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1、引言
    齊大山鐵礦選礦分廠坐落在千山區調軍臺村，年設計生產能力為原礦處理量900萬噸，鐵精礦300萬噸，精礦品位67. 5%以上。生產采用連續磨礦弱磁一中磁一強磁一陰離子反浮選的T藝流程。磨磁車間的主體設備括中細破碎機、篩分機、球磨機、旋流器、濃縮機、膈膜泵、儀表及計算機系統等。其中引進美國艾利斯公司∮5.5×8.8 m溫式溢流型球磨機6臺；引進美國克雷布斯∮660 m水力旋流器48臺；兩段連續磨礦均采用旋流器與溢流型球磨機配合進行分級，二段磨礦采用∮5.5×8.8溢流型磨機與Krebs生產的FX660×9旋流器組，旋流器采用動壓給礦，自動控制操作。
    二段磨礦存在粒級組成不合理，粗粒級(+0.1 mm)含量較高達28%以上，細粒級（-10um）含量較高達10%，二段磨礦旋流器給礦粒度分布見表1。這給二段磨礦和選別作業帶來極大的不利影響，也是造成尾礦品位高的主要原因之一。形成這一現象的原因除有礦石性質的因素（齊大山鐵礦的礦石種類較多，磨礦性質相差較大，致密塊狀礦石非常難磨，而解理層面中含有非常容易泥化的礦物）之外，還有二段旋流器分級參數不合理的因素。
對二段旋流器給礦、沉砂和溢流進行粒度組成分析，結果分別見表1、表2和表3。
    從表1、表2、表3中可以看出，旋流器溢流中- 10 m含量高達34. 64%，泥化嚴重，而可選粒度級別少，僅為10%左右；沉砂中細粒級含量過高（50%左右），且均集中在可選粒度級別中，這樣返砂進入磨機中，勢必造成過磨，降低磨礦效率，造成泥化。因此，如何提高旋流器的分級效率，減少過磨與泥化，是解決問題的關鍵。在二段磨礦中要求最終的磨礦細度為-0.074 mm占85%～90%。磨礦產品粒度- 200目設計為90%，生產一直沒有達到設計要求，甚至把磨礦產品粒度- 200目生產計劃定在85%時，實際生產中都難以完成計劃，嚴重影響下段T序的正常生產。不同時期對磨礦分級進行了多次考查，考察結果發現一些問題，其中二段磨礦新生q值較低，二段旋流器分級效率低，僅為26%左右（見表4）。
    綜上所述分析，原國外進口旋流器分級效率低是制約二段磨礦效率的主要原因，由于旋流器給礦泵型號選擇過小，實際T作中已達到滿負荷運行，造成旋流器的操作參數給礦壓力無法提高，同時泵池補加水加不進去，造成給礦濃度較高，旋流器的分級效率隨著給礦濃度的降低、給礦壓力的提高而提高，生產實際中無法實現這兩方面的調整，因此，在目前旋流器的給礦條件下，優化旋流器的結構參數，是提高旋流器分級效率的有效途徑。
2、旋流器結構參數的優化
    針對調軍臺選礦廠二段磨礦的現狀，威海市海王旋流器有限公司提供一臺FX660-GX型旋流器，安裝于原國外Krebs生產的FX660×9旋流器組上，進行二段分級旋流器結構參數的優化，探索最佳旋流器結構參數。
2.1  溢流管直徑對分級指標的影響
    旋流器的溢流管直徑除影響其生產能力和分離粒度外，還影響其分級效率、返砂比和產物濃度。一般情況下，當溢流管直徑增大時，則其生產能力和分離粒度亦增大、溢流產率提高、分級效率相應降低；當溢流管直徑減小時，則其結果相反。試驗結果見表5。
    該結果表明，生產過程中不能單純用增大溢流管直徑的手段來提高其生產能力，也不能無限制地減小溢流管直徑的方法來獲得細的分級粒度。因為定形的旋流器結構參數間有相應的比例關系，當超出其比例關系時，其固有規律就會被破壞。
2.2  沉砂嘴直徑對分級指標的影響
    當旋流器同磨機構成閉路時，其沉砂嘴直徑對其生產指標影響極大，隨著沉砂嘴直徑的減小則沉砂濃度增大、溢流粒度變粗、溢流產率增加、沉砂產率下降、返砂比減小、分級效率降低。試驗結果見表6。
    對于閉路磨礦系統，在生產過程中，一般通過調解沉砂嘴的大小控制返砂比，適宜的返砂比能夠提高磨礦效率和磨礦細度。
2.3  角錐比Ds/Do對分級指標的影響
    旋流器的角錐比是指其沉砂口直徑與溢流口直徑之比，它既影響其產物的分配也影響其他分離指標。隨著角錐比的增大，其沉砂濃度、溢流產率和分級粒度逐漸降低，而分級效率則逐漸升高。試驗結果見表7。
3、國產海王旋流器與原進口Krebs旋流器對比
    通過對海王旋流器不同結構參數優化分析，在滿足生產要求的溢流細度(- 200目含量在85%~90%)的情況下，要求旋流器分級效率得到最大限度的提高，取樣分析結果見表8。
    根據試驗結果，確定旋流器的最佳配置為溢流管180 mm，沉沙嘴135 mm。
    探索海王旋流器最佳結構參數過程中同時對比原國外Krebs旋流器，在同一機組上，旋流器給礦條件均相同，對比數據見表9。
    從表9中可以看出，在相同的給礦條件下，海王旋流器溢流細度、分級效率分別高于Krebs旋流器3. 07%、3.32%，增加了可選粒級含量；而沉砂細度則減少了1.15%，降低了沉砂夾細，在二段磨礦中減少了過磨。
4、結論
    (1)在一定的給礦條件下，旋流器的溢流管、沉沙嘴的大小直接影響剄旋流器的各項技術指標，依據現場實際T礦條件合理搭配旋流器的結構參數，是提高旋流器分級指標有效途徑與手段。
    (2)試驗考察表明，若旋流器進料濃度保持在40%—45%，分級效果可以達到30%以上，溢流細度可達到85%以上，根據目前給礦工藝條件，旋流器采用180 mm的溢流管，135 mm的底流口配置的旋流器完全可以滿足現場工藝要求。
    (3)比較國產與進口兩種旋流器，相對而言威海海王旋流器的分級效果較好，威海海王旋流器比國外Krebs旋流器分級細度高3.07%，分級質效率高3.32%。由此國產海王牌旋流器完全可以替代進口旋流器。