石灰消化机在泗洲选矿厂的应用

摘 要：泗洲选矿厂综合工段一期石灰制乳采用的是两台ф1.5×3.0球磨机生产石灰乳，随着我矿产能的扩大以及生产工艺的不断优化，为满足生产需要，用ф2.5×20m石灰消化机替代其进行制乳生产。结合ф2.5×20m石灰消化机的特点及其在泗洲选矿厂的应用情况，生产应用表明用ф2.5×20m石灰消化机制乳化灰效果好、灰乳品质高、生产效率高、能耗低。石灰消化机的应用实践给我厂带来的经济性和实用性效果非常显著。

关键词：石灰制乳；ф1.5×3.0球磨机；ф2.5×20m石灰消化机；效果好；效率高；能耗低

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.17.071

1 前言

石灰乳是一种最廉价的PH值调整剂，石灰乳不仅可以调节矿浆的PH值，还作为黄铁矿与磁铁矿的抑制剂。石灰乳对浮选泡沫性质有着明显的影响，特别是对松醇油类起泡剂的起泡能力有一定的影响，当石灰用量适当时，泡沫有一定的粘度，较稳定。我厂粗选矿浆PH值要求为7.5～8.5，二段浮选矿浆PH值要求为11～13，由此可以看出石灰乳对我厂的生产指标有着非常大的影响。

我厂目前一期采用2台Φ1.5×3.0m格子型球磨机生产石灰乳，工艺流程如下：

生石灰通过0.8×6.0m铁板给矿机进入Φ1.5×3.0m格子型球磨机，同时在球磨机的入口处添加一定量的清水。在球磨机中，生石灰与水发生反应生成熟石灰，同时被磨细，粗砂通过螺旋分级机返回球磨机，螺旋溢流经旋流器分级，沉砂进入尾砂沟，溢流作为合格石灰乳进入Φ9.0m搅拌桶，用泵扬送至生产现场。

我矿采区每年会产生大量的酸性水，这些酸性水经2公里长的管道，输送到精尾厂HDS工业水处理站，经过达标处理后排放。酸性水达标处理必不可少的原料就是石灰乳，泗洲厂综合工段就是为酸性水处理提供石灰供应保障的唯一生产单位。

环保高于一切、宁停生产也要环保的理念已经深入人心。随着史上最严《环保法》的出台，依法治企、建设生态文明、绿色环保矿山已然成为发展的第一要务。因此依法共同处理好酸性水库的工业水，使其达标排放是一项事关矿山生产生活和乐安河流域的环保大事。

电石渣供应不足，同时随着精尾厂酸性水处理扩能工程（HDS二厂）的投产，导致酸性水处理所需石灰乳用量大幅增加，单靠原来那使用了近三十年，设备严重老化且产能低的三台石灰球，根本无法为酸性水处理提供所须石灰供应。

石灰消化机具有结构合理简单、操作维护方便、生产效率高、化灰效果好、灰乳品质高、生产能力大、劳动强度小、环保卫生等特点，为了满足我厂生产、及矿酸性水处理的要求，我厂对石灰制乳设备进行更新改造，选用了2台ф2.5×20m石灰消化机取代原来一期的2台ф1.5×3.0球磨机进行石灰制乳工作[1]。

2 泗洲选矿厂石灰制乳工艺流程

2013年10月，泗洲选矿厂对综合工段的石灰制乳设备进行了更新改造，改造后的工艺流程为生石灰-铁板给矿-消化机-石灰乳及渣质[3]。工艺图如图1。

改造前ф1.5×3.0球磨机生产工艺流程如图2所示。

3 ф2.5×20m型石灰消化机简介

3.1 石灰消化机主要部件结构

ф2.5×20m型石灰消化机其结构如图3所示，主要有动力装置、虑筒滚圈、筒体、托轮装置、齿圈等装置构成。

ф2.5×20m型石灰消化机主要技术参数如表1中所列。

附表：石灰乳波美度与比重、浓度之关系表

3.2 石灰消化机工作原理及结构特点

石灰消化机也称为化灰机、石灰消和机等名称，它是将生石灰（CaO）消化成石灰乳或消石灰粉的一种专用制乳设备。石灰消化机主要由动力装置、滤网、滚圈、筒体（外筒体和内筒体）、齿圈、托轮装置等组成，筒体内部设为四个区，分别为缓冲区、消化区、均质区、乳渣分离区，尾部设有捞渣和排渣装置[4]。该石灰消化机主要特点是采用由回转运动代替搅拌的化灰方法。即通过筒体的回转运动带动筒体内部反射板、抄板、滤板、阻尼板的转动来替代搅拌的消化方法。石灰消化机筒体后部设有筛网，生石灰块同水在筒内接触吸水后并消化，石灰乳穿过筛孔自排出口流出，未能消化的过烧及生烧石灰由外筒体尾部的捞渣装置排出筒外。该化灰机结构装置合理、操作方便、化灰效果好、灰乳品质高、生产效率高，生产能力大、劳动强度小、环保卫生等特点，对不同品质的生石灰适应性广。

4 石灰制乳工艺技术研究

4.1 现状与存在的问题

泗洲选矿厂在2014年完成ф2.5×20m型石灰消化机安装调试后试运行不正常，主要存在消化时间不够，不能连续稳定开车、消化机筒体内温度过低，导致石灰消化不完全，产渣率过大，提渣机的产渣率为27%不能达到设计要求，2个主要问题。

4.2 消化机影响原因分析与研究

4.2.1 消化机筒体内温度过低原因分析与解决方法

我厂属于冷水消化，导致筒体内温度过低，按照厂方技术要求，要添加60-70℃的水，才是最佳的反应条件，可要给水加热，还要安装锅炉加热，这要很大的成本，而且现场条件也不允许。为解决这一难题，我们采用一种具有保温、阻燃、防水等优点的新型保温材料，也就是我们所说的石英棉，安装在消化機筒体上。在实施后，由于保温层的增加，消化机通体内部的温度得到上升，加速了反应速度，使石灰乳的生产能力得到了提升，产渣率得到有效的控制（提渣机的产渣率为15%）。

4.2.2 石灰消化时间不够不能连续稳定生产原因分析与解决方法

在投料生产初期，因为消化机筒体转速过快，导致石灰在筒体内停留时间不充分，消化机就出现了一系列“消化不良”的症状：消化时间不足、不能连续作业、排渣量多且石灰粉尘较大。因此，通过对消化机主电机变频调速，把消化机筒体转速由4.6转/分钟降为3转/分钟，较好地解决了这一问题。同时针对生产和排渣之间的矛盾，经过反复试验、不断摸索，终于发现了“当电机反转后消化机排出的石灰渣很少，而正转时石灰渣却可以快速排出”这一重大突破口，随后立即安装了反转装置，改进了排渣斗和排渣口，创新采用了“反转生产、正转排渣”的生产组织方式，排渣速度大幅提高，完美地解决了石灰消化机不能连续稳定开车的问题。

5 工艺参数、自动化控制、辅助设施及生产组织的改进与优化

5.1 改进旋流器参数

两台消化机螺旋提渣机部分拆除，同时对两台消化机的承浆桶进行改造，在两台消化机中间建立一个石灰桶（Φ3m、H3m），石灰浆通过承浆桶全部进入石灰桶，再由2台6/4渣浆泵扬送至Φ9m搅拌桶旁边的旋流器组进行分级，采用2台Φ500mm旋流器，溢流直接进入Φ9m搅拌桶，沉砂至3#污水泵池，通过泵输送至二期尾砂沟。

为了满足生产需要，提供高质量的石灰乳，我厂对生产出的石灰乳再用旋流器进行分级。运行过程中进行了多次性能考核，其考核参数汇总如下。

5.2 改用自动控制系统

消化机工艺参数一直靠人工调节，落后不便，不能实时控制，影响了生产指标的稳定，无法适应现代化生产的要求。针对工艺设备现实状况，经过研究分析和试验，对消化机系统自动控制改造和生产技术指标提高进行了探索，制定出详细的改造方案，实施了消化机磨矿自动控制系统。主要内容有：（1）根据工艺设备状况，选用先进可靠的现场检测及控制仪器仪表，为自动控制系统提供基础保障。（2）采用先进的过程控制处理器及相应模块、操作员面板、工控机及工业控制网络，以三级结构的集散系统分系列控制球磨机的运行。（3）开发控制系统程序，建立消化机自动控制系统。（4）调试系统参数和控制参数，开发监控软件及联网通讯，将相应监控系统汇总，并与企业管理网联网。

在保证生产可靠、安全的前提下，改善操作灵活性，稳定生产、提高指标，降低磨矿能耗，提高消化机处理量，而且向生产调度系统提供实时准确的生产数据，为生产工艺分析提供信息平台，为生产的连续、稳定和高效运行提供决策支持。

5.3 辅助设施改造

降低石灰球矿仓顶格子筛筛孔尺寸，从300mm降到200mm，有效避免大块生石灰进入石灰球，提高石灰球处理能力。

将石灰球排矿端圆筒筛延长，使石灰球中的石灰渣从排矿端中排出，避免生石灰进入球磨機内进行不良循环，提高石灰球台效。

5.4 优化生产组织

正常情况下，石灰用量不大时，先开石灰消化机，消化机用量不足时再开石灰球。现在的生产组织方式如下：

（1）石灰消化机：正常情况下早班接班7：30停铁板，8：00开始排渣，早班15：00停铁板，中班接班即开始排渣；中班23：00停铁板，晚班接班即开始排渣；特殊情况下可根据开车时间定，排完渣后必须先汇报调度，由调度指挥反转生产开车，反转时间20分钟内开2#输送泵，20分钟后切换到1#泵。

（2）石灰球，在9米搅拌桶内液位低于5米或下降速度较快时开启石灰球，或调度通知开启石灰球。

（3）石灰消化机反转开车时铁板频率为1#消化机23HZ-28HZ/2#消化机28HZ-33HZ（根据情况操作工在范围内变化，水量按照对应石灰台效比水1：4组织生产，班中密切关注水量变化并及时调整，同时要关注消化机水量的变化，一旦电流达到75A，在立即停石灰。

6 改进的效果及石灰消化机改造的经济效益

6.1 改进的效果

通过对消化机的性能考核可知，消化机台效达到12T/h（ф1.5×3.0球磨机台效10T/h），两台同时开时达到24T/h，产量满足生产所需。在保证石灰浆浓度在14.4%情况下，溢流（石灰乳）中CaO含量为86.56%，符合生产要求[5]。生产出的灰浆质量好、石灰乳细腻，石灰浆浓度可根据我厂生产需要进行调节，且调节方便。通过生产考察石灰乳产品粒级、浓度、产量均满足我厂生产需要。

通过生产实践可知，石灰消化机机械化程度较高，操作控制简单，设备结构简单、结实耐用，故障率低，维护成本低，使用寿命长，很适用于我厂石灰制乳工程的生产应用[6]。

6.2 石灰消化机改造的经济效益

石灰消化机和球磨机应用在石灰制乳工程上的对比，是在制乳参数（给料粒度、产品粒级、灰浆浓度、灰浆产量）基本相同的条件下进行试验比较的。根据现场生产实践结果表明，在保证石灰乳质量的前提下，石灰消化机的运用可以获得显著经济效益。具体数据如下：

（1）消化机台效达到12吨/时（ф1.5×3.0球磨机台效10吨/时），两台同时开时达到24吨/时，满足生产所需。

（2）溢流（石灰乳）中CaO含量为86.56%，符合生产要求。

（3）一台型号为ф2.5×20消化机的电机功率为37kW/时，一台ф1.5×3.0球磨机电机功率为95 kW/时。

（4）ф3.2×3.1球磨机每天12公斤。消化机不添加介质。

年经济效益（检修方面暂时不能计算）：

（电的方面）按每天处理300吨石灰计算。两台消化机开14.5小时（包括排渣时间），两台球磨机需开15小时。

{95×15×2-37×14.5×2}×365×0.60=389163元/年。

（钢球方面）ф1.5×3.0球磨机每天12公斤，消化机不添加介质。

12×2×4.8×365=42048元/年。

（衬板方面） ф 1.5×3.0球磨机更换衬板周期为3年，每套衬板价值18万元，2台球磨机每年更换衬板费用为120000元/年。

总效益：

389163+42048+120000=551211元。

由此可知，石灰消化机的改造应用取得的经济效益是显著的。

7 结论

采用石灰消化机进行石灰制乳作业，大大节约了电耗成本以及钢球能耗、衬板能耗成本，取得了较好的经济效益；消化机的应用，也大大减轻了操作工人的劳动强度，且操作环境好，可实现清洁生产，进一步提高了工人的工作安全系数；设备具有结构装置简单、操作方便、化灰效果好、灰乳品质高、生产效率高，生产能力大、环保卫生等优良特点。因此，石灰消化机的应用实践给我厂带来的经济性和实用性效果非常显著，它的推广运用将产生良好的经济和社会效益。

参考文献：

[1]丁国红.石灰化灰机的开发与分析[D].长沙：中南大学，2008：4-6，9.

[2]王荣光.基于DMC的磨机负荷优化控制[D].济南大学，2011（02）

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[3]陈刚，尧应强，王志刚.梅仙选厂石灰供给系统改造实践[J]. 现代矿业，2015（08）：251-253.

[4]刘兵，唐锋.新型石灰消化机的设计与计算[J].科技创新导报，2012（20）：19-20.

[5]刘润静，谷丽，张志昆，郭志伟.石灰活性影响因素研究[J]. 无机盐工业，2012（09）：137-139.

[6]苟敏刚.浅谈铅硐山铅锌矿选矿厂石灰乳系统改造[J].世界有色金属，2016（14）：172-174.

作者简介：胡康俊（1974-），男，江西德兴人，助理工程师，副段长。