螺旋线给料旋流器在某选矿厂的应用实践

赵旭龙　叶传勇

(酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司选烧厂)



螺旋线给料旋流器在某选矿厂的应用实践

赵旭龙叶传勇

(酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司选烧厂)

摘要某选厂磨矿分级流程长期以来主要使用渐开线给料旋流器进行分级，分级效率较低，循环负荷比例较高，极大地限制了球磨机处理量的进一步提高，同时磨矿过程中产生了较严重的过粉碎现象，对后续选别作业和精矿脱水作业十分不利。通过对新型螺旋线给料旋流器与渐开线给料旋流器的工业对比试验，得出螺旋线给料旋流器在分级指标上优于渐开线给料旋流器，磨矿分级流程中应使用螺旋线旋流器替代原渐开线旋流器。

关键词旋流器给料方式螺旋线渐开线分级效率

旋流器因占用空间小、处理能力大、结构简单、易于操作、分级效率高等优点，广泛应用于选矿细粒级分级作业。酒钢选烧厂一选工序弱磁磨矿分级系统、强磁2段磨矿分级系统均使用渐开线进料旋流器进行分级，此类型旋流器分级效率偏低，循环负荷比例较高，给进一步提高球磨机处理量造成瓶颈，同时使磨矿过程中产生了较严重的过粉碎现象，微细粒级矿石因选别过程无法回收导致有用金属的流失，同时对后续浓缩和精矿脱水作业十分不利。

近年来，随着旋流器技术的不断发展，旋流器的研发和制造愈来愈先进成熟，旋流器分级指标也愈来愈理想。海王旋流器公司设计的螺旋线旋流器基于原渐开线旋流器锥体，设计了不同的给料管，给料管沿轴向设计了一定的坡度，并以螺旋线路径逐渐延伸旋流器锥体。为了考查新型螺旋线进料旋流器在以上分级作业中的工艺性能，探索进一步提高酒钢选烧厂一选工序磨矿分级指标的可能性，分别在弱磁1段磨矿分级系统和强磁2段磨矿分级系统进行了螺旋线进料旋流器及渐开线进料旋流器的对比试验。

1旋流器进料方式设计应用现状

在水力旋流器的结构设计中，给料口曲线形状对设备工作性能有显著影响。早期给料口往往简单地设计为直线形，与筒体相切，由直线到圆的过渡区仅为一点，变化突然，对物料流造成较大阻力，产生了紊流，不仅使工作状态恶化，而且导致较大的材质磨损和能量损失。在采用曲线形给料口的情况下，物料流从管路中的直线运动转变为筒体内旋流运动的过渡区由直线形给料口时的一点变为一段，流动轨迹曲率半径从直线运动时的无限大逐渐减小到筒体半径，大大减少了紊流，改善了旋流器的工作状况[1]。而入口的边界条件对水力旋流器内部流体的径向速度起主要影响作用[2]。李建隆[3]等对内置螺旋板、三次曲线长锥体的新型α旋流器，进行了模拟及试验研究，分析了其内部导流板和曲线锥体结构对其分离性能的影响。从理论模拟和试验实践均取得了更优的分级效果。海王旋流器有限公司设计的新型涡形渐开线旋流器较传统渐开线旋流器取得了更优的分级效率指标。螺旋线旋流器构造见图1，渐开线旋流器构造见图2。

图1　螺旋线旋流器构造

图2　渐开线旋流器构造

2螺旋线进料旋流器与渐开线进料旋流器试验对比

2.1试验条件

试验旋流器与对比旋流器同时安装，并使用同一规格尺寸的沉砂嘴，由同一旋流器组分配给料，以保证对比试验过程中2种旋流器给料条件的一致，同时对试验旋流器和对比旋流器的给料、沉砂、溢流取制样分析。在分级溢流产品粒度相当的条件下，通过比对两者的分级量效率、分级质效率和返砂比指标高低评价设备的优劣。

2.2工业试验

FX-500型螺旋线旋流器安装于弱磁1段磨矿分级旋流器组，与同组渐开线旋流器进行对比试验；FX-350型螺旋线旋流器安装于强磁2段磨矿分级系统旋流器组，与同组渐开线旋流器进行对比试验。

2.2.1FX-500旋流器对比试验

对螺旋线旋流器与渐开线旋流器的各分级产品取样考查，考察结果见表1。

表1螺旋线与渐开线旋流器弱磁1段磨矿分级作业指标对比

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由表1可知，弱磁1段磨矿分级作业螺旋线旋流器较渐开线旋流器-200目粒级评价分级量效率高12.18个百分点，分级质效率高5.81个百分点，返砂比低209个百分点；-400目粒级评价分级量效率高8.94个百分点，分级质效率高1.96个百分点，返砂比低147个百分点。

以上表明，弱磁1段磨矿分级作业，螺旋线旋流器较渐开线旋流器循环负荷低，分级效率高，说明螺旋线旋流器的使用有利于提高磨机台时处理量，分级过粉碎程度轻，因此螺旋线旋流器的使用有利于改善后续选别作业的选别指标。

2.2.2FX-350旋流器对比试验

对螺旋线旋流器与渐开线旋流器的各分级产品取样考查，考查数据见表2。

表2螺旋线与渐开线旋流器强磁2段磨矿分级作业指标对比

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由表2可知，强磁2段磨矿分级作业螺旋线旋流器较渐开线旋流器-200目粒级评价分级量效率高2.76个百分点，分级质效率高0.47个百分点，返砂比低29个百分点；-400目粒级评价分级量效率高3.95个百分点，分级质效率高1.77个百分点，返砂比低28个百分点。

以上表明，强磁2段磨矿分级作业，螺旋线旋流器较渐开线旋流器分级效率高，过粉碎程度低，因此螺旋线旋流器的使用有利于改善选别作业选别指标，且有利于改善后续浓缩沉降和降低精矿水分。

3结论

(1)在满足生产入选粒度的条件下，相同锥体规格的螺旋线旋流器较渐开线旋流器能取得更高的分级效率，磨矿分级作业的循环负荷更低，过粉碎程度轻，有利于改善选别指标，同时有利于后续浓缩沉降和降低脱水作业产品水分。

(2)在某选烧厂磨矿分级流程使用螺旋线旋流器代替原有渐开线旋流器，磨机处理能力得到了有效提高。

参考文献

[1]吴建明.曲线形旋流器给料口设计[J].有色金属：选矿部分，1992(3):21-23.

[2]李慧君，张斌.进料方式对水力旋流器径向流场影响的研究[J].华北电力大学学报，2009，36(4):42-46.

[3]李建隆，车香荣，陈光辉，等.新型α旋流器流场模拟与实验研究[J].高校化学工程学报，2008，22(3):371-377.

(收稿日期2015-12-12)

赵旭龙(1987—)，男，助理工程师，735100 甘肃省嘉峪关市。