石灰消化機(jī)在泗洲選礦廠的應(yīng)用

摘 要：泗洲選礦廠綜合工段一期石灰制乳采用的是兩臺ф1.5×3.0球磨機(jī)生產(chǎn)石灰乳，隨著我礦產(chǎn)能的擴(kuò)大以及生產(chǎn)工藝的不斷優(yōu)化，為滿足生產(chǎn)需要，用ф2.5×20m石灰消化機(jī)替代其進(jìn)行制乳生產(chǎn)。結(jié)合ф2.5×20m石灰消化機(jī)的特點(diǎn)及其在泗洲選礦廠的應(yīng)用情況，生產(chǎn)應(yīng)用表明用ф2.5×20m石灰消化機(jī)制乳化灰效果好、灰乳品質(zhì)高、生產(chǎn)效率高、能耗低。石灰消化機(jī)的應(yīng)用實(shí)踐給我廠帶來的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性效果非常顯著。

關(guān)鍵詞：石灰制乳；ф1.5×3.0球磨機(jī)；ф2.5×20m石灰消化機(jī)；效果好；效率高；能耗低

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.071

1 前言

石灰乳是一種最廉價的PH值調(diào)整劑，石灰乳不僅可以調(diào)節(jié)礦漿的PH值，還作為黃鐵礦與磁鐵礦的抑制劑。石灰乳對浮選泡沫性質(zhì)有著明顯的影響，特別是對松醇油類起泡劑的起泡能力有一定的影響，當(dāng)石灰用量適當(dāng)時，泡沫有一定的粘度，較穩(wěn)定。我廠粗選礦漿PH值要求為7.5～8.5，二段浮選礦漿PH值要求為11～13，由此可以看出石灰乳對我廠的生產(chǎn)指標(biāo)有著非常大的影響。

我廠目前一期采用2臺Φ1.5×3.0m格子型球磨機(jī)生產(chǎn)石灰乳，工藝流程如下：

生石灰通過0.8×6.0m鐵板給礦機(jī)進(jìn)入Φ1.5×3.0m格子型球磨機(jī)，同時在球磨機(jī)的入口處添加一定量的清水。在球磨機(jī)中，生石灰與水發(fā)生反應(yīng)生成熟石灰，同時被磨細(xì)，粗砂通過螺旋分級機(jī)返回球磨機(jī)，螺旋溢流經(jīng)旋流器分級，沉砂進(jìn)入尾砂溝，溢流作為合格石灰乳進(jìn)入Φ9.0m攪拌桶，用泵揚(yáng)送至生產(chǎn)現(xiàn)場。

我礦采區(qū)每年會產(chǎn)生大量的酸性水，這些酸性水經(jīng)2公里長的管道，輸送到精尾廠HDS工業(yè)水處理站，經(jīng)過達(dá)標(biāo)處理后排放。酸性水達(dá)標(biāo)處理必不可少的原料就是石灰乳，泗洲廠綜合工段就是為酸性水處理提供石灰供應(yīng)保障的唯一生產(chǎn)單位。

環(huán)保高于一切、寧停生產(chǎn)也要環(huán)保的理念已經(jīng)深入人心。隨著史上最嚴(yán)《環(huán)保法》的出臺，依法治企、建設(shè)生態(tài)文明、綠色環(huán)保礦山已然成為發(fā)展的第一要務(wù)。因此依法共同處理好酸性水庫的工業(yè)水，使其達(dá)標(biāo)排放是一項(xiàng)事關(guān)礦山生產(chǎn)生活和樂安河流域的環(huán)保大事。

電石渣供應(yīng)不足，同時隨著精尾廠酸性水處理擴(kuò)能工程（HDS二廠）的投產(chǎn)，導(dǎo)致酸性水處理所需石灰乳用量大幅增加，單靠原來那使用了近三十年，設(shè)備嚴(yán)重老化且產(chǎn)能低的三臺石灰球，根本無法為酸性水處理提供所須石灰供應(yīng)。

石灰消化機(jī)具有結(jié)構(gòu)合理簡單、操作維護(hù)方便、生產(chǎn)效率高、化灰效果好、灰乳品質(zhì)高、生產(chǎn)能力大、勞動強(qiáng)度小、環(huán)保衛(wèi)生等特點(diǎn)，為了滿足我廠生產(chǎn)、及礦酸性水處理的要求，我廠對石灰制乳設(shè)備進(jìn)行更新改造，選用了2臺ф2.5×20m石灰消化機(jī)取代原來一期的2臺ф1.5×3.0球磨機(jī)進(jìn)行石灰制乳工作[1]。

2 泗洲選礦廠石灰制乳工藝流程

2013年10月，泗洲選礦廠對綜合工段的石灰制乳設(shè)備進(jìn)行了更新改造，改造后的工藝流程為生石灰-鐵板給礦-消化機(jī)-石灰乳及渣質(zhì)[3]。工藝圖如圖1。

改造前ф1.5×3.0球磨機(jī)生產(chǎn)工藝流程如圖2所示。

3 ф2.5×20m型石灰消化機(jī)簡介

3.1 石灰消化機(jī)主要部件結(jié)構(gòu)

ф2.5×20m型石灰消化機(jī)其結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要有動力裝置、慮筒滾圈、筒體、托輪裝置、齒圈等裝置構(gòu)成。

ф2.5×20m型石灰消化機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如表1中所列。

附表：石灰乳波美度與比重、濃度之關(guān)系表

3.2 石灰消化機(jī)工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

石灰消化機(jī)也稱為化灰機(jī)、石灰消和機(jī)等名稱，它是將生石灰（CaO）消化成石灰乳或消石灰粉的一種專用制乳設(shè)備。石灰消化機(jī)主要由動力裝置、濾網(wǎng)、滾圈、筒體（外筒體和內(nèi)筒體）、齒圈、托輪裝置等組成，筒體內(nèi)部設(shè)為四個區(qū)，分別為緩沖區(qū)、消化區(qū)、均質(zhì)區(qū)、乳渣分離區(qū)，尾部設(shè)有撈渣和排渣裝置[4]。該石灰消化機(jī)主要特點(diǎn)是采用由回轉(zhuǎn)運(yùn)動代替攪拌的化灰方法。即通過筒體的回轉(zhuǎn)運(yùn)動帶動筒體內(nèi)部反射板、抄板、濾板、阻尼板的轉(zhuǎn)動來替代攪拌的消化方法。石灰消化機(jī)筒體后部設(shè)有篩網(wǎng)，生石灰塊同水在筒內(nèi)接觸吸水后并消化，石灰乳穿過篩孔自排出口流出，未能消化的過燒及生燒石灰由外筒體尾部的撈渣裝置排出筒外。該化灰機(jī)結(jié)構(gòu)裝置合理、操作方便、化灰效果好、灰乳品質(zhì)高、生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)能力大、勞動強(qiáng)度小、環(huán)保衛(wèi)生等特點(diǎn)，對不同品質(zhì)的生石灰適應(yīng)性廣。

4 石灰制乳工藝技術(shù)研究

4.1 現(xiàn)狀與存在的問題

泗洲選礦廠在2014年完成ф2.5×20m型石灰消化機(jī)安裝調(diào)試后試運(yùn)行不正常，主要存在消化時間不夠，不能連續(xù)穩(wěn)定開車、消化機(jī)筒體內(nèi)溫度過低，導(dǎo)致石灰消化不完全，產(chǎn)渣率過大，提渣機(jī)的產(chǎn)渣率為27%不能達(dá)到設(shè)計要求，2個主要問題。

4.2 消化機(jī)影響原因分析與研究

4.2.1 消化機(jī)筒體內(nèi)溫度過低原因分析與解決方法

我廠屬于冷水消化，導(dǎo)致筒體內(nèi)溫度過低，按照廠方技術(shù)要求，要添加60-70℃的水，才是最佳的反應(yīng)條件，可要給水加熱，還要安裝鍋爐加熱，這要很大的成本，而且現(xiàn)場條件也不允許。為解決這一難題，我們采用一種具有保溫、阻燃、防水等優(yōu)點(diǎn)的新型保溫材料，也就是我們所說的石英棉，安裝在消化機(jī)筒體上。在實(shí)施后，由于保溫層的增加，消化機(jī)通體內(nèi)部的溫度得到上升，加速了反應(yīng)速度，使石灰乳的生產(chǎn)能力得到了提升，產(chǎn)渣率得到有效的控制（提渣機(jī)的產(chǎn)渣率為15%）。

4.2.2 石灰消化時間不夠不能連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)原因分析與解決方法

在投料生產(chǎn)初期，因?yàn)橄瘷C(jī)筒體轉(zhuǎn)速過快，導(dǎo)致石灰在筒體內(nèi)停留時間不充分，消化機(jī)就出現(xiàn)了一系列“消化不良”的癥狀：消化時間不足、不能連續(xù)作業(yè)、排渣量多且石灰粉塵較大。因此，通過對消化機(jī)主電機(jī)變頻調(diào)速，把消化機(jī)筒體轉(zhuǎn)速由4.6轉(zhuǎn)/分鐘降為3轉(zhuǎn)/分鐘，較好地解決了這一問題。同時針對生產(chǎn)和排渣之間的矛盾，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)、不斷摸索，終于發(fā)現(xiàn)了“當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)后消化機(jī)排出的石灰渣很少，而正轉(zhuǎn)時石灰渣卻可以快速排出”這一重大突破口，隨后立即安裝了反轉(zhuǎn)裝置，改進(jìn)了排渣斗和排渣口，創(chuàng)新采用了“反轉(zhuǎn)生產(chǎn)、正轉(zhuǎn)排渣”的生產(chǎn)組織方式，排渣速度大幅提高，完美地解決了石灰消化機(jī)不能連續(xù)穩(wěn)定開車的問題。

5 工藝參數(shù)、自動化控制、輔助設(shè)施及生產(chǎn)組織的改進(jìn)與優(yōu)化

5.1 改進(jìn)旋流器參數(shù)

兩臺消化機(jī)螺旋提渣機(jī)部分拆除，同時對兩臺消化機(jī)的承漿桶進(jìn)行改造，在兩臺消化機(jī)中間建立一個石灰桶（Φ3m、H3m），石灰漿通過承漿桶全部進(jìn)入石灰桶，再由2臺6/4渣漿泵揚(yáng)送至Φ9m攪拌桶旁邊的旋流器組進(jìn)行分級，采用2臺Φ500mm旋流器，溢流直接進(jìn)入Φ9m攪拌桶，沉砂至3#污水泵池，通過泵輸送至二期尾砂溝。

為了滿足生產(chǎn)需要，提供高質(zhì)量的石灰乳，我廠對生產(chǎn)出的石灰乳再用旋流器進(jìn)行分級。運(yùn)行過程中進(jìn)行了多次性能考核，其考核參數(shù)匯總?cè)缦隆?/p>

5.2 改用自動控制系統(tǒng)

消化機(jī)工藝參數(shù)一直靠人工調(diào)節(jié)，落后不便，不能實(shí)時控制，影響了生產(chǎn)指標(biāo)的穩(wěn)定，無法適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。針對工藝設(shè)備現(xiàn)實(shí)狀況，經(jīng)過研究分析和試驗(yàn)，對消化機(jī)系統(tǒng)自動控制改造和生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)提高進(jìn)行了探索，制定出詳細(xì)的改造方案，實(shí)施了消化機(jī)磨礦自動控制系統(tǒng)。主要內(nèi)容有：（1）根據(jù)工藝設(shè)備狀況，選用先進(jìn)可靠的現(xiàn)場檢測及控制儀器儀表，為自動控制系統(tǒng)提供基礎(chǔ)保障。（2）采用先進(jìn)的過程控制處理器及相應(yīng)模塊、操作員面板、工控機(jī)及工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，以三級結(jié)構(gòu)的集散系統(tǒng)分系列控制球磨機(jī)的運(yùn)行。（3）開發(fā)控制系統(tǒng)程序，建立消化機(jī)自動控制系統(tǒng)。（4）調(diào)試系統(tǒng)參數(shù)和控制參數(shù)，開發(fā)監(jiān)控軟件及聯(lián)網(wǎng)通訊，將相應(yīng)監(jiān)控系統(tǒng)匯總，并與企業(yè)管理網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)。

在保證生產(chǎn)可靠、安全的前提下，改善操作靈活性，穩(wěn)定生產(chǎn)、提高指標(biāo)，降低磨礦能耗，提高消化機(jī)處理量，而且向生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)提供實(shí)時準(zhǔn)確的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)工藝分析提供信息平臺，為生產(chǎn)的連續(xù)、穩(wěn)定和高效運(yùn)行提供決策支持。

5.3 輔助設(shè)施改造

降低石灰球礦倉頂格子篩篩孔尺寸，從300mm降到200mm，有效避免大塊生石灰進(jìn)入石灰球，提高石灰球處理能力。

將石灰球排礦端圓筒篩延長，使石灰球中的石灰渣從排礦端中排出，避免生石灰進(jìn)入球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行不良循環(huán)，提高石灰球臺效。

5.4 優(yōu)化生產(chǎn)組織

正常情況下，石灰用量不大時，先開石灰消化機(jī)，消化機(jī)用量不足時再開石灰球。現(xiàn)在的生產(chǎn)組織方式如下：

（1）石灰消化機(jī)：正常情況下早班接班7：30停鐵板，8：00開始排渣，早班15：00停鐵板，中班接班即開始排渣；中班23：00停鐵板，晚班接班即開始排渣；特殊情況下可根據(jù)開車時間定，排完渣后必須先匯報調(diào)度，由調(diào)度指揮反轉(zhuǎn)生產(chǎn)開車，反轉(zhuǎn)時間20分鐘內(nèi)開2#輸送泵，20分鐘后切換到1#泵。

（2）石灰球，在9米攪拌桶內(nèi)液位低于5米或下降速度較快時開啟石灰球，或調(diào)度通知開啟石灰球。

（3）石灰消化機(jī)反轉(zhuǎn)開車時鐵板頻率為1#消化機(jī)23HZ-28HZ/2#消化機(jī)28HZ-33HZ（根據(jù)情況操作工在范圍內(nèi)變化，水量按照對應(yīng)石灰臺效比水1：4組織生產(chǎn)，班中密切關(guān)注水量變化并及時調(diào)整，同時要關(guān)注消化機(jī)水量的變化，一旦電流達(dá)到75A，在立即停石灰。

6 改進(jìn)的效果及石灰消化機(jī)改造的經(jīng)濟(jì)效益

6.1 改進(jìn)的效果

通過對消化機(jī)的性能考核可知，消化機(jī)臺效達(dá)到12T/h（ф1.5×3.0球磨機(jī)臺效10T/h），兩臺同時開時達(dá)到24T/h，產(chǎn)量滿足生產(chǎn)所需。在保證石灰漿濃度在14.4%情況下，溢流（石灰乳）中CaO含量為86.56%，符合生產(chǎn)要求[5]。生產(chǎn)出的灰漿質(zhì)量好、石灰乳細(xì)膩，石灰漿濃度可根據(jù)我廠生產(chǎn)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)方便。通過生產(chǎn)考察石灰乳產(chǎn)品粒級、濃度、產(chǎn)量均滿足我廠生產(chǎn)需要。

通過生產(chǎn)實(shí)踐可知，石灰消化機(jī)機(jī)械化程度較高，操作控制簡單，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、結(jié)實(shí)耐用，故障率低，維護(hù)成本低，使用壽命長，很適用于我廠石灰制乳工程的生產(chǎn)應(yīng)用[6]。

6.2 石灰消化機(jī)改造的經(jīng)濟(jì)效益

石灰消化機(jī)和球磨機(jī)應(yīng)用在石灰制乳工程上的對比，是在制乳參數(shù)（給料粒度、產(chǎn)品粒級、灰漿濃度、灰漿產(chǎn)量）基本相同的條件下進(jìn)行試驗(yàn)比較的。根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)果表明，在保證石灰乳質(zhì)量的前提下，石灰消化機(jī)的運(yùn)用可以獲得顯著經(jīng)濟(jì)效益。具體數(shù)據(jù)如下：

（1）消化機(jī)臺效達(dá)到12噸/時（ф1.5×3.0球磨機(jī)臺效10噸/時），兩臺同時開時達(dá)到24噸/時，滿足生產(chǎn)所需。

（2）溢流（石灰乳）中CaO含量為86.56%，符合生產(chǎn)要求。

（3）一臺型號為ф2.5×20消化機(jī)的電機(jī)功率為37kW/時，一臺ф1.5×3.0球磨機(jī)電機(jī)功率為95 kW/時。

（4）ф3.2×3.1球磨機(jī)每天12公斤。消化機(jī)不添加介質(zhì)。

年經(jīng)濟(jì)效益（檢修方面暫時不能計算）：

（電的方面）按每天處理300噸石灰計算。兩臺消化機(jī)開14.5小時（包括排渣時間），兩臺球磨機(jī)需開15小時。

{95×15×2-37×14.5×2}×365×0.60=389163元/年。

（鋼球方面）ф1.5×3.0球磨機(jī)每天12公斤，消化機(jī)不添加介質(zhì)。

12×2×4.8×365=42048元/年。

（襯板方面） ф 1.5×3.0球磨機(jī)更換襯板周期為3年，每套襯板價值18萬元，2臺球磨機(jī)每年更換襯板費(fèi)用為120000元/年。

總效益：

389163+42048+120000=551211元。

由此可知，石灰消化機(jī)的改造應(yīng)用取得的經(jīng)濟(jì)效益是顯著的。

7 結(jié)論

采用石灰消化機(jī)進(jìn)行石灰制乳作業(yè)，大大節(jié)約了電耗成本以及鋼球能耗、襯板能耗成本，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益；消化機(jī)的應(yīng)用，也大大減輕了操作工人的勞動強(qiáng)度，且操作環(huán)境好，可實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，進(jìn)一步提高了工人的工作安全系數(shù)；設(shè)備具有結(jié)構(gòu)裝置簡單、操作方便、化灰效果好、灰乳品質(zhì)高、生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)能力大、環(huán)保衛(wèi)生等優(yōu)良特點(diǎn)。因此，石灰消化機(jī)的應(yīng)用實(shí)踐給我廠帶來的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性效果非常顯著，它的推廣運(yùn)用將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

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作者簡介：胡康俊（1974-），男，江西德興人，助理工程師，副段長。