大型浮选机的选矿工艺设计计算探讨(1).pdf

第6 l 卷第3 期 2 0 09 年8 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e t a l s V o L6 1 ．N o ．3 A u g ． 2 0O9 大型浮选机的选矿工艺设计计算探讨 陈国荣 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 4 4 摘要系统地分析大型浮选机的选矿工艺设计计算过程。浮选时间对浮选机容积的大小和浮选指标的好坏影响很大，是 浮选机设计计算中比较关键的指标。某处理原矿7 5 0 万t ／a 的大型钼矿选矿厂粗扫选浮选机规格的选择与设计计算结果表明，选 用K Y F Ⅱ一1 6 0 1 6 0 m 3 规格的浮选机相对最好，既节省了设备投资和厂房基建投资，同时又减少了电能消耗、达到了节能降耗的 要求，也符合当代设计的大型选矿厂中在选矿工艺设备的选择方面尽量选用与选矿厂建设规模相适应的大型、先进、高效、能耗 低，使选矿厂具有较高的机械化水平的设计原则。 关键词选矿工程；大型浮选机；设计；计算 中图分类号T D 9 2 8 ；T D 4 5 6 ；T D 9 2 3文献标识码A文章编号1 0 0 1 一0 2 1 l 2 0 0 9 0 3 一0 1 1 6 一0 4 随着现代科学技术的不断发展，矿产资源消耗 量日益增长，对矿产资源的综合利用程度的要求逐 步提高，也促进了选矿技术迅速发展，有可能实现经 济地处理低品位矿石。设计应力图降低投资和生产 费用，以取得更大的经济效益。我国的选矿厂设计 技术进步也是非常显著的，建国以来设计、建设了几 千座各种类型的选矿厂，最大设计建设规模已达年 处理原矿量5 0 0 0 万∥a 。每个现代和大型新选矿厂 都体现着选矿厂设计技术的进步，主要体现在以下 几方面 1 设备大型化， 2 设备更新和新工艺应 用， 3 选矿过程的生产检测、控制和自动化， 4 重 视保护环境， 5 重视技术安全和劳动保护措施。尤 其在设备大型化方面的技术进步是非常巨大和明显 的。随着矿产资源的日益消耗，矿石的品位越来越 低，导致处理贫矿的选矿厂建设规模越来越大。因 此需要有相应的大型化设备来适应选矿厂建设规模 的大型化。当代设计的大型选矿厂中在选矿工艺设 备的选择方面都是本着尽量选用与选矿厂建设规模 相适应的大型、先进、高效、能耗低，使选矿厂具有较 高的机械化水平的原则进行设计的。在破碎机和磨 矿机大型化时，浮选机也随之大型化。由于国内的 选矿厂多数是有色金属矿选矿厂，而对有色金属矿 的选别流程常用的是浮选工艺流程。全国几乎 8 0 ％的选矿厂中都有浮选作业，都要用浮选机，因此 浮选机的发展速度要远远快于破碎机和磨矿机的发 收稿日期2 0 0 9 一0 3 一0 9 作者简介陈国荣 1 9 7 5 一 ，女，江西临川市人，工程师，硕士，主要 从事矿物加工工程等方面的研究与设计。 展速度。尤其2 0 世纪9 0 年代以来，国内各种新型 和大规格的浮选机层出不穷，且规格还有不断增大 的趋势。目前生产研制大型浮选机的单位主要有北 京矿冶研究总院、沈阳矿山机器厂、内蒙古黄金机械 修造厂、中国有色工程设计研究总院等。 以北京矿冶研究总院生产的浮选机为例，目前 在选矿厂生产中应用的最大规格浮选机已经有 1 0 0 m 3 ，1 3 0 m 3 和1 6 0 m 3 ，并且2 0 0 m 3 规格的超大型 浮选机已在江西铜业公司德兴大山选矿厂试用成 功，可以投入生产中使用了。面对如此多大小规格 的浮选机，选矿工艺设计人员在浮选机规格及台数 的设计计算过程中就必须综合各种因素选择合适的 浮选机规格，并不是规格越大越好，盲目地最大型 化。所谓的大型化是相对的，有条件的，就是在满足 一定条件的情况下相对大型化。 在选矿工艺设计中，浮选机规格及台数的选择 一般要满足以下的要求。 1 为节省投资和生产费 用，减少占地面积，应尽量选用较大规格的浮选机， 但是必须与矿石性质、选矿厂规模或系列的生产能 力、浮选作业性质等相适应。 2 确定浮选机台数 时，要注意防止矿浆“短路”，每列粗、扫选作业浮选 机的槽数总和不宜过少，一般不少于8 个槽，但每个 作业所用的浮选机应不少于2 台。同时每系列各作 业浮选机槽数必须保证其泡沫产物自流到相邻的前 作业浮选槽的可能，因为由于同列的浮选机泡沫槽 起坡点标高和其前作业浮选机中矿回流管标高是定 值，即高差是定值，流至前作业的行程越长则坡度越 小，故同一坡度泡沫槽所连接的浮选机槽数又不宜 多，一般每系列每个粗选、扫选或精选作业浮选机的 万方数据 第3 期陈国荣大型浮选机的选矿工艺设计计算探讨 1 1 7 槽数不应大于6 槽。 3 粗选和扫选作业一般用同 规格的大浮选机，精选作业一般采用比粗扫选规格 小些的浮选机，因为粗选泡沫精矿量变少了。 基于以上各要求，下面以特大型选矿厂为例来 介绍大型浮选机规格的设计计算。 1 选择与设计计算公式 浮选机槽数按式 1 计算，式中n 一浮选机计 算槽数，台；形一计算矿浆体积，m 3 ／m i n ；￡一设计浮 选时间，m i n ；矿一设计选用浮选机的几何容积，m 3 ；K 一浮选机有效容积与几何容积之比的系数。对有色 金属矿石K 0 ．8 ～0 ．8 5 ，对铁矿石K 0 ．6 5 ～ 0 ．7 5 ，泡沫层厚时取小值，反之取大值。 孔 形￡ ／ y K 1 1 ．1 浮选矿浆体积的计算 浮选矿浆体积按式 2 计算，式中形一计算矿 浆体积，m 3 ／m i n ；墨一处理量不均衡系数，当浮选前 为球磨时，墨 1 ．0 ，为湿式自磨时，K ， 1 ．3 0 ；g 一设 计作业流程量 包括返矿量 ，t ／h ；R 一作业矿浆的 液体与固体重量之比；p 一矿石密度，L ／m 3 。 形 [ K l g 尺 1 ／p ] ／6 0 2 1 ．2 浮选时间的确定 在浮选机设计计算中比较关键的是确定合适的 设计浮选时间。因为浮选时间的长短对浮选机容积 的大小和浮选指标的好坏影响很大。通常根据试验 结果并参照类似矿石选矿厂生产实例确定浮选时 间。试验的浮选时间比工业生产的时间要短，故在 设计中应将试验浮选时间加长，国外通常是乘以2 的调整系数，国内则乘以1 ．5 ，但是实际设计时应视 具体情况而确定合适的浮选时间调整系数。如新设 计的选矿厂安装的浮选机的充气量与试验用的浮选 机的充气量不同，则应按计算公式 3 加以调整，式 中￡一设计浮选时间，m i n ；￡。一试验浮选时间，m i n ； q 。玩一分别为试验及设计选用浮选机的充气量， m 3 ／ m 2 m i n ；砭一浮选时间调整系数，一般砭 0 ．7 5 ～1 ．0 。 ￡ f o g 。／g 。 “2 心％ 3 由式 3 可知，首先既要知道试验所用浮选机 的充气量又要知道设计中欲选用浮选机的充气量， 然后选择一个合适的浮选时间调整系数墨，代入公 式中计算才能得到设计浮选时间。而实际上要知道 试验用浮选机的充气量是件很不容易的事，往往试 验所用的浮选机充气量是无法知道的。这种情况下 一般是首先假设试验及设计选用浮选机两者的充气 量相等，然后根据试验中各种金属的浮选难易程度 将浮选时间调整系数定为1 ．7 5 ～2 ．0 ，即易浮选的 金属的浮选段流程各作业的浮选时间调整系数设为 1 ．7 5 ，而将难浮选的金属的浮选段流程各作业的浮 选时间调整系数设为2 ．0 ，也就等于设计浮选时间 为试验浮选时间的1 ．7 5 ～2 ．O 倍。最后预先选取2 ～3 种相邻规格的浮选机分别进行计算，再通过多 方案比较各种规格的浮选机的总台数、总装机功率 和总重量，权衡投资、生产费用和占地面积等方面的 优势和劣势选择相对合适的大规格浮选机。 2 选择与设计计算过程举例 以黑龙江某大型铝矿选矿厂的粗扫选作业浮选 机规格的选择计算为例，已知条件为选矿厂规模为 年处理原矿7 5 0 万t ／a ，年工作3 3 0 天，日工作2 4 h ／ d ，矿石密度2 ．5 6 ∥m 3 。根据该钼矿总体设计、分期 建设的特点，考虑生产灵活处理矿石的情况，设计浮 选部分按双系列配置。对日处理万吨以上的选矿 厂，需采用大型浮选设备，以节省厂房面积和设备投 资，同时降低电能消耗。当时国内大型独立槽浮选 机规格最大是1 6 0 m 3 ／台。根据该系列浮选机在选 矿厂的生产应用实践证明，K Y F Ⅱ型浮选机机械性 能好，生产成本低，对选别指标有所改善，能够满足 作业要求，推荐K Y F Ⅱ型浮选机。 粗扫选段设计流程见图1 ，粗扫选浮选机规格 的选择与设计计算结果如表1 所示，浮选机规格的 多方案比较结果如表2 所示。 由表1 计算结果可知，方案一、方案二和方案三 所选择的浮选机规格和台数都满足前述的3 个要 求，因此三个方案在技术上都是可行的，但是究竟哪 个方案相对较优，还需要进行多方案比较，根据比较 结果选择相对最优的方案。’ 由表2 方案比较结果可知，方案二要比方案一 的粗扫选浮选机台数要多6 台，设备质量要重1 2 2 t ， 消耗功率要多9 6 0 k W ，设备价格要贵3 4 0 万元。方 案三要比方案一的粗扫选浮选机台数要多1 2 台，设 备重量要大1 8 4 t ，消耗功率要多9 6 0 k w ，设备价格 要贵2 4 0 万元。因此，方案二和方案三均不如方案 一，方案一是相对最优的，即应优先选择更大规格的 1 6 0 m 3 浮选机，这样既节省了设备投资和厂房基建 投资，同时又减少了电能消耗、达到了节能降耗的要 求，也符合当代设计的大型选矿厂中在选矿工艺设 备的选择方面尽量选用与选矿厂建设规模相适应的 大型、先进、高效、能耗低的设备，使选矿厂具有较高 万方数据 1 1 8 有色金属第6 1 卷 的机械化水平的设计原则。 尾矿l 图1处理原矿7 5 0 万t ／a 的某大型钼矿选矿厂粗扫选推荐设计流程 F i g ．1 R e c o m m e n d e dd e s i g nn o w s h e e to fr o u g h e ra n ds c a v e n c e rd r e s s i n gn o t a t i o ni na l a r g e - s c a l e ＼ m o l y b d e n u mm i n ed i s p o s i n g7 ．5 0 M t ／ao r e 表1处理原矿7 5 0 万t ／a 的某大型钼矿选矿厂粗扫选浮选机规格的选择与设计计算 T 8 b I e lC h o o s ea n dd s i g nc a l c u I a t i o no fr o u g h e ra n d8 c a v e n c e rd I ℃s s i n gn o t a t i o nm a c h i n e ss p e c i f i c a t i o ni n a 1 a r g e s c a l em o l y b d e n u mm i n ed i s p o s i n g7 ．5 0 M L ／ao r e 注p 一设计作业流程量；c 一矿浆浓度；月一矿浆渡固比护一矿石密度；x f 一处理量不均衡系数；矿一作业矿浆量；幻一试验浮选时间； 2 一浮选时阈调整系数；丁 一设计浮选时间；‘一实际浮选时间；K 。一有效容积系数；质量一为设备总质量。 表2处理原矿7 5 0 万t ／a 的某大型钼矿选矿厂粗扫选浮选机规格选择方案比较结果 T a b l e2R e s u l t sc o m P a r i s o no fr o u g h e ra n ds c a v e n c e rd r e s s i n gf l o t a t i o nm a c h i n es p e c i f i c a t i o nc h o i c e s c h e m e si nal a r g e s c 8 l em o l y b d e n u mm i n ed i s p o s i n g7 ．5 0 M L ／ao r e 注q 一千矿量；W 一总矿浆体积流量；m 一浮选时问；l 一实际浮选时间；数量一设计总台数 2 系列 ；质量一为设备总质量。 万方数据 第3 期陈国荣大型浮选机的选矿工艺设计计算探讨 1 1 9 3结论 1 在浮选机的设计计算中比较关键的是确定 合适的设计浮选时间。因为浮选时间的长短对浮选 机容积的大小和浮选指标的好坏影响很大。通常根 据试验结果并参照类似矿石选矿厂生产实例确定浮 选时间。 2 对于处理原矿7 5 0 万t ／a 的某大型钼矿选 参考文献 1 2 3 4 矿厂粗扫选浮选机规格的选择与设计计算结果表 明，选用K Y F Ⅱ一1 6 0 1 6 0 m 3 规格的浮选机相对最 好，既节省了设备投资和厂房基建投资，同时又减少 了电能消耗、达到了节能降耗的要求，也符合当代设 计的大型选矿厂中在选矿工艺设备的选择方面尽量 选用与选矿厂建设规模相适应的大型、先进、高效、 能耗低，使选矿厂具有较高的机械化水平的设计原 则。 史学谦．有色金属工程设计项目经理手册[ M ] ．北京化学工业出版社，2 0 0 3 3 0 5 3 0 6 ． 中国选矿设备手册编委会．中国选矿设备手册[ M ] ．北京科学出版社，2 0 0 6 5 6 6 5 7 0 ，5 8 4 5 8 7 ． 冯守本．选矿厂设计[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 5 9 7 9 9 ，1 6 5 一1 6 7 ． 选矿厂设计手册编委会．选矿厂设计手册[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 8 2 1 7 2 2 4 ． C a I c u l a t i o nO fL a r g e - s c a I eF I o t a t i o nM a c h i n eS p e c i 6 c a t i o ni nB e n e n c i a t i o nT e c h n o l o g y c H E NG t ∞一r o n g 曰e 扰，l gI ％凡e r 口ZR e s e 口，℃ ，肼z i t M t e 矿肘i n i ，l gn n d 肌￡口盯u ，g ，，，曰e 巧i ，l g1 0 0 0 4 4 ，C 危i ，l 口 A b s t r a c t T h et e c h n o l o g i c a lc a l c u l a t i o n p r o c e s sf o rl a r g e - s c a l e f l o t a t i o nm a c h i n e s p e c i f i c a t i o n i nb e n e f i c i a t i o ni s s y s t e m i c a l l ya n a l y z e d ． F 1 0 t a t i o nt i m ei sc o m p a r a t i v e l yk e yi n d e x ，w h i c hl a r g e l ya f f b c t sn o t a t i o nm a c h i n ec a p a c i t y a n dn o t a t i o ni n d e x ．T h er e s u l t so fc h o o s ea n dd e s i g nc a l c u l a t i o no fr o u g h e ra n ds c a V e n c e rd r e s s i n gn o t a t i o n m a c h i n e ss p e c i f i c a t i o ni nal a 嘻e s c a l em o l y b d e n u mm i n ed i s p o s i n g7 ．5 0 M t ／ao r ei n d i c a t et h a tc h o o s i n gK Y F Ⅱ- 1 6 0 1 6 0 m 3 n o t a t i o nm a c h i n es p e c i f i c a t i o n i st h er e l a t i v e l yb e s t ，w h i c hs a v e se q u i p m e n ti n v e s ta n dw o r k s h o p c a p i t a lc o n s t r u c t i o ni n v e s t ， a n dr e d u c e se l e c t r i c i t ye n e r g yc o n s u m i n ga n da t t a i n s1 0 w - e n e r g yc o n s u m i n gr e q u e s t ， a n da l s om e e tt h ed e s i g np r i n c i p l eo fm a k i n gt h em o s to fc h o o s i n gt h o s ee q u i p m e n t sw h i c ha c c o r dw i t hp l a n ts c a l e a n dh i g h e rm e c h a n i z a t i o n ． K e y w o r d s m i n e m lp r o c e s s i n g ；l a r g e s c a l en o t a t i o nm a c h i n es p e c m c a t i o n ；d e s i g n ；c a l c u l a t i o n 万方数据