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锰矿跳汰选矿经验分析提高跳汰重选效率方法

责任编辑:三久重工 发表时间:2016-06-19 00:25

  跳汰选矿时,原料重力特性恶化是客观和必然的,这就导致用跳汰机按密度分选原料的效率明显降低。因此,利用非传统的方法强化此种选矿过程是当务之急。这些方法是:直接在物料层中施加振动作用;有效利用有“浮动”冲程的流体动力跳汰周期;减低动力介质的水平流动速度; 采用人工床层,提高平均粒级(8(10)~0mm)矿石分选的视在密度;制造一种可使用水量减少到1/5~1/10的跳汰机,以改进床层的流体动力学参数。直接在物料层上激起的振动对跳汰过程的作用机理可作如下解释。在跳汰分选物料的过程中,出现介质对颗粒运动的阻力。这种阻力是由动力介质的粘滞阻力和被选颗粒间的接触干摩擦阻力所形成。在系统中的作用力的变化,在时间和空间上均具有偶然性。降低上述力的模数,会使跳汰机中的物料分层状况改善。此结论基于一种阻力的概念。即阻止系统向平衡状态过渡的力,在这种情况下,还会阻止不同密度的产品向“自身的”平衡层转移。实际上,在被分选的物料层上,直接引进强度为0.4~0.8g的高强度振动元件,即可实现上述情况。

  用跳汰机进行的试验室试验和工业试验确定,冲程为1.5mm和冲次为40~50次/min的轨道振动,且在物料悬浮期作用取为有效。例如。在含锰矿石跳汰时,施加振动可使精矿的锰品位提高 1.7%~2.5%。同时,精矿产率增加3.5%~7.0%。在细粒矿石(3~0mm)跳汰时,分层的动力学特征是精矿层的形成速度。精矿通过人工床层的排放,取决于重颗粒的通过速度。在理想的分选过程中,在脉动流中应保持上述两速度的平衡。但是,它们与跳汰的强度和流体动力学状态的关系具有不同的特征; 如果说排放速度随跳汰制度的强化而增大,则精矿层的形成速度随之降低,在有促使介质流紊流化和物料层结构混乱的超强跳汰制度时,精矿层的形成速度趋向于零。为了消除这种矛盾,提出按时间将精矿层的积累过程和精矿通过人工床层的排放过程分开。为此,可采取在介质的主要振动中,增加参数接近主要冲次的辅助振动。构成冲程不同,但冲次十分接近的振动,可形成“颤动”效应,此时总冲程在最小和最大值之间缓慢波动。在冲程最小时,由于形成了物料分层的条件,发生重产品(精矿)积累,而在最大冲程时,精矿排放。#p#分页标题#e#

  冲程增大时,重产品开始通过人工床层排放。无论矿石分层,还是排放,均发生在接近于这些过程的最佳状态时;此时颤动期由对重产品颗粒在跳汰室的平均停留时间的关系确定。实施此方法后,3~0mm粒级精矿的锰品位提高3.5%,用水量减少20%,平均可能偏差由120kg/m³降低到80kg/m³。已知,跳汰机中被选物料的每一颗粒处于垂直和水平两种流体速度的作用之下。不同密度颗粒的分选结果由两种流速总的作用来决定。随着重力特性和矿物特性变坏,筛下水的单位耗量增加,因而产生过剩的水平速度,从而破坏跳汰过程。根据分析数据和试验数据,对不同密度的颗粒绘出其运动轨迹。分析这些轨迹可以得出结论:如果避免水(介质)过快的水平速度,则矿石、特别是细粒矿石的跳汰过程可以具有较好的效果。

  在分选细粒矿石时,人工床层是有效的分离介质。正确选择床层的参数,可决定跳汰的数、质量指标。跳汰精矿的质量以及进入跳汰尾矿中的精矿损失,在很大程度上取决于人工床层的物理性质和参数。当跳汰选矿深度提高到0.16~0.07mm和更细时,通用的计算人工床层参数的方法将不能保证选矿过程有效进行,这是因为人工床层颗粒的孔隙度高,因而细粒级,特别是极细粒级(100μm以下)物料不能保证按密度分选。因为矿石和人工床层的悬浮都与上升的液流速度下介质的速度压头有关,所以要引入的一种概念是,能保证料层开始松散的介质临界速度。

  根据人工床层参数的计算,进行分折研究,即可采用全新的人工床层,其特点是在对含锰矿石和含铁矿石进行跳汰重选时,选择性较高。选矿深度由0.5mm提高到0.1mm,平均可能偏差由130kg/m³降至90kg/m³。此时粒度为8~0mm的一级锰精矿的品位由43.2%提高到47.8%,铁精矿的品位由56.5%提高到61%~62%。#p#分页标题#e#

  应当提出,以提高跳汰重选效率作为基本任务的全部上述建议并不能完全解决问题。例如,在入选锰矿石的重力组成状况进一步变坏时,空气脉动跳汰机即使以保持目前现行标准为条件,也不保证稳定高效地产出高级别精矿。考虑到对精矿质量的要求将提高,此任务还将更为复杂。在原苏联国内各锰矿选矿厂使用的空气脉动跳汰机无论是分选氧化锰矿石,还是碳酸锰矿石,均不够有效。在产出合格精矿时,二级锰矿产品中的一级精矿产品损失相当大,而且一级精矿中夹杂有中矿和二级产品。造成这种情况的原因,一方面是因为跳汰入选锰矿石的重力性质变坏;另一方面,目前采用的空气脉动跳汰机的结构中,有介质流体高紊流区,使得入选矿石层在筛板上混杂。在跳汰重选的理论中,主要模型是在筛板上的上升流形成的悬浮层模型。悬浮颗粒和悬浮层,在重力和流体动力的作用下,总体上处在平衡状态,而介质流则均匀地绕着全部悬浮物颗粒流动。对于在个别产品之间的密度对比度高的悬浮物来说,各层的假定密度和各层中的颗粒的粒度,在介质流的作用下,由下向上有规律地增大。按密度难分选的多矿物悬浮物,例如,锰矿石,其重密度的颗粒粒度与轻密度颗粒或中间密度颗粒相比是相等的或者稍大,这种悬浮物分层很困难。对作用力进行分析可见,悬浮物分层时应考虑水力粒度。层流脉动流能保证这种分层,但在空气脉动跳汰机中,不可能实现。在空气脉动跳汰机中,层内的压力形成流体动力,在层内介质流体的压力高时,料流紊流化,使被分选层混合。层内压力不足可引起离析效应,此时细颗粒和光滑颗粒通向下层。为了有效分选密度对比度小的锰矿石产品,必颓力争形成一种跳汰制度,在此制度条件下,矿石在层中的粘滞性降低。这种制度可以在动筛跳汰机中实现,因为筛板的松弛时问小于被分选料层的松弛时间,因此,在筛板下沉的瞬间,矿石层处于悬浮状态。各种密度的产品向“自身”的流体静力平衡层的再分布是在松散系数最大和水流紊流化最小的条件下实现的液流的这种流体动力学结构,对重力特征不佳的矿石重选是比较理想的。#p#分页标题#e#

  对跳汰的流体动力学参数进行分析可见,首先,在用动筛跳汰机进行分选时,重力场的力方向为向下,传动机构力、水的阻力和粘滞力,以及对重颗粒运动的机械阻力方向为向上。其次,在动筛跳汰机中,水(动力介质)在跳汰过程中,仅完成分离介质的功能,而其用量仅是用空气脉动型跳汰机时的1/8~1/10。在跳汰过程中,采用筛板作为传递能量的手段。与使用空气脉动跳汰机相比,可明显改变动力介质与入选物料相对运动的特征。在活动筛板的上升期,物料与之一起运动,形成紧密层。松散度系数在数值上与孔隙度相等。工作周期的这一阶段对物料分层过程不起作用,而其延续时间和动力学参数取决于筛板的承载能力。上升行程的持续时间应当最小,因为它是跳汰同期的空载部分。工作过程在下降行程中进行,此时液体中的下降钧料颗粒与正在按顺序完成上升行程的筛板接触之前,再分配成各密度级。

  应当指出,如果跳汰周期时问很短,可能达不到最终速度,因此不应忽视此因素。因此,在运动的过渡期,液体内的下降颗粒速度是时间和最终速度绝对值的函数,而此绝对值又是真密度以及颗粒大小的函数。此时最终沉降速度相同的不同颗粒,其过渡期制度的参数仅取决于真密度而且对颗粒大小是一不变量。

  全部各粒级料层的松散度变化具有相似特征。在0.5~0.6秒期间,松散度的下降接近于初始值,然后明显增大并在相当于1秒的间隔内,变为等于1。将料层松散度曲线图与相应的沉降速度曲线图进行对比可见,在松散度的不同增长期,同时有速度增长,而随着向自由沉降的过渡,在多数情况下能达到最终速度。在自由沉降期,下降物料分层活跃,速度相对对比度和移动相对对比度的图形分析表明,在所有各种情况下,沉降初始瞬间的对比度值是7%~8%并继续增大,趋向于饱和,达到40%~50%。#p#分页标题#e#

  通过对动筛跳汰机的工作过程进行分析研究,确定了以下各点:

  1)在筛板下降行程中,入选物料的分层阶段具有韧始期,对供研究的物料,其持续时间约为1秒钟。在此时期,下降速度加大直到最终值,松散度提高。

  2)在物料颗粒以接近最终值的速度自由下降的阶段,发生有效分层。在运动的第二秒,速度对比度值和移动对比度值达到稳定。

  3)为了有效分层,筛板工作行程的总时间应不少于(1.3~1.4)~(1.8~2)秒。考虑到筛板的上升行程,这就相当于冲次20~30次/min。

  4)筛板的最大行程取决于物料的粒度。对20~50mm粒级,它是200~300mm。

  5)筛板振动的合理周期是不对称的,在下降行程开始时加速(40%-上升;60%-下降)。

  对矿石物料在动力介质(水)层流的分选情况进行分析和试验研究,可计算出新结构动筛跳汰机的主要参数。用动筛跳汰机试验样机对粒度为-50-+3mm、锰品位38.5%的难选锰矿石进行跳汰重选试验验证,得到锰品位44.3%的I级氧化锰精矿和锰品垃为35.8%的锰精矿。应当指出,用空气脉动型跳汰机,甚至在跳汰段加长到6m的情况下,也不可能有效分选这种矿石。Ⅰ级锰精矿的锰品位为42.9%是废品。动筛醍汰机跳汰分选时,分选密度的平均可能偏差是 110kg/m³。此时,用水量减少85%。用空气脉动跳汰机分选类似原料时,平均可能偏差是155kg/m³。