選礦用旋流器選型及運行參數試驗研究

摘 要：【目的】巴潤分公司選礦系統一段閉路磨礦分級系統由旋流器作為分級設備和磨機構成，為提高選礦系統一段磨礦分級效率，減少旋流器沉砂夾細-200目含量，提升一段磨礦分級效果，優化設備現場適應性。【方法】通過壓力（P）單因素對比試驗對比柱式平底型旋流器與傳統型旋流器（+20°錐）在不同壓力條件下的分級效果。針對柱式平底型旋流器運行參數進行柱段長度（H）單因素對比試驗和角錐比（ds/do）單因素對比試驗。【結果】由試驗結果可知，柱式平底型旋流器在分級效果方面優于傳統型旋流器，證明一次分級設備更新為柱式平底型旋流器是可行的，深層次分析柱式平底旋流器內部流場的優化參數，確定柱段按長度選用H＝1 100 mm，考慮溢流產品質量要求，角錐比（ds/do）選用ds/do=0.66。【結論】研究成果為選廠工藝設備升級提供了參考依據。

關鍵詞：柱式平底旋流器；選礦；分級；角錐比

中圖分類號：TD45" " "文獻標志碼：A" " 文章編號：1003-5168（2023）21-0041-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2023.21.009

Experimental Study on Selection and Operation Parameters of Cyclone for Mineral Processing

TANG Shaoyi1 WANG Feng1 JI Ankun2

（1.Bayun Mining Branch of Inner Mongolia Baotou Steel Union Co.， Ltd.， Baotou 014080，China;

2.Weihai Haiwang Cyclone Co.， Ltd.，Weihai 264200，China）

Abstract： [Purposes] As the first stage closed circuit grinding and classification system of dressing system of Barun branch is composed of cyclone as classification equipment and mill， this paper aims to improve the efficiency of first-stage grinding classification of beneficiation system， reduce the content of -200 mesh of cyclone sand settling， improve the effect of first-stage grinding classification and optimize the adaptability of equipment on site. [Methods] Through the pressure （P） single factor comparison test， the classification effect of the column flat-bottomed cyclone and the traditional cyclone （+ 20 °cone） under different pressure conditions was compared. According to the operating parameters of the cylindrical flat-bottom cyclone， the single factor comparison test of the column length （H） and the single factor comparison test of the cone ratio （ds/do） were carried out. [Findings] From the test results， it can be seen that the column-type flat-bottomed cyclone is superior to the traditional cyclone in terms of classification effect， which proves that it is feasible to update the primary classification equipment to the column-type flat-bottomed cyclone. The optimization parameters of the internal flow field of the column-type flat-bottomed cyclone were analyzed in depth， and the length of the column was determined to be H=1 100 mm. Considering the quality requirements of the overflow product， the angle-cone ratio （ds/do） was selected as ds/do= 0.66. [Conclusions] The research results provide a reference for the upgrading of process equipment in the concentrator.

Keywords： column type flat-bottom cyclone; mineral processing; classification; angular cone ratio

0 引言

水力旋流器主要應用于非均質固相的分離，將物料中粗細顆粒進行分離或對料漿進行濃縮^［1-2］。巴潤分公司選礦系統一段閉路磨礦分級系統由旋流器作為分級設備和磨機構成，溢流粒度為-200目50%，因系統中等沉顆粒含量較高，旋流器沉砂夾細量大（-200目20%）、分級效率低（39.53%），嚴重影響磨機效率。為改善一次分級旋流器分級效果，根據現場情況開展柱式平底型旋流器與傳統型旋流器（+20°錐）壓力（P）單因素對比試驗，同時對柱式平底旋流器進行柱段長度（H）單因素對比試驗和角錐比（ds/do）單因素對比試驗，確定柱式平底旋流器運行參數。

1 研究方法

該試驗在巴潤分公司選廠進行，試驗結果通過篩分試驗進行測試與分析。該工藝系統采用三段全閉路磨礦，一段使用FX610GT旋流器與中信重工φ5.03 m×6.4 m溢流型球磨機構成閉路磨礦。試驗中的柱式平底型旋流器（以下簡稱A型）進料體由雙圓周曲線流道和下旋導向結構組成，可使礦漿在旋流柱體外旋轉過程中實現預先分級，礦漿內礦物顆粒以有序狀態進入旋流柱體內。原有工藝中傳統型旋流器由導向螺旋線進料體與柱段+20°錐段構成，以下簡稱B型。A型、B型示意如圖1所示。相較于傳統型旋流器，柱式平底旋流器使用柱段代替傳統旋流器錐段結構，同時柱段長度可調，原有螺旋線進料體由柱式進料體取代。柱式進料體、導向螺旋形進料體的三視圖如圖2、圖3所示。

旋流器分級質效率的計算見式（1）。

式中：α為給礦中-200目含量，%；β為溢流中-200目含量，%；θ為沉砂中-200目含量，%。

2 試驗研究

2.1 壓力（P）單因素對比試驗

試驗時臺時效率平均為370 t/h、溢流管直徑為220 mm、底流口直徑為120 mm（ds/do=0.66）、溢流管插入深度為371 mm。運轉2臺旋流器，A型旋流器柱段長度為1 100 mm，分別在60 kPa、80 kPa、100 kPa、120 kPa壓力條件下運行A與B兩種型號旋流器，試驗結果見表1。

由表1可知，隨著運行壓力的增大，A型旋流器的分級質效率在80 kPa時達到最大（56.02%），最后逐漸下降至42.33%。B型旋流器在運行壓力100 kPa時，質效率達到最大值（45.46%）。試驗表明：A型旋流器可在低運行壓力（80 kPa）條件下達到最佳分級效果，且分級質效率優于B型旋流器。

2.2 柱段長度（H）單因素對比試驗

A型旋流器由柱式進料體、中部柱段和平底柱段組成，旋流器柱段長度不同導致顆粒在旋流器內停留時間和分級時間不同，從而影響旋流器分級效果和效率。A型旋流器柱段長度單因素試驗，系統臺時效率平均為370 t/h、溢流管直徑為220 mm、底流口直徑為120 mm、溢流管插入深度為371 mm，當運行壓力為80 kPa，柱段長度分別為900 mm、1 000 mm、1 100 mm、1 200 mm時運行A型旋流器，試驗結果見表2。

由表2可知，A型旋流器分級質效率隨著柱段長度H的增加而先升高再降低，在H=1 100 mm時達到最大值（56.02%），溢流-0.074 mm含量符合生產要求。

2.3 角錐比（ds/do）單因素對比試驗

旋流器角錐比是沉砂口直徑與溢流口直徑的比值（ds/do），角錐比不同影響旋流器的分級效果和分級效率。A型旋流器柱段長度單因素試驗，系統臺時效率平均為370 t/h、柱段長度為1 100 mm、溢流管插入深度為371 mm、運行壓力為80 kPa、溢流管直徑為220 mm，底流口直徑ds/do=0.44、ds/do=0.55、ds/do=0.66、ds/do=0.77時運行A型號旋流器，試驗果見表3。

由表3可知，A型旋流器分級質效率在ds/do=0.66時達到最大值55.97%，但溢流粒度不能滿足要求。

3 結論

①壓力（P）單因素試驗結果表明，柱式平底（A型）旋流器可在80 kPa壓力條件下達到最佳分級效果，分級效率優于B型旋流器，且粒度可達到運行要求。

②由柱段長度（H）單因素試驗可知，柱式平底（A型）旋流器在H≥1 100 mm時均能滿足現場生產對一段分級細度的要求，考慮分機效率基礎上，生產選用H＝1 100 mm。

③由角錐比（ds/do）單因素試驗可知，雖然A型旋流器在ds/do=0.66時達到最大值（55.97%），但溢流粒度不能滿足生產要求，建議綜合試驗采用ds/do=0.55進行對比選擇沉砂口和溢流口尺寸。

通過三項單因素對比試驗能確定柱式平底旋流器的基本運行參數，下一步需要進行連續穩定的運行，綜合驗證旋流器對一段磨礦分級系統的影響程度，得出最優運行參數。

參考文獻：

［1］何慶浪，盛紅光.大山選礦廠Krebs gMax水力旋流器的應用研究［J］.礦產保護與利用，2007（5）：35-37.

［2］劉晉瑋.新型水力分級旋流器的結構設計與原理分析［J］.煤礦現代化，2018（1）：29-31.

收稿日期：2023-05-10

作者簡介：唐紹義（1986—），男，碩士，高級工程師，研究方向：選礦生產、技術、質量管理及尾礦庫建設、礦漿管道輸送。