SeriesNo.318
December 2002金 属 矿 山 总第318期
METALMINE2002年第12期
选矿工程
HRC高压浓缩机的原理、结构及应用
陈述文 陈启文
(长沙矿冶研究院)
摘 要 高压浓缩是一种新型、高效浓缩技术,可以在高处理能力情况下,产生较高底流浓度。对高压浓缩的原理、生产所采用的主要设备类型以及高压浓缩技术进行了概述;阐述了长沙矿冶研究院制造的高压浓密机的特点;对设备在采矿井下、采矿塌陷区充填、湿法冶金以及微细物料浓缩脱水过程中的应用情况进行了分析。
关键词 高压浓缩 浓缩洗涤 膏状尾矿制备
Principle,StructureandApplicationofHRCHighPressureThickener
ChenShuwen ChenQiwen
(ChangshaResearchInstituteofMiningandMetallurgy)
Abstract Highpressurethickeningisanewhighcapacitythickeningtechnology,whichcanproducehighunderflowdensityathighthroughput.Theprinciple,themainequipmenttypesusedinproductionandthetechnologyofhighpres surethickeningareoutlined.ThecharacteristicsofthehighpressurethickenerdevelopedbyChangshaResearchInstituteofMiningandMetallurgyaredescribedanditsapplicationinthefillingoperationofundergroundmineandcavedarea,hy drometallurgyandmicrofinematerialdewateringarepresented.
Keywords Highpressurethickening,Thickeningandwashing,PreparationofPastytailings
浓密机作为重力沉降脱水设备,在环保、冶金、化工等行业有着极其广泛的用途。
在重力沉降浓缩脱水过程中,矿浆在浓缩过程中经过了两个脱水过程:沉降脱水和压缩脱水。现在工业普遍使用的浓密机,包括高效浓密机,其浓缩过程主要是固体颗粒在沉降段和过渡段的工作过程。当浓密机处于这一工作阶段,采用絮凝浓缩,或其他高效浓缩技术可以大大增加浓密机单位面积固体通量,使设备获得大的处理量。70年代后广泛使用的高效浓密机,如Eimco公司和Doll公司生产的高效浓密机、马鞍山矿山研究院研制的GX系列浓密机、长沙矿冶研究院研制的HR系列高效浓密机,均属于这一类型高效浓密机。处理能力较普遍浓密机有大幅度提高(8~120倍),但其底流浓度一般低于50%。
当浓缩过程进入压缩脱水阶段,固体颗粒的沉降过程已经发生了质的变化。固液分离由固体颗粒的沉降变成了水从浓相层中挤压出来的一个过程。Buscall和White(1987年)在分析絮凝沉降特性时提出了屈服应力的概念,认为絮凝浓缩的压缩阶段,固体的沉降速率和压实程度取决于3种力,即重力、流
出浓相层液体的粘滞力以及浓相层固体颗粒间的应力的平衡。他们认为,絮凝浓缩形成的网状结构物
的压缩脱水仅与压力在关,当浓相层所承受的压力大于临界值,浓相层的浓度才可能大幅度地提高,因此,要获得高的浓密机底流浓度只有通过增加浓缩设备的高度来实现。在对尾煤进行的实验过程中,他们发现,只有当缩床层的高度大于5m,才可能获得体积浓度44%(质量浓度55%)的底流。为了给采矿井下尾矿充填以及湿法冶金中浓缩洗涤提供高浓度的浆体,20世纪90年代中期国外开始高压浓密机(HighCompressionThickener)研制和工业应用,其中以芬兰Outokumpu公司研制的Supalo高压缩性浓密机和Eimco公司生产的ConeThickener为代表。
Supalo型高压缩率浓密机采用新的结构设计,其中包括:
(1)浸入到液化层水平面的给料井;
(2)给料自动稀释;
陈述文,长沙矿冶研究院选矿工程技术及装备研究所,教授级高级工程师,410012湖南省长沙市麓山南路1号。
陈述文等:HRC高压浓缩机的原理、结构及应用 2002年第12期(3)絮凝剂加入和浓密机中床层水平面的自动控制和调节;
(4)低液压阻力的耙子,以降低设备的负荷;(5)采用液压传动。其中具有自动稀释作用的Supalo型给料井为Outokumpu公司专利技术。这种浓密机用以满足采矿充填作业中尾矿高浓度膏体制备以及湿法冶金中浓缩洗涤对浓密机极高底流浓度的要求。
Supalo高压缩浓密机用于MountLeyshon金矿(澳大利亚昆士兰州)尾矿浓缩,磨矿细度80%-0 14mm,浓密机底流浓度可以达到63%,但工业平均浓度只有58%;用于Barrick黄金公司的Strike矿山(美国内华达州)用于浓缩洗涤作业,底流浓度52%;Falconbridge公司的KiddCreek铜-锌选矿厂(加拿大安大略省),为解决尾矿堆存,采用35mSupalo型高压缩率浓密机取代110m普通浓密机,比使用Eimco公司高效浓密机底流浓度提高5个百分点。
笔者在对浓缩过程进行研究的过程中发现,浓缩脱水进入到压缩脱水阶段,浓密机中的浓相层是一个接近于均匀的体系,仅依靠压力将水从浓相层挤压出来是一个极为困难的和漫长的过程。采用絮凝浓缩,尽管固体颗粒的沉降速度大幅度提高,由于受到压缩过程的制约,在获得高底流浓度情况下,浓密机的处理能力不可能大。研究中还发现,破坏浓相层中平衡状态,如通过特殊设计的装置进行搅拌或者采用外加电场的装置破坏浓相层平衡状况,在浓相层中制造低压区域,这些低压区就成了浓相层中水的通道。由于这一通道的存在,浓密机中压缩脱水速度大大加快。
长沙矿冶研究院于20世纪90年代中期开始高压浓密机的研制,将深锥浓密机的特点与高效浓密机的特点结合,研制出HRC系列高压浓密机。由 9m高压浓密机开始,逐级放大。 9m和 12m高压浓密机已用于黄金湿法冶金中浓缩洗涤作业,底流浓度达到65%, 25m高压浓密机已经成功应用于处理含泥极高尾矿,底流浓度超过57%,处理平均粒度4 7 m的绢云母精矿底流浓度超过30%。用于处理平均粒度为2 m的高岭土的 25m高压浓密机正在制作中。1 浓缩脱水过程分析
由于固体物料性质以及沉降介质性质不同,沉降过程有很大差异。表1列出4种物料:含泥低的
铁尾矿1、含泥高的铁尾矿2、湿法冶炼氰化渣以及微米级绢云母精矿在匀速沉降段以及压缩脱水段时的界面沉降速度与相应的沉降固体通量。通常,物料的沉降初始浓度与沉降固体通量存在如下关系:当初始沉降浓度提高,沉降固体通量提高,但达到一个确定的初始沉降浓度后,沉降固体通量随初始沉降浓度的提高而降低。当沉降进入到压缩沉降阶段,界面的沉降速度相当慢,界面的沉降需要经过数小时才可以观察到,因此在高底流浓度情况下获得浓密机高的处理能力的关键是提高浓缩脱水过程中压缩段的脱水速度。
表1 不同沉降阶段沉降速度与固体通量(絮凝沉降)
初始
粒级含量/%沉降物料
浓度
-200目-10 m/%铁尾矿1铁尾矿2氰化渣绢云母
687095100
83828100
1520255
极限沉降速度固体通量沉降/(cm min-1)/(kg m-2 h-1)浓度
/%沉降段压缩段沉降段压缩段60445218
4.51.30.751.25
0.120.360.280.25
[1**********].5
60(浓度60%)94(浓度40%)86(浓度55%)20(浓度12%)
因此,对于不同的沉降阶段,提高沉降过程固体颗粒的沉降通量应采用不同的方法。处于匀速沉降段时悬浮体通过固体沉降实现固液分离,用化学或者物理絮凝或团聚方法,使固体颗粒形成絮团,可大幅度提高沉降固体通量,当沉降过程处于压缩阶段,悬浮体的固液分离要通过液体从浓相层挤压出来的过程实现,提高沉降固体通量的方法应通过提高浓相层的压力以及破坏浓相层系统的平衡状态实现。2 HRC高压浓密机的工作原理及结构
长沙矿冶研究院生产的高压浓密机将高效浓缩技术与高压浓缩技术结合起来,设计的浓密机处理量大,底流浓度高,图1为HRC型高压浓密机的基本结构。设备由传动机构1、浓密机的直筒体部分2、变锥角的下锥3、浓相层中的搅拌器4以及特殊设计的旋流分散给矿井5组成。
待处理物料由给料井给入浓密机中,特殊设计的给料井将流态变化造成的紊流作用降低到最低,使矿浆基本以层流向浓密机周边迁移。在迁移过程中固体颗粒沉降进入到压缩区,澄清的溢流沿浓密机的池壁上升进入溢流堰。压缩区的浓相层在压力作用下通过特殊设计搅拌器的搅拌作用而形成的低压通道进入沉降区域。经过压缩的矿浆自流或通过
总第318期 金 属 矿 山 2002年第12期泵排出。
种不同的产品。浓缩底流用体积泵输送,HR-4.5浓缩机工业考核结果见表4
。
图1 高压浓密机中工作区域以及
其中流体运动状况
图2 高压浓缩系统组成
表2 绢云母的粒度组成 /%
粒级/ m累计含量
+1018.7
+728.8
+563.2
+286.4
-213.6
平均粒径5.85
3 高压浓缩系统的组成及高压浓缩技术
高压浓缩技术作为新的高效浓缩技术,是一项系统综合技术,涵盖了除沉降脱水外的多项技术。
(1)机械设计。高压浓密机内存矿量较普通浓密机多,高粘度的矿浆使浓密机机械扭矩大幅度增加,根据这一特点设计了大扭矩浓密机的传动机构;设备的结构设计包括根据物料性质专门设计的絮凝混合器等;低阻力的耙架结构,选择合适的设备锥角以及高度同样是设备设计中重点考虑的内容。
(2)絮凝。絮凝剂使用效果是高压浓缩技术应用的关键。根据物料性质选择合适的絮凝剂,强化药剂与固体颗粒的混合,可以提高浓密机的处理量,降低絮凝剂的用量。高压浓密机常常用于二段浓缩,给矿浓度往往比较高,高浓度下絮凝剂的作用效果大大降低,根据处理物料的性质采用给料自动稀释系统。
(3)控制方式。控制方式根据用户要求确定,可以采用浓密机料位自动控制,底流浓度自动控制以及根据来料性质变化进行的模糊控制。
(4)高浓度底流输送。高压浓密机产生的膏状底流,采用通用的离心泵已经不能进行输送,采用体积泵输送比较合适。也有采用胶带进行输送,在胶带上铺干渣,将膏状底流通过胶带输送到排放点。高压浓缩系统的组成见图2。4 HRC高压浓密机的应用实践
4 1 江西铜业公司银山铅锌矿绢云母精矿浓缩脱水
处理的物料为浮选绢云母精矿,物料粒度组成见表2,矿物组成见表3。所用的设备为2台HRC-4 5、1台HRC-3共3台高压浓缩机分别处理3
10%粒径2.2含量
43.0给矿浓度
/%3.42矿 物含 量矿 物含 量
68.3
注:沉降粒度分析结果。
表3 绢云母的矿物组成 /%
绢云母高岭石0.4
石 英27.2方解石0.2
黄铁矿0.6赤铁矿0.3
绿泥石1.4其 它0.9
菱铁矿0.7合 计100.0
表4 HRC-4.5浓缩机工业考核结果
药剂用量/(g t-1)127.20
底流浓度/%29.76
溢流固体含量负 荷
-1
/(mg L)/(kg m-2 h-1)
116.00
6.80
4 2 中原冶炼厂氰化渣浓缩洗涤
处理物料为黄金冶炼氰化渣,处理物料的矿物组成见表5,粒度组成见表6。中原冶炼厂原黄金湿法冶金中洗涤作业采用带式压滤机压滤洗涤,作业
成本高,金属流失严重,劳动强度大。在进行技改中,采用2台HRC-12高压浓密机串联替代原压滤洗涤,工业考核结果见表7。为避免絮凝剂对后续作业的影响,采用倾斜管取代絮凝浓缩,获得好的溢流水质。
表5 氰化渣矿物组成 /%
成分赤铁矿铅矿物铜矿物
3.5
1.5
石英22.0
长石14.5
辉石9.5
其它6.0
表6 氰化渣粒度组成 / m
50%粒径15.8
90%粒径47.1
平均粒径26.7
注:激光粒度分析结果
陈述文等:HRC高压浓缩机的原理、结构及应用 2002年第12期
表7 工业考核结果
给矿浓度/%20~25
药剂用量/(g t-1)0~60
底流浓度溢流固体含量/%/(mg L-1)58~67
300
负荷
/(t h-1)6~13
在分流实验基础上,设计了尾矿膏体制备系统,采用2台HRC-25高压浓密机对尾矿进行浓缩。系统2001年投入运行,运行中对设备进行考核,考核结果见表11。底流浓度是根据下段输送泵的能力确定,分流试验中发现,浓度大于59%,采用的蠕动泵已经无法进行输送,因此控制浓度为57%。
表10 工业分流试验结果
项目指标
给矿浓度/%
25
底流浓度给矿负荷溢流固体含量/%/(kg m-2 h-1)/ 10-4
63
80
4 3 邯邢冶金矿山管理局玉石洼铁矿尾矿膏体制
备
地下采矿塌陷区尾矿充填需要将尾矿制备为膏体进行输送和堆存。为此,对邯邢冶金矿山管理局玉石洼铁矿尾矿采用HRC高压浓密机进行了工业分流试验。玉石洼铁矿属于矽卡岩型磁铁矿,尾矿主要由透辉石、透闪石-阳起石为主,其次为绿泥石、方解石及少量角闪石、长石,尾矿粒度极细,-500目含量达到46%(表8、9)。尾矿沉降性能差,极限沉降浓度(24h)仅为46%。采用 1 5m高压浓密机进行分流试验,试验结果见表10。试验结果表明:使用高压浓密机可以获得膏状底流,浓度大于60%。
表8 玉石洼铁矿尾矿的主要化学组成 /%
成 分含量
TFe10.33
SiO237.30
Al2O35.70
CaO26.30
MgO8.60
表11 工业考核结果
给矿浓度
20
台时处理量/t
40
底流浓度/%
57
药剂用量
1
/(g t-尾矿)
60
溢流固体含量/ 10-4
现设备已经稳定运行近1年,设备运行状况良好,但也出现一些问题,主要表现在:
(1)膏状底流输送,设计采用蠕动泵进行膏体输送,浓度超过59%,排放稳定性差,常造成管道的堵塞;
(2)仪表显示不准确,尤其是密度计,造成系统检测和控制困难。5 结 论
(1)高压浓缩技术是一项有广泛用途的新型重力沉降脱水技术,在矿山、湿法冶金、微细物料脱水等领域有广泛市场前景。
(2)应开展高压浓缩技术配套技术的开发,如大体积膏体输送技术的开发等。
(收稿日期 2002 09 27)
表9 玉石洼铁矿尾矿粒度组成 /%
粒级/目+100-100+140-140+160-160+200-200+300-300+400-400+500-500
部分分布
204.902.404.9010.005.007.0045.80
累积分布100.0080.0075.1072.7067.8057.8052.8045.80
筛 分分析结果备 注
信息苑
程潮铁矿井下防洪防汛监控技术
程潮铁矿采矿车间-430m水泵是井下排水的枢纽部位,共有10台水泵,东西区井下所有水平的生产用水和地表透水、地下渗水在这里汇集,造成-430m水仓积水变化、-660m底坑淤泥沉集难以估测等问题。及时观察出井下最低层的水位情况,防止透水淹井事故发生,成为一个重要攻关课题。
为此,程潮铁矿自制了井下水位传感装置,使用继电器的常闭接点作PC远程站模极端子输出信
号,通过现有的电缆线路将信号传输至地面,输入电脑,用微机系统进行编程、解码,将水位情况报告出来。水泵工在地面就能详细了解到井下最低层的水位及泥浆堆积量的情况,有险情发生时便于及时进行处理,从而对井下防洪防汛实施监控。该系统经过8个多月的运行,效果显著,特别是今年防洪防汛期间,取得了较好的预防和排放效果。
(黎宇涛)
SeriesNo.318
December 2002金 属 矿 山 总第318期
METALMINE2002年第12期
选矿工程
HRC高压浓缩机的原理、结构及应用
陈述文 陈启文
(长沙矿冶研究院)
摘 要 高压浓缩是一种新型、高效浓缩技术,可以在高处理能力情况下,产生较高底流浓度。对高压浓缩的原理、生产所采用的主要设备类型以及高压浓缩技术进行了概述;阐述了长沙矿冶研究院制造的高压浓密机的特点;对设备在采矿井下、采矿塌陷区充填、湿法冶金以及微细物料浓缩脱水过程中的应用情况进行了分析。
关键词 高压浓缩 浓缩洗涤 膏状尾矿制备
Principle,StructureandApplicationofHRCHighPressureThickener
ChenShuwen ChenQiwen
(ChangshaResearchInstituteofMiningandMetallurgy)
Abstract Highpressurethickeningisanewhighcapacitythickeningtechnology,whichcanproducehighunderflowdensityathighthroughput.Theprinciple,themainequipmenttypesusedinproductionandthetechnologyofhighpres surethickeningareoutlined.ThecharacteristicsofthehighpressurethickenerdevelopedbyChangshaResearchInstituteofMiningandMetallurgyaredescribedanditsapplicationinthefillingoperationofundergroundmineandcavedarea,hy drometallurgyandmicrofinematerialdewateringarepresented.
Keywords Highpressurethickening,Thickeningandwashing,PreparationofPastytailings
浓密机作为重力沉降脱水设备,在环保、冶金、化工等行业有着极其广泛的用途。
在重力沉降浓缩脱水过程中,矿浆在浓缩过程中经过了两个脱水过程:沉降脱水和压缩脱水。现在工业普遍使用的浓密机,包括高效浓密机,其浓缩过程主要是固体颗粒在沉降段和过渡段的工作过程。当浓密机处于这一工作阶段,采用絮凝浓缩,或其他高效浓缩技术可以大大增加浓密机单位面积固体通量,使设备获得大的处理量。70年代后广泛使用的高效浓密机,如Eimco公司和Doll公司生产的高效浓密机、马鞍山矿山研究院研制的GX系列浓密机、长沙矿冶研究院研制的HR系列高效浓密机,均属于这一类型高效浓密机。处理能力较普遍浓密机有大幅度提高(8~120倍),但其底流浓度一般低于50%。
当浓缩过程进入压缩脱水阶段,固体颗粒的沉降过程已经发生了质的变化。固液分离由固体颗粒的沉降变成了水从浓相层中挤压出来的一个过程。Buscall和White(1987年)在分析絮凝沉降特性时提出了屈服应力的概念,认为絮凝浓缩的压缩阶段,固体的沉降速率和压实程度取决于3种力,即重力、流
出浓相层液体的粘滞力以及浓相层固体颗粒间的应力的平衡。他们认为,絮凝浓缩形成的网状结构物
的压缩脱水仅与压力在关,当浓相层所承受的压力大于临界值,浓相层的浓度才可能大幅度地提高,因此,要获得高的浓密机底流浓度只有通过增加浓缩设备的高度来实现。在对尾煤进行的实验过程中,他们发现,只有当缩床层的高度大于5m,才可能获得体积浓度44%(质量浓度55%)的底流。为了给采矿井下尾矿充填以及湿法冶金中浓缩洗涤提供高浓度的浆体,20世纪90年代中期国外开始高压浓密机(HighCompressionThickener)研制和工业应用,其中以芬兰Outokumpu公司研制的Supalo高压缩性浓密机和Eimco公司生产的ConeThickener为代表。
Supalo型高压缩率浓密机采用新的结构设计,其中包括:
(1)浸入到液化层水平面的给料井;
(2)给料自动稀释;
陈述文,长沙矿冶研究院选矿工程技术及装备研究所,教授级高级工程师,410012湖南省长沙市麓山南路1号。
陈述文等:HRC高压浓缩机的原理、结构及应用 2002年第12期(3)絮凝剂加入和浓密机中床层水平面的自动控制和调节;
(4)低液压阻力的耙子,以降低设备的负荷;(5)采用液压传动。其中具有自动稀释作用的Supalo型给料井为Outokumpu公司专利技术。这种浓密机用以满足采矿充填作业中尾矿高浓度膏体制备以及湿法冶金中浓缩洗涤对浓密机极高底流浓度的要求。
Supalo高压缩浓密机用于MountLeyshon金矿(澳大利亚昆士兰州)尾矿浓缩,磨矿细度80%-0 14mm,浓密机底流浓度可以达到63%,但工业平均浓度只有58%;用于Barrick黄金公司的Strike矿山(美国内华达州)用于浓缩洗涤作业,底流浓度52%;Falconbridge公司的KiddCreek铜-锌选矿厂(加拿大安大略省),为解决尾矿堆存,采用35mSupalo型高压缩率浓密机取代110m普通浓密机,比使用Eimco公司高效浓密机底流浓度提高5个百分点。
笔者在对浓缩过程进行研究的过程中发现,浓缩脱水进入到压缩脱水阶段,浓密机中的浓相层是一个接近于均匀的体系,仅依靠压力将水从浓相层挤压出来是一个极为困难的和漫长的过程。采用絮凝浓缩,尽管固体颗粒的沉降速度大幅度提高,由于受到压缩过程的制约,在获得高底流浓度情况下,浓密机的处理能力不可能大。研究中还发现,破坏浓相层中平衡状态,如通过特殊设计的装置进行搅拌或者采用外加电场的装置破坏浓相层平衡状况,在浓相层中制造低压区域,这些低压区就成了浓相层中水的通道。由于这一通道的存在,浓密机中压缩脱水速度大大加快。
长沙矿冶研究院于20世纪90年代中期开始高压浓密机的研制,将深锥浓密机的特点与高效浓密机的特点结合,研制出HRC系列高压浓密机。由 9m高压浓密机开始,逐级放大。 9m和 12m高压浓密机已用于黄金湿法冶金中浓缩洗涤作业,底流浓度达到65%, 25m高压浓密机已经成功应用于处理含泥极高尾矿,底流浓度超过57%,处理平均粒度4 7 m的绢云母精矿底流浓度超过30%。用于处理平均粒度为2 m的高岭土的 25m高压浓密机正在制作中。1 浓缩脱水过程分析
由于固体物料性质以及沉降介质性质不同,沉降过程有很大差异。表1列出4种物料:含泥低的
铁尾矿1、含泥高的铁尾矿2、湿法冶炼氰化渣以及微米级绢云母精矿在匀速沉降段以及压缩脱水段时的界面沉降速度与相应的沉降固体通量。通常,物料的沉降初始浓度与沉降固体通量存在如下关系:当初始沉降浓度提高,沉降固体通量提高,但达到一个确定的初始沉降浓度后,沉降固体通量随初始沉降浓度的提高而降低。当沉降进入到压缩沉降阶段,界面的沉降速度相当慢,界面的沉降需要经过数小时才可以观察到,因此在高底流浓度情况下获得浓密机高的处理能力的关键是提高浓缩脱水过程中压缩段的脱水速度。
表1 不同沉降阶段沉降速度与固体通量(絮凝沉降)
初始
粒级含量/%沉降物料
浓度
-200目-10 m/%铁尾矿1铁尾矿2氰化渣绢云母
687095100
83828100
1520255
极限沉降速度固体通量沉降/(cm min-1)/(kg m-2 h-1)浓度
/%沉降段压缩段沉降段压缩段60445218
4.51.30.751.25
0.120.360.280.25
[1**********].5
60(浓度60%)94(浓度40%)86(浓度55%)20(浓度12%)
因此,对于不同的沉降阶段,提高沉降过程固体颗粒的沉降通量应采用不同的方法。处于匀速沉降段时悬浮体通过固体沉降实现固液分离,用化学或者物理絮凝或团聚方法,使固体颗粒形成絮团,可大幅度提高沉降固体通量,当沉降过程处于压缩阶段,悬浮体的固液分离要通过液体从浓相层挤压出来的过程实现,提高沉降固体通量的方法应通过提高浓相层的压力以及破坏浓相层系统的平衡状态实现。2 HRC高压浓密机的工作原理及结构
长沙矿冶研究院生产的高压浓密机将高效浓缩技术与高压浓缩技术结合起来,设计的浓密机处理量大,底流浓度高,图1为HRC型高压浓密机的基本结构。设备由传动机构1、浓密机的直筒体部分2、变锥角的下锥3、浓相层中的搅拌器4以及特殊设计的旋流分散给矿井5组成。
待处理物料由给料井给入浓密机中,特殊设计的给料井将流态变化造成的紊流作用降低到最低,使矿浆基本以层流向浓密机周边迁移。在迁移过程中固体颗粒沉降进入到压缩区,澄清的溢流沿浓密机的池壁上升进入溢流堰。压缩区的浓相层在压力作用下通过特殊设计搅拌器的搅拌作用而形成的低压通道进入沉降区域。经过压缩的矿浆自流或通过
总第318期 金 属 矿 山 2002年第12期泵排出。
种不同的产品。浓缩底流用体积泵输送,HR-4.5浓缩机工业考核结果见表4
。
图1 高压浓密机中工作区域以及
其中流体运动状况
图2 高压浓缩系统组成
表2 绢云母的粒度组成 /%
粒级/ m累计含量
+1018.7
+728.8
+563.2
+286.4
-213.6
平均粒径5.85
3 高压浓缩系统的组成及高压浓缩技术
高压浓缩技术作为新的高效浓缩技术,是一项系统综合技术,涵盖了除沉降脱水外的多项技术。
(1)机械设计。高压浓密机内存矿量较普通浓密机多,高粘度的矿浆使浓密机机械扭矩大幅度增加,根据这一特点设计了大扭矩浓密机的传动机构;设备的结构设计包括根据物料性质专门设计的絮凝混合器等;低阻力的耙架结构,选择合适的设备锥角以及高度同样是设备设计中重点考虑的内容。
(2)絮凝。絮凝剂使用效果是高压浓缩技术应用的关键。根据物料性质选择合适的絮凝剂,强化药剂与固体颗粒的混合,可以提高浓密机的处理量,降低絮凝剂的用量。高压浓密机常常用于二段浓缩,给矿浓度往往比较高,高浓度下絮凝剂的作用效果大大降低,根据处理物料的性质采用给料自动稀释系统。
(3)控制方式。控制方式根据用户要求确定,可以采用浓密机料位自动控制,底流浓度自动控制以及根据来料性质变化进行的模糊控制。
(4)高浓度底流输送。高压浓密机产生的膏状底流,采用通用的离心泵已经不能进行输送,采用体积泵输送比较合适。也有采用胶带进行输送,在胶带上铺干渣,将膏状底流通过胶带输送到排放点。高压浓缩系统的组成见图2。4 HRC高压浓密机的应用实践
4 1 江西铜业公司银山铅锌矿绢云母精矿浓缩脱水
处理的物料为浮选绢云母精矿,物料粒度组成见表2,矿物组成见表3。所用的设备为2台HRC-4 5、1台HRC-3共3台高压浓缩机分别处理3
10%粒径2.2含量
43.0给矿浓度
/%3.42矿 物含 量矿 物含 量
68.3
注:沉降粒度分析结果。
表3 绢云母的矿物组成 /%
绢云母高岭石0.4
石 英27.2方解石0.2
黄铁矿0.6赤铁矿0.3
绿泥石1.4其 它0.9
菱铁矿0.7合 计100.0
表4 HRC-4.5浓缩机工业考核结果
药剂用量/(g t-1)127.20
底流浓度/%29.76
溢流固体含量负 荷
-1
/(mg L)/(kg m-2 h-1)
116.00
6.80
4 2 中原冶炼厂氰化渣浓缩洗涤
处理物料为黄金冶炼氰化渣,处理物料的矿物组成见表5,粒度组成见表6。中原冶炼厂原黄金湿法冶金中洗涤作业采用带式压滤机压滤洗涤,作业
成本高,金属流失严重,劳动强度大。在进行技改中,采用2台HRC-12高压浓密机串联替代原压滤洗涤,工业考核结果见表7。为避免絮凝剂对后续作业的影响,采用倾斜管取代絮凝浓缩,获得好的溢流水质。
表5 氰化渣矿物组成 /%
成分赤铁矿铅矿物铜矿物
3.5
1.5
石英22.0
长石14.5
辉石9.5
其它6.0
表6 氰化渣粒度组成 / m
50%粒径15.8
90%粒径47.1
平均粒径26.7
注:激光粒度分析结果
陈述文等:HRC高压浓缩机的原理、结构及应用 2002年第12期
表7 工业考核结果
给矿浓度/%20~25
药剂用量/(g t-1)0~60
底流浓度溢流固体含量/%/(mg L-1)58~67
300
负荷
/(t h-1)6~13
在分流实验基础上,设计了尾矿膏体制备系统,采用2台HRC-25高压浓密机对尾矿进行浓缩。系统2001年投入运行,运行中对设备进行考核,考核结果见表11。底流浓度是根据下段输送泵的能力确定,分流试验中发现,浓度大于59%,采用的蠕动泵已经无法进行输送,因此控制浓度为57%。
表10 工业分流试验结果
项目指标
给矿浓度/%
25
底流浓度给矿负荷溢流固体含量/%/(kg m-2 h-1)/ 10-4
63
80
4 3 邯邢冶金矿山管理局玉石洼铁矿尾矿膏体制
备
地下采矿塌陷区尾矿充填需要将尾矿制备为膏体进行输送和堆存。为此,对邯邢冶金矿山管理局玉石洼铁矿尾矿采用HRC高压浓密机进行了工业分流试验。玉石洼铁矿属于矽卡岩型磁铁矿,尾矿主要由透辉石、透闪石-阳起石为主,其次为绿泥石、方解石及少量角闪石、长石,尾矿粒度极细,-500目含量达到46%(表8、9)。尾矿沉降性能差,极限沉降浓度(24h)仅为46%。采用 1 5m高压浓密机进行分流试验,试验结果见表10。试验结果表明:使用高压浓密机可以获得膏状底流,浓度大于60%。
表8 玉石洼铁矿尾矿的主要化学组成 /%
成 分含量
TFe10.33
SiO237.30
Al2O35.70
CaO26.30
MgO8.60
表11 工业考核结果
给矿浓度
20
台时处理量/t
40
底流浓度/%
57
药剂用量
1
/(g t-尾矿)
60
溢流固体含量/ 10-4
现设备已经稳定运行近1年,设备运行状况良好,但也出现一些问题,主要表现在:
(1)膏状底流输送,设计采用蠕动泵进行膏体输送,浓度超过59%,排放稳定性差,常造成管道的堵塞;
(2)仪表显示不准确,尤其是密度计,造成系统检测和控制困难。5 结 论
(1)高压浓缩技术是一项有广泛用途的新型重力沉降脱水技术,在矿山、湿法冶金、微细物料脱水等领域有广泛市场前景。
(2)应开展高压浓缩技术配套技术的开发,如大体积膏体输送技术的开发等。
(收稿日期 2002 09 27)
表9 玉石洼铁矿尾矿粒度组成 /%
粒级/目+100-100+140-140+160-160+200-200+300-300+400-400+500-500
部分分布
204.902.404.9010.005.007.0045.80
累积分布100.0080.0075.1072.7067.8057.8052.8045.80
筛 分分析结果备 注
信息苑
程潮铁矿井下防洪防汛监控技术
程潮铁矿采矿车间-430m水泵是井下排水的枢纽部位,共有10台水泵,东西区井下所有水平的生产用水和地表透水、地下渗水在这里汇集,造成-430m水仓积水变化、-660m底坑淤泥沉集难以估测等问题。及时观察出井下最低层的水位情况,防止透水淹井事故发生,成为一个重要攻关课题。
为此,程潮铁矿自制了井下水位传感装置,使用继电器的常闭接点作PC远程站模极端子输出信
号,通过现有的电缆线路将信号传输至地面,输入电脑,用微机系统进行编程、解码,将水位情况报告出来。水泵工在地面就能详细了解到井下最低层的水位及泥浆堆积量的情况,有险情发生时便于及时进行处理,从而对井下防洪防汛实施监控。该系统经过8个多月的运行,效果显著,特别是今年防洪防汛期间,取得了较好的预防和排放效果。
(黎宇涛)