CONTROLLING OVERGRINDING OF VALUABLE MATERIALS USING MODIFIED AIRSPARGED HYDROCYCLONE

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提高湖南某选矿厂磨矿产品浓度工业试验研究

针对湖南某多金属矿新建选矿厂所需浓密机占地面积大、建设成本高、施工周期长等问题,尝试提高分级产品浓度来减小浓密机面积甚至取消浓密机,实现精简、高效、低能耗的矿石预处理,开展了水力旋流器补加水、锥角、柱体高度试验以及沉砂嘴直径试验。结果表明,选用锥角90°、柱体高度800 mm及沉砂嘴直径50 mm的“长柱短锥”型水力旋流器,溢流浓度由34%提高至44%以上,分级效率提高了0.77个百分点,-74μm粒级含量稳定在70%以上,易选级别含量增加了2.19个百分点,WO3金属分布率增加了9.87个百分点,且后续浮选作业钨、钼、铋产品品位、回收率稳定。

渐扩底流口旋流器分级性能试验研究

针对在磨矿分级系统中,旋流器高底流浓度易出现绳状排料现象,导致底流口堵塞,造成溢流跑粗,降低了分离精度等问题,提出了一种渐扩底流口结构,并对底流口结构进行试验研究,分析了在不同浓度下底流口渐扩角度对产物浓度、粒度、综合分级效率、底流产率等的影响规律。结果表明,随着旋流器进料浓度升高,底流排料散射角度减小,当进料浓度大于10%时,旋流器出现绳状排料现象,改用渐扩底流口可减轻绳状排料现象,旋流器底流排料散射角度随着底流口渐扩角度的增加呈现出先增加后减小的趋势;当旋流器进料浓度大于10%时,旋流器底流排料散射角度与旋流器分级性能呈整体对应关系,在不同的进料浓度下,合理选用相对应渐扩角度的底流口可以使旋流器分离效果达到最佳;在进料浓度为25%时,旋流器常规底流口溢流产物中+20μm粒级含量为62.44%;相较于常规底流口,渐扩底流口结构可使旋流器溢流中+20μm粒级含量降低22.54%;底流口渐扩角为60°时,旋流器-40μm粒级综合分级效率最高,相较于20°渐扩角底流口分级效率增加了15.72%。

自吸气三产品旋流器分离性能试验研究

针对常规三产品旋流器在分离过程中,一段内部难以形成稳定的空气柱,影响旋流器总体分离精度的问题,提出一种自吸气三产品旋流器。在一段旋流器底部中心开设吸气孔,促使空气经开孔处进入旋流器分离腔形成贯通空气柱,达到稳定内部流场、提高旋流分离精度的目的。通过开展对比试验和单因素试验,探究了自吸气三产品旋流器的分离性能。结果表明,相较于常规三产品旋流器,自吸气三产品旋流器的一段溢流产率增加了21.70%,-15μm颗粒累积含量增加了6.46%,综合分级效率提高了12.30%;单因素试验条件下,气孔直径为5 mm,一段溢流管直径为25 mm,二段底流口直径为8 mm时,自吸气三产品旋流器具有较高的分离性能。研究成果有助于丰富旋流分离理论,对多产品旋流器的优化设计具有一定的理论指导意义。

水力旋流器流场特征和分级分离性能研究综述

水力旋流器利用颗粒-颗粒或颗粒-流体在旋流流场中运动行为差异实现分级分离过程,被广泛地应用于化工、冶金、矿物加工和环保等行业。在实际运行中,由于操作条件不合理或设备结构条件限制,使颗粒分级或固液分离性能无法满足应用需求,本文分析了水力旋流器的流场特征,并总结了影响旋流器分离性能的关键因素。水力旋流器内部呈现复杂的多相流场,颗粒性质、料液性质、进料条件等操作参数和旋流器的几何结构会影响水力旋流器的分离性能,实际应用中可以通过优化运行条件和旋流器的几何结构,提高旋流器的分级分离性能。

某高硫含砷低品位金精矿选矿工艺研究

为提高某高硫含砷低品位难处理金精矿选别指标,分别采用尼尔森离心重选和高效旋流器分级工艺进行金精矿分选试验研究。试验结果表明:在保障金精矿冶炼净返系数等级的基础上,采用试验条件为重力倍数60G、反冲洗水量4 L/min、给矿速度400 g/min的尼尔森离心重选工艺,可获得金品位为30.97 g/t,金回收率为19.97%的重选精矿;采用试验条件为矿浆浓度20%、沉砂口直径22 mm的高效旋流器分级工艺,可获得金品位为26.02 g/t,金回收率为12.50%的溢流。尼尔森离心重选、高效旋流器分级工艺可使最终精矿产品的金回收率分别提高1.6%~1.9%和0.7%~1.0%。考虑到尼尔森离心重选工艺成熟工艺少、后期投资高,故推荐高效旋流器分级工艺进行该金精矿分选试验,以提高该金精矿利用价值。

溢流管开缝对旋流器分离性能影响研究

针对水力旋流器分离过程中溢流管内部流体高速旋转造成的大量能量损失,基于压降机理,增加溢流管过流量可降低旋流器内部流体动能损失,将直径为100 mm型号旋流器溢流管设计为:水平开缝、上倾开缝、下倾开缝的渐缩开缝型溢流管。选用多相流VOF模型和雷诺应力模型(RSM)计算不同型号旋流器的分离性能,对旋流器内部速度场、压力场进行了细致分析,并在相同实验条件下对改进前后的水力旋流器进行物料分离实验,研究新型水力旋流器节能效应。结果表明:压降降低主要与轴向速度、切向速度衰减、压强降低梯度有关。入口流量在880~1000 mL/s范围内,溢流管水平开缝、上倾开缝、下倾开缝的旋流器与常规旋流器分离效率基本趋同,且在入口流量为980 mL/s时分离效率达到最高,此时相较于常规型水力旋流器压降降幅率分别为23.79%、11.65%、26.46%,节能效果显著。

立式搅拌磨机与旋流器磨矿分级过程的自动控制研究

在选矿厂磨矿分级过程中,立式搅拌磨机的磨矿效果易受水力旋流器给矿条件波动影响,而旋流器给矿调节过程存在滞后性、时变性及非线性等特点。针对此问题,根据水力旋流器的给矿压力、给矿浓度与泵池液位的调节过程,分别设计了规则切换PID控制和模糊PID控制方法,并设计了仿真平台进行试验。仿真结果表明,与手动控制方法相比,规则切换PID控制的均方误差(MSE)和绝对误差积分(IAE)指标分别减小了97%和84.8%,泵池液位累计超限值和恢复时间分别减小了94.9%和79.6%;与PI控制方法相比,模糊PID控制的MSE和IAE分别减小了76.2%和51.9%,超出允许误差区间情况减少约90%。所设计的控制方法显著提高了立式搅拌磨机与旋流器磨矿分级过程控制的鲁棒性与准确性,实现了该过程的稳定控制。

云南某胶磷矿选矿厂部分设备改造及优化的研究

云南某选矿厂的旋流器分级系统故障率较高,严重影响磨矿分级过程的作业效率,通过对旋流器组进行闸阀改造及磨矿后增加选择筛分工序来减少停机检修的频率;絮凝剂配制系统存在搅拌不均匀,配制量小的问题,将絮凝剂配制系统进行扩容及换件改造,有效增加了药剂配制量,絮凝剂溶解更加充分。经实践证明,改造后应用效果良好,两项技术改造有效提升了选矿厂的相关作业效率,为选矿厂实现节能降耗、提质提产的目标提供有力保障。

老鸦岭尾矿库旋流分级粗颗粒尾矿挤淤特性试验研究

为研究一种经济高效的尾矿库汇水区沉积滩面挤淤方法,以老鸦岭尾矿库为工程背景,进行了旋流分级粗颗粒尾矿挤淤特性试验研究。研究结果表明:挤淤体积与水下放矿粗颗粒体积成正比,其中老鸦岭尾矿库粗颗粒水下放矿挤淤系数为13.104,挤淤度与尾砂粗细比呈正相关,挤淤比与砂粗细比呈先增大后减小的规律发展;尾矿库条件允许下,抛填粗颗粒尾砂体积选取为尾矿库汇水区细粒尾矿体积的0.4倍,取得的效益最好;工程应用结果表明,此次挤淤特性试验结果不仅提升了尾矿库汇水区有效库容利用率,亦可为后期尾矿库闭库软弱滩面综合治理工程提供良好的工程基础。

常用分级机及其优化改进研究现状

为使业界系统了解分级设备的基本信息,在重点概述了螺旋分级机、水力旋流器和斜板分级机的工作原理及优缺点基础上,指出传统螺旋分级机具有结构和操作简单、运行可靠、处理量和分级效率稳定、传动功率较小、生产成本较低、返砂含水量小、无需辅助设备、配置容易等优点,尤其适合一段闭路磨矿流程,但存在体积大、价格高、占地面积大、分级效率不高等不足;水力旋流器具有结构简单、可靠性高、分离粒度细、处理量大、无运转或驱动部件、分级效率高、作业指标可调节等优点,尤其适合二、三段闭路磨矿流程,但存在影响分级指标的因素较多、对给矿量稳定的要求较高、给矿量不稳定时分级效率低、能耗和生产成本较高等不足;斜板分级机的主要优点是结构简单、占地面积小、可靠性高、处理量大、无运转或驱动部件、分级效率高、生产成本低、能耗低、无需辅助设备、给矿量稳定,缺点是设备高度高,与磨机配合形成闭路磨矿的难度相对较大。最后总结了复合式圆筛螺旋分级机、多段圆锥螺旋分级机、斜窄流螺旋分级机、变径水力旋流器、新型异构水力旋流器、新型GTZ旋流器、CZ系列高效旋流器等改进型分级设备的情况,指出这些改进设备普遍具有分级效率更高、沉砂夹细和溢流夹粗少、耐磨等优点。

窄粒级难分离物料旋流分离试验及模拟

为了对现有旋流分级设备进行优化升级,提高对窄粒级难分离物料的分级效果,针对传统旋流分级设备对于窄粒级物料的分级效率低下的问题,通过数值模拟试验手段,进行了旋流器排口比、锥角、直径及锥体组合方式的研究。研究得到了窄粒级物料分级提高分级精度的关键是减少中、细粒级进入沉砂中的概率,通过在合理范围内减小沉砂口口径、增加旋流器内径、增大旋流器锥体角度、采用锥体配合平底的组合形式等可提高旋流器对窄粒级分级的效率。

双给料口结构对旋流器流场特性和分级性能的影响

针对传统单给料口水力旋流器内部流场不稳定、分级精度差的问题,考察了对称双给料口结构对水力旋流器内部流场特性和分级性能的影响。内部流场结果表明,与传统单给料口结构相比,采用对称双给料口结构时,流场切向速度、轴向速度和压强均增大,中心空气柱直径增大,空气柱对称性增强,内旋流与外旋流的交界面LZVV形状更加规则,旋流体内部湍流强度降低,内部流场的稳定性增强。分级性能研究结果表明,采用对称双给料口结构时,细颗粒在沉砂中的分配率降低,粗颗粒(d=12.5μm)在沉砂中的分配率提高了7.87%,不同粒度固体颗粒沿径向规则分布,颗粒错配现象缓解,分级精度提高。研究结果可为水力旋流器的结构优化设计提供理论指导。

沉砂口直径对多组分铁矿石旋流分级密度效应影响

针对铁矿石旋流分级过程中的密度效应问题,根据我国铁矿资源低品位特点,以石英—磁铁矿(1∶1)人工混合矿为研究对象,采用直径100 mm的水力旋流器开展物理试验,系统考察了沉砂口直径变化对分级过程中颗粒密度效应的影响规律。研究结果表明:高密度磁铁矿组分的沉砂分配率较大,其与石英组分的沉砂分配率差异在中间粒度(45μm)附近最为明显,随着沉砂口直径的增大,沉砂分配率差值减小到10%左右。增大沉砂口直径可以减弱密度效应带来的分级粒度和分级精度差异,降低不同密度组分因密度效应产生的交互影响。高密度细粒(d≤20μm)磁铁矿组分在底流错配,造成底流夹细,低密度粗粒(d>45μm)石英组分是溢流跑粗的主要来源。研究结果可为弱化分级过程中颗粒密度效应影响提供理论依据。

基于内部流场特性的旋流器内溢流管长度优化

为了提供一种基于内部流场特性的内溢流管长度优化新方法,系统研究了水力旋流器内溢流管长度变化对湍流强度、空气柱、压强、速度分布等流场特性指标及沉砂分配率、颗粒空间分布等分级性能指标的影响规律。结果表明,对于直径50 mm水力旋流器,当内溢流管过短(l<16 mm)或过长(l>56 mm)时,旋流器内部湍流强度较高,空气柱稳定性降低,部分压力能转换为内能而被浪费,切向速度较小,轴向零速包络面LZVV形状不规则,内部流场稳定性较差。最佳的内溢流管长度为16 mm≤l≤56 mm,此时旋流器内湍流强度较低、空气柱稳定、颗粒空间分布规律性强,分级精度较高。研究结果可为水力旋流器的结构设计提供理论指导。

高浓缩尾矿分级筑坝工艺流程与设计方法

针对目前高浓缩尾矿筑坝过程中分级系统理论设计方法匮乏的现状,通过对分级筑坝计算相关的参量进行归纳分类,总结出了13项分坝系统设计的关键计算参数。基于理论分析,提出了建设工期、底流沉砂率和原矿分配率的理论计算公式,分析了基于分离粒度的水力旋流器选型和数量确定过程,阐述了选厂生产规模与筑坝施工效率之间的分配流程,推导了系统化的旋流分级工艺参数计算方法,并针对某高浓度排矿尾矿库筑坝工程实践,对所提计算方法的可行性和有效性进行了验证。结果表明:在入料尾矿浓度与计算设定值相近的情况下,底流尾矿、溢流尾矿浓度、沉砂产率和底流尾矿中-200目颗粒含量等指标的计算结果与现场监测数值吻合度较好。研究成果可为高浓度排矿尾矿库上游法筑坝施工提供理论与技术支撑。

水力分级旋流器在葫芦素选煤厂的改造实践

分析了葫芦素选煤厂水力分级旋流器入料及产品粒度组成,在高浓度入料的情况下,入料中的高灰细泥形成了次生介质,在分级旋流器中出现了较强的分选现象,影响了分级效率。通过在水力分级旋流器入料煤泥水桶上增加液位—补水自动控制系统,降低旋流器入料浓度,可减弱旋流器内部分选作用,提高分级效率。同时将煤泥水桶的自动液位系统与旋流器入料压力匹配,有效提高了水力分级旋流器的分级效率。

基于旋流器结构改造的磨矿循环负荷优化研究

为了提高现场旋流器的分级效率,降低循环负荷,针对现场旋流器沉砂中细粒级含量多的问题,进行了数值模拟以确定旋流器的最佳结构,并通过现场试验对比了改造效果。试验结果表明:通过延长旋流器进料体包角、平缓入料流线、将统一角度的锥角变更为大-小-大三段锥角等优化措施,可使现场旋流器沉砂-0.074 mm粒级含量降低1.58个百分点,旋流器分级效率提升11.41个百分点,磨矿回路循环负荷降低311.09个百分点;该研究对同类现场指标优化及旋流器效率优化具有指导意义。

分级分选一体化旋流器的研制与应用

针对分级旋流器和水介质旋流器存在的溢流跑粗、入料浓度低的问题,研制了一种可实现分级分选一体化的旋流器。通过禾草沟二号煤矿选煤厂、禾草沟煤业有限公司选煤厂工业性试验结果表明,分级分选一体化旋流器能够提高2个选煤厂的煤泥分级精度,强化粗煤泥分选作用。