河北某铁矿选矿分级设备对比与实践

宁小永 刘 健

(北京首矿工程技术有限公司)

河北某铁矿选矿分级设备对比与实践

宁小永 刘 健

(北京首矿工程技术有限公司)

针对目前常用的螺旋分级机、水力旋流器、直线振动筛3种选矿分级设备，分别从工作原理、分级效果、使用消耗等方面进行了对比分析。分析结果表明：螺旋分级机设备成熟，构造简单，分级效率低，设备使用成本高；旋流器结构简单，分级效率高，处理量大，但动力消耗大，结构参数及操作参数多，受矿石性质波动影响；直线振动筛对粒度能够精确分级，可防止过磨，能降低磨矿费用，但粒度调整不方便。

铁矿 分级设备 螺旋分级机 水力旋流器 直线振动筛 分级效率

磨矿分级作业是矿物分离极其重要的生产环节，也是选矿厂能源消耗最大的作业环节。磨矿分级作业工作状态的好与坏，直接关系到选别指标和经济效益。磨矿分级作业决定了整个选厂能耗指标的高低，据统计磨矿能耗约占选矿厂总能耗的40%～60%，矿物嵌布粒度越细，要求磨矿粒度越细，磨矿能耗越高[1]。磨矿分级作业决定了入选物料细度及其单体解离程度，且直接影响分选作业可能达到的金属矿物品位和选别指标。同时，磨矿分级作业决定了入选物料的粒度组成，分级作业要求的合格细度是分选作业的必要条件。

目前，金属矿山磨矿—分级工艺中采用的分级设备主要有螺旋分级机、直线振动筛和水力旋流器，但逐渐有旋流器、直线筛代替螺旋分级机的发展趋势。为此，本文针对3种分级设备的原理、技术及经济效果进行分析，为金属矿山分级工艺改造提供理论与实践参考依据。

1 分级设备原理及特点分析

1.1 螺旋分级机

螺旋分选机是将细磨后的矿浆从位于沉降区中部的给料口给入水槽，螺旋低速转动，轻细颗粒流到溢流堰处溢出，粗中颗粒则沉降到槽底，由螺旋输送到排料口返回磨机再磨。

1.2 水力旋流器

旋流器是将给入矿物料沿切线从圆筒内壁高速给入，在离心力、介质黏滞阻力、浮力、重力等力场的作用下，粗颗粒、大密度的颗粒向周边运动，通过锥形体从沉砂口排出；细颗粒、低密度的颗粒向中心运动，由溢流管排出，实现固体颗粒的粗细分级和不同密度流体的分离[2]。

1.3 直线振动筛

直线振动筛2根轴上安有相同偏心距的重块，当振动器工作时，2个轴上的偏心重块相位角一致，产生的离心惯性力的X方向分力促使筛子沿X方向振动，Y方向的离心惯性力则大小相等，方向相反，相互抵消实现矿物在筛面上振动分级[3]。

1.4 分级设备特点

螺旋分级机是沿用最久的分级设备，曾被广泛应用，其优点是构造简单、工作稳定可靠、操作方便、易与直径小于3.6 m的磨机组成闭路作业。旋流器结构简单，设备投资少，运行成本低，安装与操作简便，体积小，分级效率高，处理能力大且占用空间小。直线振动筛能够强制分级，分级效率一般可提高15～20个百分点，可有效防止1次磨机对矿石的过磨，但粒度调整不方便[4-6]。

2 分级效果对比实践分析

2.1 生产工艺指标对比分析

河北某铁矿目前有13个磨选系列，磨选工艺流程中的1次磨矿分级作业中分级设备为旋流器、高堰双螺旋分级机(以下简称分级机)和直线筛3种设备。其中，1系列分级设备使用φ660 mm旋流器组，2系列分级设备使用螺旋分级机；1、2系列原矿性质、磨机型号以及选别工艺及设备配置等其他工作条件一样；3～11系列生产的铁精矿产品粒度在-0.074 mm 70%左右，除分级设备不同以外，原矿性质、磨机型号以及选别工艺及设备配置等其他工作条件一样；3～5系列分级设备使用2FLG-2 000 mm×8 200 mm型螺旋分级机，8～11系列分级设备使用ZKB1856A型直线筛。

2.1.1 旋流器与分级机作业效果对比分析

统计1系列与2系列平均数据进行旋流器与分级机作业效果对比分析，结果见表1。

表1 旋流器与分级机分级效果对比

注：溢流、沉砂、排矿粒度均指-0.074 mm粒级含量。

由表1可知，1系列平均台时为178.16 t/h，2系列平均台时为169.26t/h。1系列比2系列台时提高8.9 t/h，提高了5.26个百分点。溢流-0.074 mm粒级含量从28.67%提高到30.68%，提高了2.01个百分点，沉砂夹细量降低4.22个百分点；分级质效率达到30.72%，比分级机分级效率提高了6.01个百分点；由于1系列分级效果明显，球磨机内合格粒级及时分离，球磨机磨矿效率提高0.14 t/(m3·h)；从分级效果来看，旋流器分级明显优于螺旋分级机分级。

2.1.2 直线筛与螺旋分级机作业效果对比分析

选择3、4、5系列与8、9、10、11系列进行对比分析，为充分了解分级机和直线筛对磨矿分级的影响，对比考察数据见表2。

表2 分级机和直线筛分级效果对比考察数据

注：磨矿、溢流、返砂粒度均指-0.074 mm粒级含量。

由表2可知，在台时、磨矿浓度等工作条件基本相同的情况下，8～11系列平均磨矿效率为1.25 t/(m3·h)，分级效率为44.93%，产品-0.074 mm粒级含量为34.90%，返砂中-0.074 mm粒级含量只有0.57%；3～5系列平均磨矿效率为0.98 t/(m3·h)，分级效率为21.67%，产品-0.074 mm粒级含量为28.19%，返砂中-0.074 mm粒级含量为11.11%。直线筛分级与螺旋分级机相比，磨矿效率提高0.27 t/(m3·h)，分级效率提高23.26个百分点，溢流中-0.074 mm粒级含量提高6.71个百分点，返砂中-0.074 mm粒级含量降低10.54个百分点。

2.2 生产成本分析

2.2.1 旋流器与螺旋分级机生产成本对比分析

旋流器与螺旋分级机生产成本对比备件消耗及电量消耗2个方面，螺旋分级机消耗备件主要有分级机轴及齿轮、大小叶板、架体、给矿器、勺头、勺体；旋流器消耗备件主要有泵体及泵件、管道及弯头、旋流器主体、沉砂嘴、顶盖。根据年消耗统计，其成本对比分析结果见表3。

由表3可见，采用螺旋分级机年备件费用为75.23万元，采用旋流器年备件费用为35.74万元，改造后单系列年可节约备件费用39.49万元。对比1、2系列年耗电情况，旋流器单系列年增加电耗为582 436 kWh，增加成本约28.5万元。

表3 旋流器与螺旋分级机生产成本对比结果

2.2.2 直线筛与螺旋分级机生产成本对比分析

直线筛与分级机相比，作业率不高是主要的缺点，螺旋分级机年平均故停时间为2.39 h，而直线筛单机年平均故停时间为3.27 h。从统计数据来看，直线筛故停时间较螺旋分级机仍高出36.82个百分点。直线筛消耗备件主要有筛网、筛箱、主轴、传动部分。根据年消耗统计，直线筛与螺旋分级机的运行成本比较结果见表4。

表4 直线筛与螺旋分级机生产成本对比结果

由表4可见，采用螺旋分级机年备件费用为4.90万元，采用直线筛年备件费用为3.74万元，对比1、2系列年耗电情况，直线筛增加电耗为 130 205 kWh ，增加成本约5.21万元。

3 结 论

(1)旋流器分级较螺旋分级机分级，球磨机处理能力可提高8.9t/h，提高幅度为5.26个百分点，分级效率提高6.01个百分点；采用直线筛分级较螺旋分级机分级，磨矿效率可提高0.27t/(m3·h)，分级效率可提高23.26个百分点，溢流中-0.074mm粒级含量可提高6.71个百分点，返砂中-0.074mm粒级含量可降低10.54个百分点。

(2)旋流器较螺旋分级机可节省备件费用39.49万元/a，年电耗增加28.5万元；直线筛较螺旋分级机，事故停车率高出36.82个百分点，备件费用可节省1.16万元，年电耗增加成本5.21万元。

(3)螺旋分级机设备成熟，构造简单，工作稳定可靠操作方便，但占地面积大，分级效率低；旋流器结构简单，设备投资少，分级效率高，处理量大，但动力消耗大，结构参数及操作参数多，受矿石性质波动影响；直线筛对粒度能够精确分级，可防止过磨，降低磨矿费用，但粒度调整不方便，与大型球磨机配套的直线筛有待开发。

[1] 王运敏，田嘉印，王化军，等.中国黑色金属矿选矿实践[M].北京:科学出版社，2008.

[2] 王漪靖，朱永安.金堆城旋流器分级与螺旋分级机比较研究[J].有色金属:选矿部分，2003(6):36-39.

[3] 杨秀秀.大型直线筛结构应力分布特点的数值模拟分析[J].选煤技术，2012(6):27-30.

[4] 王永刚.一次分级由双螺旋分级机改为旋流器的效果分析[J].金属矿山，2003(4):20-29.

[5] 何 勇.FX350/6水力旋流器组在本钢歪头山铁矿的应用[J].金属矿山，2007(1):87-89.

[6] 黄春源，程 军，胡承凡.WDS水力旋流器在大冶铁矿选厂的应用[J].矿业快报，2008(12):82-84.

2015-01-13)

宁小永(1980—)，男，工程师，064404 河北省迁安市滨河村。