凹山选矿厂浓密机高效化改造实践.pdf

吴国军（1977），男，副组长，高级工程师，243000 安徽省马鞍山市。凹山选矿厂浓密机高效化改造实践吴国军曹兵沈远海程传麟胡佛明李仲文（安徽马钢矿业资源集团南山矿业有限公司）摘要南山矿业公司凹山选矿厂为解决过滤系统精矿量大幅增加及浓密机溢流面跑浑，严重影响生产运行等问题，对高效浓密机的工作原理进行了分析，并对其进行了技术改造。试验结果表明：改造后浓密机溢流精矿品位从17.15%下降至7.80%，底流浓度从4.53%提高至20.38%，浓密机处理能力从16.25 t/h提高至20.83 t/h，通过改造降低了浓密机循环负荷，确保了选矿厂过滤系统的稳定运行，经济效益显著，为其他矿山解决类似问题提供了经验借鉴。关键词浓密机高效化稳流圈处理量底流浓度DOI：10.3969/j.issn.1674-6082.2023.09.052High Efficiency Reform Practice of Thickener in Washan ConcentratorWU GuojunCAO BingSHEN YuanhaiCHENG ChuanlinHU FomingLI Zhongwen（Nanshan Mining Co.，Ltd.，Anhui Masteel Mining Resources Group）AbstractIn order to solve the problems such as the substantial increase of concentrate amount in thefiltration system and the muddy overflow surface of the thickener in Washan concentrator of Nanshan MiningCompany，which seriously affects the production and operation，the working principle of the high-efficiencythickener was analyzed and the technical transformation was carried out.The test results showed that theoverflow concentrate grade of the thickener was reduced from 17.15%to 7.80%after the transformation，theunderflow concentration was increased from 4.53%to 20.38%，and the processing capacity of the thickenerwas increased from 16.25 t/h to 20.83 t/h.Through the transformation，the circulating load of the thickeneris reduced，and the stable operation of the filtration system of the concentrator is ensured.The economic benefit is remarkable，which provides experience for other mines to solve similar problems.Keywordsthickener，high efficiency，steady flow circle，processing capacity，underflow concentration总第 653 期2023 年 9 月第 9 期现代矿业MODERN MININGSerial No.653September.2023南山矿业公司凹山选矿厂精矿工段过滤系统原处理精矿约160 万t/a，有2台15 m浓密机（1用1备）用于处理浓缩磁选机尾矿及过滤机溢流和滤液，浓密机底流经泵输送返回过滤系统，溢流进入尾矿浓缩系统1-3。因和尚桥选矿厂建成投产后，年产100万t精矿也进入凹山选矿厂过滤系统，增加约60%处理量。因过滤系统精矿处理量大幅增加，导致15 m浓密机处理能力不足，大井循环负荷大，出现浓密机事故，同时浓密机溢流面跑浑，严重影响生产顺行4-7。为确保过滤系统稳定顺行，结合普通浓密机生产过程中存在的问题进行技术攻关，对高效浓密机的工作原理进行研究，得出普通浓密机的高效化改造方案，以期能够解决浓密机负荷量大、精矿跑浑等问题8-10。1工艺流程简介近年来，南山矿业公司凹山选矿厂经一系列的扩产提质技术改造，目前已形成了720 万t/a的原矿处理能力，年产铁精矿约160 万t，主要工艺流程为三段一闭路破碎高压辊磨破碎阶段磨矿选别细筛分级中矿再磨再选。凹山选矿厂精矿过滤系统采用10台1024型浓缩磁选机将浓度30%35%的精矿浓缩至60%70%，经8台80 m2、1台60 m2陶瓷过滤机及 2 台盘式过滤机过滤，精矿产品水分 8%10%。浓缩磁选机尾矿、陶瓷过滤机溢流、滤液进入2台15 m浓密机浓缩（1用1备），浓密机底流经泵输送返回过滤系统回收，溢流进入尾矿浓缩系统。过滤系统工艺流程见图1。222现代矿业2023 年 9 月第 9 期总第 653 期2过滤系统存在的问题南山矿业公司凹山选矿厂过滤系统原设计对凹山选矿厂生产的精矿矿浆过滤脱水，处理能力为160万t/a。近几年，南山矿业公司下属和尚桥选矿厂、科技服务选矿厂生产的精矿全部进入凹山选矿厂过滤系统，进入过滤系统的精矿量达280 万t/a，由于过滤系统精矿处理量大幅增加，进入15 m浓密机的矿浆体积量大，导致底流泵电流持续偏高，同时浓密机溢流面跑浑，部分精矿直接经浓密机溢流进入尾矿系统流失，严重影响生产运行。（1）细粒物料沉降时间短。因和尚桥选厂精矿与凹山选厂精矿经泵输送至总精矿箱混合后分矿过滤，陶瓷过滤机溢流及滤液量大幅增加，原给矿溜槽通过困难。故在15 m浓密机上方增加2根副管道，将过滤机溢流、滤液直接给入浓密机液面，这种给矿方式未经15 m浓密机中心盘给矿，矿浆直接冲击浓密机液面，破坏了液面的平稳，在浓密机中部形成“翻花”，且矿浆流速快，细粒物料沉降时间短，来不及沉降，经浓密机溢流面流失，溢流浓度高，造成精矿流失。（2）粗粒物料沉降距离长。15 m浓密机的给料方式是上部给料口给料，沉淀物料需经澄清区、浑浊区，再到浓相区、底流区，沉降距离长，且沉降物料与上升水流有相互交错的过程，影响物料的沉降速度，导致浓密机底流浓度变低，达不到工艺指标，底流返回过滤系统后，过滤机溢流量进一步增加，再返回浓密机，循环量大并形成恶性循环。导致浓密机底流泵电流高达 130150 A（正常值为 7090 A），时常需通过限量生产来缓解浓密机压力，影响生产稳定顺行。（3）紊流区域面积大。因浓密机给矿量增加，且中心盘给矿装置在液面以下，在浓密机中形成大面积的紊流区域，固体颗粒沉降时的阻力增加，物料在浓密机中难以得到有效沉降。改造前15 m浓密机工作原理见图2。3过滤系统改造原理根据流体力学原理，颗粒在流体中重力沉降时，受到流体阻力的作用，因颗粒大小、形状、密度不同，其沉降速度不同。因15 m浓密机在浓缩过程中的给矿物料直径在74 m以下，粒度极细，若固体颗粒纵向沉降距离长，而横向溢流时间短，导致固体颗粒从溢流面流失较多，沉降至底流少，造成底流浓度低，在过滤系统中形成恶性循环。针对上述问题，在无法扩大浓密机直径以提高处理能力的情况下，借鉴高效浓密机深部给矿以缩短沉降距离的原理，确定15 m浓密机高效化攻关的主要方向为提高浓密机底流浓度，降低溢流浓度，从而提高15 m浓密机处理能力，减少金属流失，确保凹山选矿厂过滤系统生产顺行。（1）改变细粒物料沉降路径，延长细粒物料沉降时间。15 m浓密机给矿物料中含有部分极细颗粒，进入大井液面后，沿着浓密机溢流面横向流动，因15 m浓密机直径小，极细颗粒来不及沉降，从而进入溢流面流失。为减少细粒物料的横向溢流，可人为改变细粒物料沉降路径，延长细粒物料沉降时间。通过设计1个圆筒形稳流圈，并安装在大井耙架上，稳流圈使矿浆从中心向四周扩散时受到阻挡，强制细粒物料由水平方向运动改为向下运动，物料向下经过稳流圈下沿后方可克服流体阻力的作用，缓慢向上运动到达液面，再沿着水平方向运动，从而延长细粒物料的沉降路线和沉降时间。在此过程中，部分细粒物料在向下运动的过程中，进入浓相区后受底流区域渣浆泵的吸力作用，克服细粒物料的上浮力，强制物料向底流区域运动，减少了上浮物料数量。（2）缩短粗粒物料沉降距离。采用强制沉降装置，将稳流圈置于液面0.9 m以下，物料经澄清区、浑浊区沉降后，强制物料均匀缓慢地进入浓密机的浓相区，缩短物料的沉降距离，同时物料进入浓相区后，受到底流区域渣浆泵的吸力作用，粗粒物料被强制向底流区域运动，加快粗粒物料的沉降速度，起到强制沉降的作用。（3）减小紊流区域面积，稳定液面。直接进浓密机的2根副管道与浓密机液面高差为2.5 m，管道直径为219 mm，因高差大，管道直径小，因矿浆给入浓密机液面的流速快、冲击力大，破坏了已稳定的矿浆液223吴国军曹兵等：凹山选矿厂浓密机高效化改造实践2023 年 9 月第 9 期面，加快了浓密机中的矿浆流速，细粒物料来不及沉降，从溢流面流失，故需将2根给矿副管道拆除，改进给矿方式。15 m浓密机中心盘给矿装置在液面以下，在矿浆液面产生大面积紊流区域，为减小紊流区域面积，需控制中心盘排料口到液面的高差值；若高差太小，矿浆在排放时，因涡流作用，会吸入大量空气，矿浆在排放空气时，影响矿粒的沉降；若高差太大，矿浆对液面的冲击力增加，会加大紊流区域面积。4过滤系统改造（1）制作稳定矿浆液面、预先、强制沉降装置。南山矿设计制作了直径3 m、高1.2 m的圆筒形稳流圈，安装在浓密机耙架上，并置于液面以下0.9 m，耙架带动稳流圈一起传动。（2）改进中心盘排料口到液面的高差。经现场测算，设计中心盘排料口到液面的高差为20 cm，将环形给矿装置下矿口按设计尺寸环形切割，改进中心盘排料口到液面的高差。（3）改进给料方式。拆除直接进浓密机的2根副管道，将凹山选矿厂与和尚桥选矿厂过滤机的溢流、滤液、磁尾全部汇入溜槽给入大井中心盘，使全部物料得到充分沉降，有效降低了副管道对平稳矿浆液面的影响。对中心盘下矿口、给矿溜槽、阀门进行扩容改造，采用上立式车床将中心盘下矿孔由350 mm扩大至420 mm，镶嵌耐磨内衬。将 300 mm400mm 给矿溜槽、DN300 mm 给矿阀门拆除，安装 400mm500 mm给矿溜槽及DN400 mm给矿阀门，并设计、制作了专门桥架提高承载力，提高了物料的通过能力。（4）改进小车传动方式。将小车传动方式由原来的三级传动改为二级传动，小车电动机受电接点由1组改为2组，确保电机受电可靠，降低设备故障率。改造后15 m浓密机工作原理见图3。5改造前后技术指标对比为验证改造后15 m浓密机的生产效果，进行了为期半年的生产情况调研、考查。改造前后技术指标对比见表1。由表 1可知，浓密机溢流精矿品位从 17.15%下降至 7.80%，底流浓度从 4.53%提高至 20.38%，浓密机处理能力从16.25 t/h提高至20.83 t/h；通过改造，降低了浓密机循环负荷，提高了浓密机处理能力，浓密机底流泵电流趋于正常值，凹山选矿厂过滤系统稳定运行，经济效益显著。6结论（1）近几年南山矿业公司过滤系统精矿处理量远超设计值，进入15 m浓密机的矿浆体积量大，导致底流泵电流持续偏高，同时浓密机溢流面跑浑，部分精矿直接经浓密机溢流进入尾矿系统流失，严重影响生产运行。（2）南山矿业公司凹山选矿厂对15 m浓密机原结构进行分析，结合现场存在的问题，对原浓密机给矿装置、浓密机传动部件进行了改造，达到了较好的浓缩效果，提高了大井底流浓度及处理能力，确保了凹山选矿厂过滤系统稳定运行，经济效益显著，可为其他矿山提供经验借鉴。参考文献1陈述文，陈启文.HRC高压浓密机的原理、结构及应用 J.金属矿山，2002（12）：34-37.2季振万，宋悦杰.高效浓密机技术的发展及应用 J.铀矿冶，1995，14（2）：89-97.3印万忠，丁亚卓.铁矿选矿新技术与新设备 M.北京：冶金工业出版社，2008.4程琳琳，朱申红.国内外尾矿综合利用浅析 J.中国资源综合利用，2005（11）：30-32.5白时平.高效浓密机在瓮福基地的应用 J.矿产综合利用，2000（2）：18-21.6贾清梅，张锦瑞，李凤久.铁尾矿的资源化利用研究现状 J.矿业工程，2006，4（3）：7-9.7张淑会，薛向欣，刘然，等.尾矿综合利用现状及其展望 J.矿冶工程，2005，25（3）：44-47.8唐宝彬，张玉霞.矿山尾矿等二次资源的综合利用与问题讨论J.湿法冶金，2005，24（2）：69-72.9陈述文，马振声.高效浓密机现状及其在我国的应用前景 J.湖南有色金属，1996，12（5）：15-18.10 衣德强，范庆霞.梅山铁矿尾矿再选与利用研究 J.矿业研究与开发，2005，25（5）：44-45.（收稿日期 2023-02-11）224