重介质选矿重悬浮液的回收.doc

第二篇 重力选矿 第4章 重介质选矿 4.5重悬浮液的回收与净化4.5 重悬浮液的回收与净化 物料经分选后，轻、重产品都带走大量的悬浮液，必须迅速地回收循环使用。为使回收的悬浮液性质符合要求，必须进行净化浓缩。因此，悬浮液的回收与净化是重介选矿流程中的一个重要组成部分，这个环节工作的好坏将直接影响分选效果又影响经济指标。4.5.1 重悬浮液回收实际上是重介质的回收与重悬浮液净化系统 常用于粗粒(块煤)重介质分选中悬浮液回收净化流程如图2445所示。 看图2-4-45 常用悬浮液回收净化流程介绍1-重介质分选机；2重产品脱介筛；3轻产品脱介筛; 4合格介质桶；5合格介质泵;6稀介质桶; 7稀介质泵;8浓缩机；9一段磁选机；10二段磁选机 重介质的回收重介质分选机分选后,产品是同大量悬浮液一起排出的,所以必须泄除悬浮液和冲洗掉粘附在产品上的悬浮粒,这就是悬浮液的回收作业。这一作业不仅是为了保证产品质量,同时还可使悬浮液继续循环使用，以便减少生产过程中悬浮液的损耗。产品和悬浮液混合物,分别进入两种产品脱介筛(为了增加脱介能力，在进入脱介筛前要有固定筛或弧形筛作预先脱介)。脱介筛第一段用来泄除产品中的悬浮液，能脱除7090悬浮液,该段脱除的悬浮液作为合格介质，直接返回合格介质桶循环使用。脱介筛第二段上的物料仍含有一部分磁铁矿粉加重质和煤泥,必须加喷水来清洗粘附于产品表面及残存于物料间的悬浮粒。因此,在脱介筛一般设二至三排喷水管冲洗。第一段(或一、二排)加稀介质浓缩设备的溢流水喷洗,第二段(或二、三排)加清水喷洗。喷水量与产品的粒度大小有关。对于块状物料(煤)喷水量一般为1m3t,细粒物料(末煤)喷水量为1.52.0m3 t。 脱介筛第二段筛下泄出的悬浮液，加入喷水后浓度很低，称为稀介质，其中煤泥含量也很高。表2412为合格悬浮液与稀悬浮液性质比较。解释表2-4-12 合格悬浮液与稀悬浮液性质比较P175 稀悬浮液的浓缩净化从表2412可以看出，稀悬浮液不能直接复用，必须浓缩净化。一般采用浓缩机浓缩(也可用磁力脱水槽或低压旋流器)。浓缩机溢流可作为脱介筛第一段(排)喷水。浓缩机的底流进入两段磁选机磁选。磁选机效率可达998以上，精矿磁性物含量达90以上，密度达2.0gcm3左右。磁选后的精矿，进入合格介质桶与脱介筛第一段筛下悬浮液混合后，组成合格悬浮液，用泵输送到分选机中循环使用。 浓缩悬浮液通过分流设备分流为了增加合格悬浮液的密度或降低合格悬浮液中的煤泥量,利用磁选精矿的密度和磁性物含量都高的特点,将一部分浓缩悬浮液通过分流设备分流到稀悬浮液系统,经磁选机净化和浓缩后再返回合格介质桶。这部分浓悬浮液量称为分流量。它的大小可以由自动控制系统根据需要改变。在正常生产情况下,分流量在一常量的上下波动。应该注意的是,分流量越大,磁铁矿损失也越大。因而,不应随意增加分流量或减少分流量。图2-4-45所示的悬浮液回收净化流程比较简单,常用于粗粒(块煤)分选的悬浮液回收净化流程。缺点是细粒磁铁矿容易损失。 图2446是另一种悬浮液回收净化流程。这种悬浮液回收净化流程，与前一种不同之处是稀悬浮液先在一低压旋流器内分级，细粒磁铁矿和细粒煤泥，通过旋流器溢流进入浓缩机。旋流器底流为粗粒磁铁矿及粗粒煤泥，进入磁选机。磁选精矿进入浓缩机。浓缩机底流进入合格介质桶，浓缩机溢流作为喷水。由自动控制系统控制浓缩机底流。该流程比前者复杂。优点是能够回收细粒磁铁矿和细煤泥，保持悬浮液稳定，减少磁铁矿损失。适用于末煤重介质分选的悬浮液回收净化流程。 图2-4-46 稀介质回收净化流程P175l 一稀介质桶；2一稀介质泵，3 低压旋流;4 浓缩机；5 一段磁选机，6 二段磁选机除上述两种流程外,还有一种最简单的直接磁选净化流程,即稀悬浮液不经浓缩或分级设备,直接进入磁选机磁选回收。我国彩屯、吕家坨选煤厂都采用这种流程。该流程优点是缩短了介质循环路程,减少了管路磨损,提高了悬浮液的稳定性。该流程要求稀悬浮液尽量少，磁选机处理能力要大。对于采用加重质粒度较粗的分选机,可采用重力沉淀的方法，回收磁铁矿。如德国的太司卡分选机所用磁铁矿，采用重力沉淀回收，介质损失较少。对于非磁性介质处理,可视加重质特性，采用重力沉淀、离心沉淀、过滤、浮选、摇床精选等方法进行回收和净化。4.5.2 重悬浮液中煤(矿)泥量的动平衡 进入悬浮液系统中的煤泥量有两部分,一是由原料煤所带入的原生煤泥,二是在分选过程中产生的次生煤泥。从悬浮液系统中排出的煤泥有:产品带走的煤泥、稀介质和分流量进入磁选机后以尾矿形式排除的煤泥。当原料煤的数质量、选煤工艺流程及分流量等各项参数不变时,按照数质量进出平衡原则,煤泥量不可能在系统中无限积存,也不可能在系统中无限减少。进入系统的煤泥量应该与系统中排除的煤泥量平衡,即动平衡。当某一参数改变后,煤泥量就失去平衡,在合格悬浮液中增加或减小,但该参数达到一定数值后煤泥量又在新的基础上达到平衡。比如当分流量增加后,进入系统中的煤泥量没变,但从磁选机排除的煤泥量增加了。于是从系统中排除的煤泥量大于进入系统的煤泥量合格悬浮液中煤泥量逐渐减少,合格悬浮液中的流变粘度也逐渐减小。这样,脱介筛的脱介效果将会改善,进人第二段稀悬浮液中的煤泥量将会逐渐减小。最后由产品带走的煤泥量也逐渐减小。结果是从系统中排除的煤泥量逐渐与进入系统中的煤泥量趋于平衡，也就是在合格悬浮液中煤泥含量减少的基础上达到了新的平衡。相反,当原料煤的煤泥含量增多或分流量减小时,合格悬浮液中的煤泥含量就会增加。在一般情况下，可通过改变分流量来调节悬浮液中煤泥含量。应当指出，当悬浮液密度低，需要加大分流量时，同时会引起悬浮液中煤泥含量降低，这是在操作中应注意的问题。4.5.3 重悬浮液回收与净化的主要设备 1脱介筛多用普通直线振动筛或共振筛，筛面采用缝条筛面，筛孔为0.251.0mm。为了提高脱介筛的处理能力，在脱介筛之前，设置固定筛或弧形筛。2浓缩设备 浓缩设备有耙式浓缩机、磁力脱水槽、水力旋流器、倾斜板浓密箱及螺旋分级机等。耙式浓缩机分大、中、小型,其中小型耙式浓缩机的浓缩槽或称分级槽多用钢板制成,槽底为圆锥面,底面上有旋转耙可将浓缩物收集到中心底孔排出,槽体上部周边焊有溢流槽,溢流由此排出。 磁力脱水槽也称磁力脱泥槽或磁洗槽,它是在重力和磁力联合作用下使磁性物和非磁性物分离的一种磁选设备,适用于处理粗粒加重质磁性稀悬浮液的浓缩。由于结构限制，直径一般为23m，因此每台处理能力低于耙式浓缩机,生产中所用台数较多。其原理与结构参看第三篇中的相关内容。 螺旋分级机简单提及主要用于经磁选回收精矿的浓缩,特点是可以获得浓度高且重介质密度稳定的浓缩产物。所以，适用于高密度的介质回收系统。倾斜板浓密箱详细介绍是一种小型效率高的浓缩设备,其构造如图2-4-47所示。图2-4-47 倾斜板浓密箱结构示意图l一给料槽；2浓缩板； 3稳定板；4 排料口 外形为一个斜方形箱体,下接一个角锥形漏斗,箱体内装相互平行的倾斜板,分上下两层排列,稀悬浮液沿整个箱的宽度给人到两层倾斜板之间,然后向上流过上层倾斜板的间隙。在此过程中,加重质颗粒在板间沉降析出,故上层倾斜板称为浓缩板。沉降到板面上的加重质颗粒借自重向下滑动,并落人下层倾斜板的间隙,继续沉降浓缩。下层倾斜板的用途主要是减少旋涡搅动,使浓缩过程稳定地进行,故下层板又被称为稳定板。浓缩产物从。锥形漏斗的底口排出，液流则经上部溢流槽流走。 3净化设备 选矿或选煤所用磁性加重质较多,故多用磁选机来净化介质。重介质系统中回收磁铁矿多选用永磁筒式弱磁场磁选机,另外包括预磁设备和脱磁设备。其原理和结构均可参看第三篇中的相关内容。对于非磁性加重质，若采用浮选法，所用浮选机可参看第四篇中的相关内容。此处均不再赘述。4介质桶 介质桶包括合格介质桶和稀介质桶，是为了储存和缓冲悬浮液而设置的。介质桶呈圆筒形，下底为圆锥形，锥角为60。筒底锥形便于沉淀加重质。开机时，采用0608MPa的压缩空气搅拌，转入正常生产后，便靠悬浮液自身循环搅拌。此时，合格介质桶内应存有少量悬浮液，其存留量的多少，以保证泵的压力稳定为前提。介质桶也可以为加快调节悬浮液密度的速度创造条件。 介质桶要有足够的容积，以保证停机后，能容纳分选机及管道中的全部合格介质，否则停机时，合格介质将溢流而造成损失。 5提升和输送介质的设备 其他工艺上亦有用途 提升和输送重介质的设备是空气提升器，它靠压缩空气间断提升和输送悬浮液。主要用于提升重介质车间流失的悬浮液和废水，也可用来提升和输送高密度悬浮液和磁铁矿粉。 图2448为空气提升器结构示意图。它作为重介质选煤车间悬浮液、废水及磁铁矿粉的扬送设备，一般安装在厂房标高最低层。物料由人料管1经球形逆止阀7进入桶体4内。桶体内设有液位电极2。当物料液面达到液位电极的高液位时，高液位信号指示(指示灯、电铃)发出信号，此时便打开进气管3，进入高压(0408MPa)空气，使其作用于桶内的液面上，由于人料管设有逆止阀，故迫使桶内物料由排料管6排出。当桶内物料液面降至液位电极的低液位时，低液位信号指示发出信号，关闭进气管3的阀门，风力提升的工作停止。与此同时，桶内压缩空气经排气管5放出，球形逆止阀又开启，物料再次进入桶体，开始了下一个工作循环。4.5.4 重悬浮液回收与净化中的损失(P178) 磁铁矿的损耗是重介质选矿厂的一项主要技术经济指标，它不但关系到原材料消耗量的大小，而且还影响重介质系统的生产能否保持正常和稳定。 由产品带走和磁选机尾矿流失的加重质(磁铁矿粉)之和，折合成每吨原煤的介质损失量，称为磁铁矿粉的技术损失。由于运输、转载和添加方式不佳等管理不善而造成的损失，称为管理损失。技术损失和管理损失相加，构成总介质损失。 非技术损失属管理不善造成的，过去有不少选煤厂将磁铁矿粉从介质库用人工搬运到重介质选煤车间，搬运过程中损失量大。现在，大部分选煤厂都用空气提升器，从介质库直接送到车间，采用这种方式，非技术损失可以大大的降低。 根据国内外较好水平要求,块状物料重介质选矿加重质的实际损失应低于0.51kg(t原矿)。粉状物料重介质选矿加重质的实际损失应低于1.0 kg(t原矿)。我国选煤厂设计规范中规定,重介质选煤过程中,人选1t原煤的磁铁矿粉耗量(技术损失)宜直接在下列指标内：对于块煤系统0.2kg；对于末煤系统0.51.0kg。 加重质损失的一般规律是分选块煤时的介质损耗比分选末煤时要少;用低密度悬浮液时比用高密度悬浮液的介质损耗要小。有的选煤厂技术损失并不大,但总介质耗量却较多。之所以如此,一种可能是设备事故及磁铁矿粉的存放、运输、添加时的损失；再一种可能是检查中未能发现，但在生产中实际存在的损失，如突然加大分流量，造成磁选尾矿中加重质流失过多。 总之，生产过程中重介质损失,应查其原因所在。若在总损失量中管理损失所占比例过大,就应从介质的存放、转运及添加等环节找原因,加强管理。若技术损失过大,应检查各工艺环节。如产品带走造成的损失多，应改善脱介筛的工艺效果；若磁选尾矿中流失多,便应提高磁选机的回收率；因分流量处理不当，就应对分流量严加控制。 根据生产实践的经验，可从以下几个方面控制加重质的损失，以便尽量达到损耗的最佳指标。 (1)加强对脱介筛的维护及改善其工作效果首先应选用高效率的脱介筛和开孔率大的筛面。在脱介筛前设置固定筛或弧形筛，以减少脱介筛的负荷。日常应加强对脱介筛的维护与管理，使其工艺性能得到充分发挥。重介质旋流器底流悬浮液密度较高，脱介效果差，可引入一部分精煤筛下合格介质将其冲稀，从而改善脱介效果。脱介筛第二段的喷水要足，其中浓缩机溢流而来的循环水送人第一、二排喷水管中用作无压喷水；但第二、三排所用清水，应为有压喷水。 (2)有条件的选煤厂可采用直接磁选工艺 当稀介质量较小，而磁选设备的处理能力又较大时，可考虑采用直接磁选，无需对稀介质浓缩。大量生产实践表明，采用直接磁选，可获得较好的效果。 (3)提高分选设备的回收率 用磁选方法净化悬浮液，一般应保证磁选机回收率在998以上，否则，磁铁矿粉的损失过大。因为，大量稀介质及一部分分流的合格介质，都是通过磁选机进行净化的，故磁选机工作的好坏对磁铁矿粉损失的多少有很大的影响。例如，假设进入磁选机的磁铁矿量为6th，当磁选机回收率为999时，则磁铁矿损失为6kgh；如若回收率为99，磁铁矿损失可高达60ksh；若回收率降至98，损失将大到120ksh。可见磁选机回收率降低一点，而磁铁矿损失就会增加几倍到几十倍。 (4)保持各设备液位平衡，防止堵、漏事故发生 发生堵、漏事故，可造成重介质的大量损失。如立轮重介质分选机堵塞一次，损失约2t磁铁矿粉；脱介筛下溜槽堵塞一次，磁铁矿的损失将近1t。 (5)减少进入稀介质中的加重质数量，并尽量保持稀介质的质量稳定 应尽量减少原煤带水量及悬浮液的循环量,提高原煤脱泥效率,以减少分流量,使进入稀介质中的磁铁矿粉越少越好,使稀介质的质量稳定,避免造成磁选机人料浓度突然变大,导致回收率不高,使加重质在尾矿中过多流失。 (6)保证加重质粒度的要求 加重质粒度变粗后,悬浮液稳定性变差,基于稳定性的要求,势必要增大泥质物的含量,这就导致脱介筛和分选机效率下降,加重质损失明显上升.所以加重质应根据分选工艺及分选设备的要求来制备,如粒度达不到要求应增加磨矿环节。 (7)严格控制从重介质系统中向外排放矿浆 除磁选尾矿可向外排放外，其他各环节一律不应向外排放矿浆。应控制浓缩设备，其溢流全部用作脱介筛的喷水。各设备滴漏水及冲洗地板水都应回收，并经空气提升器令其返回系统中去。 (8)采用最佳的加重质储运及添加方式 没有设置介质库的选煤厂，均应设置介质库存，其介质库的有效容量，是按每次铁路运来的车辆数决定的，一般容量为36个车辆的储存量。从介质库到选煤车间介质的输送和添加，最好采用空气提升器。4.6 重悬浮液密度的自动控制因为不能开设选矿自动控制课,所以,细分析之 重介质分选生产过程.悬浮液的密度直接影响实际分选密度。为了提高分选过程的工艺效果.实际分选密度的波动应尽可能小。一般要求进入分选机中的悬浮液密度波动需小于0.1 gcm3偏宽0.02 gcm3。分选密度的确定依据悬浮液的密度是根据对精煤灰分与密度有相关关系指标的要求确定的。悬浮液密度比实际分选密度的差异由于分选机中流体运动的影响,悬浮液密度与实际分选密度是有差别的。对于上升介质流的块煤重介质分选机，悬浮液密度比实际分选密度一般要低0.030.1gcm3也即实际分选密度高；若用重介质旋流器，前曾述及，悬浮液密度比实际分选密度要低0.20.4gcm3。所要求的密度差值的大小，除与悬浮液粘度、稳定性、原煤粒度组成及密度组成有关外，对块煤重介质分选机来说，密度差值与水平介质及上升或下降介质流的大小有关系。当下降介质流较大时，实际分选密度可能略低于悬浮液的密度。对于重介质旋流器，密度差值与给料压力、液固比(悬浮液用量与被选物料量之比)、旋流器结构参数等因素有关。 在日常生产中,控制悬浮液密度是获得良好工艺效果的重要环节。检查悬浮液密度的方法有两种,一是人工检查，通过称量一定体积悬浮液量求得悬浮液的物理密度,即用浓度壶测定,亦可用密度计测量。但这种检查方法既费力,经检查后又难以及时调整。另一种方法是用仪器自动检测,所用装置有双管压差密度计、水柱平衡密度计及放射性密度测定仪等。由这些装置将所获得的一次信号，通过电子仪器转换成电讯号，传输给执行机构，用补加水或补充加重质的方法，使悬浮液的密度维持稳定状态。4.6.1 双管压差密度计 图2-4-49为双管压差密度计示意图。用连通器原理，关键一：是p1、p2测量时的平衡；关键二：连通器的密闭，关键三：H在被测的悬浮液1内，放进两根插入深浅不同的测压管2。具有0.015MPa压强的压缩空气，通过节流阀7分别进人两根测压管内，压缩空气充满双管后，加之管端的压力进入悬浮液。由于节流阀的作用，管内气压将与管端重介质的压力相平衡。长管上端的横侧胶管与密封的水盒4相连，水盒的下部与指示管5和电极6的底部相通。短管的横侧胶管3则与指示管5和电极6的上部连接。于是，长短管之间便构成了闭路。由于测压管插入的深度不同，则管口处悬浮液的静压力也将有所区别。如设h1和h2分别为长管和短管的插入深度，那么长管口端的压强p1=h1zjg，短管口端的压强p2=h2zjg。由于长管口端的压强p1大于短管口端的压强p2，于是推动水盒内的水面下降，指示管内的水柱便上升H高度。当压力达到平衡时，则有h1zjg= h2zjg+Hsg 由于水盒及测压管内水的密度s= 1gcm3，故上式可写成 H=（h1h2）zj zj (24-26)式中(h1h2)为定值，故指示管内的水柱高H就可用来表示悬浮液的密度。显然，h1与h2差值越大，测量时的灵敏度就愈高放大倍数越大。 该装置若用于块煤重介质分选机，可直接将测压管插入分选槽内，随意测定槽各层悬浮液的平均密度。正常生产过程中，都是将测压管放在分选带的部位。 选煤若用重介质旋流器，可引出一部分合格介质，到专设的测定箱中测其悬浮液的密度。 双管压差悬浮液密度自动测量装置由三部分组成：第一部分是测量部分。它随时检测密度变化情况，一旦悬浮液偏离规定密度值时,便发出声光信号报警。电极管内的液面随指示管内水柱平行上升或下降,于是两电极间的电阻便随液面的升降而变化;第二部分就是将板间电阻的升降变化送人电位放大器8,通过放大器识别控制调节系统;第三部分尽执行机构,它经放大器指示,根据悬浮液密度的变化补加清水或增添加重质。 用此装置控制悬浮液的密度波动范围，不超过0.015gcm3。4.6.2水柱平衡密度计图2-4-50为水柱平衡密度计的示意图。该密度计也是利用压差原理测定悬浮液密度的。被测的重介质通过介质箱1的固定筛将大颗粒物料脱除后进入介质管2,然后由喷嘴4流出。定压水箱5的清水经过水管6也经喷嘴4流走。3是悬浮液与清水的汇流槽。为了使介质箱内悬浮液保持一定的高度h,进入箱内过多的介质则从溢流管7流出。从喷嘴4流出的水与悬浮液的混合物去稀介质桶。根据液柱平衡的原理，当水和悬浮液都从喷嘴同时一起流出时，必然是水柱的压强与悬浮液的压强达到平衡，即 hzjg= Hsg或 H=h(zj/s) (2-4-27) 可见，当水的密度sl gcm3时；水柱高度h是固定的，H将随悬浮液密度zj的变化而改变，成正比关系。因此，标尺9上所反映的水面高低表示了悬浮液密度的大小。 例如,若zj1400kgm3, s1000kgm3,介质箱内悬浮液面到汇流槽中与水汇合处的高度 h2m时,则 H=h(zj/s)2 X 1.42.8 m 由水柱平衡密度计测得的悬浮液密度的变化，经电极8转变为电信号，通过晶体管灵敏放大器使磁放大器中的电磁铁开始动作，对介质桶内悬浮液的密度进行调整(或者补加清水或者添加磁铁矿粉)，以保持悬浮液密度在规定值。水柱平衡密度计的控制系统如图2451所示。 4.6.3 放射性密度测定仪 放射性密度测定仪也称同位素密度计。其原理是根据射线穿过悬浮液时被吸收程度的大小，来表示悬浮液密度高低的。 将放射源放在装有悬浮液流的管道一侧，而将测定丁射线强度的接收器放在管道的另一侧。射线通过管道中的悬浮液后，有一部分射线将被悬浮液所吸收，吸收的多少与悬浮液密度成正比。此时，工作过程中悬浮液密度，便可根据接收器所测得的总放射线强度大小，加以确定。4.6.4 悬浮液密度自动控制系统 图2452是常用的悬浮液密度自动控制系统。密度计1测出被控悬浮液的密度后，将信号给人自动控制箱2。测得的密度与要求保持的密度若不符，其密度差值便形成一个信号，经放大后，送人执行机构。当密度差值很微弱时，执行机构获得信号后将进行微调。如果密度差值较大，例如被测悬浮液密度低了，即合格介质因密度变低而不合格。此时，信号通过控制箱，对变流箱3发出指示，令其加大分流量，将更多的应该合格而已经不合格的介质，送人稀介质桶6，使其参与浓缩、净化以后，再返回合格介质桶5。如果悬浮液密度仍未升高，就进一步加大分