FX-500水力旋流器在和尚桥选矿厂中的应用

陈于海 胡 城 杨 俊

(马钢集团南山矿业公司)

马钢集团南山矿业公司和尚桥选矿厂是安徽省“861”重点工程，是马钢实现跨越式发展战略工程的重要组成部分。选矿厂设计原矿处理能力300万t/a，铁精矿产能101万t/a，精矿铁品位64%。选矿工艺流程为两段磨矿—弱磁选—筛分—磁选，一段磨矿产品(-0.074 mm 50%)经磁选抛尾后，粗精矿经二段磨矿(-0.074 mm 85%)后，进行2次磁选抛尾，磁选精矿经高频细筛筛分后，筛上返回二段磨矿，筛下经1次磁选成为最终铁精矿。为确定磨矿—分级作业水力旋流器分级效果能否满足生产要求，对水力旋流器工作情况进行了考察。

1 水力旋流器简介及工作原理

水力旋流器是一种利用流体压强产生旋转运动的装置，可用于存在密度差的两相或多相分离[1]。由于离心力场的离心加速度远大于重力加速度，因此水力旋流器的分离效率远高于重力分离设备[2-3]。作为利用离心惯性力与重力复合力场的典型设备，水力旋流器具有结构简单、使用成本低、处理量大、占地面积小等优点，广泛应用于选矿的分级、脱泥、浓缩、澄清、洗矿和选别等作业[4]。

水力旋流器通常为压力给矿，矿浆给入到水力旋流器后围绕轴线进行高速旋转，从而产生强大的离心力。矿浆中存在的不同粒度和密度的矿物颗粒在旋流器中以不同的速度和加速度进行运动，遵循着不同的运动轨迹[5]。轻细颗粒受到离心力影响较小，处于旋转流的中心附近位置。当矿浆进入水力旋流器的下锥体后，由于空间缩小，会形成螺旋上升的矿浆流，上升矿浆流将会携带轻、细颗粒从溢流管中排出[6]。粗重颗粒受离心力影响较大，进入旋流器直柱筒体后会被甩到贴近筒壁的位置，沿着下降的旋转流进入到沉砂管排出。

2 工作条件

和尚桥选矿厂一段分级采用双螺旋分级机，二段分级采用水力旋流器，其主厂房磨选工艺流程见图1。

图1 和尚桥选矿厂主厂房磨选工艺流程

水力旋流器给矿为弱磁选粗精矿，铁品位为48.11%，矿浆密度为3.93 t/m3。设计给矿粒度为-0.074 mm 45%，矿浆浓度为55.23%，给矿量为997.844 m3/h，二段球磨机(型号φ5.0 m×6.4 m)处理能力为468.445 t/h。生产要求水力旋流器溢流细度为-0.074 mm 85%以上，底流浓度70%以上。

3 试验结果与讨论

为分析水力旋流器溢流产品的影响因素和规律，进行给矿压力和矿浆浓度条件试验。

3.1 给矿压力试验

在给矿压力分别为22，30，44，55 kPa的条件下进行给矿试验，试验结果见表1。

表1 给矿压力对各产品粒度的影响

由表1可知，在给矿浓度恒定的条件下，在试验的压力范围内，给矿压力越大，旋流器溢流粒度越细，并且综合精矿粒度会随着溢流粒度变细而变细。

3.2 给矿浓度试验

为了探索给矿浓度对旋流器溢流产品粒度的影响，根据之前的旋流器压力试验结果，将压力控制在40 kPa，在给矿浓度分别为36.4%、39.4%、46.5%和55.9%的条件下进行4组给矿浓度试验，试验结果见表2。

由表2可知，在给矿压力恒定的条件下，给矿浓度越高，溢流产品的粒度越粗。

3.3 最优条件下的生产指标

根据给矿压力和浓度的试验结果，在实际生产中，将水力旋流器压力控制在40 kPa以上，给矿浓度控制在40%以下进行了3组试验，得到的二段溢流产品粒度试验结果见表3。

表2 浓度对各产品粒度的影响 %

给矿浓度样品类别浓度粒度(-0.074mm)36.4二段旋给36.451.2二段旋溢21.289.1二段旋沉59.132.239.4二段旋给39.453.2二段旋溢22.685.1二段旋沉61.135.146.5二段旋给46.553.9二段旋溢28.179.1二段旋沉66.635.555.9二段旋给55.954.1二段旋溢36.770.2二段旋沉70.636.1

表3 最优压力浓度下的溢流粒度

由表3可知，在操作合理的条件下，二段水力旋流器能够很好地完成生产指标，提供合格的溢流产品。

4 结 论

(1)试验表明在正常范围内，溢流产品的粒度随着给矿压力的升高而变细，随着给矿浓度的升高而变粗。

(2)FX-500水力旋流器操作简单，设备性能稳定，适用于细粒分级；在合适的压力和给矿浓度下，分级效果较好。

(3)FX-500水力旋流器能满足选厂二段分级的指标要求，对同类型选矿厂有较强的指导借鉴意义。

[1] 赵庆国，张明贤.水力旋流器分离技术[M].北京：化学工业出版社，2003.

[2] 庞学诗.水力旋流器技术与应用[M].北京：中国石化出版社，2011.

[3] 顾可名，张国昭，牛 牧，等.水力旋流器国内外发展近况[J].中国水运月刊，2015， 15(5):82-85.

[4]SCHUETZS，PIESCHEM.NumericalSimulationofHydrocyclones[J].ChemieIngenieurTechnik-CIT，2015，73(6):640-642.

[5] 张鹏飞，谢海云，陈禄政，等.水力旋流器在铁矿选矿中的应用及发展[J].新型工业化，2016，6(4):8-15.

[6] 盛惠敏.水力旋流器工艺改造生产实践[J].新疆有色金属，2016(5):84-85.