高岭土矿选矿生产流程的优化方案研究

杨洪军

（中国高岭土有限公司，江苏 苏州 215151）

1 选矿厂旋流器工艺改造的必要性

近年来，由于公司原矿品位的下降、外购土用量的增加以及其它多方面因素，公司产品质量波动较大，尤其是2019 年，选矿厂高岭土车间产品质量极不稳定，质量波动范围及频率都远超往年，而中试车间产品质量相对稳定。选矿厂、研究所、生产部等相关部门针对高岭土车间和中试车间两条湿法选矿生产线的工艺流程进行了比较分析，发现其粗选工艺及设备略有不同，其中车间粗选采用Φ200（铸铁，6 个）、Φ150（胶木，12 个）和Φ75（胶木，40 个）旋流器，中试车间粗选采用Φ250（聚氨酯，2 个）、Φ150（聚氨酯，4 个）和Φ75（聚氨酯，8 个）旋流器。经过现场对各级旋流器拆解检查，发现中试用聚氨酯旋流器在使用寿命、处理能力、产品质量稳定性方面远超陶土车间。中试车间2013年试运行至今，聚氨酯旋流器极少更换，平均使用寿命在5 年以上；而生产车间Φ75（胶木）旋流器，2019 年5 月初更换使用至12 月初，就出现旋流器溢流管有磨损，更甚者有部分溢流管出现磨穿现象。选矿生产车间粗选旋流器在现有原料条件下，磨损量已超出正常水平，极易给产品质量带来不确定因素。为此，建议对生产车间的粗选旋流器工艺进行技术改造。

2 选厂旋流器工艺改造内容

本次技改主要针对车间粗选旋流器工艺，根据现有工艺条件并参照中试线进行优化，原则上现有管道和旋流器配套支架不动，只更换旋流器和渣浆泵，具体改造内容如下表：

表1 设备改造情况

Φ200（铸铁）和Φ250（聚氨酯）的处理能力没有实测数据，参照中试线实际经验，3 个Φ200（铸铁）换成2 个Φ250（聚氨酯）后流量略有减少，而且陶土Φ150 底流直接回到Φ200 进浆（中试Φ150 底流经扫选后回到Φ250 进浆），因此计划将陶土6 个Φ200（铸铁）换成5 个Φ250（聚氨酯）。(如果4 个可能流量太小，如果五个可能流量太大，最可行的方案是5 个。）

在0.2 MPa 压力下，Φ150（胶木）流量20m3/h～25m3/h（估算数据），而Φ150（聚氨酯）流量约28 m3/h（流量计测试），因此计划将陶土12 个Φ150（胶木）换成11 个Φ150（聚氨酯），备用1 个。（11 个聚氨酯流量为11*28=308 立方，12 个聚氨酯的流量为336立方，约300 立方，旋流器和泵选型都没有问题。此次250 选的泵流量为300 立方，分溢流为）。

在0.3 MPa 压力下，Φ75（胶木）流量8m3/h～10m3/h（估算数据），而Φ75（聚氨酯）流量约14 m3/h（流量计测试），因此计划将陶土40个Φ75（胶木）换成30个Φ150（聚氨酯），备用5个。（原胶木流量为320～400 立方，30 个聚氨酯的流量为420 立方，35 约490 立方，75 的泵转速要加快，因为150 的溢流量按泵的型号上算只有300，理论上150 进浆泵的流量要到400，才能保证75 进浆量有300 立方。）

将现有渣浆泵换成带变频功能渣浆泵，一工一备，共需6台。该渣浆泵可以精确控制进浆压力和流量，便于调试时在保证压力情况下通过增减旋流器调节全流程流量平衡，也可以提高产品质量稳定性。

公司现有库存的Φ200（铸铁）、Φ150（胶木）、Φ75（胶木）旋流器可以用于回收车间。

3 技术、经济可行性分析

3.1 技术可行性分析

参照中试线现有成熟工艺，技术上可行，同时选用了带变频功能渣浆泵，可以精确控制进浆压力，提高产品质量稳定性。

3.2 经济可行性分析

中试车间2013 年试运行， 2014 年5 月12 日将3 个Φ200（铸铁）换成2 个Φ250（聚氨酯），因此我们统计了陶土车间和中试车间2015～2018 年4 年间粗选旋流器用量和产品产量，粗略测算使用成本。

3.2.1 中试车间旋流器使用情况说明

Φ250 旋流器：3 个（2 个正在使用，1 个更换），平均每5 年更换一次。

2014 年5 月12 日中试车间更换为新款Φ250 旋流器，皮带盘外径由200mm 增加到260mm，压力确定为0.12MPa。

2018 年8 月，更换Φ250 旋流器一只，更换原因：底流口上边缘磨穿，无法使用，内部结构磨损较完整。另一个至今仍在使用。

Φ150 旋流器：5 个（4 个正在使用，1 个更换），平均每6 年更换一次。

2019 年5 月，更换Φ150 旋流器一只，更换原因：内壁变薄，使用过程中容易鼓胀，后将其更换到Φ150 扫选南面旋流器上，目前仍在使用。

2019 年6 月，将Φ150 扫选北面旋流器更换为聚氨酯材质旋流器后，使用情况良好，目前未更换旋流器。

Φ75 旋流器：12 个（8 个正在使用，4 个更换），平均每6 年更换一次。

2019 年12 月，更换Φ75 旋流器四只，更换原因：内窥镜检查后发现溢流口磨损。

3.2.2 陶土车间旋流器使用情况说明

Φ200 旋流器排沙嘴：6 个正在使用。

Φ200 旋流器原先使用橡胶排沙嘴，2018 年全年消耗200 个，2019 年开始使用陶瓷排沙嘴，至今共消耗60 个。

Φ200 旋流器圆锥体：175（6 个正在使用，更换169 个）。

Φ200 旋流器圆锥体2019 年消耗175 个。

Φ200 旋流器圆柱体： 6 个正在使用。

Φ200 旋流器圆柱体2019 年消耗30 个。

Φ606 旋流器：24 个（12 个正在使用，12 个更换）。

旋流器为橡胶材质，平均每半年更换1 次。

Φ600 旋流器：80 个（40 个正在使用，40 个更换）。

旋流器为橡胶材质，平均每半年更换1 次。

3.2.3 中试车间、陶土车间产量对比

表2 中试车间、陶土车间产量对比如图（不包含外购土）

3.2.4 中试车间、陶土车间旋流器对比

从上表可以看出，在不考虑陶土车间和中试车间使用原矿品质差异情况下，中试车间所使用的聚氨酯旋流器单个产量（指使用寿命期生产的产品量）远远高于陶土车间的铸铁和胶木材质旋流器，折算成每万吨产品消耗旋流器材料费用，陶土车间Φ200（铸铁）旋流器成本在中试车间Φ250（聚氨酯）10 倍左右；Φ150（胶木）和Φ150（聚氨酯）旋流器材料成本接近；Φ75（胶木）旋流器成本在Φ75（聚氨酯）2 倍以上，而且在实际生产过程中，由于胶木旋流器使用寿命短，更换相对频繁，人工成本和管理成本相对较高。

表3 中试车间、陶土车间旋流器对比

4 新增设备明细及投资概算

新增设备明细及投资概算见下表。

表4 新增设备明细表

项目原则上不改动现有管道和旋流器支架，只更换旋流器和渣浆泵，投资概算42.8 万元。

5 结论

（1）通过技术可行性分析，参照中试线现有成熟工艺，技术上可行，同时选用了带变频功能渣浆泵，可以精确控制进浆压力和流量，便于调试时在保证压力情况下通过增减旋流器调节全流程流量平衡，也可以提高产品质量稳定性。

（2）通过经济可行性分析，更换聚氨酯旋流器，Φ250、Φ75工序材料成本下降明显，Φ150 工序材料成本变化不大，但可以降低更换旋流器的人工成本和管理成本，有利于产品质量控制，因此经济上也可行。

（3）该技改方案新增投资约42.8 万元。