占其軍,衛(wèi) 波
(湖北大峪口化工有限責(zé)任公司 湖北鐘祥 431910)
湖北鐘祥胡集地區(qū)某選礦廠一期磨礦裝置建于1994年,共有2套球磨系統(tǒng)。由于大峪口磷礦大部分為中低品位磷礦石,雜質(zhì)含量高且磷灰石晶形粒度小,粒徑分布為0.05~0.20 mm。在結(jié)構(gòu)上,磷塊巖中膠磷礦主要呈凝膠狀、鮞狀等結(jié)構(gòu),與脈石礦物膠結(jié)共生,常以連生體和包裹體存在。礦石磨至0.02 mm在電子顯微鏡下觀測(cè),仍可觀測(cè)到約5%的連生體和包裹體。因此,該選礦廠磨礦系統(tǒng)采用兩段磨礦,將礦石磨至粒徑≤0.074 mm的顆粒超過90%后,供下游浮選使用。磨礦具體流程:原礦物料在磨礦介質(zhì)(鋼球和工藝水)的作用下進(jìn)行研磨,已研磨的礦漿從球磨機(jī)的排礦端排入1#砂泵池,再由1#旋流砂泵揚(yáng)送至1#水力旋流器分級(jí),粗粒級(jí)物料從沉砂嘴排出并返回1#球磨機(jī)再次研磨;細(xì)粒級(jí)物料從1#水力旋流器的溢流管自流至2#砂泵池內(nèi),與2#球磨機(jī)排出的礦漿一起,由2#旋流砂泵揚(yáng)送至2#水力旋流器進(jìn)行分級(jí),粗粒級(jí)物料返回2#球磨機(jī)再次研磨,合格的礦漿自流至下一工序進(jìn)行浮選。球磨系統(tǒng)工藝流程見圖1。
該選礦廠擁有自建的礦山,球磨系統(tǒng)一直以處理自采礦為主。2018年前,球磨機(jī)的處理能力可達(dá)到或超過設(shè)計(jì)值(80 t/h);從2018年開始,球磨機(jī)的處理能力逐漸下降,到2019年初降至65 t/h。其生產(chǎn)矛盾主要體現(xiàn)在當(dāng)?shù)V石處理量超過65 t/h時(shí),1#砂泵池液位會(huì)持續(xù)上漲,直至溢流。出現(xiàn)此現(xiàn)象后,通過提高水力旋流器的入口壓力,雖可讓更多的物料進(jìn)入下一段,但經(jīng)常造成水力旋流器堵塞。調(diào)整1#球磨機(jī)前、后加水比例等參數(shù),情況仍不見好轉(zhuǎn),只能維持低負(fù)荷運(yùn)行。
從現(xiàn)象判斷,問題應(yīng)該出現(xiàn)在球磨系統(tǒng)的一段,其可能的原因是1#水力旋流器分級(jí)效率下降或1#球磨機(jī)出礦粒度過粗。首先對(duì)1#球磨機(jī)出料取樣分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)出料粒徑大于0.074 mm所占比例與歷史數(shù)據(jù)(高負(fù)荷下)相差不大,因此可以排除球磨系統(tǒng)一段對(duì)粒度的影響。
對(duì)磨礦過程取流程樣分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)2016年4月、5月時(shí)1#水力旋流器的分級(jí)效率分別為83.04%、84.82%,而2019年4月時(shí)的分級(jí)效率降至71.94%,比歷史數(shù)據(jù)低。
影響水力旋流器分級(jí)效率的因素很多,通過檢查和比對(duì),排除了因設(shè)備磨損和操作控制指標(biāo)變化對(duì)水力旋流器分級(jí)效率的影響。最后通過比較磨礦時(shí)間的變化,確定造成水力旋流器分級(jí)效率下降的原因?yàn)樵V性質(zhì)發(fā)生變化。不同時(shí)期磨礦時(shí)間對(duì)比見圖2。從圖2可以看出,礦石研磨至相同粒徑(≤0.074 mm)所需的磨礦時(shí)間,在2019年明顯延長(zhǎng),說明2種礦石的性質(zhì)差異較大。
不同時(shí)期礦石全分析結(jié)果見表1。由表1可知,2種礦石品位變化不大,但目前所用礦石中硅酸鹽(酸不溶物)的含量較高、氧化鈣含量較低,說明礦石的硬度和密度增大,礦石研磨的難度增加。礦石密度增大還會(huì)影響礦石顆粒在水力旋流器中的運(yùn)動(dòng)軌跡,本來(lái)粒徑達(dá)到要求的物料會(huì)溢流至下一過程,但由于密度的變化,部分礦石又回到沉砂中,導(dǎo)致水力旋流器的分級(jí)效率下降。
表1 不同時(shí)期礦石全分析結(jié)果 %
提高水力旋流器分級(jí)效率有2種解決方案:①根據(jù)現(xiàn)有礦石性質(zhì)重新設(shè)計(jì)旋流器,改變錐比及旋流器直徑等參數(shù);②將部分送入1#水力旋流器的礦漿直接送至2#球磨機(jī)。經(jīng)綜合考慮適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性和時(shí)效性等因素,決定采用分流的方式將一段部分顆粒送至2#球磨機(jī)。通過旋流器分級(jí)效率的對(duì)比差值計(jì)算轉(zhuǎn)移量,根據(jù)礦漿黏度及旋流砂泵出口壓力計(jì)算所需管徑,最后選用直徑Ф 100 mm的襯塑鋼管。改造后的球磨系統(tǒng)工藝流程見圖3(虛線部分為新增管道)。
改造后,球磨系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,礦漿濃度、細(xì)度滿足浮選生產(chǎn)要求(礦漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于30%,粒徑<0.074 mm的礦石顆粒占比大于90%),球磨機(jī)電機(jī)電流上升3 A左右,但仍在額定范圍內(nèi)。球磨機(jī)的磨礦能力提升明顯,運(yùn)行1個(gè)月后,各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定,產(chǎn)能保持在80 t/h以上,連續(xù)72 h生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。
表2 連續(xù)72 h生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果
按磨礦產(chǎn)量提高15 t/h計(jì),浮選多生產(chǎn)精礦(按原礦品位為17%、磷回收率為80%、精礦品位為30%計(jì))6.8 t/h(干基),噸礦漿生產(chǎn)電耗為70 kW·h。磨礦產(chǎn)量增大后,2臺(tái)球磨機(jī)電流分別增加3 A、2 A,每小時(shí)多耗電44.1 kW·h(電機(jī)電壓6 000 V,功率因數(shù)為85%)。若按全年球磨機(jī)運(yùn)行7 200 h,電價(jià)以0.75元/(kW·h)計(jì),全年可節(jié)省電費(fèi)約233萬(wàn)元。
雖然旋流器在選礦行業(yè)應(yīng)用廣泛,但仍有許多問題值得研究與探討。大峪口磷礦資源豐富,但礦石品種較雜,礦石性質(zhì)差異較大,對(duì)旋流器的分級(jí)效率影響較大。在生產(chǎn)中應(yīng)安排性質(zhì)較為相似的礦石進(jìn)行生產(chǎn),不僅有利于發(fā)揮球磨系統(tǒng)的能力,同時(shí)對(duì)浮選也有積極影響。當(dāng)生產(chǎn)中無(wú)法避免礦石性質(zhì)發(fā)生波動(dòng)時(shí),本改造方案值得借鑒。