可調底流口旋流器在某尾礦筑壩中的應用

李永峰,鄭紀民，馬鵬飛，楊日波

(1.威海市海王旋流器有限公司，山東 威海 264000； 2.紫金礦業集團股份有限公司，福建 上杭 364200)

1 前言

某尾礦筑壩尾礦濃度約40%，尾礦中-0.074mm(-200目)含量約55%，使用旋流器對尾礦進行分級，旋流器底流用于筑壩作業，旋流器溢流進入尾礦庫沉降澄清。旋流器底流中-0.074mm含量需低于15%，底流濃度需達到70%左右。尾礦由泵給入高位穩壓箱內，經由穩壓箱底部管道給入φ250旋流器內。旋流器與穩壓箱具有一定的高差，即尾礦礦漿自流給入旋流器。多臺旋流器在尾礦壩分散式排布。

2 筑壩作業中存在的問題

隨著筑壩作業的進行，壩體高度逐漸增加，旋流器與礦漿穩壓箱之間的高差逐漸縮小，導致旋流器給料壓力降低，旋流器底流濃度降低，底流中細顆粒含量增加。影響筑壩作業的正常進行。因此，在筑壩過程中，隨著壩體高度的提升，需要為旋流器更換底流口，通過更換底流口，提高旋流器底流濃度，減少底流中細顆粒含量，提高壩體穩定性。因此為了維持旋流器底流濃度及底流粒度，需要為筑壩φ250旋流器配備多種規格的底流口，增加了設備成本。同時，筑壩過程中，需要安排工人更換旋流器底流口，增加了人工成本。

基于上述情況，開發了可調底流口旋流器，無需更換底流口，即可調整旋流器底流口大小，調整旋流器底流濃度和粒度。

3 可調底流口旋流器結構特點

3.1 可調節底流口

可調底流口旋流器最大的特點為底流口可調節，調節裝置為一螺桿，通過旋轉螺桿，使底流口鋼殼內部的鋼箍收縮或者舒張，鋼箍的變型帶動橡膠材質內襯收縮或者舒張，達到調節底流口大小的目的。另外，為底流口配備了標尺，可通過標尺讀取底流口的大小，提高可調底流口的操控性。

3.2 螺旋進料體設計

旋流器用于筑壩作業，旋流器底流中細顆粒含量不能過高，否則會影響壩體的穩定性[1]。為了降低旋流器底流中的細顆粒含量，旋流器進料體采用螺旋線設計。螺旋線進料體的結構特點如下[2]。

(1)使料漿預先分級，增強了礦漿的穩流程度，減少了旋流器分離室內短路流的產生，降低了細顆粒物料進入沉砂的概率。

(2)螺旋線進料體與旋流器直段筒體貫通而形成的沖擊力和局部磨損小，從而可以使旋流器內襯擁有更長的使用壽命。

(3)螺旋線進料體結構旋流器易損件成本低，更換方便，同時其設計標準化、通用化、系列化程度高，制造、維修成本低。

3.3 柱段高度

通過用激光粒子動態分析儀研究旋流器內固相顆粒的運動后發現，旋流器柱段是一個有益于固相顆粒分離的有效沉降區，柱段區域對顆粒的分級分離過程有不可忽略的作用。優化旋流器柱段高度可增加旋流器內的分離空間、延長流體在分離室內的停留時間，提高分級效率[3]。

最佳的柱段高度可起到的作用有：①減小旋流器內部靜壓最大值，降低壓力降；②減小旋流器內部切向速度最大值及切向速度梯度，降低流場湍流程度；③料漿在零速包絡面上的分離時間更長，分級效率更高。

3.4 采用HW- R耐磨橡膠內襯

旋流器主體及沉砂口均采用HW- R型耐磨橡膠作為內襯材質。HW- R耐磨橡膠采用進口天然生膠原材料、國際先進的配方工藝和成型工藝，硫化劑、填充劑、防老劑等原料的選擇均通過大量的試驗對比確定，生產過程中，選用多級脫氣設備,并結合節流降壓等措施來強化溶劑脫除過程，采用無鹽凝聚及液態納米工藝生產。HW- R耐磨橡膠具有優異的耐磨性、抗撕裂性、彈性和柔軟度，耐磨系數高，抗拉強度25～26MPa，磨耗0.032～0.035cm3/1.61km，回彈性可達70%以上，用作旋流器內襯，可提高旋流器使用壽命。

4 可調底流口旋流器分級效果

在相同的工藝條件下，通過考察對比可調底流口旋流器與傳統旋流器分級指標，結果如下。

4.1 傳統旋流器分級指標

傳統旋流器分級指標見表1。

表1 傳統旋流器分級指標(底流口規格25mm) %

采用傳統旋流器進行筑壩作業，旋流器底流濃度69.80%，底流中-0.074mm含量12.80%，旋流器分級效率55.12%

4.2 可調底流口旋流器分級指標

使用可調底流口旋流器，調整其底流口大小分別為20、25mm和30mm 3種規格，指標考察結果如表2、表3和表4所示。

表2可調底流口(規格20mm)旋流器分級指標%

表3可調底流口(規格25mm)旋流器分級指標%

表4可調底流口(規格30mm)旋流器分級指標%

4.3 數據分析

(1)可調底流口旋流器運行指標與傳統旋流器運行指標相比較，入料濃度及入料粒度區別較小，兩種旋流器分級指標具備可比性。

(2)使用可調底流口旋流器進行筑壩作業，通過調整底流口大小可以達到調整旋流器底流濃度及工作效率，并在具體實踐中取得了很好的效果。在 現代煤礦機電工程的風機、提升機、空氣壓縮機、皮 帶設備等多個環節中都有變頻技術的應用，改變了 傳統煤礦機電生產的不足，實現了我國工業發展運 行模式的轉變，推動了我國現代煤礦機電工程向節 能環保方向的轉型。

底流粒度的目的。隨著底流口規格放大，底流濃度下降，底流中-0.074mm含量增加。

(3)表3與表1數據相比較表明，同樣規格的底流口大小條件下，可調底流口旋流器分級效果高于傳統旋流器，底流濃度提高0.44個百分點，底流中-0.074mm含量降低1.67個百分點，分級效率提高2.20個百分點。

5 結語

(1)使用可調底流口旋流器，可通過調節螺桿直接調整旋流器底流口大小來調整旋流器底流濃度及底流中細顆粒含量。

(2)使用可調底流口旋流器，避免了為每臺旋流器配備多種規格的底流口，減少設備成本，同時在使用過程中，可避免為旋流器更換沉砂口，減少了人工成本。

(3)可調底流口旋流器分級效果不低于傳統旋流器，可適用于該現場尾礦筑壩作業。