包钢宝山矿业一段旋流器技改应用实践

姜立峰，初福栋，季安坤，姜程阳

1包钢 (集团) 公司选矿厂 内蒙古包头 014010

2威海市海王旋流器有限公司 山东威海 264200

包头白云鄂博矿床是我国的一个特大型铁、稀土、铌等多金属共生矿床，也是包钢集团重要的钢铁原料和稀土原料基地。矿石中的铁矿物以磁铁矿居多，其次是赤铁矿、假象赤铁矿和褐铁矿等，主要与萤石、白云石、石英、方解石等硅酸盐矿物共生[1-2]。包钢（集团）宝山矿业公司是处理该类矿石的一个选厂。

水力旋流器是利用离心力场加速矿浆中固体颗粒沉降和强化分离过程的有效分离设备，是选厂分级作业重要的一环。由于其结构简单、占地面积小、设备成本低、生产能力大、分级效率高等优点，被广泛应用于各大选厂。宝山矿业公司采用三段磨矿分级工艺，但由于矿石性质变化、铁精矿产量需求增大等原因，现有的一段旋流器已无法匹配现场工况，无法适应选厂长期的稳定生产。基于此，选厂对一段旋流器进行了技术改造，笔者简要阐述了其技改过程及应用效果。

1 磨矿分级工艺简介

选厂采用三段磨矿分级工艺，处理能力为 380 t/h。前两段为连续磨矿分级工艺，一段分级细度需达到 -200 目占 60%～65% 后进入二段旋流器；二段分级细度达到 -200 目占 88%～92% 时进行弱磁选，弱磁选尾矿去浮选稀土；弱磁选精矿进行三段再磨分级。为保证铁精矿粒度及品位，在三段旋流器分级之后又添加了高频细筛来进一步控制粒度，为下一步浮选作业创造有利条件；最终 -200 目细度达到 98% 以上，然后进行反浮选除杂。磨矿分级工艺流程如图 1所示，一段磨矿分级相关设备配置如表 1 所列，旋流器结构如图 2 所示。

图1 现场磨矿分级工艺流程Fig.1 Flow chart of grinding and classifying process

表1 一段磨矿相关设备的配置情况Tab.1 Equipment configuration of one-stage grinding

图2 原一段旋流器的结构示意Fig.2 Structural sketch of original one-stage hydrocyclone

2 旋流器主要技术指标

2.1 分级质效率

分级质效率是指分级设备溢流中实际被分级出的某一粒度级别的质量占分级设备给矿中同一粒级质量的百分数，该指标既考虑了细粒级在溢流中的回收率，又考虑了溢流质量的提高。该数值越高，表明分级设备的分级效果越好，返砂中所含的合格粒级就越低，从而降低磨机过磨现象，提高磨矿效率。分级质效率

式中：α为旋流器给矿中计算粒级含量，%；β为旋流器溢流中计算粒级含量，%；θ为旋流器沉砂中计算粒级含量，%。

2.2 循环负荷

循环负荷是指分级设备反砂的质量与磨机新给矿质量的百分比。在整体磨矿系统中，合理的循环负荷尤为关键，会直接影响磨机的生产能力和磨矿细度。循环负荷过高，会引起磨机“涨肚”，旋流器过载，破坏正常运行[3-4]。循环负荷

计算上述指标时，旋流器给矿、溢流、沉砂中计算粒级含量通常以 -200 目含量计算。

3 现场原一段旋流器运行情况

为明确现场生产情况及存在问题，在正常生产周期内，针对一段旋流器进行取样，取样结果如表 2 所列。将一段旋流器取样数据平均处理后，结果如表 3所列。

表2 一段旋流器取样考察结果Tab.2 Observations of samplings from one-stage hydrocyclone

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

从表 3 中数据可以看出：

（1）旋流器入料质量分数为 76.57%，过高的入料质量分数不利于旋流器的分级作业。

（2）旋流器溢流质量分数较高，为 52.75%，加之旋流器底流产生拉杆现象（底流呈柱状流出的现象，正常应为伞状），作业不正常，从而导致溢流细度也较粗，-200 目细度仅有 56.73%。

（3）旋流器沉砂夹细较多，分级效率较低，仅有39.10%，进而导致系统循环负荷较高，增加了一段磨机的磨矿负荷，磨机排矿效果变差，形成整体恶性循环，不利于磨矿分级作业。

若一段分级作业效果不好，则直接影响后续二、三段分级作业。针对现场现有的一段磨矿分级系统的运行情况，将原 20°锥结构旋流器改为 60°锥结构旋流器，并配合调整旋流器其他相关工艺及结构参数，提高整体磨矿分级系统效果，使旋流器更好地适应现场工况。

4 技改后一段旋流器运行情况

通过修改旋流器相关结构参数，从而降低旋流器的沉砂夹细量，降低系统循环负荷，减轻一段磨机负荷，提高整体磨矿效率，进而最终提升旋流器的溢流细度，提高旋流器的分级效率。

技改后旋流器相关配置参数如表 4 所列，旋流器结构如图 3 所示。

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

图3 技改后一段旋流器的结构示意Fig.3 Structural sketch of upgraded one-stage hydrocyclone

在正常生产周期内，针对技改后的一段旋流器进行取样，取样结果如表 5 所列。

表5 技改后一段旋流器的取样考察结果Tab.5 Observations of samplings from upgraded one-stage hydrocyclone

从表 5 数据以及与表 3 数据对比可以看出：

（1）技改后，旋流器泵池通过补水，旋流器入料质量分数降低至 67.23%，进而降低了溢流质量分数，溢流细度 -200 目也提升至 64.07%，较之前提升了 7.34 个百分点。旋流器运行稳定，工作正常，底流排料状态呈正常伞状，拉杆现象消失，减轻了设备的磨损。

（2）技改后，旋流器的沉砂夹细 -200 目含量为12.26%，较之前降低了 1.75 个百分点，合格粒级及时从旋流器溢流排除，减轻了过磨现象，从而使旋流器循环负荷较之前降低了约 100 个百分点，提高了磨机的磨矿效率，使得磨机排矿的 -200 目细度较之前提升了 4.08 个百分点。

（3）多种磨矿分级系统的有利结果可以互相影响，最终使得技改后的旋流器分级质效率达到51.63%，较之前提升了 12.53 个百分点。

5 结语

（1）水力旋流器是分级作业的有效设备，而分级作业则是选矿厂的关键工序。通过对一段旋流器进行技改，包钢宝山矿业解决了原旋流器分级效果差、溢流细度粗、运行不稳定、磨损严重等问题，为后续二、三段分级作业提供了良好的保障。

（2）技改后，旋流器性能稳定，分级效果良好。与原旋流器相比，各项指标均有所提高。溢流细度-200 目可达到 64.07%，较之前提高了 7.34 个百分点；沉砂夹细仅为 12.26%，较之前减少了 1.75 个百分点；分级质效率高达 51.63%，提高了 12.53 个百分点，对细粒级的回收效果明显。