1、問(wèn)題的提出
山西鋁廠的拜耳法高壓溶出引進(jìn)了法鋁的技術(shù)裝備。該系統(tǒng)對(duì)原礦漿粒度要求非常嚴(yán)格(十60#≤1.0%．+160#≤22%)。用傳統(tǒng)的球磨機(jī)加螺旋分級(jí)機(jī)一段磨閉路流程產(chǎn)出的原礦漿，其粒度往往偏粗。以山西鋁廠為例，其粒度指標(biāo)中+60#，1993年平均2.0%，1994年平均3.2%．1995年平均2. 51%，小于1%的合格率僅為10%左右。螺旋分級(jí)機(jī)的返砂能力過(guò)小是造成原礦漿粒度偏粗的重要原因之一。我廠采用的2FC一24沉末式雙螺旋分
注：1、2#磨共44個(gè)樣，平均下料：58.75t/h；平均返砂量：54.53t/h；
2、+60#≤1%共8個(gè)樣，合格率為18 .18%；平均下料53 .41t/h；最大返砂量：73.17t/h。級(jí)機(jī)。于1996年3月對(duì)2#格子磨—螺旋分級(jí)機(jī)進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表l，給礦粒度見(jiàn)表2。實(shí)測(cè)返砂能力為55t/臺(tái)．時(shí)，球磨機(jī)的設(shè)計(jì)產(chǎn)能也是55t/臺(tái)．時(shí)。這樣，系統(tǒng)的返砂比為100%左右，一般來(lái)說(shuō)，要獲得好的磨礦效果，返砂比應(yīng)不小于200%。返砂比過(guò)小，則產(chǎn)出的產(chǎn)品粒度偏粗，同時(shí)也限制球磨機(jī)的產(chǎn)能；而且，由于磨內(nèi)可磨物太少，鋼球與磨機(jī)襯板、壓塊的碰撞頻繁，使設(shè)備損壞嚴(yán)重。
三門(mén)峽富通新能源銷(xiāo)售雷蒙磨粉機(jī)、球磨機(jī)、雷蒙磨配件等機(jī)械設(shè)備。
2、新工藝方案及技術(shù)特點(diǎn)
2.1磨礦回路的選擇
要想獲得粒度較細(xì)的原礦漿，采用多段磨礦回路是理想的辦法。國(guó)外先進(jìn)的氧化鋁廠以及國(guó)內(nèi)的引進(jìn)了同樣高壓溶出技術(shù)的平果鋁業(yè)公司，均采用一段棒磨、二段球磨加旋流器組二段磨閉路流程。該工藝能保證產(chǎn)出滿(mǎn)足生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)要求的原礦漿。
但是，對(duì)于已經(jīng)建成投用的格子磨加分級(jí)機(jī)一段磨閉路流程來(lái)說(shuō)，要改造成一段棒磨、二段球磨加旋流器組的流程，存在很多困難和問(wèn)題。主要有：(1)現(xiàn)在場(chǎng)地狹小，無(wú)法進(jìn)行工藝配置；(2)增加棒磨機(jī)使投資增大；(3)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的增多使運(yùn)行費(fèi)用增大。
因此，在我廠只能采用格子磨加旋流器一段磨閉路新工藝，而別無(wú)他途。
在一段磨閉路流程中，球磨機(jī)的排放經(jīng)堿液沖稀后，即成為旋流器的進(jìn)料，麗不進(jìn)行二次研磨。這樣的物料粒度粗，且不夠穩(wěn)定。要處理這樣的物料，對(duì)旋流器的性能要求就比較高，旋流器的運(yùn)行工況也更惡劣，所以，旋流器設(shè)計(jì)成為實(shí)現(xiàn)新工藝的關(guān)鍵。
2.2旋流器的設(shè)計(jì)
水力旋流器是一種典型的離心力粒度分離設(shè)備。它構(gòu)造簡(jiǎn)單，處理量大，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，占地面積小，易于實(shí)現(xiàn)磨礦回路的自動(dòng)控制，在國(guó)內(nèi)外選礦及其它工業(yè)中廣泛應(yīng)用。
旋流器的主要參數(shù)是：(1)旋流器直徑——即給礦體的內(nèi)徑；(2)給礦口進(jìn)入給礦體圓筒處的截面積；(3)旋流器溢流管的內(nèi)徑及插入深度；(4)圓柱簡(jiǎn)體的長(zhǎng)度；(5)圓錐簡(jiǎn)體的錐角；(6)沉沙咀排出口的內(nèi)徑。
要正確地確定旋流器的規(guī)格和臺(tái)數(shù)，首先必須考慮所需要的分級(jí)或分離粒度；其次考慮所要處理的給礦礦漿體積。
分級(jí)粒度的定義是：某一粒度的顆粒有50%進(jìn)入溢流，50%進(jìn)入沉砂，則該顆粒粒度叫分級(jí)粒度，或者叫D50c點(diǎn)。對(duì)每一種直徑的旋流器來(lái)說(shuō)，都有一個(gè)基本D50c點(diǎn)，該臺(tái)旋流器所能達(dá)到的分離粒度，可用如下公式來(lái)表示：
D50c(采用的)=D50c（基本的）×C1×C2×C3……[3)公式中的基本的D50c是在基本操作條件下，標(biāo)準(zhǔn)旋流器能夠達(dá)到的分級(jí)程度。C1則是用來(lái)修正給料礦漿中固體濃度的影響；C2是礦漿通過(guò)旋流器時(shí)產(chǎn)生的壓降修正系數(shù)；C3是固體和液體密度對(duì)分級(jí)影響的修正系數(shù)；等等。
旋流器直徑與固體物料百分?jǐn)?shù)，壓降和密度三個(gè)系數(shù)一起，對(duì)預(yù)先選擇和確定旋流器規(guī)格來(lái)說(shuō)是主要可變因素。其它參數(shù)如溢流管和給礦口的大小、沉砂口的大小，旋流保持時(shí)間等等，對(duì)分級(jí)也有影響。
標(biāo)準(zhǔn)旋流器的基本操作條件有：(1)給料液體-20℃時(shí)的水；(2)給料固體——密度2.65g／cm3的球形顆粒；(3)給料濃度——固體體積濃度要小于4%；(4)壓力降-69kPa；(5)旋流器的幾何形狀符合標(biāo)準(zhǔn)旋流器參數(shù)。
而在本新工藝中，旋流器實(shí)際可能的操作條件是：(1)給料液體-100℃左右的強(qiáng)堿液，其中含有大量的NaOH、Na2 C03、Na2 S04等；(2)給料固體——形狀極不規(guī)則，粒度分布范圍很廣，包括有鋁礦石、石灰乳等；(3)給料濃度——固體體積濃度約23%～28%。
這樣的操作條件顯然離基本條件相去甚遠(yuǎn)。而修正過(guò)程也是非常復(fù)雜的。首先要確定新工藝的基本技術(shù)參數(shù)，計(jì)算出需旋流器處理的礦漿量，再確定需要旋流器的臺(tái)數(shù)。
根據(jù)我廠的生產(chǎn)實(shí)際，選定如下計(jì)算參數(shù)：
(1)格子磨下料量：80t/h
(2)磨內(nèi)液固比：0.4～0.6
(3)返砂比：200%～300%
(4)原礦漿固含：350g/l
根據(jù)上述參數(shù)，計(jì)算出返砂比為200%時(shí)，需旋流器處理的礦漿量為480rr13／l1；當(dāng)返砂比為300%時(shí)，需旋流器處理的礦漿量的為560m3／}i。
旋流器的處理能力在一定的范圍內(nèi)是可變的，這主要取決于該旋流器工作時(shí)的壓降范圍。
經(jīng)過(guò)反復(fù)計(jì)算，我們確定設(shè)計(jì)內(nèi)徑為<P550m／m的旋流器用于本新工藝中，作為礦漿的分級(jí)分離設(shè)備，以取代原有的螺旋分級(jí)級(jí)。
2.3新工藝技術(shù)特點(diǎn)
工藝流程比較見(jiàn)圖1、圖2。
在新工藝中，旋流器取代螺旋分級(jí)機(jī)作為礦漿的分級(jí)分離設(shè)備，這種取代是革命性的，形成了一種新的原礦漿生產(chǎn)工藝。它比傳統(tǒng)的格子磨——螺旋分級(jí)機(jī)及國(guó)際上較先進(jìn)的兩段磨——旋流分級(jí)工藝要優(yōu)越。與原工藝相比提高了礦漿質(zhì)量、提高了磨機(jī)產(chǎn)能、簡(jiǎn)化了磨機(jī)操作、大幅度降低了成本；與兩段磨旋流分級(jí)流程相比，在保證質(zhì)量和產(chǎn)量前提下，減少了棒磨機(jī)，節(jié)約了投資，降低了磨礦能耗，提高了經(jīng)濟(jì)效益。
在新工藝中，旋流器的溢流即是合格的原礦漿。原礦漿除了有粒度方面的要求，還對(duì)其固含有要求。技術(shù)指標(biāo)也必須保證在這個(gè)范圍之內(nèi)。新工藝設(shè)計(jì)的旋流器能夠滿(mǎn)足以上各種要求。
3、工業(yè)試驗(yàn)情況及有關(guān)計(jì)算
3.1工業(yè)試驗(yàn)情況
從1994年9月份，我們就開(kāi)始了新工藝的研究。至1996年5月，已經(jīng)制作出合乎要求的旋流器，并完善了新工藝流程，確定了操作條件。1996年5月（5日～17日）正式在1#格子磨上進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)。
試驗(yàn)條件是：
(1)格子磨裝球量：73～75t/臺(tái)
(2)礦石下料量：75t/h
(3)石灰下料量：10t／h
從表4中可以看出，旋流器溢流固含基本在300～400g/l，十60#含量小于1%，+160#也基本上小于22%，只有一個(gè)超標(biāo)。
應(yīng)當(dāng)指出的是，溢流中粗顆粒含量一般是隨固含的增大而升高的。本次工業(yè)試驗(yàn)中有3個(gè)樣，其固含均超過(guò)400g/l，而其粒度分布較之其余未見(jiàn)明顯變化，這說(shuō)明了兩個(gè)問(wèn)題：第一，新工藝改善了球磨機(jī)內(nèi)的磨礦工況，增強(qiáng)了球磨機(jī)的研磨能力；第二，在保證工作壓力的前提下，旋流器具有優(yōu)良的分級(jí)性能，可以有效地將粗顆粒從沉砂口排出，而不至于影響產(chǎn)品的質(zhì)量。
3.2返砂比及沉砂中+60#粒級(jí)的分級(jí)量效率計(jì)算
3,2.1返砂比計(jì)算
根據(jù)公式
4、新工藝流程的可靠性研究
1996年12月，本新工藝通過(guò)原中國(guó)有色金屬工業(yè)總公司的科技成果鑒定，鑒定意見(jiàn)為：(1)該項(xiàng)目鑒定資料齊全、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；(2)通過(guò)初步試驗(yàn)和工業(yè)試生產(chǎn)的數(shù)據(jù)說(shuō)明，完成了任務(wù)書(shū)規(guī)定的主要技術(shù)參數(shù)，原礦漿固含、細(xì)度及格子磨產(chǎn)能均達(dá)到了項(xiàng)目合同的要求；(3)新工藝采用水力旋流器代替螺旋分級(jí)機(jī)作為格子磨排礦的分級(jí)分離設(shè)備，主要參數(shù)的確定和設(shè)計(jì)合理，其分級(jí)和分離性能都滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)要求，解決了實(shí)現(xiàn)新工藝的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題；(4)該項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)成功，處理一水硬鋁石型鋁土礦，是一種新的有效的制備拜耳法原礦漿的工藝流程，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，屬于行業(yè)國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平；(5)建議抓緊時(shí)間，進(jìn)一步試生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)解決，盡快完善工藝，并加快耐磨材質(zhì)的研制工作進(jìn)度。
新工藝和旋流器獲發(fā)明專(zhuān)利和實(shí)用新型專(zhuān)利。
工業(yè)試驗(yàn)的成功，表明用格子磨+旋流器組的一段閉路磨礦新工藝，是可以生產(chǎn)出符合管道化高壓溶出要求的拜耳法原礦漿的。然而，新工藝的可靠性如何，亦即新工藝連續(xù)進(jìn)行能力和安全性能如何，是需要深入研究并經(jīng)受時(shí)間考驗(yàn)的。
在新工藝中，新增的礦漿槽和給料泵通過(guò)正確選型和定期維護(hù)檢修，可以保證生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)行。作為關(guān)鍵設(shè)備的旋流器，最初是用灰口鐵做的，安全性能較差，加之易出現(xiàn)鑄造缺陷，運(yùn)輸和安裝過(guò)程中都易造成損壞，安全隱患較多，不宜長(zhǎng)期用鑄鐵制作旋流器。
力了解決這個(gè)問(wèn)題，使旋流器既安全，又耐用，我們做了多方面的工作，研制出襯膠旋流器。襯膠旋流器的外殼采有用鋼板焊接。所用橡膠具有耐溫( >100℃)，耐強(qiáng)堿，有良好的耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)；所用膠粘劑也具有耐溫、粘結(jié)牢固度好等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)工業(yè)運(yùn)行，證明襯膠旋流器的使用壽命可以超過(guò)6個(gè)月，各項(xiàng)性能指標(biāo)都滿(mǎn)足生產(chǎn)要求�，F(xiàn)1#磨新工藝流程正式轉(zhuǎn)入工業(yè)生產(chǎn)。于1999年3月又進(jìn)行了測(cè)定，數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。經(jīng)計(jì)算，試驗(yàn)條件：裝球75t/臺(tái)（設(shè)計(jì)為90t/臺(tái)），礦石下料量80t／h，石灰lOt/h，返砂比C60= 280.8%，分級(jí)量效率Eh+= 99.39%。
5、結(jié)語(yǔ)
(1)工業(yè)試驗(yàn)和生產(chǎn)證明一段磨閉路磨礦新工藝，在技術(shù)上是可行的，系統(tǒng)的可靠性也令人滿(mǎn)意。
(2)為新工藝專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的旋流器，其分級(jí)和分離性能都能滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)要求，證明其各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)計(jì)是合理的。
(3)新工藝可提高球磨機(jī)產(chǎn)能，節(jié)能效果顯著，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
(4)該新工藝技術(shù)合理、流程簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，對(duì)類(lèi)似的氧化鋁生產(chǎn)廠家有推廣價(jià)值。
