1 前言
水力旋流器是利用离心力场分离两相液体的高效分离设备。仅由筒体、锥体、进料体、溢流管、底流口等及部件组成，它具有结构简单、操作方便、生产能力大、分级效率高、占地面积小、无传动部件和易于实现自动控制的优点，在国民经济的许多领域得到广泛应用。
大山选矿厂旋流器主要用于一段磨矿和二段磨矿，一段旋流器型号为Ф660mm，二段为Ф350 mm和Ф380mm型号旋流器。2010年12月大山选矿厂半自磨系统投产，Ф838 mm旋流器首次应用于半自磨磨矿分级系统，由于对新型旋流器的工作条件不是十分的了解，因此，探索Ф838旋流器最佳工艺条件，稳定优化磨矿分级是现场的迫切要求。
2 流程简介
大山选矿厂半自磨系统处理能力2.25万吨/日，采用半自磨+球磨+顽石破碎的SABC流程，半自磨机和球磨机为一对一的配置，半自磨机一台，规格为Φ10.37×5.19m，电机功率为2×5586kw,采用双同步电机进行驱动;球磨机为一台Φ7.32×10.68m溢流型球磨机，电机功率为2×5586kw,也采用双同步电机进行驱动;半自磨机的排料端设有两台3600×7500mm直线振动筛(一台工作，一台备用)进行筛分，筛上产物去顽石破碎系统进行破碎，筛下产物进入旋流器分级系统;旋流器分级系统为两组Φ838-6旋流器组(两组同时工作);顽石破碎系统采用一台MP800型圆锥破碎机，顽石经破碎后返回半自磨机。与半自磨系统配套的为一个160m3浮选机系列，采用9槽160m3浮选机，分为四个浮选作业，采用2-3-2-2的浮选槽配置。半自磨工艺流程见图2-1所示。
3 水力旋流器结构参数优化
针对半自磨磨矿分级系统特点，首先对第一组旋流器进行参数优化，优化后再与另一组旋流器进行比对验证，通过给矿压力、沉砂嘴、溢流管等组合对比试验，探索水力旋流器最佳结构参数。
3.1 使用现状
优化前对半自磨系统磨矿分级系统第1组Φ838旋流器进行工艺性能考查，主要考查分级系统的分级效率及分级产品质量，考查结果见表3-1。
表3-1：原旋流器工艺参数及分级指标
从现场考查数据可以看出：Φ838旋流器使用原参数配置旋流器分级效率仅为52.80﹪，旋流器分级效率偏低;溢流产品细度为64.20%，细度偏差;返砂比为423.83﹪，返砂比偏大。因此有必要对Φ838旋流器参数进行优化。
3.2 旋流器工作压力优化
旋流器压力试验使用两组旋流器同时进行，第1组6台旋流器沉砂嘴为152mm，第2组6台沉砂嘴为158mm，由于两组旋流器供矿有所差异，两组旋流器工作压力稍有不同，试验数据见表3-2，3-3。
表3-2：第一组旋流器不同压力对比结果
表3-3：第二组旋流器不同压力对比结果
从表3-2,3-3可见，两组旋流器虽沉砂嘴直径不同，但都在给矿压力为0.5～0.55 kg/cm2下分级效率最高，而且溢流中-200目含量相对较高。
3.3 旋流器沉砂嘴直径优化
水力旋流器沉砂嘴直径对其生产指标影响很大，随着沉砂嘴直径的减小则沉砂浓度增大，溢流粒度变粗，溢流产率增加，沉砂产率下降，返砂比减小。沉砂嘴直径的优化，以旋流器工作压力0.50 kg/cm2，在第一组旋流器前后两次选用两台不同沉砂嘴进行试验，试验结果见表3-4。
表3-4：不同沉砂嘴试验对比结果
从两组数据来看，沉砂嘴152mm和146mm相差不大，146mm比158mm-200目含量略低，但分级效率要高。由于在实际生产中沉砂嘴存在磨损，所以暂定初装146mm沉砂嘴为最优结果。
为了进一步了解沉沙嘴直径为146mm在不同压力下的分级效果，进行了对比试验，试验结果见表4-5
表3-5：146mm沉砂嘴不同压力试验对比结果
从表3-5可见，旋流器沉砂嘴直径为146mm时，在压力0.45～0.50 kg/cm2时，溢流-200目含量66.77%，分级效率62.23%，分级效果最好。
3.4 旋流器溢流管直径优化
水力旋流器的溢流管直径除影响其生产能力和分离粒度外，还影响其分级效率、返砂比和产物浓度。一般情况下，当溢流管直径增大时，则其生产能力和分离粒度亦增大，溢流产率提高，分级效率相应降低，当溢流管直径减小时，则其结果相反。试验结果见表3。
表3-6：不同溢流管直径试验对比结果
从表3-6可以看出：在旋流器沉砂嘴直径146 mm时，溢流管直径13英寸时，溢流产品质量最好，分级效率也最高。为进一步考查溢流管参数，以13.5、14.0、14.5英寸再次进行试验，对比结果见表3-7。
表3-7：不同溢流管直径试验对比结果
从表3-7可以看出，给矿条件一样，溢流管越小，溢流产品质量越好，分级效率也更高。
另外，继续用上面各种直径溢流管，与直径为152mm和146mm的沉砂嘴进行多次反复试验，通过综合平衡，最后确定选用13.5英寸溢流管，其分级效率及产品质量最好。
3.5 旋流器溢流管插入深度优化
溢流管插入深度一般为0.7-0.8圆柱体高度，插入过深或过浅都会使溢流粒度变粗，沉砂中细粒级含量增加，分级效率下降。不同溢流管插入深度试验对比数据见表3-8：
表3-8：不同溢流管插入深度试验对比结果
从表3-8可见，沉砂嘴146mm，溢流管直径13.5英寸时，溢流管插入深度490mm分级效率最好。
3.6 参数优化数据相比
通过逐步优化，第一组旋流器6台全部改为溢流管直径13.5英寸，溢流管插入深度490mm，第二组旋流器保持原配置不变，进行对比试验结果见表3-9。
表3-9：优化参数与原配置试验对比结果
通过优化后的旋流器参数分级效果有所改善，第1组-200目含量比第2组提升了1.16%，基本达到了试验的目的。
4 结论
1、在一定的给矿条件下，水力旋流器的溢流管、沉砂嘴的大小直接影响到水力旋流器的各项技术指标，依据现场实际供矿条件合理搭配水力旋流器的结构参数，是提高水力旋流器分级指标有效途径与手段。
2、通过试验研究，确定半自磨系统φ838旋流器组的给矿压力应在0.50 kg/cm2左右，初装沉砂嘴直径为146mm，溢流管直径为13.5英寸，溢流管插入深度为490mm。
3、对φ838旋流器进行工艺参数优化后的验证试验结果表明，旋流器沉砂嘴直径146mm、溢流管内径13.5英寸、插入深度490mm的溢流管，分级效率及溢流产品质量好于原配置参数指标，并在随后的生产实践中得到了证实。
参考文献：
1.德兴铜矿.Φ838旋流器参数优化的研究报告[R].江西德兴：德兴铜矿，2012
2.中国恩菲工程技术有限公司.江西铜业股份有限公司德兴铜矿扩大采选生产规模技术改造大山选矿厂30000t/d改扩建初步设计书[R].北京：中国恩菲工程技术有限公司，2008
3.高太等.齐大山铁矿选矿分厂二次分级旋流器参数优化研究[J].金属矿山，2008(7)：58-60
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编辑：北方有色网
来源：江西铜业股份有限公司德兴铜矿
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