浅谈分级作业的现状及发展动向

当前,我国各类选厂的分级设备仍以螺旋分级机为主,分级效率普遍偏低,仅25～40％。为供改进分级工艺、提高分级效率参考,本文针对我国分级作业的现状及存在问题作一剖析,并介绍国内外在强化分级作业,改善和提高分级效率,提高磨机处理能力和减少物料过粉碎等方面的经验。 (一)国内分级作业的现状 据统计,螺旋分级机的分级效率第一段为30～40％,最低仅14.7％第二段为20～50％,最低仅15％。二段采用水力旋流器的分级效率为15～47％,且操作波动大,分级效果不理想。如石门胶磷矿枫箱坡矿段50吨/日半工业试验的磨矿分级试验表明,虽采用￠1000毫米螺旋分级机和￠125毫米水力旋流器组成的两段闭路磨矿流程,当磨矿分级产品细度为     

对提高磨矿分级效率的探讨

在选矿厂磨矿是耗能最大的作业。据统计,大峪口矿扩大试验要求磨矿细度-200目含量在94％以上。王集磷矿的磨矿细度为-200目含量93％,磨矿分级占全厂投资的43％,能耗占50％,占直接成本的38％。提 高选矿厂的磨矿分级效率是举足轻重的。 王集磷矿选矿要求磨矿细度-200目占93％,必须采用二段磨矿流程。1984年王集矿半工业试验采用三种磨矿分级流程(图1)。     

鞍千矿业一次分级旋流器改造工业试验

针对鞍钢集团鞍千矿业一次分级旋流器分级效率低、底流夹细多、循环负荷高等问题,对旋流器操作参数和结构参数进行优化,确定采用平底旋流器替代现有旋流器。平底旋流器最佳给料矿浆质量分数为55%,最佳给料压力为0.08 MPa,改造后矿石处理能力提高了5个百分点,旋流器底流夹细量降低了5.79个百分点,溢流细度提高了8.40个百分点,分级效率提高了19.42个百分点,为选厂生产带来了较好的效益。     

难选尾煤磨矿分级浮选提质实验研究

实验使用磨球直径为8mm的搅拌磨对尾煤进行磨矿,磨矿时间为4min。将磨矿后煤泥经Φ50mm小锥角旋流器进行分级,脱除其中硬度大、灰分高的粗颗粒。结果表明:分级后的底流产率为3.26%(质量分数,下同),灰分为60.46%;尾煤分级后,将Φ50mm旋流器溢流产物进行浮选,浮选实验整体采用一次粗选和二次精选的实验流程进行提质研究;DLVO理论研究表明,能量输入是细泥罩盖污染的重要因素;能量扰动实验结果表明,二次精选有效实现了精煤回收和黏土矿物富集,可燃体回收率最高为21.82%,灰分最低达到9.63%,尾煤灰分最高为87.26%。     

凸出式溢流管对旋流器分离效率的数值模拟

应用Fluent软件对不同角度的凸出式溢流管进行了数值模拟,得到了不同入口速度下的压降和分离效率。结果表明,与直筒式溢流管相比,凸出式溢流管并没有提高旋流器的分离效率,凸出式溢流管角度越大,旋流器分离效率越小。     

槽式洗矿机在湿法磨矿中的应用

针对云南天安化工有限公司单段闭路湿法磨矿工艺存在的问题,改进湿法磨矿工艺,引入槽式洗矿机,并将矿浆分级设备由斜板分级机改造为旋流器。改进后磨矿浓度w(固)由55%提高至70%,台时负荷可提高20 t,最终产品矿浆的细度得到显著提高,浓密机的工况得到改善,电耗减少2.5 kW·h/t,磨矿生产成本显著下降。     

0.2mm细筛缝精煤泥弧形筛与分级旋流器的工艺效果对比

根据生产实践,炼焦煤选煤厂用于粗精煤泥的脱水分级设备主要有弧形筛和分级旋流器,对0.2 mm细筛缝精煤泥弧形筛与分级旋流器的工艺效果进行了对比;结果表明:在主要工艺指标方面,弧形筛均优于分级旋流器;以指定粒度同样为0.125 mm计算,弧形筛的平均可能偏差值仅为分级旋流器的1/3,而弧形筛的分级效率比分级旋流器高了6.58个百分点,达到80.45%。     

溢流管直径对旋流器分离效率影响的数值模拟

在溢流管长度L0均分别设定为10mm、15mm、20mm条件下,应用Fluent软件对不同直径的直筒式水力旋流器进行了数值模拟,得到了不同入口速度下的压降和分离效率。结果表明,当溢流管直径为3mm时,旋流器的分离效率最大。旋流器主直径D一定时,使旋流器分离效率最高的直径也是一定的,一般溢流口直径选择经验值为D/(5~8.5)。     

改善分级作业效率提高磨机处理能力

在选矿生产中,磨矿费用和能耗所占的比例最高,一般为50～60％。因此,如何提高磨矿作业效率,以便在给定的技术条件下,用尽可能低的能耗来获得尽可能高的处理量,并避免过磨,对改善选矿厂的技术经济指标,具有很大的实际意义。 影响磨矿作业效率的因素很多,其中,与磨矿机构成闭路循环的分级设备的工作效率是重要的影响因素之一。     

水力旋流器在湿法磨矿中的运用

介绍了云天化国际化工股份有限公司红磷分公司磷酸湿法磨矿老装置存在的问题及进行技术改造后取得的成果,同时介绍了在新建的1 200 kt/a湿法磨矿装置中应用水力旋流器进行矿浆细度分级的情况。     

压载水旋流器结构因素对分离性能影响分析

随着全球贸易和船舶运输的发展,压载水对环境的影响越来越大。水力旋流分离设备是压载水净化的重要固液分离设备。本文使用计算流体力学,建立数学模型模拟压载水旋流分离过程,模型包括多相湍流雷诺应力模型RSM、处理气液界面的自由表面多相流动模型VOF、处理固体颗粒运动规律的离散相模型DPM。通过数值模拟计算柱段长度、底流口直径和溢流口直径这几个关键因素对旋流器内部流场和分离效率的影响,获得了各个因素对分离效率的影响规律：柱段长度变化对旋流器分离效率的影响不大;底流口直径对旋流器压力降的影响不明显,但对分流比的作用比较大;溢流管直径的增大有助于降低能耗和增大溢流口流量,但随着溢流管直径的增大,分级粒度变大。这些规律为高效旋流分离净化压载水奠定了基础。     

水力旋流器溢流管结构对微细颗粒分离的影响

针对直径为50 mm的小直径水力旋流器,考察了溢流管插入深度和壁厚以及进口流量对微细物料分离效率的影响,并利用正交分析法得到了溢流管最优的插入深度、壁厚及最适的进口流量。此外,考察了两种套筒式溢流管对水力旋流器分离性能的影响。最后,在最优溢流管结构的基础上,探讨了分流比对分离效率的影响。结果表明:水力旋流器的直筒段具有一定的分离作用;对于微细物料的分离,溢流管采用薄壁且插入深度与水力旋流器直筒段长度相当的设计,有利于提高微细颗粒的分离效率。针对水力旋流器溢流管插入深度与其直径的最佳比例,小直径水力旋流器的比大直径水力旋流器的大,表明它们的分离行为存在着较大的差异。     

分级分选一体化旋流器的研制与应用

针对分级旋流器和水介质旋流器存在的溢流跑粗、入料浓度低的问题,研制了一种可实现分级分选一体化的旋流器。通过禾草沟二号煤矿选煤厂、禾草沟煤业有限公司选煤厂工业性试验结果表明,分级分选一体化旋流器能够提高2个选煤厂的煤泥分级精度,强化粗煤泥分选作用。     

水力旋流器溢流管结构对微细颗粒分离的影响

针对直径为50 mm的小直径水力旋流器,考察了溢流管插入深度和壁厚以及进口流量对微细物料分离效率的影响,并利用正交分析法得到了溢流管最优的插入深度、壁厚及最适的进口流量。此外,考察了两种套筒式溢流管对水力旋流器分离性能的影响。最后,在最优溢流管结构的基础上,探讨了分流比对分离效率的影响。结果表明：水力旋流器的直筒段具有一定的分离作用;对于微细物料的分离,溢流管采用薄壁且插入深度与水力旋流器直筒段长度相当的设计,有利于提高微细颗粒的分离效率。针对水力旋流器溢流管插入深度与其直径的最佳比例,小直径水力旋流器的比大直径水力旋流器的大,表明它们的分离行为存在着较大的差异。     

W式溢流管对水力旋流器分离效率的数值模拟

应用FLUENT软件对W式溢流管进行了数值模拟,得到了不同角度、不同入口速度下的压降和分离效率。结果表明,与直筒式溢流管相比,W式溢流管对分离效率的提高有一定的作用,W式溢流管角度为14°和21°的时候,分离效率达到最大,溢流处流场稳定,等到W式溢流管角度为30°的时候,旋流器分离效率开始下降。     

采用大直径水力分级旋流器对精煤磁选尾矿脱泥降灰的优化研究

禾草沟选煤厂为改善精煤回收工艺中旋流器底流夹细严重、精煤磁选尾矿灰分超标的情况,引入大直径(FX800)水力分级旋流器替换原有FX500水力分级旋流器,取得了较好的效果,旋流器分级效率提升12.84%,底流夹细减少10.89%,避免溢流跑粗约1.41%。     

多级配锥柱体介质应用于SAB流程中的球磨机仿真及试验

针对铜陵有色冬瓜山SAB流程中球磨机磨矿产品均匀性差的问题,从矿石力学性质、磨矿循环粒分析、磨矿对比试验和离散元仿真,对锥柱体介质应用于球磨机进行了试验.试验结果得出,该铜矿石属于容重较大、韧性和脆性分布不均的矿石,磨矿需兼顾冲击和磨剥作用;仿真结果说明多级配锥柱体在处理不同粒度难磨矿石时,在切向碰撞能量分布上存在明显的优势,表现出较好的研磨能力;磨矿对比试验得出多级配锥柱体介质的磨矿产品+0.15 mm和-0.010 mm产率比现场方案分别降低了55.71％和9.87％,磨矿细度(-0.074 mm)和(-0.15+0.010)mm中间易选级别产率分别提高了16.52％、17.61％;现场应用锥柱体介质后溢流中+0.15 mm含量降低了14.36％,-0.074 mm含量提高了8.06％;旋流器分级量效率与质效率分别提高19.13％、17.46％;磨矿介质单耗降低0.198 kg/t;铜回收率提高1.10％.     

多进口旋流器流场特征及分离性能

为了改善单进口旋流器稳定性差、分级效率低等问题,本文提出了多进口旋流器结构。通过数值模拟方法,在恒定入料工况下,对比分析了单、二、三、四进口旋流器的流场特征和分离性能。研究结果表明：增加旋流器进口数量,会对旋流器流场和分离性能产生积极影响,有利于旋流流场径向压力的增大,且进口数量为偶数时,流场径向静压力增强效果更好;旋流器柱段区域流场切向速度增大,有利于强化旋流器分离能力。同时使用Mixture耦合RSM模型预测了离散相CaCO₃颗粒的分离效率,结果表明多进口旋流器可以在低速度入口条件下完成离散相的高精度分离。入料速度为3m/s的工况条件下,多进口旋流器分离50μm、57.5μm颗粒的底流分配率较单进口旋流器分别提升了10.60%、5.59%,对抑制旋流器溢流产品错配率和提高分级精度有积极的影响。因此,增加旋流器进口数量,可以有效提升旋流分级效率和分离精度。     

断续流对旋流器油水分离效率影响的实验研究

目前,大部分井下油水分离的旋流器由地面游梁式抽油机通过抽油杆柱提供能量,这样进入旋流器流量产生断续现象。通过实验证明断续流流量的不连续性使旋流器油水分离效率下降5％以内,存在一定负影响;溢流含油浓度越高,断续流对旋流分离效率的负影响也越大,所以井下油水分离过程中,不能偏面追求过高的溢流口含油浓度,提高分流比F与入口含油浓度C_i比值,减小断续流对分离效率的影响。     

水力旋流器分级尾矿的试验

炭窑口硫铁矿的尾矿库选在距选厂3.5公里的山坡地带。为建造抗震性强、安全性高的尾矿坝,决定先进行水力旋流的尾矿分级和筑坝试验。 试验的主要设备为1台2/2PS砂泵和2台D250水力旋流器。经试验发现,若以43微米为分级界限,则沉砂中 43微米含量均可达90％左右,最大可达98.47％。沉砂的浓度约70％。溢流中-43微米的含量为55％,溢流浓度在20～30％之间。分级效率为56.65％,最高可为73.07％。水力旋流器的工作效果与进料压力关系密切,在炭窑口硫铁矿的尾矿分级试验中发现,当进料压力为0.4～0.6公斤/厘米_2时,工作效果较佳,进料压力>0.8公斤/厘米_2时,也有较好的分级效果。 在试验中,水力旋流器的进料方式分别为:高位矿浆槽进料、山上压送、直接泵压,这三种进料方式的分级效果如表所列。