钟伟均
广东广业云硫矿业有限公司 广东云浮 527343
摘要：文章分析了某选矿厂破碎—筛分作业工艺流程与存在问题，提出了破碎—筛分工艺改造方案，解决了破碎—筛分工艺流程不畅问题，而且提高了破碎、筛分作业效率。
关键词：选矿；破碎；筛分；工艺；技术改造
引言
筛分作业在选矿厂中起着重要的作用，筛分技术水平的高低直接影响破碎环节的生产效率、磨矿给料的粒度以及企业的经济效益。降低破碎产品的粒度、降低磨矿给矿的粒度有利于提高磨机的处理能力，实现多碎少磨，从而降低企业生产成本，下文详细探讨选矿厂破碎系统进行技术改造案例。
1 矿产的选矿过程
选矿过程需要掌握一定的技巧，矿产的选矿过程大致分为以下四个步骤。
（1）对山体中的原矿石进行破碎。矿石主要是以山体为基础的形态存在于自然界的，从矿的中部和上部获取的矿石力度为500~1500mm，借助机械力量把粒度变成5~25mm左右。破碎的方式有很多种，比如冲、压、劈等等各种方式。
（2）将开采出来的矿石进行研磨。矿石的研磨过程是为了进一步改变其粒度，研磨过程需要用到的设备有棒磨机、自磨机和球磨机等等，这个过程可以算是整个选矿过程中消耗能源最大最多的部分，大概占了消耗总量的50%。
（3）将研磨好的矿石进行筛分。在进行筛分的过程中会得到粒度不一样的物料，将这些物料按照在水中的不同的沉降速度进行等级的划分。
（4）洗矿过程。这一过程根据洗矿工艺中去除矿石杂质的难易程度可以大概分为三种类型，分别是：难洗类型、中等可洗类型和易洗类型三种。这种过程的分类和矿石的共生环境有着莫大的关联，比如矿石存在的环境中周围黏土的性质、含量、水分指数、形态等几个方面；使用频率较高的洗矿设备有水力洗矿筛、筒形洗矿机、槽型洗矿机之类等等，这些设备最终是否需要用到要根据不同的洗矿难度来进行选取：例如水力洗矿筛主要应用于一些易洗类型的矿石，并采用固定住筛上水枪进行冲洗的方法，然而槽型洗矿机的应用主要在洗矿产的洗矿过程中，其设备构造与此过程更为契合。
（5）对于矿石选矿，它的物理方法是将矿物原料的不同形态进行物理分离，而化学方法则是对矿物中的一些本来就存在的有害物质进行处理。矿石的选矿过程对化学方法的应用次数较少一些，原因是矿产元素自身的化合价较多，化学性质很活跃，很容易和其他元素发生反应，所以，从工艺技术的类型来划分，应该把这个过程分为物理选矿和化学选矿。
2破碎系统进行技术改造概况
筛分作业在选矿厂中起着重要的作用，筛分技术水平的高低直接影响破碎环节的生产效率、磨矿给料的粒度以及企业的经济效益。降低破碎产品的粒度、降低磨矿给矿的粒度有利于提高磨机的处理能力，实现多碎少磨，从而降低企业生产成本。某新建选矿厂，设计原矿处理能力为 200 万 t/a，并于 2016 年进行试生产。2017 年选厂正式投产后，因原矿含水量大、黏度高，破碎—筛分工艺流程不够顺畅，作业效率低，制约整个选厂的生产。为适应生产的需要，使生产能力达到 200 万 t/a 及以上的目标，对选厂破碎系统进行技术改造。
2． 1 破碎—筛分工艺流程
选矿厂破碎—筛分作业采用三段两闭路工艺流程，见图 1。
图 1 破碎工艺流程
原矿经棒条筛（孔径 100 mm）进行预先筛分后，筛上进入美卓 C100 颚式破碎机粗碎至 － 200mm 后，粗碎产品和棒条筛筛下产品进入中间储矿仓；储矿仓矿料给入双层振动筛筛分，筛上进入美卓HP400 圆锥破碎机进行中碎，产品再返回双层筛筛分；双层筛中间产品给入辊压机（洪堡 ＲP5.0-120/80）进行细碎，细碎产品给入强力弛张筛（宾得KＲL /E3000 × 8Ｒ45）进行筛分，筛上再返回辊压机进行细碎；双层筛筛下和弛张筛筛下合并成为最终破碎产品给进入磨矿—选别流程。
2． 2 存在问题
破碎—筛分流程从开始生产时就不流畅，“卡脖子”现象严重，影响整个生产工艺流程的运行。经分析，主要原因有两个。
（1）原矿水分含量高、黏度大，中间储矿仓矿料给入双层振动筛时容易堵塞下矿漏斗，无法稳定、均匀给矿，且筛分效果极差，“糊筛子”现象严重。
（2）细碎给料漏斗堵塞现象严重，不能满足辊压机正常工作时给料料柱至少 1 m 高的要求，且因矿料黏度大，料柱也常出现黏结现象。尽管后来通过接入高压风管进行定时吹风，但仍不能避免给料堵塞问题。
原矿含泥量、含水量均较大，在细粒级矿料中二者极易混合形成高黏度的矿泥，是造成破碎—筛分工艺流程运行不畅的根本原因。
2 筛洗工艺的选择
生产中对粗碎产品矿料进行取样分析发现，当矿料水分高于 6.0%时，容易出现矿料黏结、细碎给料漏斗堵塞现象，而低于 6.0% 时基本不会出现该现象。因此解决问题的关键是降低矿料黏度，最好是将原矿中的水分降低到 6.0% 以下，但因原矿性质和井下采矿生产工艺限制，难度极大。原因主要有：①矿山为井下开采，选厂入选的矿石水分较高；②矿山井下胶结充填遗漏的部分充填物常与矿石混在一起形成黏性矿，难以区分；③采出的矿石在井下使用双齿辊破碎机进行预先破碎，选厂入选的矿石细粒级含量相对较高。
表 1 粗碎产品筛析试验结果
对粗碎产品试样进行筛析试验，结果见表 1
由表 1 可知，粗碎产品中 － 6 mm 粒级占40.00%，含水量 26.04%，占总水分的 86.80%。因磨前湿式预选要求入选矿料粒度为 － 10 mm，如将－ 6.00 mm 粒级粗碎产品给入磨前湿选进行有效分离，则 + 6.00 mm 的粗碎产品水分就会降低为2.64%，这会极大地降低了中间储矿仓矿料的黏度和细粒级含量，彻底解决双层筛和辊压机进出料漏斗的堵塞问题。同时，－6 mm 粒级矿料进入湿式磁预选也可以降低破碎系统的能耗和设备损耗。因此，采用水洗筛分（筛洗）工艺分离出 － 6 mm 粒级的粗碎产品进行磨前湿式磁预选，可解决破碎—筛分工艺流程不顺畅的问题，提高作业效率。
3 筛洗工艺
3． 1 筛分设备选择与改造
通过考察国内成功解决入选矿石黏度大、水分高问题的选厂，结合矿石性质和筛分设备使用经验，选厂确定选用 2YAH92460 型双层圆振动筛，设备性能见表 2。
表 2 2YAH92460 双层圆振动筛技术性能指标
按照选厂 200 万 t/a 的原矿处理能力，考虑到后续扩产，根据设备技术性能和理论计算，对该双层圆振动筛进行改造，以满足筛洗工艺要求。在双层圆振动筛上层筛面上安装 8 条高压水管，在下层筛面上安装 1 条高压水管。每条水管上都有若干冲洗水孔，每条水管都可以独立开关。现场根据矿石黏度和矿量的多少确定水管的开启数量，控制冲洗水量。生产试验结果表明，冲洗水垂直于筛面时，冲洗效果最好，但也可根据实际生产状况进行调整。
3． 2 破碎—筛分工艺改造
将改造好的双层圆振动筛安装在中间储矿仓和双层圆振动筛之间，对双层圆振动筛给料进行筛洗脱泥。上层筛片孔径为 40 mm，下层筛片孔径为 6mm，下层筛下产物泵送至磨前湿式预选，筛上继续给入双层振动筛，改造后的破碎工艺流程见图 2。
图 2 改造后的破碎工艺流程
3． 3 应用效果
破碎—筛分工艺流程增加筛洗工艺后，生产运行平稳。筛洗后，水分高、黏度大的细粒级筛下物料提前分离，泵送到磨选系统；大粒级筛上产品的块矿仅表层有些水分，水分得到降低。改造前后取样对比分析表明，改造前原矿水分为 12.00% 左右，改造后双层圆振动筛筛上矿料水分降至 3.90% 左右，黏度大大降低，破碎—筛分工艺流程运行顺畅，效果十分明显。
粗碎产品筛洗后，可分离出水分高的细粒级产品，余下的粗粒级水分很低。这就从根本上解决因原矿水分大、黏度高导致的破碎—筛分工艺流程不畅的问题，提高了破碎—筛分效率。同时，细粒级进行磨前湿式预选可降低中、细碎系统的破碎与筛分作业负荷，提高粗粒级矿料的破碎效果。
4 结束语
某选矿厂通过在原破碎—筛分工艺流程的中间储矿仓和双层振动筛之间增设筛洗工艺，提前分离出粗碎产品中水分 26.04% 的细粒级（－6 mm）部分，进入磨前湿式磁预选。不仅降低了进入双层振动筛矿料的水分和黏度，还降低了中、细碎和筛分的作业负荷。改造后，解决了双层振动筛和辊压机严重堵塞问题，破碎—筛分工艺流程变得顺畅，提高了破碎、筛分效率，生产指标得到优化。粗碎产品合格粒级提前进入磨矿—选别流程，避免了在中、细碎作业中的循环，节约了能耗。
当筛洗工艺的双层圆振动筛出现故障需要检修时，调整筛洗机给料漏斗卸料方式（将筛洗工艺短路）即可恢复到原工艺流程，对生产影响很小。该选厂的改造经验，可为其他处理因原矿水分大、黏度高而造成破碎—筛分工艺流程不畅的类似选厂提供借鉴。
参考文献
［1］ 《现代铁矿石选矿》编委会． 现代铁矿石选矿［M］． 合肥：中国科学技术大学出版社，2009．
［2］ 张乐元，王 博，张 伟． 山东金岭铁矿筛分系统优化改造［J］． 现代矿业，2010（2）：121-122．
［3］ 郭灵敏，陈 雯，杨 光，等． 东鞍山烧结厂碎磨设备大型化后流程考查及分析［J］． 矿冶工程，2016，36（1）：44-48．
［4］ 王宏勋． 降低破碎与磨矿能量消耗的途径［J］． 金属矿山，1983（8）：29-33．
论文作者:钟伟均
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年16期
论文发表时间:2019/11/7
标签：振动筛论文; 矿石论文; 工艺流程论文; 黏度论文; 水分论文; 原矿论文; 粒度论文; 《建筑学研究前沿》2019年16期论文;