云南某膠磷礦選礦廠部分設備改造及優化的研究

龍德柱，吳小珠，傅 彪，王 廷

(云南磷化集團有限公司，云南 昆明 650600)

云南某公司下屬的兩個膠磷礦選礦廠，其一位于海口工業園區，原礦處理量為200萬t/a，當前旋流器組分級系統故障率較高，分級后的產品難以滿足后續分選作業的入料要求(濃度：(35%±2%)，細度：-200目>80%)，只有各個旋流器實際工作壓力和流量相同才能確保其分級效果[1]；另一位于二街工業園區，原礦處理量為450萬t/a，經浮選后的低濃度精礦漿由濃密機提高濃度以便泵送至各下游單位，但精礦粒度過小(～38 μm占比57%)，需使用大量絮凝劑來加速沉降。然而絮凝劑的投加過程存在攪拌時間較短，絮凝劑溶解不徹底的問題，絮凝效果遠達不到要求，間接地增大了絮凝劑的使用量[2]。此外，絮凝劑溶解不徹底精礦底流濃度偏低，造成水量損失和精礦輸送壓力大，還會導致濃密機溢流水渾濁，造成精礦損失，產率減低[3-4]。

本文通過對上述的旋流器組進行閘閥改造以及磨礦后增加選擇篩分工序，設計及改造絮凝劑制備系統，以實現對兩選礦廠的分級和濃密工序進行優化。經實踐證明，該改造和優化具有良好的應用效果，對選礦廠實現節能降耗、提質提產的目標具有重要意義。

1 旋流器組分級系統技術改造

1.1 旋流器分級系統工藝簡介

海口工業園區200萬t/a選礦裝置的分級作業所使用的旋流器組為FXJ-500×8型，磨礦工藝流程為兩段一閉路，一段為棒磨機，分級后底流進入二段球磨機，球磨產品進入旋流器組，該磨礦分級系統構成閉路循環，工藝流程如圖1所示。由圖1可知，分級系統的故障將導致磨浮工序、精尾礦濃密工序全線停機，在選礦廠作業中具有重要影響。

圖1 磨礦分級系統工藝流程示意圖

1.2 原旋流器分級系統運行情況

根據生產崗位原始記錄，2019年3-12月期間浮選裝置旋流器分級系統運行情況統計數據見表1。此期間旋流器分級系統的故障類型統計見表2。

表1 旋流器分級系統故障的停機統計表

表2 旋流器分級系統故障類型統計表

由表1和表2可知，旋流器分級系統故障率高達6.25%，降低了分級系統的設備運行效率，且嚴重影響后續的選別作業；旋流器溢流細度偏低引起的管道堵塞和沉砂嘴堵塞導致的停機率高達4.9%，兩項占所有故障停機率的79.41%，是旋流器分級系統主要故障停機類型。

根據以上統計數據分析，結合生產過程中的實際情況發現：

(1)旋流器組實際工作壓力和流量不一致。旋流器進漿閥門為內螺紋手動閘閥，各個旋流器閥門開度大小因操作人員的操作習慣存在差異，導致進漿壓力達不到生產要求，進而影響分級效果。此外，溢流細度偏低，大量粗顆粒礦石進入輸送管道，導致管道堵塞。

(2)旋流器分級系統進漿粒度較大。使用的棒磨機為MBS3245型，濕式溢流型球磨機為MQY4067型。設計棒磨機給料粒度為～15 mm。為了提高破碎工序生產能力，將原礦破碎粒度控制為～30 mm，所以實際生產中最大給料粒度達30 mm。棒磨機磨礦細度偏低，且球磨機排礦中也帶有大顆粒磨損鋼球，使得旋流器進漿粒度偏大或帶有大顆粒雜質，造成旋流器沉砂嘴易堵塞。

1.3 分級系統的優化改造

根據以上分析的原因，采取如下措施對旋流器進行優化改造：

(1)將手動閘閥更換為自動閘閥。氣動刀閘閥運用充氣產生的力量打開閥門，按動啟動按鈕后，氣動刀閘閥將自動充氣啟動，直到閥門開到最大開度時停止，確保旋流器組所有旋流器開度大小一致，各個旋流器進漿壓力和進漿量相同，保證了旋流器分級效果。

(2)在棒磨機、球磨機溢流出口處增加選擇篩分工序，保持棒磨機最大給礦粒度保持30 mm不變，分離出棒磨機、球磨機排礦中較大的顆粒礦石和雜質，避免其進入旋流器導致沉砂嘴堵塞。棒磨機排礦口選擇篩分篩孔為20 mm×20 mm，球磨機排礦口篩孔為10 mm×10 mm。篩子為圓筒形篩，固定在棒磨機排礦口處隨棒磨機一起轉動，圓筒內安裝導料螺紋便于將大顆粒礦石順利分離出來。

1.4 改造后的使用情況

經過此次技術改造和三個月的生產實踐，浮選廠分級系統因溢流礦漿中大顆粒較多導致的旋流器沉沙嘴堵塞、輸送管道堵塞等情況再沒發生，故障停機時間明顯下降，設備運行更加穩定，工藝流程更加順暢，故障停機率從6.25%降低到0.95%，為浮選工藝的連續生產提供了有效保證。表3和表4分別為2020年3-5月旋流器分級系統的故障率和故障類型的統計表。

表3 旋流器分級系統故障率統計表

表4 旋流器分級系統故障類型統計表

2 絮凝劑制備系統技術改造

2.1 絮凝劑制備系統簡介

現二街工業園區450萬t/a選礦廠昆陽系列絮凝劑制備系統容積尾礦為1.7 m3，精礦為7.2 m3，為保證生產需要將絮凝劑攪拌時間壓縮為20 min，精礦絮凝劑轉移泵處理量為8 m3/h，轉移時間約為50 min，總體精礦絮凝劑制備周期約為70 min，由于攪拌時間較短絮凝劑溶解不徹底導致絮凝劑沉降效果欠佳，間接增大了絮凝劑的使用量，一方面使得精礦底流濃度偏低，造成水量損失和精礦輸送壓力增大，另一方面會導致濃密機溢流水渾濁，造成精礦損失，產率降低[5-6]。

2.2 絮凝劑制備系統的設計及改造

選礦廠濃密工序使用的絮凝劑為聚丙烯酰胺(PAM)，為使絮凝劑充分溶解，總體配藥周期設置為120 min，則絮凝劑配制量為40 kg，配制體積為6.7～20 m3/h，絮凝劑配置濃度2‰，需要制備體積為10 m3/h，轉移泵流量選擇為20 m3/h，輸送泵選擇8 m3/h，制備系統對比設計如圖2所示，兩臺轉移泵分別聯通兩個制備桶，儲存桶并聯兩臺輸送泵聯通精礦尾礦濃密機。為防止絮凝劑分子鏈受到破壞，控制藥劑制備槽的葉輪轉速為285 r/min，儲槽葉輪轉速為231 r/min。

圖2 絮凝劑制備系統對比改造設計圖

根據圖2對絮凝劑制備系統進行改造，絮凝劑配制槽體積為21.7 m3，儲存槽容積為21.2 m3；轉移泵額定流量為20 m3/h，揚程60 m；輸送泵額定流量為8 m3/h，揚程60 m，電機為變頻控制。

2.3 改造后的使用情況

為防止絮凝劑飛濺，有效容積按改造后實際容積的90%使用，絮凝劑制備槽和儲槽的有效容積分別為19.53 m3，19.08 m3。按照2‰的濃度配制，每次可配制38.16 kg的絮凝劑。濃密機處理量在300 t/h以下的時間占80%以上，則每配制一次絮凝劑可使用2.5 h，改造后絮凝劑最大輸送量約為10 m3/h，若意外跑渾可迅速調清。提高了絮凝劑的沉降效果，同時還降低了勞動負荷，改造后使用5個月的濃密數據統計如表5所示。

表5 改造后的濃密工序運行情況

通過表5對比分析可以看出，改造后，絮凝劑單耗降低了11.22 g/t，濃密機底流濃度提高了3.03%，溢流水渾濁次數每月減少了4.4次，溢流水含固量降低了24 mg/L，精尾礦處理系統的效率得到了有效提高。

3 結 論

本文通過對選礦廠內的旋流器分級系統和絮凝劑制備系統進行技術改造，提高了分級工序和濃密工序的作業效率。其中，旋流器分級系統自改造后，運行效果良好，在未來還應不斷觀察設備改造后帶來的工藝技術改變，摸索出對應不同原礦性質、濃度、細度要求的選礦工藝，切實提高精礦產率、回收率；改造后的絮凝劑制備系統攪拌充分，PAM溶解更加徹底，提高了濃密工序的生產效率。