使用SUPAFLO型高生产率浓密机的优点.docx

使用 SU PA FL O 型高生产率浓密机的优点E涅切耶娃等摘 要 具有高生产率和高压缩率特征的两种 SU PA FL O 型浓密机在最近几年间都显示出一些极好的操作参数 。高生产率浓密工艺已成功地结合到自动稀释系统中 ,作为新一代浓密机得到应用 ,而且还用于对原有的浓密机进行改造 。使用这 类浓密机后明显地降低了基本建设费用和生产费用 。关键词 浓密 固液分离第一批浓密机是于 20 世纪初期建造的 。浓密机 - 沉淀池尺寸的计算 ,是以量筒沉降试验测定必 需的沉降面积为依据 ,在这种情况下 ,最细和最轻的 颗粒决定着浓密机的尺寸 。到 20 世纪末 ,世界上很多选矿厂的生产能力都 大大提高 ,并同时建造了直径达到 200 m 的最大型 浓密机 。在前苏联 ,为提高用于固 - 液相分离设备 的效率 ,是通过增加浓密机的层数而实现的 。后来 由于使用这些浓密机的技术优势不太明显 ,而它们的操作又比普通浓密机复杂得多 ,因此就开始建造 具有很大沉降表面的单层浓密机 。这样就不可避免 的必须寻找新的更有效的固 - 液分离方法 。在经济发达国家 ,同时平行地发展用于浓密过 程的 设 备 和 絮 凝 剂 。高 生 产 率 浓 密 机 的 构 思 于1968 年申请专利 ,首次在制糖工业中应用 , 并且在 以后的 30 年间在有用矿物选矿 、化学和其它工业部 门中得到了广泛应用 。聚电解质型高分子量絮凝剂的使用 ,确保了高生产率浓密机有效地工作 ,因此在工业上出现这些絮凝剂后马上就研制出了高生产率 的浓密机 。高生产率浓密机与传统浓密机的主要差别是沉降时间 。在传统浓密机中沉降时间可能需要几小时 甚至几天 ,而在高生产率浓密机中只需要 1 小时左 右 。所以高生产率浓密机浓密矿浆的速度比传统浓 密机要快 29 倍 。对于高生产率浓密机来说上升 液流的典型速度为 210 m/ h 。在相同的生产率条件下 ,高生产率浓密机的直径比普通浓密机小 1/ 22/ 3 。在最近几年间 ,芬兰奥托昆普公司对浓密过程 进行了广泛的研究 。涉及问题的范围比提出的和最 初没被认识到的浓密操作有关的内容要广泛得多 。只是在很多解决问题的方案受挫以后 ,才找出其真 正原因还在于浓密机本身 。迄今已查明的几个有关问题列出在表 1 中 。表 1 在浓密过程中遇到的一些问题力体积领 域问 题结 果在选矿部门的实例传统的解决方案生态学尾矿中存在毒性物质 必须 建 筑 处 理 能 力 更 大 的尾矿场带进浅层地下水中 ;生物界灭亡 停产 ;在土地 利 用 方 面 受 到 限 制 ;破裂的危险性和损害环境提金工艺中的 CN 离子任何矿山分解 CN过滤尾矿工艺学过滤作业的处理能力不足 工艺用水不足 逆流倾析作业无效在工 艺 过 程 中 存 在 有 毒 物 质限制产量 ;由于精矿含水量高而产 生熔炼问题工厂可能停工 ;延误矿砂洗涤设备 的开动在溶液中不允许金属损失 ; 不可能 返回使用后续作业很低的生产率 ; 过量使用 药剂 ;必须补加相反作用的药剂有色金属生产 任何干旱地区 Au 、Cu 、U 生产妨碍 金 氰 化 浸 出 的 浮 选 药剂提高过滤作业的处理能力 增加泵唧水量 ; 压缩生产能补充浓密机 ;增加洗涤溶液增加 过 滤 机 或 增 加 两 段 逆 流倾析作业充填材料密度 不 固 定 的 和 较 低 的 尾 矿堵塞管道 ; 很 高 的 压 力 ; 必 须 增 设 过滤阶段在任 何 可 能 有 效 应 用 的 部门增加过滤国外金属矿选矿2002 . 340这些问题又可分为 3 个主要范围 :生态学 、工艺学和充填材料 ,正是在这些领域中要求浓密产品要 有着最高的浓度 。使用浓密机的多数企业 ,在各个时期都试图达 到或者甚至已经达到了他们所 需 的 浓 密 产 品 的 浓度 ,但后来由于下述一些原因他们不太愿意在很高 浓度的条件下操作 :1) 浓密机结构不合理使得絮凝剂的用量大大增 加 ;2) 没有稳定的控制系统 ,不能看清浓密机安全操作的界限 。这些限制可能出现在浓密机中 、浓密 产品的泵唧系统中或是沉淀过程中 ;3) 在浓密产品的密度很高的情况下 ,耙子传动 缺少必需的扭矩 ,也就是说可能发生耙子堵塞 。由于这些原因 ,迫使一些企业只能在保守的制度下操作浓密机 ,和寻找其它途径来解决这些工艺 问题 。近 20 年间 ,已进行过一些结构最佳化的研究工 作 ,目的是提高浓密机横截面积的利用率 ,并因此而 降低投资费用 。其结果是在所有工业部门普遍使用SU PA FL O 型高生产率浓密机 。度 。图 1 SUPAFLO 型高生产率浓密机外形3SU PA FL O 型高压缩率浓密机近年来 ,奥托昆普公司一直致力于实现浓密机垂直压缩层的优化 ,并同时利用高生产率浓密机的结构特点作为基础 ,以建造高压缩率浓密机 。 为了提高锥形排料口外的浓密产品上的压力和增强密实作用 ,利用了高压缩率浓密机中的侧壁的 高度效应 。密实效应还能通过安装在耙子刮板上的 垂直板片得以加强 ,它可疏松床层 、除去孔隙水 。1SU PA FL O 型浓密机SU PA FL O 型浓密机原则上有一系列新的结构4有效的絮凝和控制方案无论是在高生产率的浓密机中还是在高压缩率设计 :浸入到液化层水平面的给料水井 ;放射状的圆锥 ; 不充气的给料 ; 给料自动稀释 ;絮凝剂加入和浓密机中床层水平面的自动控制和调节系统 ; 低液压阻力的耙子 ; 液压传动 。的浓密机中 ,都已安装了利用自动稀释矿浆原理的SU PA FL O 型给料水井 , 以便在絮凝剂用量最低的 条件下形成均匀的絮凝物 。加入过量絮凝剂会导致 絮凝物夹带水分 ,并因此而恶化在压缩区的固 - 液 分离过程 。絮凝剂加入量过高的主要原因是 ,对加入到浓密机中的矿浆密度的变化没有很好地控制 。 为克服这些问题 ,在浓密机中利用了具有自动稀释 作用的 SU PA FL O 型给料水井和 SU PA FL O 型控制 方案 。2SU PA FL O 型高生产率浓密机在 SU PA FL O 型高生产率浓密机中 ,原矿浆在5具 有 自 动 稀 释 作 用 的 SU PA FL O型给料水井进入浓密作业的大部分矿浆密度一般为 30 %控制的条件下在给料水井中发生絮凝 ,然后到达已经形成的床层 (图 1) 。 液化的床层象一个过滤器并作为絮凝物的制造者 ,将那些不能被絮凝的微细颗粒捕集到给料水井中 。因为较高的液化层中没有游离的微细颗粒 ,所 以上升液流的速度可大大高于在普通浓密机中的速40 % 。必须稀释矿浆以确保在给料水井中得到良好的絮凝作用 。已取得专利权的具有自动稀释作用 的 SU PA FL O 型给料水井能稀释原矿浆 ,缩小原矿浆的密度波动 , 因 而 为 絮 凝 过 程 创 造 最 佳 的 条 件 。2002 . 3国外金属矿选矿41正如由图 2 看出的 ,在该体系中利用了给料水井与浓密机剩余部分的自然压差 ,确保了溢流自由沉降 到给料水井中 。溢流的流量与按固体计的生产率无 关 ,而是由给料水井中的原矿的浓度所调节 。6SU PAFLO 型浓密机的几个应用实例611 Mount Leyshon 金矿( 澳大利亚昆士兰州)1988 年 该 矿 山 安 装 了 一 套 直 径 15 m 的 SU2PA FL O 型高生产率浓密机 ,用于浓密炭浆法生产工 艺的 尾 矿 。到 1992 年 浓 密 机 的 处 理 能 力 已 达 到350 t / h ( 设 计 能 力 为 250 t / h ) 。磨 矿 细 度 为 80 %- 0114 mm 。在该地区经常发生旱灾 。从原有钻井 中抽水的费用很高 ,因此需要从浓密机中获取大量 的回水 ,否则企业就得关闭 。抽唧系统应将浓密产品泵唧 4 km 的距离 ,在浓 密产品的固体含量达到 63 %时 ,管线中的最高压力 为 1800 k Pa 。浓密机在这样的浓密产品浓度下 操 作 ,能确保回水的体积增加 33 % , 足以使企业在最 干旱的时期仍能维持正常运转 。浓密产品的浓度通常能达到必需的数值 ,但平均只有 58 % 。阻碍达到 和保持所需浓度的两个主要原因是 :1) 耙子传动扭矩不够 ;2) 最初安装的是不太可靠的控制系统 ,致使浓 密产品的浓度出现很大变化 。现在所用的浓密机 ,已安装了更大功率的传动 装置和 SU PA FL O 型控制系统 ,因而能达到必需的 浓密产品浓度 (63 %固体) 。同时还建议再改造两台 浓密机 。612 Falconbridge 公司的 Kidd Creek 铜 - 锌选矿厂( 加拿大安大略省)企业中存在着尾矿场库容不能满足需要的问 题 。研究过解决这一问题的 3 种可能方案 :1) 关闭选矿厂 ;2) 提高尾矿坝的高度 ;3) 借助加入化学添加剂 (例如石灰) 以提高矿浆 本身的密度或它的黏度 ,找到一种使尾矿坝坡度至 少提高 210 %的方法 。这几个 方 案 中 最 可 取 的 是 第 三 种 方 案 , 并 且E1 I1Rubinskin 已在多伦多实验室中确定了流变学 要求的详细内容 。已研究过 3 种使尾矿浓度提高到63 %的方法 :1) 在尾矿系统的末尾增加石灰的用量以提高黏 度 ;2) 对部分浓密产品进行过滤 ,并将它们加入到尾矿中 ,以提高尾矿的浓度 ;3) 用高压缩率浓密机进行浓密 。图 2 自动稀释原理SU PA FL O 型浓密机的控制系统可以控制浓密 机中的固体质量大小和床层水平面高低 。床层质量 的监测器安装在浓密机的锥形排矿口 ,与由排矿口 排出的矿浆直接接触 (图 3) 。图 3 SUPAFLO 型浓密机的控制系统SG - 矿浆密度 , 单位 g/ cm3因为在监测器上方的矿浆柱高度是固定的 ,所 以它的压力变化就与浓密机中的固体质量成正比 。 在压力出现一定的变化时 ,改变浓密产品的排料速 度 ,使浓密机排料保持稳定的固体质量 。第二个控制回路调节加入到原矿浆中的絮凝剂 用量 。因为浓密机中的固体数量已得到控制 ,所以 床层水平面高低的任何变化就能反映出絮凝颗粒的 沉淀性质变化 ,并根据这一情况改变絮凝剂的用量 。例如 ,如果床层的水平面升高 ,那么就应增加絮凝剂 的用量 ,以提高颗粒的沉降速度 ,使床层水平面再达 到正常位置 。国外金属矿选矿2002 . 342第一种方法已被采用 ,但费用很高 。第二种方法得不偿失 ,连本钱都难以收回 ,因此决定研究用高 压缩率浓密机进行浓密 。就地进行了实验室和半工 业试验 。SU PA FL O 型高压缩率浓密机能确保浓密 产品的浓度 ,比使用 Eimco 型浓密机平均高出 5 % ,并能在稳定的操作指标下达到固体含量 63 %以上 的要求 。因此 1995 年公司购置了一套直径 35 m 的 SU2PA FL O 型高压缩率浓密机 ,它完全能替代老式的直 径 110 m 的普通浓密机 (表 2 ,图 4) 。4) 不相适应的原给矿参数控制系统 。早在 1994 年 6 月奥托昆普公司就在现场进行 了高压缩率浓密机的半工业试验 ,以确定使浓密产 品中的固体含量达到 52 %的可能性 ,以及在给矿参数 、负载量和 p H 发生变化时保持这一浓度的可能 性 。试验结果表明 ,在对高压缩率浓密机进行以下改进后 ,完全能获得所需的数值 :1) 安装自动稀释系统 ,以缩小给矿浆浓度差别 和黏土的影响 ,以便对所有的矿体的给矿浆固体含量均为 15 % ;2) 提 高 传 动 装 置 的 扭 矩 , 因 为 在 固 体 含 量 为52 %时 ,矿浆是很黏的 ;3) 使用低断面的耙子 ,以降低所需的扭矩值 ;4) 在刮板上安装一些竖式板片 ,以提高压缩层 的效果 ;5) 改变为 SU PA FL O 型控制和调节方案 ,以保证高压釜稳定的给料 ;6) 使 p H 保持在 915 以上 。 最后 决 定 安 装 一 套 直 径 30 m 的 全 新 的 SU2PA FL O 型高压缩率浓密机 ,以便与原有的两台浓密机同时操作 。这台新浓密机已于 1995 年投入使用 ,并且现在已能按规定的要求进行操作 (表 3) 。表 3 SUPAFLO 型浓密机在 Barrick 黄金公司Strike 矿山第一年的操作情况表 2直径 110 m 的普通浓密机与直径 35 m 的 SUPAFLO 型高压缩率浓密机的技术参数比较图 4 加拿大 Falconbridge 选矿厂尾砂浓密系统最近三年间的工作参数613Barrick 黄金公司的 Strike 矿山( 美国内华达 州)这个矿山采用了加压氧化工艺从矿石中浸出 金 。对于这一浸出工艺过程来说 ,很关键的一个因素就是进入反应器的原给矿必 须 有 足 够 高 的 浓 度( 52 %固体) 。由于下述一些相互牵连的原因 ,使 氧化作业前的原有两台浓密机的浓密产品中的固体的含量平均不超过 50 % :1) 多种多样的矿体 ,致使原给矿中的黏土含量 不同 ;2) 不同的 p H 值影响着絮凝过程 ;3) 不相适应的传动装置扭矩 ;614澳大利亚卡尔古利地区安装自动稀释系统为了浓密由尾矿利用项目获得的矿浆 ,使用了 一台直径 90 m 的浓密机 。委托单位曾担心絮凝剂用量很高 ,然而试验结 果表明 ,给矿浆经稀释后可大大降低絮凝剂的用量 。 稀释的浓密机溢流中含有着一定数量的可溶金 ,可让它通过吸附柱以回收金 。如果只是简单地采取从 外部补充水 ,由于液流体积增大 ,那么这些吸附柱就不能胜任工作 。具有自动稀释作用的 SU PA FL O 型给料水井是参 数2 号 ( 高生产 率) 浓密机( 直径 38 m)3 号 ( SU PA FL O 型高压缩率) 浓 密机 ( 直径 30 m)差值/ %浓密产品固体含量/ %面积/ 平方英尺 单位负载/ t h - 1单位浓缩面积/ 平方英尺t - 1d - 1491712271230212252197853330110+ 311- 316+ 43+ 120参 数Eimco 型 浓密机( 直径 110 m)SU PA FL O 型 浓密机( 直径 35 m)差值浓密产品固体含量/ %平均 夏季冬季面积/ 平方英尺 必需 的 单 位 浓 缩 面 积/平方英尺t - 1d - 15917601459101104 10 510146312641462171104 10 41104+ 315+ 410+ 3172002 . 3国外金属矿选矿43解决这一问题比较理想的方案 ,这样就可免除添加补充水 ,因此原有的吸附柱就能有效地操作 。 试验结果表明 ,安装 SU PA FL O 型自动稀释系统后 ,改善了溢流的纯度 ,提高了浓密产品的浓度 ,使浓密机达到更稳定的操作 ,并且还稍稍降低了絮 凝剂的用量 。615 俄罗斯巴尔苏奇洛格公司在建设新的铜 - 锌选矿厂 ( 南乌拉尔地区) 时 ,巴尔苏奇洛格公司面临着一个安装什么型号浓密 机的问题 ,以浓密生产能力为 60 t / h ( 按固体计) 的含黄铁矿的尾矿 。为了浓缩这样数量的矿浆 ,在技 术经济论证中建议使用两台直径 50 m 的俄罗斯国 产的 250 型浓密机 。用实验型 SU PA FL O 浓密机 所进行的试验表明 ,1998 年 2 月在选矿厂中安装的直径 12 m 的 SU PA FL O 型高生产率浓密机的溢流的纯度和浓密产品的浓度有可能获得所需的指标 。 表 4 列出了 SU PA