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1、水力旋流器在大红山铁矿 400 万 t/a 选厂的应用摘要 介绍了大红山矿业有限公司 400 万 t/a 选厂二段分级 FX 6607 水利旋流器（2 台即A,B 系列），三段分级 WDS 350 型水力旋流器（ 35010 2 台， 35020 2 台）的应用情况。选场运行数据表明该水力旋流器具有溢流细度高、沉砂夹细少、分级效率高的特 点，可有效提高磨矿效率，降低磨矿功耗，取得了满意的效果。关键词 水利旋流器；分级；大红山矿业Abstract Big Red Hill Mining Co., Ltd. 4,000,00 0 t / a processing plant classificat
2、ion FX660 7 Sec water cyclone (2 sets of the A, B series), three sections of grade WDS350 Hydrocyclone(350 10 2 sets, 350 20 2 units) of the application. Selections run the data show that thehydrocyclone with the overflow fineness, less grit folder Xi, grading characteristics of high efficiency, can
3、 effectively improve the grinding efficiency and reduce the grinding power, and achieved satisfactory results.Key words water cyclone, grading, mining Dahongshan1 前言磨矿分级作业是矿物分离极其重要的生产环节，作为选矿厂的关键工艺，其分级产品的质量直接影响后续的选别指标。磨矿分级作业中曾广泛使用的分级设备主要为重力沉降螺旋分级设备，但由于其存在的分级效率低、沉砂夹细多、不以获得较细的分级溢流细度、占地面积大等缺点，逐渐被分级效率更高的
4、旋流器所替代，国外金属矿山分机设备均采用旋流器。但在国内，与一段小型各自球磨机组成闭路的基本为螺旋分级机，这主要是由于传统旋流器与小型球磨机组成循环负荷过高，造成球磨机处理量低，不能满足现场的台时要求。大红山矿业 400 万 t/a 选矿厂的一段分级采用 8.534.27 的半自磨机与 37 的直线振动筛构成一段闭路磨矿分级效率达 21%，二段分级由 FX 6607（2 台即 A、B 系列）与 4.87 的 1、2 号球13磨机构成二段闭路磨矿，三段分级由WDS 35020(2 台)、WDS 35010(2 台)分别于 3 号、4 号球磨机构成三段磨矿。将水利旋流器应用于该工艺，降低了沉砂夹细
5、、提高了溢流细度和分级效率，同时解决了传统分级机循环负荷过高、球磨处理两地的问题。简单流程图如下： 660 旋流器1、2#球磨机2#泵矿浆 350 旋流器3#、4#球磨机1#泵矿浆该流程采用旋流器作为分级设备，采用的是三段两闭路流程。2 水力旋流器的构造及原理与操作技术2、1 水力旋流器的构造与原理水力旋流器是目前使用中较为有效的细粒分级设备。水力旋流器的构造比较简单，它的上端为一圆筒部分，其下为圆锥形容器。矿浆以一定的速度（一般以512 米秒）沿切线方向送入旋流器内，并获得旋转动力，因而产生很大的离心力（通常要比重力大几十倍乃至几百倍），在离心力作用下，较粗的颗粒抛向器壁，并于螺旋线的轨迹由
6、溢流管排出。旋流器广泛用于：（1）脱泥、浓缩及细料物料选别前的分级；（2）在磨矿系统中作风机设备用；（3）作为离心重介质选别设备。在大红山铁矿 400 万t/a 选厂中FX 660 旋流器用于细粒物料选别前的分级，而 WDS 350 旋流器用于磨矿系统中作分级设备用。2.2 旋流器操作技术2.2.1 影响旋流器工作的因素（1） 旋流器的结构参数旋流器的结构参数包括圆柱体直径D、给矿口当量 df、溢流管直径dov、沉砂口直径ds 和锥角 ；在次要方面还有圆柱体高hw 和溢流管插入深度hov。在一般情况下，穆得（J、J、Moder）等人建议各结构参数应保持下列关系2dfdov0.5D 及dovdf
7、2前苏联波瓦洛夫则认为应有下列关系：df(0.20.4)D 或df（0.41.0）dov沉砂口大小可按沉砂与溢流的体积量关系，由公式Vs Vov 1.1（dsdov）3 确定。溢流管径与沉砂口径dovds 称作角锥比。实验得出，分级用旋流器的角锥比以 34 为适宜。旋流器的直径D、给矿口直径 df 和溢流管直径dov，是影响处理量Q 和分级粒度dor 的主要参数，在各结构参数比值不变的情况下， 可以得出矿浆体积处理量与旋流器直径的大致关系为：Q 正比于D2。随着流量增加，矿浆的向心速亦增大，分级粒度变粗。因此，在进行粗分级时长选用较大直径旋流器；在细分级时则用小直径旋流器。如果后者处理能力不够
8、用，可以将多台组装在一起使用。旋流器的给矿口和溢流管相当于两个窄口通道，增加其中任何一个断面积均可使矿浆体积处理量接近于成正比增加。但此时溢流粒度将变粗，分级效率也要下降。为了提高分级效率和降低分级粒度，给矿口和溢流管直径应相对于圆柱体取小的比例尺。锥角的大小影响矿浆向下流动的阻力和分级自由面的高度。一般来说细分级或脱水用的旋流器采用较小锥角，最小达到 1015 度； 粗分级或浓缩用时采用较大锥角，多为 2045 度。旋流器的圆柱体高hw 对处理能力无大影响，但对分级效率和分级粒度则有一定的关系。增大圆柱体高度与减小锥角的效果大致相 同，可以是分级粒度变细并提高分级效率。溢流管的插入深度一边接
9、近于圆柱体高度，但当圆柱体高度超过它的直径较多时，并可降低该值。为了避免矿浆短路流动，溢流管口的下缘应距给矿口有足够距离。以大红山旋流器为例，具体结构参数见表一。表一：大红山铁矿 400 万 ta 选厂旋流器的结构参数直径锥角给矿口径溢流管径沉砂口径处理能力台数FX660660201672401302903607WDS35035020801055524048020，10单位mm度mmmmMm立方米台时(2) 旋流器的操作参数旋流器的操作参数包括给矿压力、矿石粒度组成、给矿浓度以及溢流和沉砂的排出方式。给矿压力是影响旋流器处理能力的重要参数，并在较小程度上影响分级粒度。此外给矿压力还关系到分级效
10、率和沉砂的浓度。提高给矿压力，矿浆的流速增大，黏度的影响减小，分级效果可以得到改善， 沉砂浓度也会提高。但是带来的问题是沉砂口磨损增大，其他易耗件更换也频繁。所以在处理细料时，只要有可能总是愿意采用低压力（0.050.1MPa）操作；而处理矿泥及细料原料时，则应采用高压力（0.10.3MPa）给矿。给矿粒度组成和给矿浓度对分级效率和产物浓度有重要影响。在给矿压力足够高时，给矿浓度主要影响溢流浓度，而对沉砂影响较小。但给矿浓度对分级效率却影响较大，分级粒度越细，给矿浓度应越低。例如大红山铁矿 400 万 t/a 选厂旋流器的操作参数对照表如下表二所示。表二大红山铁矿 400 万 t/a 选厂旋流
11、器的操作参数进料压力分级粒度给矿浓度FX6600.070.09742004045WDS3500.100.15741003540单位MPam%处理含泥量大或微细原料时并应采用较高给矿压力或以小直径旋流器多台并联工作。用于分级的旋流器最佳工作状态应是沉砂呈伞状喷出，伞的中心保留有不大的空气吸入孔。空气再向上流动的同时带动内层矿浆由溢流管排出。因而有利于提高分级效率；此时的伞面夹角不宜过大， 以刚能散开为宜。旋流器用于浓缩时沉砂可取绳状排出，这样的沉砂浓度最高。而在用于脱水时，可令沉砂一最大角度的伞状排出，这样的沉砂浓度最低。相应可获得含固体量最多的溢流。（3）水力旋流器的配置和操作调整在选矿厂旋流
12、器可以代替机械分级机与磨矿机组成闭路工作，亦可代替水力分级或分泥斗进行选别前的分级和脱泥。水力旋流器还可与浓密机配合工作，预先脱出部分固体沉砂，以减轻浓密机负荷。不同用途的旋流器结构参数和作业条件差别很大。我国的系列规格直径由 100mm 到 500mm 不等，主要供分级作业使用，特殊用途的旋流器多是自行设计制造。旋流器的安装方法多是垂直放置，但实际上亦可卧置、斜置或倒置。倒置的旋流器沉砂中细粒级减少，分级效率还有所提高。旋流器的给矿方式基本有三种，借高差自流给矿、砂泵直接给矿、稳压箱给矿。三种方式给矿中，第一种较为理想，但多数选厂难以有这种工作条件，第三种是人为造成第一种条件，照样可以保持压
13、头稳定，但只能在低压给矿时使用，因为设置稳压箱的厂房难得有很大高差。第二种给矿方式可有效的利用动力，管路少，便于维护，只要有适当的给矿控制装置，经济技术效果比第三种优越。使用旋流器应掌握的要点是： 根据分离粒度和处理的矿浆量，选择好旋流器的结构参数（各部尺寸）。 选择适当的旋流器给矿方式。 稳定旋流器的给矿压力。因为给矿压力直接影响旋流器的处理量和分级粒度，给矿压力越大，矿浆流速越高，旋流器的处理量就越大，同时矿浆在旋流器中旋转速度和离心力也越大，分级粒度也越细。确定分级粒度以后，就要求一定的压力与之相适应，压力过大则沉砂中混入的细粒增多，压力过小则溢流中混入的粗粒增多，这都会降低分级效率。注
14、意旋流器沉砂口直径的变化。沉沙口增大时，则沉砂量增大， 浓度降低，沉砂中细粒增多，溢流量减少，溢流变细；反之，如沉砂口减小，则沉砂浓度增高，溢流中粗粒增多，溢流量增大。沉砂口是最易磨损的，因此常用衬胶或其它耐磨材料的方法减缓磨损。给矿浓度要适当。浓度大小直接影响产品的的浓度和粒度。给矿浓度太低时，分级效率高但干矿处理量下降；给矿浓度太高时，矿浆的黏度增大，分级效率下降。一般分级粒度越细，给矿浓度应越低。 旋流器给矿要用筛子隔出草渣、木屑等杂物，防止堵塞。3 矿石性质及磨矿的分级工艺大红山铁矿石中金属矿物主要为磁铁矿、赤铁矿，其次为菱铁矿、黄铜矿和褐铁矿。脉石矿物以石英、碳酸盐矿物为主。矿物构造
15、主要为致密块状和块状磁铁矿在矿石中呈自形或半自形晶粒状结构。石英一般以粗大的団状块、脉状产出于铁矿石中。大红山铁矿 400 万 t/a 原矿物相分析及主要矿石含量见表三、表四。表三原铁矿物相分析（铁含量%）名称磁铁矿赤褐铁矿假相赤铁黄铁矿矿硅酸铁碳酸铁合计含量24.612.50.460.060.541.0039.16（原矿品位）矿物磁铁矿赤铁矿黄铁矿石英碳酸盐表四 大红山铁矿的主要矿石及其含量（化合物含量%）含量（Fe3O4）34.02(Fe2O3)18.30.1332.962.01矿物长石白云母黑云母绿泥石其它含量4.12.012.011.711.4由表三、表四分析表明：大红山铁矿以赤铁矿和
16、磁铁矿为主，大红山铁矿原矿中磁性铁矿物占有率大于82%，氧化铁占有率小于18%，因此大红山原矿是以原生矿为主的混合铁矿石，大红山铁矿石中有回收价值的主要成分为铁，并有少量铜。在以铁矿物为主的条带中，磁铁矿粒度较粗，一般在0.014 0.31mm，较大的颗粒可达 0.330.57mm，细小的为 0.0010.007mm； 以脉石为主的磁铁矿多为细粒侵染在脉石矿物中，粒度为0.002 0.036mm。大红山矿业有限公司选厂采用阶段磨矿，阶段选别。400 万 t/a 共配置有四台球磨机，一台半自磨机。采用的工艺是阶段磨矿、阶段选别、细筛返回再磨、预选抛尾、能抛早抛，利用离心机、摇床提质降硅的多段选别
17、工艺流程。从 2006 年 12 月底大红山铁矿 400 万 t/a 选厂投产以来一直使用旋流器作为分机设备，取得了良好的效果。4 水力旋流器现场应用与分析选矿厂一段闭路磨矿作业采用8.534.27 的半自磨机与 37的直线振动筛组成闭路，有两台直线振动筛，一用一备。二段闭路磨矿采用FX6607 的旋流器与 4.87 的球磨机组成闭路。采用300ZJ1A70 的渣浆泵作为旋流器的供矿泵，泵的电机功率为 23406 千瓦、扬程为31mm。水力旋流器替代螺旋分级机的磨矿主要技术指标见表五。项目表五球排 200水力旋流器与螺旋分级机现场技术指标对比溢流 200沉砂 200分级质效分级量效磨矿效率磨矿
18、功耗目%目%目%率率水力旋流23.475.012.350.9656.742.3611.42器螺旋分级27.055.019.031.5745.271.6816.00机差值3.620.06.719.3911.470.684.48由表五可得出以下结论：（1） 分级指标。水力旋流器与螺旋分级机相比，水力旋流器溢流细度提高 20 个百分点，沉砂夹细降低 6.7 个百分点；分级效率及量效率分别提高 19.39 和 11.47 个百分点，提高幅度分别为 61.42%和25.34%。（2） 磨矿指标。二者相比使用水力旋流器的磨矿功耗降低4.48kwht200 目，降低幅度为 28%；磨矿效率提高 0.68，提
19、高幅度为40.48%；单台球磨机每小时可多生产 7.07t200 目的合格粒级。(3) 目前大红山铁矿 400 万 ta 选厂 FX6607 旋流器的入料压力仅为 0.070.09.，WDS35010 、WDS35020 旋流器的入料压力仅为 0.100.15。即降低了分级作业的能耗，又减轻了泵和旋流器的磨损，提高了设备的使用寿命。5 结语(1)大红山铁矿 400 万 ta 选厂采用的水力旋流器具有溢流细度高，分级效率高的特点，具有处理量大、设备简单和占地面积小等优点，它可有效的提高磨矿效率和降低磨矿功耗，达到了预期的效果。（2） 大红山矿业有限公司 400 万 t/a 选厂二段分级 FX 6
20、607水利旋流器（2 台即A,B 系列），三段分级 WDS 350 型水力旋流器（ 35010 2 台， 35020 2 台）的到了成功的应用。（3） 水力旋流器在大红山铁矿 400 万 ta 选厂的成功应用为大红山铁矿扩产 700 万t 三选厂奠定了基础，同时也为昆钢的其他矿山和全国的各中小型矿山提供了知识基础。为全国各中小型矿山起到了带头作用，从而达到节约资源、节约成本的目的。致谢在本论文的写作过程中，我的导师胡一多老师倾注了大量的心 血，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我表示衷心感谢。同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的
21、各位老师以及关心我的同 学和朋友。写作毕业论文是一次再系统学习的过程，毕业论文的完成，同样也意味着新的学习生活的开始。从论文选题到搜集资料，从写稿到反复修改，期间经历了喜悦、聒噪、痛苦和彷徨，在写作论文的过程中心情是如此复杂。如今，伴随着这篇毕业论文的最终成稿，复杂的心情烟消云散，自己甚至还有一点成就感。我要感谢，非常感谢我的导师胡一多老师。他为人随和热情，治学严谨细心。在闲聊中他总是能像知心朋友一样鼓励你，在论文的写作和措辞等方面他也总会以“专业标准”严格要求你，从选题、定题开始，一直到最后论文的反复修改、润色，胡老师始终认真负责地给予我深刻而细致地指导，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓
22、励。正是胡老师的无私帮助与热忱鼓励，我的毕业论文才能够得以顺利完成，谢谢胡老师。我要感谢，非常感谢大红山铁矿的师傅们。正在辛苦上班的他们， 在百忙之中抽出时间帮助我搜集文献资料，帮助我理清论文写作思 路，对我的论文提出了诸多宝贵的意见和建议。对师傅的帮助表示真挚的感谢！尤其是我们的指导老师也就是我们丁班的副班长袁宝华师傅，还有就是我的师傅张丽萍师傅，我对他们致于衷心的感谢。谢谢师傅，你们辛苦了！参考文献1 杨顺梁，林任英2007，7475.选矿知识问答M.北京：冶金工业出版社，2 蒋豪杰，黄圣生，杨小生. 大红山铁矿石自摸试验研究J. 第 19 卷第四期，1999.3 周晓四. 重力选矿技术M. 北京：冶金工业出版社，2008，7683.4 杨海波，王德明，孙玉伟，曹仲新，邓庆山，鞠会霞. 新型旋流器在鲁南矿业磨矿分级中的作用J . 现代矿业，2010. 2.目 录摘 要 1关 键 词 11 前 言 12 水力旋流器的构造及原理与操作技术 2 21 影响旋流器工作的因素 2 22 旋流器操作技术 3 221 影响旋流器工作的因素 33 矿石性质及磨矿的分级工艺 74 水力旋流器现场应用与分析 85 结 语 10致 谢 10参考文献 11