桂 俠（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

德興銅礦三期硫精礦脫水系統(tǒng)技術(shù)改造

桂 俠
（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 德興銅礦，江西 德興 334224）

2012年德興銅礦三期硫精礦脫水系統(tǒng)過(guò)濾物料由標(biāo)準(zhǔn)硫精礦改為高品位硫精礦，由于粒級(jí)、比重的改變，系統(tǒng)流程不暢，生產(chǎn)不能正常進(jìn)行。通過(guò)對(duì)不滿足生產(chǎn)的設(shè)備現(xiàn)狀和流程環(huán)節(jié)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)處理高硫時(shí)正常生產(chǎn)。

硫精礦脫水系統(tǒng)；礦漿；濃縮；改造；旋流器；渣漿泵

1 引言

隨著德興銅礦13萬(wàn)t/d擴(kuò)能項(xiàng)目的完工，三期硫精礦脫水系統(tǒng)將集中過(guò)濾大山廠和泗選廠高硫浮選的精礦，物料由標(biāo)準(zhǔn)硫精礦變?yōu)楦咂肺涣蚓V（以下分別簡(jiǎn)稱標(biāo)硫和高硫）。由于三期硫精礦脫水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工藝條件與設(shè)備均按低比重的標(biāo)硫設(shè)計(jì)，濃縮、過(guò)濾高比重、高產(chǎn)量的高硫有較多的不適應(yīng)性，系統(tǒng)流程不暢，表現(xiàn)為：濃密機(jī)經(jīng)常壓死、地下室渣漿泵物料輸送不暢、陶瓷過(guò)濾機(jī)臺(tái)效不高和系統(tǒng)設(shè)備、設(shè)施容易腐蝕等。為了確保三期硫精礦脫水工藝系統(tǒng)處理高硫時(shí)系統(tǒng)生產(chǎn)順利進(jìn)行，對(duì)不滿足生產(chǎn)的設(shè)備現(xiàn)狀和流程環(huán)節(jié)進(jìn)行了改造。

2 三期硫精礦脫水系統(tǒng)改造的原因

2.1 三期硫精礦脫水系統(tǒng)簡(jiǎn)介

原三期硫精礦脫水系統(tǒng)主要承擔(dān)大山選礦廠的硫精礦脫水生產(chǎn)任務(wù)，于1993年建成投產(chǎn)。投產(chǎn)時(shí)系統(tǒng)配置的主要設(shè)備是φ45m周邊傳動(dòng)濃密機(jī)2臺(tái)、4/3C-AH渣漿泵4臺(tái)和GPY-80圓盤(pán)過(guò)濾機(jī)4臺(tái)。采用工藝流程為濃縮—過(guò)濾兩段工藝，流程圖如圖1所示。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多次改造后，現(xiàn)在主要設(shè)備配置是，濃縮設(shè)備采用φ45m周邊傳動(dòng)濃密機(jī)2臺(tái)，礦漿揚(yáng)送設(shè)備采用6/4E-AH渣漿泵4臺(tái)，過(guò)濾設(shè)備采用45m2陶瓷過(guò)濾機(jī)6臺(tái)。13萬(wàn)t/d擴(kuò)產(chǎn)后，根據(jù)德興銅礦高硫生產(chǎn)和脫水規(guī)劃，系統(tǒng)將對(duì)大山和泗洲選礦廠生產(chǎn)的高品位硫精礦進(jìn)行集中脫水處理。

圖1 原工藝流程圖

2.2 過(guò)濾高硫精礦后的運(yùn)行情況

2012年初，大山選礦廠高硫開(kāi)始試生產(chǎn)，4月份生產(chǎn)趨于正常，三期硫系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行高硫脫水生產(chǎn)，過(guò)濾物料由標(biāo)硫變?yōu)楦吡颉５?012年8月，隨著大山和泗洲選礦廠高硫產(chǎn)量和品位的逐步提高和穩(wěn)定，并集中到三期硫系統(tǒng)過(guò)濾，處理量進(jìn)一步加大，高硫精礦處理量設(shè)計(jì)值為2594t/ d，地下室至過(guò)濾機(jī)分漿桶高差27.6m。系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力2臺(tái)φ45m周邊傳動(dòng)濃密機(jī)處理能力3180t/d，6/4E-AH渣漿泵的揚(yáng)程42m，6臺(tái)45m2陶瓷過(guò)濾機(jī)設(shè)備性能良好，設(shè)計(jì)處理能力0.5t/m2·h，設(shè)備能力富余。

在此情況下，生產(chǎn)過(guò)程中問(wèn)題卻逐漸出現(xiàn)：φ45m周邊傳動(dòng)濃密機(jī)耙架壓死、周邊傳動(dòng)齒條斷裂、驅(qū)動(dòng)電流過(guò)高等故障；高硫精礦集中沉降在池中心部位難以流動(dòng)，出現(xiàn)濃縮機(jī)下料口、管道堵塞，渣漿泵軸承經(jīng)常燒壞，礦漿輸送不暢；導(dǎo)致陶瓷過(guò)濾機(jī)臺(tái)效也達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)能力問(wèn)題逐漸積累。因此，問(wèn)題愈發(fā)明顯，到2012年底，累計(jì)發(fā)生濃密機(jī)壓死事件10余次，地下室渣漿泵軸承斷裂20多個(gè)，電機(jī)燒毀10余次。整個(gè)系統(tǒng)難以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不能滿足高硫集中過(guò)濾生產(chǎn)需要。

2.3 原因分析

濃密機(jī)不適應(yīng)高硫濃縮，高濃度礦漿難以輸送，系統(tǒng)難以正常生產(chǎn)的主要原因是物料產(chǎn)生變化，由標(biāo)硫變?yōu)楦吡?，物料性質(zhì)情況見(jiàn)表1。

表1 物料性質(zhì)

濃密池內(nèi)礦粒的沉降末速按斯托克斯公式v0=54.5d2× δ-Δ /μ計(jì)算（式中v0為礦粒沉降末速度；d為礦粒直徑；δ為礦粒重度），由此公式可知，礦粒沉降末速與粒徑平方成正比。

高硫與標(biāo)硫精礦相比，高硫礦粒比重加大、粒度變粗，沉降末速也相應(yīng)加大。在實(shí)驗(yàn)室測(cè)得高硫精礦靜態(tài)沉降速度0.57mm/s、標(biāo)硫精礦靜態(tài)沉降速度0.034mm/s，表明高硫比標(biāo)硫沉降速度大得多。濃密機(jī)底流礦漿的均勻穩(wěn)定性是保證礦漿輸送系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵之一，但是高硫精礦進(jìn)入濃密池后快速沉降，礦粒大部分沉積在濃密機(jī)中間部位，池底礦漿濃度高，流動(dòng)性差，板結(jié)在池底斜坡上基本不能流動(dòng)，引起濃密池下料口和輸送管道的堵塞，會(huì)造成地下室渣漿泵運(yùn)行不正常。當(dāng)?shù)V漿濃度達(dá)到70%時(shí)，渣漿泵運(yùn)行的礦漿物理空間高度產(chǎn)生的阻力水頭會(huì)達(dá)到46m水柱，超過(guò)6/4E-AH渣漿泵的42m水柱揚(yáng)程，也是造成渣漿泵難以輸送高濃度礦漿的另一個(gè)因素［1-2］。

3 三期硫脫水系統(tǒng)改造的主要內(nèi)容

3.1 改造的對(duì)策與思路

由于濃密機(jī)不適應(yīng)高硫濃縮，整體改造費(fèi)用巨大且耗時(shí)很長(zhǎng)，將造成高硫系統(tǒng)停產(chǎn)。為盡快地穩(wěn)定三期硫系統(tǒng)生產(chǎn)流程，保證生產(chǎn)正常進(jìn)行，對(duì)工藝進(jìn)行局部?jī)?yōu)化、改造，改變濃縮—輸送—過(guò)濾的工藝，以改此流程存在的高濃度礦漿難以輸送的環(huán)節(jié)，采用預(yù)分級(jí)濃縮工藝，增加旋流器預(yù)分級(jí)流程，以渣漿泵輸送低濃度礦漿至旋流器分級(jí)，實(shí)現(xiàn)礦漿經(jīng)預(yù)分級(jí)濃縮后的底流向陶瓷過(guò)濾機(jī)給礦，溢流返回濃密機(jī)再次濃縮、過(guò)濾。預(yù)分級(jí)濃縮工藝可以將大部分粗粒級(jí)礦物以高濃度礦漿形式給入過(guò)濾機(jī)，只有小部分細(xì)粒級(jí)礦物返回濃密機(jī)再次濃縮。這樣不僅減輕了濃密機(jī)的負(fù)荷，而且提高了濃密機(jī)濃縮后礦漿的可流動(dòng)性和可輸送性，可以實(shí)現(xiàn)高硫精礦的正常脫水生產(chǎn)［3-5］。

3.1.1 旋流器分步濃縮流程

改變過(guò)濾系統(tǒng)流程，增加旋流器預(yù)先分級(jí)作業(yè)，改造后工藝流程圖如圖2所示。在過(guò)濾機(jī)層安裝旋流器，大山廠和泗洲廠來(lái)量經(jīng)過(guò)旋流器分級(jí)濃縮，底流直接給入過(guò)濾機(jī)，溢流進(jìn)入濃密機(jī)濃縮后，底流再揚(yáng)送至過(guò)濾機(jī)。

圖2 改造后工藝流程圖

3.1.2 旋流器選型及安裝

第一步：在濃密機(jī)分礦箱下的地面上安裝1臺(tái)6/4E-AH渣漿泵，降低了揚(yáng)程6.58m（濃密池地下室至地面高度），在過(guò)濾機(jī)層分別安裝了2臺(tái)自制的直徑350mm旋流器組和8臺(tái)直徑150mm旋流器組進(jìn)行預(yù)先濃縮試驗(yàn)。來(lái)量經(jīng)地面渣漿泵揚(yáng)送至旋流器組分級(jí)，底流直接給入過(guò)濾機(jī)，溢流進(jìn)入濃密池，進(jìn)一步濃縮后揚(yáng)送至過(guò)濾機(jī)。

使用350mm旋流器組，濃度沒(méi)有提升，分級(jí)效果不理想，原因是一臺(tái)渣漿泵給礦量不足，導(dǎo)致分級(jí)壓力達(dá)不到要求；而150mm旋流器組，底流濃度達(dá)到了60%～80%，但是由于底流嘴小，容易堵塞，不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。兩種旋流器分級(jí)效果均不理想。

第二步：根據(jù)第一步試驗(yàn)的結(jié)果，在過(guò)濾機(jī)層再安裝1臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)FX350-B旋流器，仍由6/4E-AH地面渣漿泵為其給礦，底流進(jìn)入2臺(tái)過(guò)濾機(jī)過(guò)濾。試驗(yàn)達(dá)到了預(yù)期效果。分級(jí)底流濃度高、粒度粗，并且能夠連續(xù)供給，這樣就保證了陶瓷過(guò)濾機(jī)礦量，過(guò)濾機(jī)臺(tái)效大大提高；分級(jí)溢流粒度與原標(biāo)硫相似，提高了濃密機(jī)內(nèi)礦漿的可流動(dòng)性，即可降低礦漿的沉降速度，實(shí)現(xiàn)地下室渣漿泵的正常輸送。旋流器分級(jí)技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2［6-8］。

表2 旋流器分級(jí)技術(shù)指標(biāo)

第三步：全面使用旋流器預(yù)分級(jí)濃縮工藝。經(jīng)過(guò)計(jì)算，在分礦箱下再加2臺(tái)8/6E-AH渣漿泵就可將全部來(lái)量輸送至過(guò)濾層的旋流器。廢除第一步安裝的旋流器組，加裝2臺(tái)8/6E-AH地面渣漿泵，過(guò)濾機(jī)層也安裝了2臺(tái)FX350-B旋流器，形成了3組地面渣漿泵與旋流器一一對(duì)應(yīng)。

所有礦漿經(jīng)過(guò)3臺(tái)地面渣漿泵揚(yáng)送至FX350-B旋流器分級(jí)，分級(jí)后60%左右的粗粒級(jí)礦漿進(jìn)入過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，40%左右的細(xì)粒級(jí)礦漿進(jìn)入濃密機(jī)，濃縮后經(jīng)渣漿泵揚(yáng)送到過(guò)濾機(jī)過(guò)濾。

3.2 地下室輸送系統(tǒng)改造

通過(guò)使用新的工藝，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定生產(chǎn)。大山廠和泗洲廠來(lái)量進(jìn)入分礦箱，經(jīng)過(guò)3臺(tái)地面渣漿泵揚(yáng)送至旋流器分級(jí)，分級(jí)溢流進(jìn)入濃密機(jī)，濃縮后再揚(yáng)送到過(guò)濾機(jī)過(guò)濾。旋流器溢流中粗粒級(jí)減少，與原標(biāo)硫精礦粒度相似，濃度低，由于地下室渣漿泵輸送管路彎頭多、流量小，經(jīng)濃縮后，開(kāi)1臺(tái)渣漿泵仍會(huì)造成底流濃度高，渣漿泵易跳閘，必須開(kāi)2臺(tái)渣漿泵才能保證正常生產(chǎn)。

系統(tǒng)正常生產(chǎn)需要運(yùn)行地面渣漿泵3臺(tái)和地下室渣漿泵2臺(tái)共5臺(tái)渣漿泵，增加了電力和備件的消耗，運(yùn)行成本高。為了降低運(yùn)行成本，對(duì)地下室渣漿泵輸送設(shè)備和管路進(jìn)行了改造，提高其輸送能力，以減少渣漿泵運(yùn)行臺(tái)時(shí)。

3.2.1 地下室渣漿泵更換

改造前2臺(tái)濃密機(jī)的地下室4臺(tái)6/4E-AH渣漿泵出料管內(nèi)—外直徑均為為80～100mm，每根出料管90°彎頭多達(dá)13個(gè)。根據(jù)地面泵使用8/6EAH渣漿泵與旋流器供礦，壓力穩(wěn)定，分級(jí)效果好，本次改造將每臺(tái)濃密機(jī)中1臺(tái)渣漿泵換成8/6E-AH渣漿泵，加大泵的揚(yáng)送流量，并加裝變頻器，自動(dòng)控制渣漿泵運(yùn)行轉(zhuǎn)速，可以根據(jù)來(lái)量情況控制物料輸送流量，防止打空泵。改造后，2臺(tái)濃密機(jī)各配置1臺(tái)6/4E-AH渣漿泵和1臺(tái)8/6E-AH渣漿泵。渣漿泵基本參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 三期硫渣漿泵基本參數(shù)

3.2.2 濃密機(jī)地下室輸送管道改造

經(jīng)過(guò)考察渣漿泵運(yùn)行故障與進(jìn)、出料管道的關(guān)系，通過(guò)計(jì)算、分析管道內(nèi)徑、彎頭對(duì)礦漿輸送的影響，確定進(jìn)、出料管最佳內(nèi)徑［9-10］。計(jì)算結(jié)果如表4所示。

6/4-AH渣漿泵使用出料管徑125mm、輸送65%濃度礦漿的平均流速為2.69m/s，大于其臨界流速為1.32m/s；8/6-AH渣漿泵使用出料管徑150mm為宜，輸送65%濃度礦漿的平均流速為1.66m/s，大于其臨界流速為1.45m/s，都在最大經(jīng)濟(jì)流速（v=1.5～2.2m/s，vmax≤3m/s）范圍之內(nèi)。

表4 輸送管道計(jì)算數(shù)據(jù)

根據(jù)礦漿輸送與管道關(guān)系的計(jì)算結(jié)果對(duì)相應(yīng)管道進(jìn)行改造。

改造了6/4-AH渣漿泵的出口管路，由原來(lái)80mm的內(nèi)徑加至100mmm；新安裝的8/6-AH渣漿泵出料管使用140mm內(nèi)徑。并且為了減少?gòu)濐^阻力，采取截彎取直的方式布置管道走向，每根管道都減少了6個(gè)彎頭。改造結(jié)果如表5所示。

表5 改造后地下室渣漿泵進(jìn)、出料管基本參數(shù)

改造后，通過(guò)增大內(nèi)徑和減少沿程損失，降低礦漿流速，減小礦漿輸送阻力，改善了高濃度礦漿的輸送。地下室開(kāi)1臺(tái)渣漿泵均可將濃度50%～60%的礦漿揚(yáng)送至過(guò)濾機(jī)，流量也大，1臺(tái)渣漿泵就可滿足正常生產(chǎn)，不僅節(jié)約了運(yùn)行成本，而且為過(guò)濾系統(tǒng)提供了高濃度的物料，提升了過(guò)濾效果。

4 改造效果

（1）自2012年下半年開(kāi)始改造至今，設(shè)備故障率明顯下降，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)。濃密機(jī)壓死事件僅在2013年發(fā)生過(guò)1次，2014年未發(fā)生一次，渣漿泵備件的消耗大大降低。

（2）改造后只有旋流器分級(jí)的溢流進(jìn)入濃密機(jī)，減少了約60%左右的礦量，減輕了濃密機(jī)的負(fù)荷，正常生產(chǎn)一般開(kāi)1臺(tái)濃密機(jī)，1臺(tái)濃密機(jī)停車備用，增加了系統(tǒng)生產(chǎn)組織的可調(diào)節(jié)性。進(jìn)入濃密機(jī)的入料粒度變細(xì)，也降低了濃密機(jī)內(nèi)的礦漿沉降末速，使渣漿泵運(yùn)行故障大大減少，改善了濃縮—輸送流程不正常狀態(tài)，穩(wěn)定了系統(tǒng)正常生產(chǎn)。

（3）改造后旋流器分級(jí)底流濃度一直穩(wěn)定在68%～75%之間、濃密機(jī)底流濃度也穩(wěn)定在50%～60%左右，為陶瓷過(guò)濾機(jī)提供了穩(wěn)定的高濃度礦漿，過(guò)濾效果明顯改善。臺(tái)效從9.5t/臺(tái)·h逐步提高到15.7t/臺(tái)·h，水份也有所下降。2012-2014年系統(tǒng)生產(chǎn)指標(biāo)情況見(jiàn)表6。

表6 三期硫系統(tǒng)2012-2014年生產(chǎn)指標(biāo)

5 結(jié)論

德興銅礦三期硫脫水系統(tǒng)采用原濃縮過(guò)濾系統(tǒng)不能正常輸送高濃度、高比重的礦漿。通過(guò)使用旋流器預(yù)分級(jí)濃縮工藝，降低了進(jìn)入濃密機(jī)精礦平均粒徑，也減少了濃密機(jī)的給礦量，提高了礦漿流動(dòng)性，降低了沉降速度，防止了濃密機(jī)快速積礦壓死濃密機(jī)耙架；防止了底流濃度快速提高而難以被輸送，提高了底流的可輸送性，降低了系統(tǒng)輸送環(huán)節(jié)的故障率。旋流器預(yù)分級(jí)濃縮工藝的使用提高了陶瓷過(guò)濾機(jī)的給礦濃度，提高了過(guò)濾機(jī)臺(tái)效，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了正常生產(chǎn)。

［1］周興龍, 張文彬, 王文潛. 量筒內(nèi)進(jìn)行礦漿沉降試驗(yàn)的方法[J]. 有色金屬(選礦部分), 2005(5):30-32, 25.

［2］王叢飛, 張芹, 王永龍, 等. 運(yùn)用穩(wěn)態(tài)濃縮模型硫精礦沉降絮凝劑的優(yōu)選[J]. 現(xiàn)代礦業(yè), 2014(2):20-24.

［3］羅清平. 普通濃密機(jī)高效化研究與實(shí)踐[J]. 有色金屬(選礦部分), 1997(1):23-26, 32.

［4］崔學(xué)奇, 呂憲俊, 葛會(huì)超, 等. 旋流分級(jí)濃縮工藝在北洺河鐵礦的應(yīng)用[J]. 中國(guó)礦業(yè), 2007(2):73-76.

［5］呂憲俊, 崔學(xué)奇, 葛會(huì)超. 全尾礦分級(jí)濃縮試驗(yàn)研究[J]. 金屬礦山, 2008(3):147-149.

［6］梁政, 任連城, 吳世輝. 水力旋流器顆粒沉降速度與分離粒度研究[J]. 西南石油大學(xué)學(xué)報(bào), 2007(3):173-176, 2.

［7］汪勇, 莊故章, 周韶, 等. 給礦濃度和入口壓力對(duì)水力旋流器分級(jí)效率的影響[J]. 礦冶, 2012(1):83-86.

［8］王元文, 張少明, 方瑩. 水力旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其性能的影響[J].廣東化工, 2005(10):32-36.

［9］李鵬程, 韓文亮, 田龍. 高濃度管道輸送參數(shù)計(jì)算模型的研究[J].金屬礦山, 2005(4):60-62, 66.

［10］汪東, 許振良, 孟慶華. 漿體管道輸送臨界流速的影響因素及計(jì)算分析[J]. 管道技術(shù)與設(shè)備, 2004(6):1-2.

Technical Transformation of Sulfur Concentrate Dewatering System of the Third Phase Dexing Copper Mine

GUI Xia
（Dexing Copper Mine, Jiangxi Copper Corporation, Dexing 334224, Jiangxi, China）

In 2012 the third phase project of Dexing Copper Mine, the filtermaterial of sulfur concentrate dewatering system had changed from standard sulfur concentrate into high grade pyrite concentrate. Because of the change of the grain size and the proportion, the system was not smooth, and the production could not be normal. Through the transformation of the equipment status and process which didn’t meet the production, we realized the normal system production when processed the high sulfur content.

sulfur concentrate dewatering system；ore pulp；concentrate；transformation；cyclone；slurry pump

TD97

A

1009-3842（2015）03-0061-04

2015-02-06

桂俠（1976-），女，江西臨川人，選礦工程師，主要從事選礦技術(shù)工作。E-mail:84240848@qq.com