方 舒，劉潤哲，趙 輝，郎 旭，施劍聲，胡 剛，杜令攀

(1.云南磷化集團(tuán)晉寧磷礦，云南 昆明 650600；2.云南磷化集團(tuán)以后想公司研發(fā)中心，云南 昆明 650600；3.國家林資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心，云南 昆明 650600)

云南低品位膠磷礦具有貧、細(xì)、雜的特點(diǎn)，由于低品位原礦的品質(zhì)較差，雜質(zhì)含量高，含泥量大，因此浮選成本較高[1-3]。云南某磷礦利用擦洗裝置對(duì)低品位原礦進(jìn)行擦洗脫泥后，生產(chǎn)的產(chǎn)品作為浮選原料礦，為提高低品位磷礦的精礦產(chǎn)率，開展了擦洗脫泥工藝優(yōu)化工業(yè)實(shí)驗(yàn)。在工藝改造前，擦洗脫泥后的低品位精礦產(chǎn)率為83.02%。通過脫水工序工藝流程改造，將旋流器底流引入脫水篩脫水，脫水篩篩下液再進(jìn)入過濾機(jī)過濾，解決了原工藝流程中篩下液直接排尾粉精礦損失較多的問題。改造后，低品位浮選礦產(chǎn)率達(dá)到93.48%，提高了低品位磷礦資源的利用率。

1 改造前的擦洗工藝

1.1 分級(jí)脫泥工序

低品位磷礦石經(jīng)擦洗后，粒徑小于 4 mm 的粉礦隨洗礦機(jī)溢流進(jìn)入礦漿砂泵池，然后抽入兩段旋流器開路流程進(jìn)行分級(jí)脫泥。一段 Ф350 mm 旋流器，回收 74 μm～4 mm 粒級(jí)的粉精礦產(chǎn)品；溢流進(jìn)入二段 Ф125 mm 旋流器后再次分級(jí)脫泥，回收19～74 μm 細(xì)粒級(jí)的精礦產(chǎn)品，二段旋流器溢流作為最終尾礦。

1.2 精礦脫水工序

一、二段旋流器分級(jí)后的粒徑≥19 μm 的底流產(chǎn)品，合并進(jìn)入脫水工序進(jìn)行精礦脫水作業(yè)。過濾機(jī)濾餅合并脫水篩篩餅成為精礦產(chǎn)品，過濾機(jī)濾液合并脫水篩篩下液進(jìn)入洗礦機(jī)，作為洗礦機(jī)的洗礦補(bǔ)加水。具體工藝流程見圖1。

圖1 擦洗分級(jí)脫泥工藝流程圖

2 改造前擦洗工藝分析

2.1 分級(jí)脫泥工序產(chǎn)率損失

2.1.1 脫泥工序中的產(chǎn)率損失

從原礦堆場(chǎng)抽取生產(chǎn)用浮選原礦，做篩析和水析的實(shí)驗(yàn)，分析出≥74 μm、≥38 μm、≥19 μm 及<19 μm 的各個(gè)粒級(jí)的產(chǎn)率，結(jié)果如表1。

表1 擦洗低品位磷礦的實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)率

1)通過分析,浮選原礦中粒徑≥19 μm 的產(chǎn)率為95.95%，原設(shè)計(jì)19～38 μm 的含量只能回收60%的量，校正后浮選精礦產(chǎn)率為92.47%+3.48%×60%=94.56%，即通過旋流器分級(jí)后，塊精礦與粉精礦產(chǎn)率和應(yīng)為94.56%。

2)生產(chǎn)過程中產(chǎn)率為94.74%,與實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)率94.56%相差不大，說明旋流器分級(jí)效果達(dá)到了設(shè)計(jì)效果。

2.1.2 旋流器分級(jí)效率分析

一段Φ350無等降旋流器主要回收 38 μm 細(xì)粒級(jí)的精礦產(chǎn)品，二段主要回收 19 μm 細(xì)粒級(jí)的產(chǎn)品，因此一段旋流器分析 74 μm 和 38 μm 的分級(jí)效率，二段旋流器分析 19 μm 的分級(jí)效率。如表2所示。

根據(jù)表2計(jì)算兩段旋流器的分級(jí)效率為：

表2 低品位原礦分級(jí)效率

1)一段旋流器 74 μm、38 μm、19 μm 的分級(jí)效率分別為：

E74 μm=79.41%，E38 μm=79.30%，E19 μm=72.63%

2)二段旋流器 74 μm、38 μm、19 μm 的分級(jí)效率分別為：

E74 μm=67.29%，E38 μm=71.03%，E19 μm=76.28%

現(xiàn)有一段旋流器 74 μm 的分級(jí)效率為79.41%，38 μm 的分級(jí)效率為79.41%和79.30%；二段旋流器 19 μm 的分級(jí)效率為76.28%，兩段旋流器的分級(jí)效率都較高。旋流器達(dá)到了有效分級(jí)脫泥的作用。

2.2 精礦脫水工序產(chǎn)率損失

抽取擦洗裝置 72 h 的流程樣，擦洗作業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)見表3。

表3 擦洗作業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)

根據(jù)表3：

1)過濾機(jī)和脫水篩作業(yè)后，總精礦產(chǎn)率為：

45.63%+(20%+17.39%)=83.02%

2)旋流器沉砂進(jìn)入精礦脫水工序后，濾餅、篩餅合并產(chǎn)率為37.39%。與分級(jí)脫泥后沉砂產(chǎn)率49.12%相比，降低了11.73%。其中：過濾機(jī)濾液產(chǎn)率為0.7%，說明過濾機(jī)脫水后產(chǎn)率損失不多；脫水篩篩下液產(chǎn)率為11.03%，篩下液產(chǎn)率較高，是精礦脫水工序產(chǎn)率損失的主要原因。因此，精礦脫水工序中，產(chǎn)率損失的主要設(shè)備為脫水篩。

3)篩下液返漿進(jìn)入洗礦機(jī)再次循環(huán)，由于洗礦機(jī)經(jīng)常漫漿，這部分精礦部分不僅難以有效回收，還加大了工藝流程的負(fù)荷。

2.3 脫水篩工作原理

精礦漿進(jìn)入脫水篩，利用2個(gè) 6 kW 的高頻電機(jī)帶動(dòng)整個(gè)脫水篩進(jìn)行高頻率前后振動(dòng).在均衡的高頻率振動(dòng)作用下，礦漿中底層接觸篩面的細(xì)粒級(jí)精礦，透過篩板沉降并進(jìn)入篩下液；上層較細(xì)粒級(jí)精礦隨著高頻振動(dòng)隨礦漿液逐漸進(jìn)入篩下液。最終留在篩餅中的粉精礦將很少。較粗粒級(jí)礦粒和較細(xì)粒級(jí)礦粒，在前后振動(dòng)、擠壓的作用下，脫水篩前端礦層逐漸堆實(shí)，水份逐漸脫除，最后成為壓實(shí)的粉精礦。

2.4 脫水篩進(jìn)漿、篩餅、篩下液的粒度情況

現(xiàn)用的脫水篩篩隙為 0.3 mm，進(jìn)入脫水篩的粉精礦粒度為 19 μm 以上。由于篩隙過大，大部分大于 19 μm 小于 0.3 mm 的粉精礦進(jìn)入篩下液無法回收。

取樣分析脫水篩進(jìn)漿、篩餅和篩下液，并分析各個(gè)粒度的分布情況如表4所示。

表4 脫水篩進(jìn)漿、篩餅及篩下液粒級(jí)分布表

對(duì)比分析脫水篩進(jìn)漿、篩餅和篩下液的粒度分布：

1)≥74 μm 的粒級(jí)粉精礦在進(jìn)漿、篩餅、篩下液中的分布情況：進(jìn)漿粉精礦的產(chǎn)率為71.68%，篩餅粉精礦的產(chǎn)率為80.11%，篩下液粉精礦的產(chǎn)率70.83%，它們間的差距較小，說明脫水篩在作業(yè)過程中，≥74μm的粉精礦不能有效回收。

2)38～74 μm 的粒級(jí)粉精礦分布情況：進(jìn)漿粉精的礦產(chǎn)率為20.76%，與篩下液的17.93%較接近，而篩餅中只有8.09%。說明脫水篩在作業(yè)過程中，38～74 μm 的粉精礦不能有效回收。

3)<38 μm 粒級(jí)粉精礦分布情況：進(jìn)漿產(chǎn)率為7.56%，篩餅和篩下物產(chǎn)率為11.80%和11.24%。這說明脫水篩在作業(yè)過程中，<38 μm 的粉精礦不能有效回收。

綜上，各個(gè)粒級(jí)粉精礦在脫水篩篩下液中分布與篩餅、進(jìn)漿一致，脫水篩在作業(yè)過程中沒有回收各個(gè)粒級(jí)粉精的作用。

3 精礦脫水工藝流程改造及應(yīng)用效果

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，原工藝存在以下問題：

1)脫水篩在作業(yè)過程中存在缺陷；

2)脫水篩篩下液引入洗礦機(jī)，工藝流程過長(zhǎng)，增加循環(huán)流程的負(fù)荷，經(jīng)過的工藝點(diǎn)較多，得不到有效回收。

3.1 改造方法

改變脫水工藝流程：由經(jīng)過洗礦、分級(jí)、脫水的大循環(huán)，改為進(jìn)入過濾機(jī)的小循環(huán)。先將旋流器底流引入脫水篩脫水，再將脫水篩篩下液引入過濾機(jī)脫水，確保精礦脫水工序的最后一個(gè)環(huán)節(jié)為過濾機(jī)，以減少粉精礦產(chǎn)率損失。

3.2 改造條件

脫水篩篩下液引入過濾機(jī)進(jìn)漿的條件為：脫水篩篩下液粒度條件和過濾機(jī)進(jìn)漿相近，過濾機(jī)進(jìn)漿濃度大于50%。

根據(jù)表5，脫水篩篩下液中粒度分布與脫水篩進(jìn)漿粒度分布相近，而脫水篩進(jìn)漿和過濾機(jī)進(jìn)漿均為一、二段旋流器合并底流礦漿，因脫水篩篩下液與過濾機(jī)進(jìn)漿粒度分布一致。

根據(jù)表5數(shù)據(jù)，脫水篩平均濃度達(dá)到57.52%，達(dá)到過濾機(jī)進(jìn)漿濃度≥50%的條件。

表5 脫水篩進(jìn)漿、篩餅、篩下液的礦漿濃度

綜上，脫水篩篩下液可引入過濾機(jī)進(jìn)漿。

3.3 脫水設(shè)備的改造

脫水篩篩下液引入過濾機(jī)進(jìn)漿后，為保證過濾機(jī)過濾效率不降低，先對(duì)過濾機(jī)脫水設(shè)備進(jìn)行改造。在過濾機(jī)的真空泵上加裝一臺(tái) 75 kW 的變頻器，通過變頻器提高真空泵轉(zhuǎn)速，提高過濾機(jī)吸水速率，以提高過濾機(jī)小時(shí)處理量及過濾效率。

根據(jù)2BE系列水環(huán)真空泵及壓縮機(jī)的基本參數(shù)，2BE1303-0水環(huán)真空泵，110 kW 功率電機(jī)的最大抽氣速率范圍41.7～66.7 m3/min，設(shè)置真空泵頻率 55 Hz，過濾機(jī)運(yùn)行頻率 31 Hz，最大抽氣速率 58 m3/min。在變頻器增加真空泵轉(zhuǎn)速后，對(duì)過濾機(jī)的小時(shí)處理量進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表6所示。

表6 真空泵提高轉(zhuǎn)速前后處理量的對(duì)比

調(diào)整工藝參數(shù)后進(jìn)行生產(chǎn)，過濾機(jī)的處理量由 38.04 t/h 提高到 42.08 t/h，提高了10.62%，達(dá)到進(jìn)入脫水篩的處理量降低的目的。

3.4 脫水工藝流程的改造

原分級(jí)脫泥工藝流程不變，改變脫水工序的生產(chǎn)工藝流程：將一、二段旋流器的合并底流產(chǎn)品，先引入脫水篩進(jìn)行一次精礦脫水，脫水篩篩下液再引入過濾機(jī)進(jìn)行二次脫水。將脫水篩篩餅和過濾機(jī)脫水后的濾餅作為最終精礦產(chǎn)品。

改造內(nèi)容：在脫水篩下方，增加一個(gè)篩下液的礦漿儲(chǔ)槽，用泵將篩下液抽入過濾機(jī)進(jìn)漿，具體工藝流程見圖2。

圖2 改造后的工藝流程圖

3.5 改造效果

工藝流程改造后，在同等條件下進(jìn)行試驗(yàn)，流程改造后的總產(chǎn)率為93.48%，與原產(chǎn)率83.02%相比，提高了10.46%。試驗(yàn)結(jié)果如表7。

表7 精礦脫水工序改造前后產(chǎn)率損失情況對(duì)比表

4 結(jié)論

1)通過脫水工序流程改造，將原脫水篩篩下精礦產(chǎn)品引入過濾機(jī)，過濾機(jī)濾液中粉精礦產(chǎn)率只有1.1%，可以有效回收脫水篩篩下液中的粉精礦。

2)改造后，脫水篩的返漿進(jìn)入洗礦機(jī)的量減少，洗礦機(jī)漫漿次數(shù)減少，擦洗裝置水單耗由原來的 0.3 m3/t 原礦降低到 0.264 m3/t 原礦，降低水消耗 0.035 m3/t 原礦。

3)工藝改造后，脫水篩篩下液中的粉精礦，經(jīng)由原來分級(jí)脫泥和精礦脫水工序的流程大循環(huán)，改為經(jīng)過脫水工序的小循環(huán)后，低品位精礦產(chǎn)率提高了10.47%的產(chǎn)率，按照年處理量160萬噸，可多生產(chǎn)精礦16.75萬噸。減少了尾礦排放，有效利用低品位磷礦資源，延長(zhǎng)了礦山服務(wù)年限。