磷矿磨矿工艺改进

田维强

(贵州开磷集团矿肥有限责任公司)



磷矿磨矿工艺改进

田维强

(贵州开磷集团矿肥有限责任公司)

湿法磨矿工艺生产中，采用单段开路磨矿容易出现欠磨，即经过湿磨机磨矿后矿浆中夹杂大量粗颗粒矿石。为提高磨矿效果，增设水力旋流器与磨机形成闭路磨矿。闭路磨矿后+400μm粒级含量由开路的7.37%下降至0.5%，矿浆品质明显好于开路工艺。湿磨机进口处密封改造后，消除了原来运行时不断漏料的现象，因漏料造成的现场环境污染也基本消除，降低了检修工和岗位人员的劳动强度。

磷矿磨矿密封改进

贵州某磷化工厂配套了200万t/a磷矿的湿法磨矿系统，该系统采用单段开路磨矿工艺，使用溢流型球磨机，干基投料量148t/h。设计磨机排料细度为-0.7mm粒级含量≥100%、-0.5mm粒级含量≥95%、-0.16mm粒级含量≥80%、-0.08mm粒级含量≥50%，矿浆浓度小于65%。该装置投料试运行后发现实际溢流矿浆中夹杂大量粗颗粒矿石，+0.4mm粒级约占5.5%～7.5%，+0.3mm粒级占10.5%～12.5%，大量粗颗粒矿石的存在严重影响下道工序的正常运行[1]，粗颗粒含量高对后续输送设备磨损增加，材料备件消耗增大。且湿磨机运行时进口密封漏料严重，进口弯头易堵料，导致生产成本提高和磷矿资源的浪费，对企业经济效益影响较大。为此，对湿法磨矿工艺进行改造。

1　工艺流程

给入湿磨机的磷矿石粒度为-15mm，水分含量小于10%，化学成分分析结果见表1。

表1　原矿化学成分分析结果 %

湿磨磨机给矿量通过电子皮带秤测定控制，水添加量通过转子流量计与调节阀门组成的计量系统自动调节，湿磨作业采用2台型号均为φ4.572m×6.1m的湿式溢流型球磨机，其主要技术参数见表2。

表2　湿式溢流型球磨机数据

2　存在问题

湿磨机排料料浆浓度能够达到50%以上，但粒度组成不佳，适合下道工序作业的10～150μm粒级含量低，过磨问题严重，排料粒度分析如表3。

表3　磨机排料粒度分布

湿磨机进料部位漏料严重，如图1所示，矿料通过进口弯管直接进入湿磨机的筒体，而进口弯管与筒体连接处密封结构过于简单，且设备运行时湿磨机筒体内液位较高，进口密封处漏矿浆严重，造成现场环境污染，也使磷矿流失偏高。

有时通过进口弯管的矿料湿度较高，流动性差，因此在弯管处经常发生堵料现象，使矿料无法进入筒体。

图1　湿磨机改进前进料部位结构

3　改进措施

针对开路湿法磨矿工艺存在的问题，对开路磨矿产品进行沉降试验后，结合类似设备改造情况，采用旋流器与磨机构成闭路磨矿分级工艺对原工艺进行改造，改造后的工艺流程如图2所示。球磨机耗水主要在磨机给矿端部，而磨机排矿端部用水一般为磨机给矿端部的1/4，根据旋流器溢流的浓度及细度要求，可得磨机给矿端部及磨机排矿端部耗水量分别约为118t/h、30t/h。

图2　改进后磨矿分级流程

目前主流的磨矿分级系统中，旋流器溢流及底流的质量比一般为2∶3，据此，可求出旋流器底流流量(返砂)约为444t/h，磨机排料料浆约为740t/h。因此考虑选用FX610-GT-SI×4型旋流器，其给料体积流量为500～550m3/h，溢流细度-150μm可达80%以上，可以满足后续工艺作业要求。材质采用Q235A+高铝陶瓷(Al2O3≥97%)。

粒度分布情况是开路磨矿改为闭路磨矿设计效果考核的重要指标之一。表4为闭路磨矿时旋流器溢流产品的粒度分布结果。

由表4可得，闭路磨矿工艺改善了粒度分布，闭路磨矿后+400μm合格粒级含量由开路的7.37%下降至0.5%、10～150μm合格粒级含量由 56.51%提高至83.88%，说明闭路磨矿在对大颗粒进行分级后没有造成过磨，矿浆品质明显好于开路工艺。

表4　旋流器溢流粒度分布

针对湿磨机给料口漏料的情况，考虑到给料口部分的结构，认为采用迷宫密封形式较为合适。迷宫密封的转轴主要是通过在转动轴四周设若干个依次排列的环行内、外密封齿，齿与齿之间形成一系列截留间隙与膨胀空腔，密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生截流效应而达到阻漏的目的。由于迷宫密封的转子与机壳之间存在间隙，作为非接触密封的一种主要形式，其优点是无摩擦，不需润滑，适用于高温、高压、高速和大尺寸的密封场合，功率消耗低，工作可靠稳定，维修简便，使用寿命长。

相对轴流式迷宫密封，径流式迷宫结构能在有限的密封空间内可布置较多的迷宫空腔，流道长度大且曲折度增加，对旋转轴径向跳动要求低，且制造和拆装方便[2]。因此采用径流式结构进行湿磨机的进口密封。

磨机给矿端部改进后示意如图3所示。在静止的弯头上焊1～2道挡板，作为密封的内齿，是密封的关键部件。将挡板满焊在进口的短节上，保证其与进口中心线垂直，2个外侧面及外圆进行精加工，外径与外齿的内径要有一定的径向重合度，以保证使用效果。在挡板的2侧各加装一道橡胶密封垫片及法兰，法兰作为内齿，用螺栓与磨机筒体连接固定一起旋转，形成动静旋转的迷宫密封结构。作为外齿的法兰与湿磨机筒体装配，调整好后与筒体的间隙约1.5mm[3]。

针对给料口弯头堵料的问题，在给料口弯头的水平轴心线方向开孔，焊接1根DN150短节，并在DN150的盲板处开孔接1根DN25的压缩空气管。当弯管堵料不严重时，可打开压缩空气阀门进行疏通，如遇堵料严重，则将DN150的短节法兰拆开进行人工疏通。

图3　湿磨机改进后进料部位结构

4　结　语

(1)湿法磨矿工艺生产中，采用单段开路磨矿容易出现欠磨现象，即经过湿磨机磨矿后矿浆中夹杂大量粗颗粒矿石。采用水力旋流器与磨机构成闭路磨矿后改善了溢流粒度分布，闭路磨矿后+400μm粒级含量由开路的7.37%下降至0.5%、10～

150μm合格粒级含量由56.51%提高至83.88%，说明闭路磨矿在对大颗粒进行分级后没有造成过磨，矿浆品质明显好于开路工艺。

(2)湿磨机进口处密封改造后，消除了原来运行时不断漏料的现象，因漏料造成的现场环境污染也基本消除。降低了检修工和岗位人员的劳动强度。

[1]资学民.湿法磷酸装置配套湿法磨矿工艺技术的改进[J].磷肥与复肥，2004(3)：34-36.

[2]陈德才，崔德容.机械密封设计制造与使用[M].北京：机械工业出版社，1993:1-14.

[3]成大先，王德夫，姜勇.机械设计手册：第2卷[M].3版.北京：化学工业出版社，1993.

2016-05-05)

田维强(1972—)，男，工程师，550302 贵州省开阳县。