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提高某低品位磷矿擦洗作业产率的研究

2022-10-12刘润哲施剑声杜令攀

云南化工 2022年9期
关键词:精矿产率工艺流程

方 舒,刘润哲,赵 辉,郎 旭,施剑声,胡 刚,杜令攀

(1.云南磷化集团晋宁磷矿,云南 昆明 650600;2.云南磷化集团以后想公司研发中心,云南 昆明 650600;3.国家林资源开发利用工程技术研究中心,云南 昆明 650600)

云南低品位胶磷矿具有贫、细、杂的特点,由于低品位原矿的品质较差,杂质含量高,含泥量大,因此浮选成本较高[1-3]。云南某磷矿利用擦洗装置对低品位原矿进行擦洗脱泥后,生产的产品作为浮选原料矿,为提高低品位磷矿的精矿产率,开展了擦洗脱泥工艺优化工业实验。在工艺改造前,擦洗脱泥后的低品位精矿产率为83.02%。通过脱水工序工艺流程改造,将旋流器底流引入脱水筛脱水,脱水筛筛下液再进入过滤机过滤,解决了原工艺流程中筛下液直接排尾粉精矿损失较多的问题。改造后,低品位浮选矿产率达到93.48%,提高了低品位磷矿资源的利用率。

1 改造前的擦洗工艺

1.1 分级脱泥工序

低品位磷矿石经擦洗后,粒径小于 4 mm 的粉矿随洗矿机溢流进入矿浆砂泵池,然后抽入两段旋流器开路流程进行分级脱泥。一段 Ф350 mm 旋流器,回收 74 μm~4 mm 粒级的粉精矿产品;溢流进入二段 Ф125 mm 旋流器后再次分级脱泥,回收19~74 μm 细粒级的精矿产品,二段旋流器溢流作为最终尾矿。

1.2 精矿脱水工序

一、二段旋流器分级后的粒径≥19 μm 的底流产品,合并进入脱水工序进行精矿脱水作业。过滤机滤饼合并脱水筛筛饼成为精矿产品,过滤机滤液合并脱水筛筛下液进入洗矿机,作为洗矿机的洗矿补加水。具体工艺流程见图1。

图1 擦洗分级脱泥工艺流程图

2 改造前擦洗工艺分析

2.1 分级脱泥工序产率损失

2.1.1 脱泥工序中的产率损失

从原矿堆场抽取生产用浮选原矿,做筛析和水析的实验,分析出≥74 μm、≥38 μm、≥19 μm 及<19 μm 的各个粒级的产率,结果如表1。

表1 擦洗低品位磷矿的实验室产率

1)通过分析,浮选原矿中粒径≥19 μm 的产率为95.95%,原设计19~38 μm 的含量只能回收60%的量,校正后浮选精矿产率为92.47%+3.48%×60%=94.56%,即通过旋流器分级后,块精矿与粉精矿产率和应为94.56%。

2)生产过程中产率为94.74%,与实验室产率94.56%相差不大,说明旋流器分级效果达到了设计效果。

2.1.2 旋流器分级效率分析

一段Φ350无等降旋流器主要回收 38 μm 细粒级的精矿产品,二段主要回收 19 μm 细粒级的产品,因此一段旋流器分析 74 μm 和 38 μm 的分级效率,二段旋流器分析 19 μm 的分级效率。如表2所示。

根据表2计算两段旋流器的分级效率为:

表2 低品位原矿分级效率

1)一段旋流器 74 μm、38 μm、19 μm 的分级效率分别为:

E74 μm=79.41%,E38 μm=79.30%,E19 μm=72.63%

2)二段旋流器 74 μm、38 μm、19 μm 的分级效率分别为:

E74 μm=67.29%,E38 μm=71.03%,E19 μm=76.28%

现有一段旋流器 74 μm 的分级效率为79.41%,38 μm 的分级效率为79.41%和79.30%;二段旋流器 19 μm 的分级效率为76.28%,两段旋流器的分级效率都较高。旋流器达到了有效分级脱泥的作用。

2.2 精矿脱水工序产率损失

抽取擦洗装置 72 h 的流程样,擦洗作业生产指标见表3。

表3 擦洗作业生产指标

根据表3:

1)过滤机和脱水筛作业后,总精矿产率为:

45.63%+(20%+17.39%)=83.02%

2)旋流器沉砂进入精矿脱水工序后,滤饼、筛饼合并产率为37.39%。与分级脱泥后沉砂产率49.12%相比,降低了11.73%。其中:过滤机滤液产率为0.7%,说明过滤机脱水后产率损失不多;脱水筛筛下液产率为11.03%,筛下液产率较高,是精矿脱水工序产率损失的主要原因。因此,精矿脱水工序中,产率损失的主要设备为脱水筛。

3)筛下液返浆进入洗矿机再次循环,由于洗矿机经常漫浆,这部分精矿部分不仅难以有效回收,还加大了工艺流程的负荷。

2.3 脱水筛工作原理

精矿浆进入脱水筛,利用2个 6 kW 的高频电机带动整个脱水筛进行高频率前后振动.在均衡的高频率振动作用下,矿浆中底层接触筛面的细粒级精矿,透过筛板沉降并进入筛下液;上层较细粒级精矿随着高频振动随矿浆液逐渐进入筛下液。最终留在筛饼中的粉精矿将很少。较粗粒级矿粒和较细粒级矿粒,在前后振动、挤压的作用下,脱水筛前端矿层逐渐堆实,水份逐渐脱除,最后成为压实的粉精矿。

2.4 脱水筛进浆、筛饼、筛下液的粒度情况

现用的脱水筛筛隙为 0.3 mm,进入脱水筛的粉精矿粒度为 19 μm 以上。由于筛隙过大,大部分大于 19 μm 小于 0.3 mm 的粉精矿进入筛下液无法回收。

取样分析脱水筛进浆、筛饼和筛下液,并分析各个粒度的分布情况如表4所示。

表4 脱水筛进浆、筛饼及筛下液粒级分布表

对比分析脱水筛进浆、筛饼和筛下液的粒度分布:

1)≥74 μm 的粒级粉精矿在进浆、筛饼、筛下液中的分布情况:进浆粉精矿的产率为71.68%,筛饼粉精矿的产率为80.11%,筛下液粉精矿的产率70.83%,它们间的差距较小,说明脱水筛在作业过程中,≥74μm的粉精矿不能有效回收。

2)38~74 μm 的粒级粉精矿分布情况:进浆粉精的矿产率为20.76%,与筛下液的17.93%较接近,而筛饼中只有8.09%。说明脱水筛在作业过程中,38~74 μm 的粉精矿不能有效回收。

3)<38 μm 粒级粉精矿分布情况:进浆产率为7.56%,筛饼和筛下物产率为11.80%和11.24%。这说明脱水筛在作业过程中,<38 μm 的粉精矿不能有效回收。

综上,各个粒级粉精矿在脱水筛筛下液中分布与筛饼、进浆一致,脱水筛在作业过程中没有回收各个粒级粉精的作用。

3 精矿脱水工艺流程改造及应用效果

根据调查结果,原工艺存在以下问题:

1)脱水筛在作业过程中存在缺陷;

2)脱水筛筛下液引入洗矿机,工艺流程过长,增加循环流程的负荷,经过的工艺点较多,得不到有效回收。

3.1 改造方法

改变脱水工艺流程:由经过洗矿、分级、脱水的大循环,改为进入过滤机的小循环。先将旋流器底流引入脱水筛脱水,再将脱水筛筛下液引入过滤机脱水,确保精矿脱水工序的最后一个环节为过滤机,以减少粉精矿产率损失。

3.2 改造条件

脱水筛筛下液引入过滤机进浆的条件为:脱水筛筛下液粒度条件和过滤机进浆相近,过滤机进浆浓度大于50%。

根据表5,脱水筛筛下液中粒度分布与脱水筛进浆粒度分布相近,而脱水筛进浆和过滤机进浆均为一、二段旋流器合并底流矿浆,因脱水筛筛下液与过滤机进浆粒度分布一致。

根据表5数据,脱水筛平均浓度达到57.52%,达到过滤机进浆浓度≥50%的条件。

表5 脱水筛进浆、筛饼、筛下液的矿浆浓度

综上,脱水筛筛下液可引入过滤机进浆。

3.3 脱水设备的改造

脱水筛筛下液引入过滤机进浆后,为保证过滤机过滤效率不降低,先对过滤机脱水设备进行改造。在过滤机的真空泵上加装一台 75 kW 的变频器,通过变频器提高真空泵转速,提高过滤机吸水速率,以提高过滤机小时处理量及过滤效率。

根据2BE系列水环真空泵及压缩机的基本参数,2BE1303-0水环真空泵,110 kW 功率电机的最大抽气速率范围41.7~66.7 m3/min,设置真空泵频率 55 Hz,过滤机运行频率 31 Hz,最大抽气速率 58 m3/min。在变频器增加真空泵转速后,对过滤机的小时处理量进行对比,结果如表6所示。

表6 真空泵提高转速前后处理量的对比

调整工艺参数后进行生产,过滤机的处理量由 38.04 t/h 提高到 42.08 t/h,提高了10.62%,达到进入脱水筛的处理量降低的目的。

3.4 脱水工艺流程的改造

原分级脱泥工艺流程不变,改变脱水工序的生产工艺流程:将一、二段旋流器的合并底流产品,先引入脱水筛进行一次精矿脱水,脱水筛筛下液再引入过滤机进行二次脱水。将脱水筛筛饼和过滤机脱水后的滤饼作为最终精矿产品。

改造内容:在脱水筛下方,增加一个筛下液的矿浆储槽,用泵将筛下液抽入过滤机进浆,具体工艺流程见图2。

图2 改造后的工艺流程图

3.5 改造效果

工艺流程改造后,在同等条件下进行试验,流程改造后的总产率为93.48%,与原产率83.02%相比,提高了10.46%。试验结果如表7。

表7 精矿脱水工序改造前后产率损失情况对比表

4 结论

1)通过脱水工序流程改造,将原脱水筛筛下精矿产品引入过滤机,过滤机滤液中粉精矿产率只有1.1%,可以有效回收脱水筛筛下液中的粉精矿。

2)改造后,脱水筛的返浆进入洗矿机的量减少,洗矿机漫浆次数减少,擦洗装置水单耗由原来的 0.3 m3/t 原矿降低到 0.264 m3/t 原矿,降低水消耗 0.035 m3/t 原矿。

3)工艺改造后,脱水筛筛下液中的粉精矿,经由原来分级脱泥和精矿脱水工序的流程大循环,改为经过脱水工序的小循环后,低品位精矿产率提高了10.47%的产率,按照年处理量160万吨,可多生产精矿16.75万吨。减少了尾矿排放,有效利用低品位磷矿资源,延长了矿山服务年限。

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