精矿脱水现状分析

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1、l 6 工 程 设 计 与 研 究 总 第1 2 9 期 2 0 10 年 l 2 月 精 矿 脱 水 现 状 分 析 刘 祁 ， 张 敏 ( 摘 要 综述了当今选矿厂设计中 精矿脱水采用的基本工艺流程和原理， 精矿脱水设备， 并介 绍了生产厂房及设备布置的主要原 则。 关键词 浮选精矿； 精矿脱水； 脱水工艺； 脱水设备 精矿 为选矿 厂最终产 品 。精 矿水分是评 价 选矿产 品 的重要 指标 之 一 ， 水 分过 高 将影 响精矿产 品 的装 卸 与 运输 ， 造 成 其运 输 易 泄 漏 、 冬 季 易冻 车 。随着选 矿 技 术 的进 步 和贫 矿资源的开发利用， 有用矿物嵌布越来越

2、细， 随之 ， 相应 的细粘浮选 精矿产 品越来 越多 ， 使 脱水越 来越 困难 。因此 ， 必 须 制定 行 之 有效 的工艺流程 ， 采用高效率、 低能耗、 高 自动化 选矿设备 ， 且合理布置厂房 ， 不断推动精矿脱 水技术 的发展 ， 以获得合 格 的精 矿产 品。 1 精矿脱水工艺分析 精 矿脱水 流程属 于选矿 固液分离 工艺范 畴 ， 固液分 离是 指 从悬 浮 液 中分 离 出 固相 和 液相物料 ， 按其工作原理一般分为三类 1 ： ( 1 ) 机械分离法。机械分离法是利用机 械力( 重力、 压力等) 使水分与 固体物料分离 的方法 ， 如沉淀 浓缩 、 压 滤 、 真 空

3、脱 水 和 离 心 脱 水等 。 ( 2 ) 加 热法 。加 热法 是 利用 热 能 使水 汽 化而与固体物料分离的方法 ， 如干燥。 ( 3 ) 物理化学分离法。物理化学分离法 是利用吸水性材料或化学品， 如石灰、 无水氮 化钙等吸收固体物料水分。 精矿脱水一般用来处理浮选或细粒重选 精矿 ， 其工艺流程的选择主要根据对 固液分 离后的物料水分或浓度要求 、 物料的粒度差 别确定 ， 一般原则流程见 图 1 。第一步沉淀 浓缩 ， 将 含有 大量 水 分 的稀矿 浆 浓 缩 到含 水 量 为 4 O 5 O 的矿 浆 ， 常用 的设 备 有沉 淀 池 、 浓泥斗和浓缩机等。第 2步过滤 ，

4、借助于 介质在一定压力下将水和固体分离 ， 得到含 水 8 1 2 的产 品， 常用设 备有各种类型 的过滤机 和压 滤机 。第 3步 干燥 ， 将 物 料 用 干燥 机烘 干 ， 使含水 量降 低 到 6 以下 ， 由于 干燥过 程 费用高 ， 故 只对 精 矿 水分 有 特 殊要 求 的产品考 虑进行 干燥 。 ； 废 气 干精矿 图 1精矿脱 水原 则工艺流 程 沉淀浓缩是利用矿粒 自身重力作用而沉 降的过程 ， 因此能耗最小。过滤作业则需要 给予一定的压力以克服液体通过介质时的阻 力 ， 能耗较大。而干燥作业则需要大量热能 使水分汽化 ， 其能耗最大。比较除去水分的 绝对质量， 沉淀浓

5、缩除去的最多， 过滤作业次 之， 干燥作业最少。在脱水工艺 中， 只有正确 地运用各种脱水方法和设 备， 使其充分发挥 总第 1 2 9 期 精 矿 脱 水 现 状 分 析 l 7 效能， 才能降低生产成本 ， 提高经济效益。 在 浓缩及 过 滤细 粒 精矿 时 ， 为 了使 细 颗 粒更快地沉淀 ， 有时往矿浆中加入电解质、 疏 水剂或高分子凝聚剂， 以促使细粒 固体凝 聚 成团， 加快其沉降和过滤速度 。对细粒级磁 性精矿 ， 可采用较廉价的磁 团聚( 经过预磁) 办法 ， 促使 其快 速沉 降口 。此外 ， 对 于市 场价 值较高的精矿产品 ， 为减少溢流水带走 精矿 造成损失 ， 工艺

6、 上 还 可在 浓 缩溢 流 水后 续 阶 段增加沉淀工艺， 设置沉淀池等环节 ， 尽量减 少 产品损 失 。 2 精矿脱水设备分析 选 矿技术 的发展 与选 矿 设备 密 切 相 关 ， 选 厂设计 中主要 以确定 的工艺 流程段数 及流 程指 标为依 据 ， 并 以先进 、 可靠 、 环 保 、 节 能等 原则为基本点选择精矿脱水设备。本文依据 3段脱 水工 艺 流程 ( 浓 缩 +过滤 +干燥 ) 介 绍 常用设 备 。 2 1浓缩设 备 浓缩 设备 为过滤 或下段工 艺过程 提供 合 适 的矿 浆浓度 ， 随着 针对 该 领 域不 断 开 展 探 索研究 ， 浓 缩 机 已经 开始 以

7、传统 浓 缩 机 为基 础 ， 以新 型浓缩 机 为 方 向 ， 不 断 优化 结构 、 性 能， 向着高性能 、 高处理量和高度 自动化方向 发 展 。各 大 选 厂 现 广 泛 采 用 的 浓 缩 设 备 如 下 3 ： 2 1 1 传统 浓缩机 传统浓缩机( 即道尔浓缩机) 作为现代浓 缩技术 发展 的起 点 ， 始于 1 9 0 5年 。道 尔浓缩 机 的问世使 得 稀矿 浆 连续 脱水 成 为 可 能 ， 由 一套合 适 的机构驱 动刮板 或耙子 在槽底 上方 缓慢旋 转 ， 使 得 物料 在 没 有很 大搅 动和 干 扰 的条件下沉降。其主要代表 为耙式浓缩机。 耙式浓缩机又分 中

8、心传动和周边传 动式 两 种。其构造大致相同， 都是 由池体、 耙架、 传 动装置、 给料装 置、 排料装置 、 安全信号及耙 架 提升装 置组成 。 2 1 2 高 效浓 缩机 高效浓缩机的单位处理能力为常规耙式 浓缩机的 4 9倍， 其单位面积造价虽然比较 高， 但按单位处理能力的投资来计算却 比常 规浓缩 机 大 约要 低 3 O 。高效 浓 缩 机 的结 构与耙式浓缩机相似 。其主要特点是： ( 1 ) 在待 浓缩 的物料 中添 加一 定 量 的 絮 凝 剂 ， 使 矿浆 中 的 固体颗 粒 形 成絮 团 或凝 聚 体 ， 以加快其沉降速度 、 提高浓缩效率 ； ( 2 ) 给料筒向下

9、延伸 ， 将絮凝料浆送至沉 积 和澄 清界面下 ； ( 3 ) 设有 自动控制系统控制药剂用量、 底 流 浓度等 。 2 1 3 深锥 浓缩 机 深 锥浓 缩机 的结构 特点是其 池深尺 寸大 于池的直 径尺 寸 ， 整 机呈 立 式 筒 锥形 。深锥 浓缩 机工作 时 ， 一 般 要加 絮 凝 剂 。为 了使 絮 凝剂 与矿浆 均匀 混 合 ， 理 想 的加 药方 式 是 多 点连续 加药 。 2 1 4 多层倾 斜板 浓缩机 通 常 ， 自然 沉 淀设 备 的 面 积 比较 大 。考 虑到分 级设备 是 利 用 浅池 原 理进 行 工 作 ， 物 料在池 中的沉降分级与池深无关 。研究者们

10、 在连续 作 业 的 自然 沉 降浓 缩 机 中装 设 倾 斜 板 。这样不仅可以提高浓缩设备的处理能力 和浓缩效率 ， 而且可缩小设备的体积， 减少设 备 的基建投资。国外许多中心传动式浓缩机 均加设倾斜板来提高浓缩效率 。如 日本北海 道的移志内选厂在耙式浓缩机 中加装倾斜板 后 ， 使得溢流浓度降低 ， 处理能力提高 。 2 2 过滤设备 过滤机的出现与应用较早 ， 种类繁多， 设 计选 取较难 把 握 ， 就其 脱 水 方式 来 说 一般 分 为真 空过滤 机和 压滤机 两大类 。 2 2 1 真空过滤机 真空过滤机现应用较广， 有筒形真空过 滤机 、 圆盘真空过滤机、 陶瓷过滤机。

11、2 2 1 1 筒形真空过滤机 筒形 真空 过滤机 是金属 矿石选矿 厂特别 是黑色金属选矿厂应用最多的脱水设备。圆 l 8 工程设计与研究 总第 1 2 9期 筒形 真空过 滤机分外 滤式 和内滤式两 种 。 外滤式圆筒真空过滤机由筒体、 主轴承、 矿浆槽、 传动装置、 搅拌器、 分配头、 刮刀和绕 线机构组成。分配头 内部有几个位置在同一 圆周 上并且 互相 隔 开 的空 腔 ， 形 成 几个 工 作 区( 见 图 2 ) 。 滤 图 2外滤 式真 空过滤机 工作 区 真 空过滤 机 的有 效 工作 区包 括 过滤 区、 滤饼脱水 区 、 卸料 区 和滤布清洗 区 ， 另外 几个 区则把

12、有效 工作 区域 隔开 。过 滤 机工 作 时 ， 筒体在矿浆槽 内旋转 ， 处 于筒体下部的过滤 室经管子 和 喉管 与分 配 头 的过 滤 区接 通 ， 室 内为负 压 ， 滤液 透过滤 布进入过 滤室 ， 被 真空 泵抽离 机体外 ， 滤布表 面形成 滤饼 ； 当过滤室 旋转 到脱离 液面 位 置 以后 ， 过 滤室 与 分配 头 脱水区接通， 滤饼水分进一步降低 ； 当该过滤 室转 到与分 配头 卸料 区接通 时 ， 鼓 风机 将 压 缩空气经分配头、 喉管吹入过滤室， 使该过滤 室 由负压 变正 压 ， 使脱 水 后 的 滤饼 与 滤布脱 离 ， 用 刮板刮下排 出机体 外 ； 过

13、滤室继续旋 转 至滤布清洗区时， 继续向过滤室鼓风， 清洗滤 布， 恢复其透水性 ； 清洗完毕后该过滤室继续 旋转 ， 又进入过滤区， 开始下一工作循环。 内滤式圆筒真空过滤机由简体、 托辊 、 主 轴承、 传动装置、 分配头、 皮带运输机或溜槽 等几部分组成 。分配头分区与外 滤式相同， 但分配头内部 抽成真空区和鼓风 区位置不 同。给矿管将矿浆装在筒体 内部 ， 喉管与分 配头的过滤区相连接， 颗粒靠 自重及真空 吸 力吸附在滤布上 ， 当过滤室转出液面进入脱 水区时， 真空泵继续抽气形成真空 ， 滤饼水分 进一 步降低 ； 当过滤 室转入卸 料 区时 ， 由于空 气经过滤室吹入滤布及滤饼

14、 自重作用 ， 滤饼 脱离滤布进入皮带输送机或溜槽， 排 出过滤 机的机体外 ； 当过滤室转入滤布清洗时， 继续 向过滤室鼓风， 清洗滤布； 清洗完毕的过滤室 继续旋 转进入 过滤 区 ， 进入新 一轮工 作循环 。 2 2 1 2 圆盘真空 过滤机 圆盘真空过滤机 由槽体、 主轴、 过滤盘、 分配头和瞬时吹风装置 5 部分组成。设备运 行 ， 当设 备过 滤圆盘顺 时针转 动时 ， 依 次经过 过滤区、 脱水区和滤饼吹落区， 使每个扇形块 与不 同 的 区域 连 接 。 当过 滤 扇 位 于过 滤 区 时 ， 与 真空泵 相连 ， 在 真空泵 的抽气作 用下过 滤扇 内腔形成 负压 ， 料浆

15、被 吸 向滤 布 ， 固体颗 粒附着 在滤 布上 形 成滤 饼 ； 滤 液通 过 滤 布进 人滤扇 的 内腔 ， 并经过 主轴 的滤液 孔排 出 ， 从 而实现 过滤 。 当设 备 位 于脱 水 区时 ， 仍 与真 空泵相 连 ， 但 此时过 滤扇 已离 开料浆 液面 ， 因 此真空泵的抽气作用只是让空气通过滤饼并 将 空 隙中的水 分带走 而使滤饼 的水分 进一步 降低 。当过 滤 扇进 入 滤 饼 吹 落 区 ( 卸 料 区 ) 时 ， 则 与鼓风 机相连 ， 鼓风机 鼓入空气 将滤饼 吹落 。 2 2 1 3 陶瓷过滤机 陶瓷过滤机 由转子、 主轴承、 矿浆槽 、 搅 拌器 、 分配头

16、、 刮板装 置 、 控制 装置 等组成 ， 附 属 有 给浆 装置 、 真空 泵 、 滤液 泵 、 酸洗 装置 、 液 体显示器 等 。分配头 内部有 布置在 同一 圆周 上的几个相互隔开的空隔 ， 形成吸浆区、 干燥 区、 卸料区及 冲洗区。当具有微孔 的过滤陶 瓷片旋转穿过矿浆进入吸浆区时， 在没有任 何外力作用下 ， 陶瓷的毛细效应立即作用 ， 真 空泵产生一个几乎绝对 的真空 ， 吸引矿浆进 人 滤 液孔 ， 由于具有微 孔结构 ， 空气 和 固体被 阻止在 陶瓷 片表 面 而形 成 滤饼 ； 转 子 继 续转 动进入 卸料 区 时 ， 刮 刀装 置 从 陶瓷 片 上 刮下 总第 1 2 9期 精 矿 脱 水 现 状 分 析 1 9 滤饼 ， 留下薄层 固体 物 ， 防止 机 械 磨损 ， 以延 长 陶瓷 片寿命 ； 转 子旋转 至反 冲洗 区时 ， 滤液