂中計算粒級含量，%。

2.2 循環負荷

循環負荷是指分級設備反砂的質量與磨機新給礦質量的百分比。在整體磨礦系統中，合理的循環負荷尤為關鍵，會直接影響磨機的生產能力和磨礦細度。循環負荷過高，會引起磨機“漲肚”，旋流器過載，破壞正常運行[3-4]。循環負荷

計算上述指標時，旋流器給礦、溢流、沉砂中計算粒級含量通常以 -200 目含量計算。

3 現場原一段旋流器運行情況

為明確現場生產情況及存在問題，在正常生產周期內，針對一段旋流器進行取樣，取樣結果如表 2 所列。將一段旋流器取樣數據平均處理后，結果如表 3所列。

表2 一段旋流器取樣考察結果Tab.2 Observations of samplings from one-stage hydrocyclone

表3 一段旋流器的平均數據Tab.3 Average data of one-stage hydrocyclone %

從表 3 中數據可以看出：

（1）旋流器入料質量分數為 76.57%，過高的入料質量分數不利于旋流器的分級作業。

（2）旋流器溢流質量分數較高，為 52.75%，加之旋流器底流產生拉桿現象（底流呈柱狀流出的現象，正常應為傘狀），作業不正常，從而導致溢流細度也較粗，-200 目細度僅有 56.73%。

（3）旋流器沉砂夾細較多，分級效率較低，僅有39.10%，進而導致系統循環負荷較高，增加了一段磨機的磨礦負荷，磨機排礦效果變差，形成整體惡性循環，不利于磨礦分級作業。

若一段分級作業效果不好，則直接影響后續二、三段分級作業。針對現場現有的一段磨礦分級系統的運行情況，將原 20°錐結構旋流器改為 60°錐結構旋流器，并配合調整旋流器其他相關工藝及結構參數，提高整體磨礦分級系統效果，使旋流器更好地適應現場工況。

4 技改后一段旋流器運行情況

通過修改旋流器相關結構參數，從而降低旋流器的沉砂夾細量，降低系統循環負荷，減輕一段磨機負荷，提高整體磨礦效率，進而最終提升旋流器的溢流細度，提高旋流器的分級效率。

技改后旋流器相關配置參數如表 4 所列，旋流器結構如圖 3 所示。

表4 技改后一段旋流器的參數Tab.4 Parameters of upgraded one-stage hydrocyclone

圖3 技改后一段旋流器的結構示意Fig.3 Structural sketch of upgraded one-stage hydrocyclone

在正常生產周期內，針對技改后的一段旋流器進行取樣，取樣結果如表 5 所列。

表5 技改后一段旋流器的取樣考察結果Tab.5 Observations of samplings from upgraded one-stage hydrocyclone

從表 5 數據以及與表 3 數據對比可以看出：

（1）技改后，旋流器泵池通過補水，旋流器入料質量分數降低至 67.23%，進而降低了溢流質量分數，溢流細度 -200 目也提升至 64.07%，較之前提升了 7.34 個百分點。旋流器運行穩定，工作正常，底流排料狀態呈正常傘狀，拉桿現象消失，減輕了設備的磨損。

（2）技改后，旋流器的沉砂夾細 -200 目含量為12.26%，較之前降低了 1.75 個百分點，合格粒級及時從旋流器溢流排除，減輕了過磨現象，從而使旋流器循環負荷較之前降低了約 100 個百分點，提高了磨機的磨礦效率，使得磨機排礦的 -200 目細度較之前提升了 4.08 個百分點。

（3）多種磨礦分級系統的有利結果可以互相影響，最終使得技改后的旋流器分級質效率達到51.63%，較之前提升了 12.53 個百分點。

5 結語

（1）水力旋流器是分級作業的有效設備，而分級作業則是選礦廠的關鍵工序。通過對一段旋流器進行技改，包鋼寶山礦業解決了原旋流器分級效果差、溢流細度粗、運行不穩定、磨損嚴重等問題，為后續二、三段分級作業提供了良好的保障。

（2）技改后，旋流器性能穩定，分級效果良好。與原旋流器相比，各項指標均有所提高。溢流細度-200 目可達到 64.07%，較之前提高了 7.34 個百分點；沉砂夾細僅為 12.26%，較之前減少了 1.75 個百分點；分級質效率高達 51.63%，提高了 12.53 個百分點，對細粒級的回收效果明顯。