高效节能旋流器在酒钢选烧厂的工业应用.pdf

2 0 1 4 年第2 期有色金属 选矿部分 7 3 d o i 1 0 3 9 6 9 ／j ．i s s n - 1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 4 ．0 2 ．0 1 9 高效节能旋流器在酒钢选烧厂的工业应用 妒，志飞 长沙矿冶研究院有限责任公司，长沙4 1 0 0 1 2 摘要酒钢选烧厂一段磨矿分级采用高效节能旋流器，强化了分级过程，提高了分级效率，高效节能旋流器溢流细 度比螺旋分级机和常规旋流器溢流细度分别提高了4 2 2 ％和l 舶6 ，沉砂夹细分别降低了3 ．1 9 ％和1 ．2 9 ％，分级效率分别提高 了8 ．2 8 ％和3 ．5 ％，有效解决了酒钢选烧厂分级系统沉砂夹细偏多，分级效率偏低的闷题，有效提高球磨机台时处理量，从而 达到节能降耗的目的。 关键词高效节能旋流器；磨矿；分级 中图分类号T D 4 5 4文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 4 0 2 - 0 0 7 3 - 0 4 I n d u s t r i a lA p p l i c a t i o no fH i g h - E f f i c i e n tE n e r g y - S a v i n gC y l o n ei nJ l s c oM i n e r a lS i n t e ra n d P r o c e s s i n gP l a n t Z E , N G 历i f e i 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 ga n dM e t a l l u r g yC o ．，L t d ．，C h a n g s h a 垂J D D l 2 ．C h i n a A b s t r a c t n eh i g h e f f i c i e n te n e r g y - s a v i n gc y c l o n e i s a p p h e di n t h ep r i m a r yg r i n d i n gs t a g ea n d c l a s s i f i c a t i o np r o c e s s ．t h ec l a s s i f i c a t i o np r o c e s si Si m p r o v e da n dt h ec l a s s i f i c a t i o nh a sb e e ne n h a n c e d ． C o m p a r i s o nw i t hs p i r a lc l a s s i f i e ra n dg e n e r a lc y c l o n e ．t h ef i n e n e s so fo v e r f l o wh a sb e e ni m p r o v e db y4 ．2 2 ％ a n d1 ．9 ％r e s p e c t i v e l y ，a n dt h ec o n t e n to ff i n ep a r t i c l e si nt l l es a n do fd o w n f l o wr e d u c e db y3 ．19 ％a n d 1 ．2 9 ％r e s p e c t i v e l y ．w h i l et h ee f f i c i e n c yo fc l a s s i f i e a t i o nh a sb e e ni m p r o v e db y8 ．2 8 ％a n d3 ．5 ％r e s p e c t i v e l y ． T h ep r o b l e mo ft h eh i g hc o n t e n to ff i n ep a r t i c l e si nt h es a n do fd o w n f l o wa n dl O We f f i c i e n to fc l a s s i f i c a t i o n h a se f f e c t i v e l ys o l v e d ，a n dt h et r e a t m e n tc a p a c i t yo fb a l lm i l lh a sb e e ng r e a t l ye n h a n c e d ，a n da c h i e v e dt h e p u r p o s eo fe n e r g y - s a v i n g ． K e yw o r d s h i g h e f f i c i e n te n e r g y - s a v i n gc y c l o n e ；g r i n d i n g ；c l a s s i f i c a t i o n 在我国，一段磨矿工艺采用球磨机与螺旋分级 机配置比较常见，但由于螺旋分级机分级效率低， 维修费用高，占地面积大。现在矿山逐步采用球磨 机与旋流器组成闭路磨矿分级作业，但一段磨矿分 级选用常规旋流器时，通常造成循环负荷过高，沉 砂夹细量增多等现象，从而导致旋流器分级效率偏 低并限制了球磨机的台时处理量，增加了磨矿系统 能耗，同时沉砂夹细量过多时还易发生过磨现象， 影响了资源回收率[ 1 ] 。 酒钢选烧厂一段磨矿分级系统共1 1 个系列， 目前均采用西2m 双螺旋分级机与3 ．2m x 3 ．1m 格子 型球磨机组成闭路磨矿分级作业。由于螺旋分级机返 砂夹细严重，五系列采用四台咖3 5 0 咖 两用两 备 常规旋流器垂直安装与球磨机组成闭路磨矿分 级作业，由于常规旋流器沉砂嘴严重堵塞，分级效 率偏低，沉砂夹细量增多，循环负荷高，以上问题 影响系统产能的正常发挥。为了提高分级效率，增 加球磨机的台时处理矿量，降低磨矿分级系统的能 耗，酒钢选烧厂采用长沙矿冶研究院有限责任公司 高效节能旋流器应用于酒钢选烧厂二系列替代西2 m 双螺旋分级作业，用两台函6 0 0m m 高效节能旋 流器 一用一备 倾斜安装 安装倾角为6 0 0 与 3 ．2r e x 3 ．1m 格子型球磨机形成闭路磨矿分级作业。 1 高效节能旋流器的特点 高效节能旋流器入口采用阿基米德螺线型结 收稿日期2 0 1 3 - 0 5 1 3修回日期2 0 1 4 - 0 1 - 2 0 作者简介曾志飞 工程师，主要从事分级设备及选矿工艺研究。 万方数据 7 4 有色金属 选矿部分 2 0 1 4 年第2 期 构。阿基米德螺线型人口曲线曲率高，不存在拐 点[ 2 ] 。旋流器的人口是将液流的直线运动变为圆周 运动的转换器，既要使悬浮液顺畅地进入旋流状 态，又要使进入旋流状态的过渡沿程损失小，要求 旋流器入口内壁曲线连接光滑而没有拐点，曲率中 心在同一侧，沿程能量损失小，旋流器的效率高， 这样达到节能降耗的目的[ 3 | 。阿基米德螺线型人口 结构如图1 所示。 图1阿基米德螺线入口结构 F i g ．1 A r c h i m e d e ss p i r a li n l e ts t r u c t u r e 高效节能旋流器溢流出口采用扩径的溢流出 口。发现扩径的溢流引出管 相对于溢流管直径 会引起切向速度减小，而轴向速度不变，径向稍有 所降低[ 4 ] 。由流体力学的理论可知，流体在不等 径的管道中运行时能量会有损失，实际上，损失减 少的能量主要来源于切向和径向速度的减小，这样 在轴向速度不变的条件下，径向和切向速度的减 小，有利于溢流的排出。同时由于径向和切向速度 的减小，也会使得对溢流引出管磨损的减小，从而 增加管道的使用寿命。水力旋流器溢流引出管结构 如图2 所示。 图2 高效节能旋流器扩径的溢流引出管结构 F i g ．2 T h eo v e r f l o wo u tp i p es t r u c t u r eo fh i g h e f f i c i e n te n e r g y - s a v i n gc y c l o n e 1 一溢流引出管；2 溢流管 水力旋流器的正常安装方式是轴线垂直于水平 地面，底流出口朝下，溢流出口朝上。考虑到垂直 安装时，底流E l 和溢流口之间的压力差因距离大， 而会影响旋流器正常工作，考虑到动力能耗、用水 量、设备的磨损和降低厂房高度等因素，采用倾斜 安装，在保证分离效率的前提下，还可以大大降低 进料口压力[ 5 | 。矿浆重力的作用不仅改变了旋流 器的旋转流场的轴对称性，而且对底流和溢流的轴 向流动也有影响。垂直安装时，溢流与重力方向相 反，底流与重力方向相同，随倾角的减少，重力对 底流和溢流的影响也不断减少，直至旋流器水平布 置，重力对底流、溢流出口不再起作用，所以倾角变 化对水力旋流器底流、溢流水量分布有较明显的影 响。因此工业试验中高效节能旋流器采用倾斜安装。 高效节能旋流器其它节能结构如沉砂嘴直径、 溢流管插人深度、锥角、给矿压力、柱高比等参数 已在实验室通过正交试验进行优化组合，探索出最 优节能结构参数组合[ 6 ] 。高效节能旋流器材质采用 高铝陶瓷材料。 2 工业试验 工业试验主要目的是提高旋流器的分级效率， 减少溢流跑粗及沉砂夹细等现象，要求旋流器溢流 细度一7 4 m ≥6 5 ％，溢流浓度≥3 5 ％，解决旋流器 沉砂嘴堵塞问题，确保生产过程稳定运行，在稳定 运行和确保旋流器溢流细度的前提下，提高球磨机 的台时处理量，要求球磨机处理量i 7 0t ／h ，球磨 机处理量增加，从而降低磨矿分级系统的能耗，以 达到节能降耗的目的。 2 ．1 工业试验流程 工业试验过程中，分级设备分别采用螺旋分级 机、常规旋流器和高效节能旋流器进行对比试验， 试验过程分级设备为以上3 种设备分别与球磨机组 成闭路磨矿作业，其它工艺流程都一样，以节能旋流 器为例，磨矿一节能旋流器试验流程见图3 所示。 2 ．2 工业试验结果 在酒钢选烧厂进行为期5 个月的工业试验，3 组磨矿一分级作业试验数据见表l ～3 。 从表1 可以看出，旋流器的分级效率和球磨机 台时处理量比螺旋分级机的高，但高效节能旋流器 的分级效率和球磨机台时处理量比常规旋流器的 高，这样使用高效节能旋流器不但提高了溢流细 度，使矿物颗粒在球磨机中得到充分的单体解离， 而且也增加了球磨机的台时处理量。 万方数据 2 0 1 4 年第2 期曾志飞高效节能旋流器在酒钢选烧厂的工业应用 ‘7 5 球磨机给料 一1 5m m 溢流 图3 格子型球磨机与节能旋流器的配置流程 F i g ．3C o n f i g u r a t i o nf l o w s h e e to fg r a t eb a l l m i l l 埘t I le n e r g ye f f i c i e n tc y c l o n e 表1螺旋分级机、常规旋流器、高效节能旋流器 工业试验数据 T a b l e1I n d u s t r i a lt e s td a t ao fs p i r dc l a s s i f i e r ． c o n v e n t i o n a lc y c l o n e ，h i g h - e t f i c i e n te n e r g y - s a v i n gc y c l o n e 表2螺旋分级机、常规旋流器、高效节能旋流器 溢流粒度组成 T a b l e2T h eo v e r f l o wp a r t i c l es i z eo fs p i r a lc l a s s i f i e r ， c o n v e n t i o n a lc y c l o n e ，h i g h - e f f i c i e n te n e r g y - s a v i n gc y l o n e ％ 由表2 可知，高效节能旋流器溢流中一7 4p L m 的含量相比常规旋流器溢流增加了1 ．9 个百分点， 相比螺旋分级机溢流增加了4 ．2 2 个百分点。高效 节能旋流器溢流中 1 5 4 斗m 的含量相比常规旋流 器溢流减少了2 ．4 个百分点，相比螺旋分级机溢流 减少了5 ．7 7 个百分点。 0 ．1 5 4 斗m 的颗粒单体解 离度低，此粒级的回收率较低，高效节能旋流器的 溢流中该粒级含量相对较少，有效地提高了金属颗 粒总的回收率。 表3常规旋流器、螺旋分级机和高效节能旋流器 综合指标对比 T a b l e3 C o m p r e h e n s i v ei n d e xc o m p a r i s o n o fs p i r a l c l a s s i f i e r ，c o n v e n t i o n a lc y c l o n e ，h i i g h - e f f i c i e n t e n e r g y - s a v i n gc y c l o n e 通过表3 可以看出，系统中分级设备的变化， 整个磨矿分级系统发生了很大的变化。 1 在球磨机排矿细度相当的条件下，高效节 能旋流器溢流细度比螺旋分级机和常规旋流器溢流 细度分别提高了4 ．2 2 ％和1 ．9 ％；分级效率分别提 高了8 ．2 8 ％和3 ．5 ％；球磨机台时处理量分别提高 了8 ．6 9 和4 ．8t ／h ；在分级细度不变的前提下，球 磨机台时处理量的增加使整个磨矿分级系统的能耗 降低，和常规旋流器相比，高效节能旋流器的给料 压力降低了0 ．0 2M P a ，在降低给料泵能耗的同时， 也减少了给料泵、管路系统和旋流器的磨损。 2 由于磨机台时处理量的提高，球磨机的磨 矿效率分别提高了0 ．3 7 和0 ．1 9t ／ m 3 h 。这样提 高了球磨机的利用率。 3 在整个磨矿分级系统中，就球磨机一螺旋 分级机系统来说，球磨机处理矿量为7 0t ／l l ，磨矿 分级系统每小时总电耗为球磨机功率加双螺旋分级 机的电机功率，即6 4 0k W ，则每吨矿需要消耗功 率为9 ．1 4 2 9k W ；常规旋流器球磨机闭路磨矿系 统磨机处理量为7 3 ．8 9t ／l l ，磨矿分级系统每小时总 电耗为球磨机功率加旋流器给料泵的功率，即6 7 0 k W ，则每吨矿需要消耗功率为9 ．0 7k W ；节能型 旋流器球磨机闭路磨矿系统磨机处理量为7 8 ．6 9 帆，磨矿分级系统每小时总电耗为球磨机功率加旋 流器给料泵的功率，即6 7 0k W ，则每吨矿需要消 耗功率为8 ．5 1k W 。这说明相对整个磨矿分级系统 来说，节能型旋流器球磨机闭路磨矿分级系统处 理一吨矿所消耗的能耗是最低的。其次为常规旋流 万方数据 7 6 有色金, I t 选矿部分2 0 1 4 年第2 期 器球磨机闭路磨矿分级系统，螺旋分级机球磨 机闭路磨矿系统处理一吨矿所消耗的能耗最高。 4 相对螺旋分级机球磨机磨矿分级系统来 说，节能型旋流器球磨机磨矿分级系统球磨机台 时处理量提高了1 2 ．4 1 ％，11 个系列处理原矿量提 高6 0 ．9 8 4 万池，精矿产量 选矿比2 ．1 0 由原来 的2 9 ．0 4 万池提产到3 2 ．6 4 万妇，假设以前生产 一吨精矿的生产成本为3 5 0 元，则用节能型旋流 器以后精矿成本降低到31 1 ．3 6 元／t ，即每生产一吨 精矿可节约3 8 ．6 4 元，则年降耗效益为12 6 1 ．2 1 万 元。由于球磨机台时处理量提高了1 2 ．4 1 ％，球磨 机耗电为66 0 0k W h ，电费按0 ．6 元／ k w h 计， 则每年为企业节省电费4 2 8 ．1 4 万元。由此可计算 出总的节能降耗效益为16 8 9 ．3 5 万元妇。 把高效节能旋流器用于酒钢选烧厂一段磨矿分 级作业中，取得了良好的效果，高效节能旋流器不 但分级效率高，同时还提高了球磨机的台时处理量 及磨机的利用系数，这样降低了磨矿分级系统的能 耗，为矿山带来显著的经济效益。 3 结论 1 在一段磨矿分级作业中，采用高效节能旋 流器，相对螺旋分级机来说，可以将溢流产品细度 提高3 ％～5 ％，分级效率提高7 ％～1 0 ％。相对常规 旋流器来说，可以将溢流产品细度提高2 ％～3 ％， 分级效率提高3 ％～5 ％。 2 高效节能旋流器应用于酒钢选烧厂一段磨 矿分级作业中，由于高效节能旋流器分级效率高， 旋流器沉砂中细粒级含量减少，这样改善了物料过 磨现象，提高了磨机的利用系数和磨矿效率，降低 了磨矿分级系统能耗，为矿山企业带来显著的经济 效益。 参考文献 [ 1 ] 齐家刚，西作海，孙玉伟，等．新型P 系列旋流器在铁矿 山粗磨分级中的应用[ J ] ．金属矿山，2 0 1 1 z 1 2 0 0 2 0 1 ． [ 2 ] 褚良银，陈文梅．旋转流分离理论[ M ] ．北京冶金工业 出版社，2 0 0 2 ． [ 3 ] 褚良银，陈文梅，李建明，等．水力旋流器[ M ] ．北京化 学工业出版社，1 9 9 8 ． [ 4 ] 马力强，曾志飞，马子龙．水力旋流器溢流引出管结构对 其性能的影响[ J ] ．国外金属矿选矿，2 0 0 4 5 2 7 2 8 ． [ 5 ] 李鸿程，董为民，姚辉，等．转速率与填充率对球磨机 磨矿产品粒度影响的试验研究[ J ] ．有色金属 选矿部 分 ，2 0 1 3 3 4 5 - - 4 8 ． ， ，玉 ／≯ ／玉 ／仝 ／夺 ／舍 ／仝 ／佘 ／佘 ／孓 ／余 ／佘 ／佘 ／佘 ／斗 ／仝 ／佘 ／玉 ／i 、 ／佘 ／；、 ‘卜 ／；、 卜 ／i 、 ／乱 ／乱 ／乱 ／乱 ／乱 ／，乱 ／乱 ／乱 ／≯ 上接第6 4 页 刮刀与陶瓷过滤板之间的间隙越小，卸料的效果就 越好。如果间距过大可造成陶瓷片上的滤饼长期附 着在陶瓷片上，这样很大程度上阻碍了陶瓷片的透 气性，使得产能降低和精矿水分过高的现象发生。 改进措施及方法发生此类现象应立即停车， 调节刮刀与陶瓷片的间距 1 2t T L H I 。 2 ．7 过滤板堵塞严重而不易清洗 原因分析一方面是由于过滤板在出厂时过滤 微孔的孔径很不均匀造成的；另一方面是因为矿浆 的粗细度和清洗频率导致的。 改进措施及方法过滤板随着老化程度进程， 表面滤膜被磨损掉，露出了滤膜层下面陶瓷过滤板 微孔，此时说明滤板已达到使用寿命。因此应从制 造过滤板材质选择来解决该问题，以期尽量延长使 用寿命。在矿浆中存在不易被硝酸侵蚀的物质或微 细颗粒不易被反冲洗水清洗掉时，应该尽可能的增 加清洗的频率。 3 结论 通过上述针对性改进，陶瓷过滤机故障率大大 降低，生产效率和设备运转率明显提高。陶瓷过滤 机是一种高效、节能、环保的液固分离设备，其设 计先进，结构合理，自动化程度高，虽然设备投资 费用高，但效率高，其最大优点是产量大，水分 低，节能效果显著，维护操作劳动强度低，滤液清 澈透明，含杂较少，无环境污染，水资源可直接回 用，为国内脱水行业找到了一条新路。 参考文献 [ 1 ] 吴伯明．H T G 型陶瓷过滤机在铁精矿脱水中存在问题及 改进办法E J ] ．金属矿山，2 0 0 4 1 1 7 2 7 3 ． [ 2 ] 胡为柏．浮选[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 9 0 ． [ 3 ] 吴伯明，许锋．H T G 型陶瓷过滤机在铁精矿脱水中的 应用[ J ] ．矿业工程，2 0 0 5 ，2 1 5 0 5 1 ． [ 4 ] 廖肇迪，黄春明，佘千根．陶瓷过滤机生产运行在线检测 系统的探索应用[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 1 z 1 2 8 2 2 8 5 ． [ 5 ] 魏泉，李棋政，龚静．陶瓷过滤机超声波清洗装置结 构分析[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 l z 1 2 8 8 2 8 9 ． [ 6 ] 毛悌如．化工废水处理技术[ M ] ．北京化学工业出版 社，2 0 0 0 ． 万方数据