斜窄流分级设备在磷酸原料磨矿中的应用

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    1斜窄流的定义及斜窄流分离设备的应用领域       斜窄流定义为“在斜置且封闭、断面窄小而规整不变的通道内上升的连续流”。斜窄流具有斜浅层和窄小断面上升流两种过程的基本特征和功用。斜窄流分离设备利用浅层沉降原理缩短颗粒沉降的距离，相应地提高单位占地面积产能；利用窄小过程断面缩短细粒溢出路程，减小液流的水力半径和雷诺数，增强固液二相边界的边壁效应以提高分级精度(分级质效率)。昆明冶研新材料股份有限公司(原昆明冶金研究院)在引进和消化吸收的基础上，通过多年的自主研发，形成液/固分离的澄清设备、固/液分离的浓密设备、固/固分离的分级设备以及油/水/固分离的含油污水净化设备等4大类斜窄流分离设备，目前已应用于矿山、钢铁、轻工、环保、造纸、磷化工等多个行业和领域，遍及十多个省市及自治区。其中用于闭路湿磨分级生产的斜窄流分级设备，既达到旋流器的分级效率，又具有螺旋分级机稳定、运行费用低的优点，成为一种高效节能的闭路湿磨分级新设备。       2斜窄流分级设备在磷酸生产中的应用       湿法磷酸生产中普遍采用湿法单段开路球磨工艺，该工艺使磨矿产品中同时存在欠磨及过磨现象，严重影响下游工序萃取磷酸的转化率、过滤洗涤性能和总磷回收率。个别磷酸厂采用单级闭路湿法磨矿工艺，用旋流器进行分级，实际使用中效果不理想，旋流器底流夹细多，分级效碎石机生产线率低，易造成过磨，且能耗大，运行费用高。云南三环化工有限公司采用一种结合棒磨、球磨、斜板分级、浓密的多级闭路湿法磨磷矿新技术，此工艺方法中采用的斜板分级设备即为我公司研制的斜窄流(曾称为“斜板”)分级机，取得了满意的技术和经济指标。       2.1现场中试       在云南三环化工有限公司(原云南磷肥厂)矿料车间湿磨工段进行的现场试验中，使用KMLF-5/50型振动防闭塞装置斜窄流分级中试设备，其给矿分流自开路球磨机的排矿，经分级后成为溢流和底流两个产品。在分级粒度为0.15mm时，分级质效率达60.34%，给料浓度、溢流浓度、底流浓度都达到闭路湿磨分级的要求，且设备运行平稳可靠。       2.2工业应用       在上述试验的基础上，云南三环化工有限公司矿料车问湿磨II系列的闭路湿磨系统选用了1台KMLF-50/55型斜窄流分级设备，于2003年初投入使用。流程调试正常后，经过近1年的运行，表明该设备运行可靠，指标稳定。       双方于2003年底对闭路湿磨生产流程进行了1次查定，目的是与开路湿磨及闭路干磨产品进行量化对比，了解闭路湿磨系统的选择性磨细效果，即磨矿产品在粒度组成方面的改进，同时查明系统内各段作业的技SZZ自定中心振动筛术性能和工作效率，以检验设计目标的实现程度，并寻找薄弱环节和进一步优化的切入点。本文就斜窄流分级的相关部分作重点介绍。       2.2.1闭路湿磨生产流程       云南三环化工有限公司矿料车问湿磨Ⅱ系列制磷酸原料(磷矿石)的闭路湿磨生产流程如图1。         2.2.2闭路湿磨流程查定结果       流程查定在矿石有代表性、设备和在线仪表正常运行、作业条件稳定的情况下进行。取样点设置包括棒磨机给矿和排矿、球磨机给矿和排矿、分级溢流、浓密机溢流和底流，共7个班样。对取样分析结果进行统计，得到闭路湿磨流程的主要技术指标如表1、各产品粒度分布如表2、最终产品粒度组成与开路湿磨和闭路干磨结果的对比如表3。       2.2.3流程查定结果分析       (1)斜窄流分级的性能与作用。表1表明，斜窄流分级设备处理能力大，干矿量273.9t/h，矿浆量达720m^{标准振动筛页岩粉碎机3}/h，与Φ3600×4500溢流型球磨机搭配形成闭路，很好地完成了分级任务。流程查定时因给矿浓度仅为30.45%，使分级溢流浓度偏低，为16.48%。       表2显示，分级底流即球磨给矿中，未检测10μm微泥，小于37μxm微细粒为0.41%，不到0.5%，而小于100目(0.15mm)合格产品为20%左右，说明斜窄流分级机能及时把合格产品尽可能分离出来，避免再次入磨造成过粉碎。分级质效率为58.77%，约为螺旋分级机的2倍，处于水力旋流器正常生产时的水平。同时，优良的性能和分级质效率，使闭路返砂比小于200%，明显低于螺旋分级机，也低于水力旋流器，使磨矿设备及设施的单位产能提高，成本降低。       (2)闭路湿磨的选择性磨细作用。由表2看出，通过与斜窄流分级设备闭路作业，闭路湿磨流程的球磨排矿中+1mm粒级仅1％左右，而-10μm微泥量小于5%，很好地实现了选择性磨细作用。表3显示，与开路湿磨、闭路干磨系统对比，闭路湿磨最终产品中0.15-0.010mm合格粒级量高达81.34%，提高了18.04-35.44个百分点；-0.010mm含量仅有3.70%，降低17.90-22.30个百分点；同时无磨不细现象发生。显然，闭路湿磨系统产品的粒度组成最适合下游工序的要求。方案决策和项目设计的选择性磨细目标，形象的说法是将“哑铃型”的粒度分布变成“橄榄型”，已初步实现并可进一步优化干粉砂浆设备。事实表明，在云南省同类制磷酸原料的湿磨生产中，首次采用闭路作业特别是选用斜窄流分级机的决策和设计是成功的，达到了预期目的。    &对辊机nbsp;  2.3制磷酸原料斜窄流分级闭路湿磨的效益       斜窄流分级闭路湿磨工艺取得了突出的技术效果和显著的经济效益。棒磨提高了磨矿的选择性，斜窄流分级设备的分级质效率高，底流夹细少，溢流合格率高，大大降低了产品磷矿浆中磨不细的粗粒含量和过磨的泥质含量，从而显著改善了磨矿产品的粒度及分布，使下游萃取磷酸工艺的转化率提高2-3个百分点，洗涤率提高1-2个百分点，P_{石料破碎机圆锥式破碎机2}往复给料机制砂机工作特点O_{颚式破碎机设计输送链板5}总回收率提高2.5个百分点以上，且操作稳定，运行率高，能耗低，运行费用低，矿耗、酸耗下降，每吨磷酸的生产成本下降40元以上。       3结语       (1)斜窄流分级设备首次应用于制磷酸原料的闭路湿磨，获得满意的技术和经济指标，较传统分级设备分级效率有较大提高，回路中磨机磨矿效果得到明显改善。       (2)斜窄流分级设备在制磷酸原料闭料湿磨中的成功为该设备在磷化工领域的应用提供了范例。2004年底，云南三环化工有限公司在扩建项目中立式粉碎机又采用1台KMLF-50/55型斜窄流分级设备；云南云峰化学工业有限公司磷肥生产车间在扩建工程项目中也采用了1台KMLF-100/55型斜窄流分级设备用于湿磨分级回路，按0.15mm粒级进行分级作业，预计年内可投入使用。       (3)在调试过程中发现，高浓度、高粘度的磷矿石闭路湿磨对斜板参数的要求和以往不同，板长和板间距还需进一步优化，特别刮板式输送机是板间距宜宽不宜窄。       (4)鉴于高差满足不了和磨机闭路形成自流，闭路湿磨中斜窄流分级设备的给料需用泵输送，耗费一定动力。为减少动力耗费，以斜窄流分级设备为基础，配以螺旋提砂器，一种新型磨矿分级闭路装置——斜窄流螺旋分级机的研发已获云南省省院省校资助，正在实施中。