選礦用旋流器選型及運(yùn)行參數(shù)試驗(yàn)研究

摘 要：【目的】巴潤(rùn)分公司選礦系統(tǒng)一段閉路磨礦分級(jí)系統(tǒng)由旋流器作為分級(jí)設(shè)備和磨機(jī)構(gòu)成，為提高選礦系統(tǒng)一段磨礦分級(jí)效率，減少旋流器沉砂夾細(xì)-200目含量，提升一段磨礦分級(jí)效果，優(yōu)化設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性。【方法】通過(guò)壓力（P）單因素對(duì)比試驗(yàn)對(duì)比柱式平底型旋流器與傳統(tǒng)型旋流器（+20°錐）在不同壓力條件下的分級(jí)效果。針對(duì)柱式平底型旋流器運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行柱段長(zhǎng)度（H）單因素對(duì)比試驗(yàn)和角錐比（ds/do）單因素對(duì)比試驗(yàn)。【結(jié)果】由試驗(yàn)結(jié)果可知，柱式平底型旋流器在分級(jí)效果方面優(yōu)于傳統(tǒng)型旋流器，證明一次分級(jí)設(shè)備更新為柱式平底型旋流器是可行的，深層次分析柱式平底旋流器內(nèi)部流場(chǎng)的優(yōu)化參數(shù)，確定柱段按長(zhǎng)度選用H＝1 100 mm，考慮溢流產(chǎn)品質(zhì)量要求，角錐比（ds/do）選用ds/do=0.66。【結(jié)論】研究成果為選廠工藝設(shè)備升級(jí)提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：柱式平底旋流器；選礦；分級(jí)；角錐比

中圖分類(lèi)號(hào)：TD45" " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號(hào)：1003-5168（2023）21-0041-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2023.21.009

Experimental Study on Selection and Operation Parameters of Cyclone for Mineral Processing

TANG Shaoyi1 WANG Feng1 JI Ankun2

（1.Bayun Mining Branch of Inner Mongolia Baotou Steel Union Co.， Ltd.， Baotou 014080，China;

2.Weihai Haiwang Cyclone Co.， Ltd.，Weihai 264200，China）

Abstract： [Purposes] As the first stage closed circuit grinding and classification system of dressing system of Barun branch is composed of cyclone as classification equipment and mill， this paper aims to improve the efficiency of first-stage grinding classification of beneficiation system， reduce the content of -200 mesh of cyclone sand settling， improve the effect of first-stage grinding classification and optimize the adaptability of equipment on site. [Methods] Through the pressure （P） single factor comparison test， the classification effect of the column flat-bottomed cyclone and the traditional cyclone （+ 20 °cone） under different pressure conditions was compared. According to the operating parameters of the cylindrical flat-bottom cyclone， the single factor comparison test of the column length （H） and the single factor comparison test of the cone ratio （ds/do） were carried out. [Findings] From the test results， it can be seen that the column-type flat-bottomed cyclone is superior to the traditional cyclone in terms of classification effect， which proves that it is feasible to update the primary classification equipment to the column-type flat-bottomed cyclone. The optimization parameters of the internal flow field of the column-type flat-bottomed cyclone were analyzed in depth， and the length of the column was determined to be H=1 100 mm. Considering the quality requirements of the overflow product， the angle-cone ratio （ds/do） was selected as ds/do= 0.66. [Conclusions] The research results provide a reference for the upgrading of process equipment in the concentrator.

Keywords： column type flat-bottom cyclone; mineral processing; classification; angular cone ratio

0 引言

水力旋流器主要應(yīng)用于非均質(zhì)固相的分離，將物料中粗細(xì)顆粒進(jìn)行分離或?qū)α蠞{進(jìn)行濃縮^［1-2］。巴潤(rùn)分公司選礦系統(tǒng)一段閉路磨礦分級(jí)系統(tǒng)由旋流器作為分級(jí)設(shè)備和磨機(jī)構(gòu)成，溢流粒度為-200目50%，因系統(tǒng)中等沉顆粒含量較高，旋流器沉砂夾細(xì)量大（-200目20%）、分級(jí)效率低（39.53%），嚴(yán)重影響磨機(jī)效率。為改善一次分級(jí)旋流器分級(jí)效果，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況開(kāi)展柱式平底型旋流器與傳統(tǒng)型旋流器（+20°錐）壓力（P）單因素對(duì)比試驗(yàn)，同時(shí)對(duì)柱式平底旋流器進(jìn)行柱段長(zhǎng)度（H）單因素對(duì)比試驗(yàn)和角錐比（ds/do）單因素對(duì)比試驗(yàn)，確定柱式平底旋流器運(yùn)行參數(shù)。

1 研究方法

該試驗(yàn)在巴潤(rùn)分公司選廠進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果通過(guò)篩分試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)試與分析。該工藝系統(tǒng)采用三段全閉路磨礦，一段使用FX610GT旋流器與中信重工φ5.03 m×6.4 m溢流型球磨機(jī)構(gòu)成閉路磨礦。試驗(yàn)中的柱式平底型旋流器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)A型）進(jìn)料體由雙圓周曲線流道和下旋導(dǎo)向結(jié)構(gòu)組成，可使礦漿在旋流柱體外旋轉(zhuǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)預(yù)先分級(jí)，礦漿內(nèi)礦物顆粒以有序狀態(tài)進(jìn)入旋流柱體內(nèi)。原有工藝中傳統(tǒng)型旋流器由導(dǎo)向螺旋線進(jìn)料體與柱段+20°錐段構(gòu)成，以下簡(jiǎn)稱(chēng)B型。A型、B型示意如圖1所示。相較于傳統(tǒng)型旋流器，柱式平底旋流器使用柱段代替?zhèn)鹘y(tǒng)旋流器錐段結(jié)構(gòu)，同時(shí)柱段長(zhǎng)度可調(diào)，原有螺旋線進(jìn)料體由柱式進(jìn)料體取代。柱式進(jìn)料體、導(dǎo)向螺旋形進(jìn)料體的三視圖如圖2、圖3所示。

旋流器分級(jí)質(zhì)效率的計(jì)算見(jiàn)式（1）。

式中：α為給礦中-200目含量，%；β為溢流中-200目含量，%；θ為沉砂中-200目含量，%。

2 試驗(yàn)研究

2.1 壓力（P）單因素對(duì)比試驗(yàn)

試驗(yàn)時(shí)臺(tái)時(shí)效率平均為370 t/h、溢流管直徑為220 mm、底流口直徑為120 mm（ds/do=0.66）、溢流管插入深度為371 mm。運(yùn)轉(zhuǎn)2臺(tái)旋流器，A型旋流器柱段長(zhǎng)度為1 100 mm，分別在60 kPa、80 kPa、100 kPa、120 kPa壓力條件下運(yùn)行A與B兩種型號(hào)旋流器，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知，隨著運(yùn)行壓力的增大，A型旋流器的分級(jí)質(zhì)效率在80 kPa時(shí)達(dá)到最大（56.02%），最后逐漸下降至42.33%。B型旋流器在運(yùn)行壓力100 kPa時(shí)，質(zhì)效率達(dá)到最大值（45.46%）。試驗(yàn)表明：A型旋流器可在低運(yùn)行壓力（80 kPa）條件下達(dá)到最佳分級(jí)效果，且分級(jí)質(zhì)效率優(yōu)于B型旋流器。

2.2 柱段長(zhǎng)度（H）單因素對(duì)比試驗(yàn)

A型旋流器由柱式進(jìn)料體、中部柱段和平底柱段組成，旋流器柱段長(zhǎng)度不同導(dǎo)致顆粒在旋流器內(nèi)停留時(shí)間和分級(jí)時(shí)間不同，從而影響旋流器分級(jí)效果和效率。A型旋流器柱段長(zhǎng)度單因素試驗(yàn)，系統(tǒng)臺(tái)時(shí)效率平均為370 t/h、溢流管直徑為220 mm、底流口直徑為120 mm、溢流管插入深度為371 mm，當(dāng)運(yùn)行壓力為80 kPa，柱段長(zhǎng)度分別為900 mm、1 000 mm、1 100 mm、1 200 mm時(shí)運(yùn)行A型旋流器，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可知，A型旋流器分級(jí)質(zhì)效率隨著柱段長(zhǎng)度H的增加而先升高再降低，在H=1 100 mm時(shí)達(dá)到最大值（56.02%），溢流-0.074 mm含量符合生產(chǎn)要求。

2.3 角錐比（ds/do）單因素對(duì)比試驗(yàn)

旋流器角錐比是沉砂口直徑與溢流口直徑的比值（ds/do），角錐比不同影響旋流器的分級(jí)效果和分級(jí)效率。A型旋流器柱段長(zhǎng)度單因素試驗(yàn)，系統(tǒng)臺(tái)時(shí)效率平均為370 t/h、柱段長(zhǎng)度為1 100 mm、溢流管插入深度為371 mm、運(yùn)行壓力為80 kPa、溢流管直徑為220 mm，底流口直徑ds/do=0.44、ds/do=0.55、ds/do=0.66、ds/do=0.77時(shí)運(yùn)行A型號(hào)旋流器，試驗(yàn)果見(jiàn)表3。

由表3可知，A型旋流器分級(jí)質(zhì)效率在ds/do=0.66時(shí)達(dá)到最大值55.97%，但溢流粒度不能滿足要求。

3 結(jié)論

①壓力（P）單因素試驗(yàn)結(jié)果表明，柱式平底（A型）旋流器可在80 kPa壓力條件下達(dá)到最佳分級(jí)效果，分級(jí)效率優(yōu)于B型旋流器，且粒度可達(dá)到運(yùn)行要求。

②由柱段長(zhǎng)度（H）單因素試驗(yàn)可知，柱式平底（A型）旋流器在H≥1 100 mm時(shí)均能滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)對(duì)一段分級(jí)細(xì)度的要求，考慮分機(jī)效率基礎(chǔ)上，生產(chǎn)選用H＝1 100 mm。

③由角錐比（ds/do）單因素試驗(yàn)可知，雖然A型旋流器在ds/do=0.66時(shí)達(dá)到最大值（55.97%），但溢流粒度不能滿足生產(chǎn)要求，建議綜合試驗(yàn)采用ds/do=0.55進(jìn)行對(duì)比選擇沉砂口和溢流口尺寸。

通過(guò)三項(xiàng)單因素對(duì)比試驗(yàn)?zāi)艽_定柱式平底旋流器的基本運(yùn)行參數(shù)，下一步需要進(jìn)行連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行，綜合驗(yàn)證旋流器對(duì)一段磨礦分級(jí)系統(tǒng)的影響程度，得出最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)。

參考文獻(xiàn)：

［1］何慶浪，盛紅光.大山選礦廠Krebs gMax水力旋流器的應(yīng)用研究［J］.礦產(chǎn)保護(hù)與利用，2007（5）：35-37.

［2］劉晉瑋.新型水力分級(jí)旋流器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與原理分析［J］.煤礦現(xiàn)代化，2018（1）：29-31.

收稿日期：2023-05-10

作者簡(jiǎn)介：唐紹義（1986—），男，碩士，高級(jí)工程師，研究方向：選礦生產(chǎn)、技術(shù)、質(zhì)量管理及尾礦庫(kù)建設(shè)、礦漿管道輸送。