旋流器工艺优化调整与等值线图在现场的应用

刘鹏云　刘　斌　赵振龙　王晓锋　李增慧

(1.太原钢铁(集团)有限公司矿业分公司尖山铁矿；2.唐山陆凯科技有限公司)



旋流器工艺优化调整与等值线图在现场的应用

刘鹏云1刘斌1赵振龙2王晓锋2李增慧2

(1.太原钢铁(集团)有限公司矿业分公司尖山铁矿；2.唐山陆凯科技有限公司)

摘要运用6σ工具对旋流器的给矿压力、给矿浓度、沉砂嘴尺寸等参数进行了优化试验，依据设计方案在生产现场进行取样、统计，绘制出旋流器溢流粒度、分级效率的等值线图，找出了实际生产中旋流器不同运行参数的最佳组合方案，实际生产时可根据沉砂口磨损程度，相应调整给矿压力与给矿浓度，来提高旋流器的分级效率。

关键词利用系数溢流粒度分级效率

尖山铁矿磨选工序采用三段球磨四段磁选的工艺流程，旧系统有4个系列，新系统有2个系列，原矿年处理量达到900万t。三段磨矿中球磨机分别与分级机(新系统一段分级设备为平底旋流器)、旋流器、细筛搭配形成闭路循环，分级设备的分级质量与分级效率直接制约闭路磨矿的效果。平底旋流器作为一段磨矿分级设备，旋流器的返砂量直接制约球磨机利用系数与后工序粒级分配问题；小锥角旋流器作为旧系统二段闭路循环的分级设备，在现场作业中起承上启下的作用，关系着三段闭路磨矿粒级分布与三段磨机的磨矿效率，岗位工对旋流器的操作无系统性操作经验，导致二段磨矿分级设备未发挥出最大潜能[1-4]。

1　现场存在问题

平底旋流器作为一段磨矿分级设备，在现场生产中主要存在以下3个问题：①溢流粒度偏细，0.074 mm以下含量在58%以上，导致后工序“吃不饱”，能耗浪费严重；②返砂量偏大，严重制约一段球磨机利用系数的提高，沉砂嘴尺寸过窄，需频繁更换导致材料费用增加；③旋流器沉砂箱到球磨机给料端的管道堵塞频次多，影响了现场正常生产。

2　旋流器工艺参数优化

对旋流器进行了工艺流程与技术参数调整[5-7]：①旋流器溢流管直径由φ255 mm增大为φ270 mm；②开展缩短旋流器直段高度试验，直段减少200 mm(由原来的1 000 mm缩短为800 mm)以降低返砂量；③旋流器沉砂箱至球磨机进料端的管道改为溜槽设计以解决频繁堵管问题。调整后旋流器溢流粒度 (-0.074 mm含量)由58%以上降低到52%左右，旋流器返砂比控制到150%～180%，达到了提高球磨机利用系数[6]的目的，同时减少了现场堵管现象的发生。

3　旋流器等值线图的应用

根据试验设计，在现场对旋流器的给矿浓度、给矿压力与沉砂嘴直径三项因子按试验设计要求进行取样，每项必须以两次以上数据进行现场校对，利用6σ工具对20项数据的取样结果进行旋流器关键指标——溢流粒度的残差分析[8]，结果如图1。图1所示残差数据呈正态分布，无喇叭状等异常情形，符合要求。

绘制不同溢流粒度、沉沙口直径、给矿压力时旋流器溢流粒度、分级效率的曲面图，见图2、图3。

由图2、图3可知：给矿浓度大于75%时，旋流器运行效果较佳；沉砂口运行到中期，即直径大于90 mm、且给矿压力高于0.14 MPa时，运行效果最差；沉砂口使用初期，直径80 mm时，磨矿浓度对于分级质量影响小，但分级粒度偏低。

绘制不同溢流粒度、沉沙口直径、给矿压力时旋流器溢流粒度、分级效率的等值线分布图，见图4、图5。

从图4、图5可以看出：旋流器沉砂口直径最佳取值范围为87～98 mm，磨矿浓度最佳取值范围76%～80%，旋流器压力控制范围0.12～0.14 MPa。

现场生产中沉沙口直径不可变，考察不同沉沙口直径时给矿浓度、给矿压力对旋流器溢流粒度、分级效率的影响，结果见图6。在现场操作中，可利用图6指导生产。

4　结　论

实际生产中，可根据旋流器沉砂口磨损程度，进行旋流器的工艺参数优化以提高球磨机利用系数和旋流器分级效率，对选厂节能降耗有重要意义。

图1　旋流器溢流粒度数据残差分析

图2　对溢流粒度的影响

图3　对分级效率的影响

图4　溢流粒度的等值线图

参考文献

[1]《现代铁矿石选矿》编委会.现代铁矿石选矿[M].北京：中国科学技术大学出版社，2009.

[2]孙时元，韩跃新，熊大和，等.中国选矿设计手册[M].北京：科学出版社，2006.

[3]王运敏，田嘉印，王化军，等.中国黑色金属矿选矿实践[M].北京：科学出版社，2008.

[4]韩跃新，孙永升，李艳军，等.我国铁矿选矿技术最新进展[J].金属矿山，2015(2)：1-11.

图5　分级效率的等值线图

图6　不同运行参数的旋流器等值线图

[5]明平田，吴国民，李飞，等.磨矿分级考察及分析研究[J].有色金属：选矿部分，2012(6)：45-48.

[6]段希祥.完善磨矿过程提高磨矿及选别效率的研究[J].云南冶金，2002(3):45-51．

[7]刀正超.磨矿工[M].北京：冶金工业出版社，1987.

[8]庞学诗.水利旋流器理论与应用[M].长沙：中南大学出版社，2005.

(收稿日期2016-05-05)

刘鹏云(1974—)，男，工程师，030304 山西省太原市娄烦县。