矿山浮选机节能探讨

李 辉

(西部矿业股份有限公司锡铁山分公司,青海 锡铁山 816203)

矿山企业是耗能大户，很多设备陈旧落后。“节能降耗”已成为我国的基本国策，许多矿山企业都非常重视高耗能用电设备的节能技改工作。矿山的用电设备主要分为采矿部分和选矿部分，采矿用电设备包括通风风机、排水泵、提升机和空压机等；选矿部分用电设备主要是破碎机、传送带、球磨机、提升泵和浮选机等。针对风机、水泵、提升机和空压机，很多公司都提出了切实可行的节能方案，但是针对浮选机却一直没有提出合理的节能方案。浮选机是选矿厂的主要设备，数量多、总功率大、24h全年不停的运转。所以，我们深入地研究了我公司浮选机的节能方法。

1 浮选机介绍

1.1 功能介绍

矿用浮选机广泛用于铜、铅、锌、镍、钼、金等有色金属，黑色金属和非金属矿物的粗选、精选和扫浮选作业。其工作原理是：电动机带动主轴，使叶轮转动，一面吸入足够的空气和矿浆混合物，一方面搅拌矿浆与药剂混合，同时细化气泡，颗粒在药剂作用下粘附在汽泡上，浮在矿浆表层，形成矿化泡沫层，被刮板刮出。

1.2 系统组成

浮选机结构比较简单，包括槽体、叶轮、主轴、电动机等。槽体是存储矿浆的容器，设备型号以容积量来标称。一般有1.2m3、2.8m3、4m3、8m3等。浮选机的用电设备为主轴电动机和刮板电动机，主轴电动机占总用电量的90%左右。主轴电动机通过皮带带动浮选机，皮带带动主轴上的叶轮旋转。2～4台浮选机组成一组，一组采用一台刮板电机带动。刮板电机的功率相对较小。

1.3 我公司设备情况介绍

我公司选矿有四个系列，每个系列有浮选机30余台，设备分为3种型号，SF4型浮选机共11台,SF8型浮选机共9台和JJF8型浮选机共10台。2～4台浮选机组成一组，共10组。额定功率合计约为670kW。

SF4型浮选机：容量4m3；槽体尺寸1850×2050×1200；叶轮直径650mm；叶轮转速 238r/min； 处理能力0.5～4m3；电机功率15/1.5kW。

SF8型浮选机：容量8m3；槽体尺寸2200×2900×1400；叶轮直径760mm；叶轮转速 191r/min； 处理能力4～8m3；电机功率30/1.5kW。

JJF8型浮选机：容量8m3；槽体尺寸2200×2900×1400；叶轮直径540mm；叶轮转速 233r/min； 处理能力4～10m3；电机功率22/1.5kW。

1.4 浮选机运行工艺情况

球磨机的处理量代表了一个选厂的产量。我公司球磨机处理量为48～57t/h，球磨机排矿浓度在75±5%。排矿量会在一定范围内波动，球磨机如果排矿量过大会影响到选矿品位，处理量过小能源和产能浪费。所以，球磨机的排矿量会在一定范围内小幅度波动。浮选液面要保证一定的高度，这样刮板才能把泡沫刮出。由于球磨机排矿量会波动，所以浮选机通过调节闸板的高度，来调节浮选槽的液面高度。

2 浮选机特性分析

2.1 浮选机负载率分析

笔者选取3组浮选机测试各浮选机负载情况。

(1)第1组，共有4台浮选机，测试结果见表1。

表1 第1组浮选机测试结果

(2)第2组，共有4台浮选机，测试结果见表2。

表2 第2组浮选机测试结果

(3)第3组，共有3台浮选机，测试结果见表3。

表3 第3组浮选机测试结果

由表1～表3可以看出，每组浮选机第1台负载率最高，其他几台负载率相对降低，也保持在80%左右。

浮选机整体的负载率较高。第1台浮选机不但起到搅拌作用，还有吸浆的作用。所以第1台负载率高。

2.2 浮选机转速与功率特性分析

我们选取第1组最后1台浮选机，测试其不同转速下力矩特性。该浮选机型号JJF8：容量8m3；叶轮转速 233r/min,减速比4.2；处理能力4～10m3；电机型号Y200-6，电机功率22kW，额定电流44A，额定电压380V，额定转速980r/min。

设备工频状态(50Hz)检测：运行电压372V，运行电流38A，运行功率17.78kW，功率负载率0.81。

我们通过调节频率来调节电机转速，分别测量95%、90%、85%、80%和66%的速度比。数值见表4，频率功率比图见图1。

表4 速度比数值

图1 频率功率比图

通过图标分析转速与功率近似成平方关系。

2.3 浮选机转速与力矩特性分析

我们选取第1组最后1台浮选机，测试其不同转速下力矩特性，测试数值见表5。

表5 不同转速下力矩特性数值

2.4 结 论

电机的力矩特性可分为恒转矩、平方转矩、恒功率等。恒转矩为机械负载，力矩较硬，像提升机、空压机等都属于恒转矩负载；风机水泵属于平方转矩。浮选机的力矩特性介于恒转矩和平方转矩之间。

3 节能改造方案的确定

3.1 对浮选设备节能的基本要求

根据我企业具体情况，我们列出了五项基本的要求。

①在不影响处理量的前提下，节电设备应大幅度降低原用电设备(这里指的是矿山浮选机)的电能，节电量要在10%以上。②在不降低的基础上，能够提高原用电设备的安全性和稳定性。③节能设备自身的使用寿命长，损耗低，日常维护量少。同时能够降低原用电设备的维护量。④节能设备操作方便、不改变原用电设备操作工的操作习惯。操作工在简单培训后就可以熟练操作。⑤为了满足未来矿山的发展需要，节能设备容量留有一定的富裕。

3.2 浮选机节能方式的选择

(1)经过论证分析，根据浮选机电机的力矩特性，我们采用调频调速的方法对浮选机主轴电机进行节能改造。调频调速节电率能够达到要求。

(2)根据每组浮选机负载情况，我们确定针对每组浮选机第1台浮选机不进行节能改造，其他几台进行节能改造。第1台负载率高，不适于进行节能改造。

(3)根据球磨机流量及矿浆浓度在±5%范围，即10%范围内变化，调速范围小于10%。再根据浮选机工艺要求，调速范围确定为小于等于8%。

(4)浮选机调速依据为浮选机的闸板开度，闸板开度越大速度越高，闸板开度越小速度越低。

3.3 浮选机变频器种类的选择

目前，国产进口等各种变频器品质都能达到技术要求。我们选矿厂地处高海拔、变频器适应高原并且熟悉矿山行业特性。最终选择芬兰伟肯公司产品。

3.4 控制方式选择

(1)采用PLC+通用变频器方式 控制方式灵活，修改方便，但是成本较高。

(2)采用变频器+内置程序方式 需要技术水平较高，但是成本较低。

考虑到节能的效益情况，我们采取第2种方式，芬兰伟肯公司为我们提供了技术服务。

4 节能设备运行情况

4.1 运行情况

我们于2010年6月28日针对我们负载测试的第1组浮选机进行节能测试，6月29日安装完成，6月30日开始测试。安装节能设备针对改组中的第3台和第4台。共测试2组，每次24h。

(1)第1组第3台设备记录数据，见表6。

表6 第1组第3台浮选机记录数据

(2)第1组第4台设备记录数据,见表7。

表7 第1组第4台浮选机记录数据

4.2 小结

通过变频节能设备的实际运行，浮选机的综合性能都有了大的改善。由于浮选机低频起动电流小，降低了起动扭矩，从而保护了电机，延长了电动机使用寿命,同时浮选机的皮带、轴承、叶轮的寿命也得以延长。当浮选机电动机出现过载、缺相、欠压等故障时，由于变频器具有上述保护功能，及时停机保护，降低了电机和其他电器元件的损坏率，从而延长了浮选机工作寿命。

5 结束语

浮选机的节能改造项目的成功应用，实现了浮选机的软起软停，既解决了电机的起动冲击问题，又实现了浮选机工况点高效率调节，大量节约了电能，提高了设备运转的安全性和可靠性。非常值得在矿山选矿系统推广应用。

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