HL型水力分级机的开发及试验研究.pdf

2 0 1 1 年增刊1有色金属 选矿部分 2 6 7 D O I 1 0 ．3 6 3 9 ／j ．i s s n l 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 1 ．z 1 ．0 6 2 H L 型水力分级机的开发及试验研究 曾尚林，曾维龙 长沙矿冶研究院，长沙4 1 0 0 1 2 摘要水力分级机广泛应用于选矿厂，但是由于传统水力分级机的设计不合理。造成分级产品粒度不精确、分级效 率低。为了解决这个问题，研制了新一代水力分级棚．_ 埘．型水力分级机，并进行钛铁矿脱泥试验，试验证明这种高效分 级机性能得到了很大提高。 关键词分级；水力分级机；粒度 中图分类号T I M 5 4 ；T D 9 2 1 “ ．5 文献标识码A 文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 1 S 0 - - 0 2 6 7 - - 0 4 D e v e l o p m e n ta n dt e s to fH LT y p eH y d r a u l i cC l a s s i f i e r C h a n g s h aR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n g ＆M e t a l l u r g y ，C h a n g s h a4 1 0 0 1 2 ，C h i n a A b s t r a c t T h eh y d r a u l i cc l a s s i f i e r si r ee x t e n s i v e l yu s e di nc o n c e n t r a t o r s ，h o w e v e r ，b e c a u s eo f u n r e a s o n a b l ed e s i g n so ft r a d i t i o n a lh y d r a u l i cc l a s s i f i e l 8 ，t h ep a r t i c l es i z eo fc l a s s i f i c a t i o np r o d u c ti sn o ta c c u r a t e a n dt h ec l a s s i f i c a t i o ne f f i c i e n c yi sl O W ．I no r d e rt os o l v et h i sp r o b l e m ．an e wg e n e r a t i o no fh y d r a u l i c c l a s s i f i e r t h eH Lt y p eh y d r a u l i cc l a s s i f i e r i sd e v e l o p e d 。a n dt h ed e s l i m i n gt e s to ni l m e n i t ei sc a r r i e do u t ． T h er e s u l t ss h o wt h a tt h ec l a s s i f yp e r f o r m a n c eo fH Lt y p eh y d r a u l i cc l a s s i f i e ri si m p r o v e dg r e a t l y ． K e yw o r d s c l a s s i f i c a t i o n ；h y d r a u l i cc l a s s i f i e r ；p a r t i c l es i z e 在许多选矿作业中，水力分级起着重要的作 用，分级通常指固体物料在流体 水或空气 中根 据各种颗粒沉降速度的差异而按大小分离的过程。 但是颗粒的沉降速度不仅与粒度大小有关，而且还 与固体颗粒的密度、形状、流体中的运动状态等因 素有关，因此传统意义上的分级不是严格按照粒度 差进行，造成分级产品粒度很不精确、分级效率 低。现在广泛应用的水力分级机有S T O K E S 水力分 级机[ 、R h e a x 型分级机【2 J 、圆锥分级机[ 引、斜板 浓密机[ 4 】等，这些传统设备又叫作“干扰床分级 机”即分级时分级室内为紊流状态，颗粒沉降受到 干扰。 1 传统水力分级机结构特点 传统水力分级机 如图1 特点是通过水力分 级机中心管道把矿浆给入分配器，矿浆再由分配器 进入分级室，并进行沉降。底部装有补加水，带动 分级室内细粒物料上升。因此，细小的颗粒就积累 在分离设备的上部，并最终从设备的上部四周溢出 到尾矿收集槽中；较重的颗粒沉降速度比上升水流 所产生的上升速度要快，将穿过流态化床面，而从 分级机底部沉砂管道排出。 这种水力分级机存在的问题主要有1 是给 料系统将矿物直接给人分离区。内矿浆给矿口矿浆 的出口速度与上升水的速度形成冲击，造成分离区 内液流紊乱，不利于物料的分离。2 补加水管有 两种情况一种情况是直接进入分级室，这样单一 的一股水流造成分离区内液流紊乱；另一种情况是 在底部装有细孔的横向管，补加水通过这些细孔进 入到分级机的横截面上，这样有利于上升水流的均 匀性，但是矿浆中的物料容易将横向管的细孑L 堵 塞，当有几个孔被堵塞了以后，分级室内上升水会 出现死区，导致这一区域的分选效果降低。因而限 制了分级设备的生产效率和生产能力。 收稿日期2 0 1 1 ．o “2 2 作者简介曾尚林 1 9 8 2 一 ．男，四川成都人，硕士。工程师．主要从事复杂难选矿工艺、磁重选设备的研究。 万方数据 有色金属 选矿部分2 0 1 1 年增刊1 溢 水 图l 传统水力分级机结构示意 F i g ．1 S t r u c t u r eo ft r a d i t i o n a lh y d r a u l i ce l a s s i f e r 2 新型H L 水力分级机的设计思想 2 ．1 新型H L 水力分级机分级原理 根据传统水力分级机的优缺点，研究出新型 H L 水力分级机。新设备结构示意图见图2 。 图2H L 型水力分级结构示意 F i g ．2 S t r u c t u r eo fH Lh y d r a u l i cc l a s s i f e r H L 型水力分级机的分级原理是以干涉沉降为 基础的，利用矿物颗粒在设备中向下沉降，而水逆 着矿物颗粒沉降方向向上流动，使矿物颗粒依照干 扰沉降速度之差，或向上运动，或向下沉降[ 副， 粗粒物料沉降到底部排矿口排出，细粒物料随着上 升水冲溢流出去。 矿浆从机体上部连续给入侧面缓冲箱中，沿分 级机切向平稳地扩散至整个分级机，在下部给人的 上升水流作用下，在简体上部区形成一个悬浮层， 不同粒度和重量颗粒按其一定的干扰沉降速度运 动，粒群按粒度或重量差分层，粗的或重的颗粒向 下沉降，从底流排出；在底流排出E l 处装有排料阀 门，在筒体内装有一个控制传感器，可以连续测出 分级机底部压强，与电磁阀排料阀门相连来执行控 制排料速度。一部分中细颗粒随着上升水上升至斜 板内再次沉降，实现矿物的精确分级。 2 ．2 新型H L 型水力分级机结构特点 与传统的水力分级机相比，H L 型水力分级机 的设计进行了以下改进 1 H L 型水力分级机改变了分级机的给矿方式 和给矿系统。给矿传送系统不再将矿浆高速直接给 到中心分级室，而是将其缓慢给入到分级机顶部 的给矿箱。因为直接给人大体积矿浆到分级室内 会产生紊流混合，对分级效果带来有害的影响。 在新的给矿传送系统中，给矿箱的作用有使给矿 的速度得到降低，减少进入分级室时产生紊流现 象；将流动区域扩大到分级机的最大宽度上，这 样矿浆速度和任何伴随的紊流能够最小化；能向分 级机切向给矿，使矿浆中细粒物料从分级机顶部 横向溢流过去，减少溢流中的夹带。与传统的给矿 系统相比，新型分级机的给矿系统确保了不同特 性的矿浆不会对分级效果产生负面影响。 2 H L 型水力分级机的另一个设计特点是增加 了斜板。它应用浅层沉降原理，大大缩短了颗粒的 沉降时间，有利于颗粒的分级。矿浆在斜板底部在 上升水的作用下，将中小物料带入斜板中，细粒物 料继续上升通过顶部溢流，较粗的物料沉降在斜板 上．再沉降到底部。 3 H L 型水力分级机改进了补加水的分布系 统，还加入了缓冲板，以分散从分级机底部给入的 水。从底部给人的补加水分散开缓慢上升，减少了 水与矿浆的冲击，使分级室内的紊流降到最低。由 于缓冲板位于分级室筒壁，矿浆很难将水孔堵塞， 提高了分级效率。 根据给矿粒度、矿物密度和矿浆浓度等参数， 采用不同且可调节的上升水量，同时选用不同结构 的斜板参数，以调整排矿浓度，确保矿物颗粒的均 匀和精确分级。 3 H L 型水力分级机试验研究 3 ．1 试验矿物粒度组成 该矿为广东兴宁霞岚钒钛磁铁矿，矿石粒度组 成和金属分布率测定结果见表1 。从表1 可以看出， 万方数据 2 0 1 1 年增刊I曾尚林等H L 型水力分级机的开发及试验研究 - - 0 ．0 3 8m m 粒级在原矿中的含量达到6 3 ．7 6 ％，其T F e 品位、T i O 品位和V 2 0 ，品位都较低，可以直接作为 尾矿进行抛除，这样既可以消除细泥对后续分选作业 指标的影响，又可以大幅度降低后续分选作业的处理 矿量，从而可以节省设备投资和生产运行成本。 表1粒度组成、金属分布率结果 T a b l e1 R e s u l t so fg r a i ns i z ec o m p o s i t i o na n dm e t a l d i s t r i b u t i o n 3 ．2 补加水量试验 脱泥试验是在我院中间试验场进行的，高效脱 泥设备为4 0 ．6m x O ．6m 的机型，对广东兴宁霞岚 钒钛磁铁矿进行预先分级，脱掉- 0 ．0 3 8m i l l 的细粒 级。固定给矿浓度为3 0 ％，沉砂浓度为3 0 ％进行 补加水量试验，试验结果见表2 。 表2补加水量脱泥试验结果 T a b l e2R e s u l t so fd o f f e dm u dt e 8 to na d d i t i o nt o w a t e r 从表2 的结果可以看出，水力分级机的补加水量 逐步增加，脱泥率也逐步提高。在补加水量为14 0 0 协时，脱泥率为4 3 ．1 9 ％，沉砂中T F e 回收率为 7 0 ．1 7 ％，T i O 回收率为8 0 ．3 5 ％，对该条件下的溢流 产品进行激光粒度分析，结果见图3 ，- 0 ．0 3 8n 蛐 占8 5 ％以上。 3 ．3 底流沉砂浓度试验 固定给矿浓度3 0 ％，固定补加水量为l4 0 0l J h ， 堡 辫 { L 鞋 嘴 1 0 0 ．O 9 0 ．0 8 0 ．O 7 0 ．0 6 0 ．0 5 0 ．0 4 0 ．0 3 0 ．O 2 0 ．O 1 0 ．O 进行沉砂底流浓度试验，试验结果见表3 。 表3底流沉砂浓度脱泥试验结果 T a b l e3R e s u l t so fd o f f e dm u dt e s to nu n d e r f l o w consistency|％ 从表3 的结果可以看出，水力分级机的底流浓 度提高，沉砂中的脱泥率也逐步提高，沉砂中T F e 和T i O 的品位逐渐提高，但回收率却逐渐降低。在 底流浓度为3 5 ．0 ％时，脱泥率为4 5 ．5 6 ％，沉砂中T F e 回收率6 8 ．1 2 ％，T i O 回收率为7 8 ．1 0 ％，对这部分 溢流取样进行激光粒度分析，结果见图4 ，一0 ．0 3 8 m m 占8 3 ％以上。 因此，H L 型水力分级机可以通过控制补加水 量和沉砂浓度来提高分级效率和精确分级粒度。 4 结语 1 传统水力分级机给料系统使分级箱内产生 紊流和补加水系统易堵塞等问题，造成分级产品粒 度很不精确，分级效率低。为了解决这个问题，根 据矿物加工工程基础知识。研制了新一代水力分级 机H L 型水力分级机。 万方数据 2 7 0 有色金属 选矿部分2 0 1 1 年增刊1 堡 静 惫 噱 粒厦／m m 图4 原矿、沉砂、溢流筛分累积产率 补加水量为1 4 0 0L ／h ．沉砂浓度为3 5 ％ F i g ．4 S c r e e nc u m u l a t ep r o d u c t i o no ff e e d i n g - u n d e f f l o wa n df o v e r f l o wf A d d i t i o nw a t e ri sl4 0 0 L ／h ．U n d e r f l o wc o n s i s t e n c yi s3 5 ％． 2 H L 型水力分级机结构简单，动力消耗很 少，故制造费用和操作费用均很低。该型分级设备 对物料分级效率高，可有效地排除杂质，获得合格 的最终产品。 3 通过对广东兴宁霞岚钒钛磁铁矿分级试 验研究，证明了H L 型水力分级机可以通过控制 补加水量和沉砂浓度来提高分级效率和精确分级 粒度。 参考文献 [ 1 ] M a c k i eRL 斯托克斯水力分级机的数学模型[ J ] ．国 外金属矿选矿，1 9 8 9 1 2 3 2 3 6 ． [ 2 ] 孙宝岐．一种高精度水力分级机在天然硅砂分级中的应 用[ C ] ，，第三届全国选矿设备学术会议论文集，北京 1 9 9 5 ． [ 3 ] 韩寿林，马重光．中3 0 0 0 圆锥水力分级机的工业试验及 经济效果[ J ] ．金属矿山，1 9 8 4 9 3 0 3 3 ． [ 4 ] 王喜良．K M L Y 型斜板浓密机的原理及应用[ J ] ．金属矿 山。1 9 9 6 5 1 2 1 6 ．’ [ 5 ] 于永琪，段树桐．水力分级机的应用现状及技术改进建 议[ J ] ．中国非金属矿工业导刊，2 0 0 7 3 4 4 - 4 7 ． 万方数据