水力旋流器在凹山选矿厂的生产实践及应用

沈远海 陈于海 李 伟 蒋丰祥 杨成益 陈 伟

（安徽马钢矿业资源有限公司南山矿业公司）

凹山选矿厂是老选厂，工艺设备较为落后，一段、二段分级仍使用分级效率低、操作空间小的螺旋分级机，常因三段循环负荷大而导致精矿品位大幅波动，磨机的磨矿效率也较低。为此，针对上述问题对选厂一段、二段分级进行了水力旋流器改造，以期为后续磨选作业提供保障，有效提高磨机磨矿效率，稳定并提升最终精矿品位。

1 原磨选工艺流程简介

凹山选矿厂的入选原矿为高村磁铁矿石［1］，其矿石硬度大、品位低、嵌布粒度极细，因此采用三段磨矿—阶段磁选—高频细筛—淘洗精选流程，磨矿设备一段采用MQG2736球磨机，二段采用MQY2736球磨机，三段采用MQY3660球磨机；分级设备一、二段均为双螺旋分级机，三段为高频细筛；磁选设备为磁选机和淘洗机。原磨选工艺流程见图1。

2 现场分级存在的问题

辊磨精矿以矿浆的形式通过泵及管道进入一段螺旋分级机进行分级，但由于泵压力大、矿浆浓度低（30%左右），进入分级机中的水量较大，从而导致一段溢流细度-0.074 mm含量在35%左右，返砂量太大，分级效率低且浓缩效果不好，直接影响一段磨矿指标；一段溢流产品经过一段磁选抛尾后进行二段分级，二段同样采用双螺旋分级机［2］。该双螺旋分级机的缺点：①占地面积大，能耗高；②故障较多，维修成本高；③溢流细度不稳定，很难获得较细的溢流细度；④处理能力低，分级效率低；⑤返砂中大比重有用矿物反富集，造成有用矿物过磨。在正常生产中，二段溢流细度-0.074 mm含量在68%左右，对后续的磨矿作业非常不利，从而导致最终精矿的粒度组成偏粗，很难将精矿铁品位稳定在63.5%以上。

基于上述分级问题，对一、二段均进行了水利旋流器改造，一段增设旋流器主要用于浓缩脱水和预先分级，以利于一段磨矿，提高溢流细度；二段进行旋流器改造主要提高分级效率与溢流细度，为后续的磨矿作业创造良好的条件。

3 旋流器在生产中的应用试验

3.1 一段旋流器应用试验

由于凹山选矿厂厂房结构高度等问题，一段分级不能进行改造，只能增设旋流器，主要用于浓缩脱水与预先分级，旋流器底流再进入螺旋分级机中返回磨机内。现场给矿泵的压力以及矿浆浓度基本不变，为此只进行了旋流器结构和沉砂口直径试验。

3.1.1 旋流器结构试验

一段分级属于粗粒分级，一般采用FX400大锥角结构和平底结构的旋流器。在相同的入料条件下，进了浓缩预分级对比试验，试验结果见表1。

?

由表1可知，大锥角旋流器与平底旋流器相比溢流产率及分级质效率都较低，其沉砂中的细颗粒含量仍较高。因此，选取平底旋流器进行一段浓缩预分级作业。

3.1.2 沉砂口尺寸试验

为了能够预先分级出更多细粒级的合格产品给一段磨矿创造更好的条件，进行了平底旋流器沉砂口直径试验，试验结果见表2。，，

?

由表2可知，随着沉砂口直径的增大，溢流细度不断增加，但溢流产率不断下降，分级质效率则先上升后下降。因此，选取沉砂口ϕ50 mm的平底旋流器更适合现场的生产条件。

综上所述，一段增设沉砂口ϕ50 mm的平底旋流器作为浓缩预分级作业设备，大大改善了一段磨机的磨矿效果，使得一段溢流细度-0.074 mm含量达45%以上。

3.2 二段旋流器应用试验

螺旋分级机是靠矿物颗粒按颗粒质量自然沉降进行分级，而旋流器主要靠离心力的作用实现浆液的浓缩和分级［3-4］。旋流器具有处理能力大、分级精度高、分级效率大等优点［5］，故对二段分级进行旋流器改造，根据实验室小型试验结果以及现场处理量等要求，最终二段分级采用FX350-GX×6旋流器，其入料管直径110 mm，溢流管直径120 mm，溢流管插入深度260 mm，沉砂口直径55 mm，锥体角度20°，锥比0.46。现场在正常生产过程中，主要对给矿压力及给矿浓度进行试验，选取最优给矿条件，从而满足生产需求。

3.2.1 给矿压力试验

一段增设平底旋流器后，溢流细度-0.074 mm含量基本稳定在45%左右。在给矿浓度基本相同的条件下，进行给矿压力试验，试验结果见表3。

?

由表3可知，在给矿浓度一定的条件下，给矿压力越大，溢流细度越大，但溢流产率逐渐降低，分级质效率呈现先增加后降低的趋势。因此，选取给矿压力60 kPa为宜，此时溢流细度-0.074 mm含量77.64%，满足二段生产指标（-0.074 mm75%）要求。

3.2.2 给矿浓度试验

在给矿压力60 kPa的条件下，进行给矿浓度试验，试验结果见表4。

由表4可知，给矿浓度越高，旋流器溢流产率越大，处理量也不断增加，但溢流细度呈下降趋势；当给矿浓度高于55%时，分级质效率降到50%以下。因此，选取给矿浓度为45%～50%，此时旋流器的处理量与溢流细度都能满足现场生产需求。

4 旋流器改造前后主要生产指标对比

在上述最优条件下进行生产，改造前后主要生产指标对比见表5。

由表5可知，一段、二段使用旋流器进行改造后，一段、二段溢流细度-0.074 mm含量均有提高，精矿品位提高了0.31个百分点，原矿处理量也略有提高。

?

?

5 结 语

（1）凹山选矿厂一段分级通过增设沉砂口ϕ50 mm平底旋流器作为浓缩预分级作业设备，分选效果较佳，可有效提高一段球磨的磨矿效果，提高了一段溢流细度。

（2）在正常生产给矿粒度基本稳定的前提下，二段旋流器的分选指标主要影响因素为给矿压力和给矿浓度。给矿压力越大，溢流细度越细，但溢流产率越小；给矿浓度越大，溢流细度越粗，但溢流产率越大。通过试验确定，在给矿浓度45%～50%、给矿压力60 kPa时，二段旋流器的分选效果最好，同时二段磨机的磨矿效果也相对较优。

（3）在最优条件下，经改造前后生产指标对比，一段、二段溢流细度-0.074 mm含量分别提高了约10个百分点和9个百分点，精矿品位提高了0.31个百分点，原矿处理量也略有提升，各项指标均能满足生产需求。