专利名称：三段旋流器开路流程生产粉磷精矿的方法
技术领域：
本发明涉及湿法生产粉磷精矿技术。
背景技术：
现有生产粉磷精矿的方法为五段旋流器闭路流程生产方法，其五段流程如图1所示，图2为闭路流程中用的旋流器结构图，该生产方法技术特点为(1)、采用Φ500旋流器作为一段粗选或称分级，得到的粗精矿采用Φ350旋流器作为二段精选，得最终粉磷精矿1，(2)、采用Φ250旋流器作为三段扫选或称分级，得到的扫选精矿采用Φ250旋流器作为四段精选，得最终粉磷精矿2，(3)、最后用Φ250旋流器作为五段扫选或称分级，得到的扫选精矿作中矿返回到四段，溢流为最终尾矿。
上述生产方法存在问题如下(1)流程结构不合理，设置了多余的二段和四段精选作业，为五段有中矿返回的闭路流程；(2)设计的旋流器结构参数不合理，如dn/D、dH/dc两项比值太大，造成沉砂夹细、溢流跑粗现象严重，分级效率低；(3)流程结构和旋流器结构参数不合理是造成尾矿品位高，精矿产出率和回收率低的所谓“一高二低”的主要原因，并且带来水和电耗的增高。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明提出三段旋流器开路流程生产粉磷精矿的方法，该方法把现有五段旋流器闭路流程的二段Φ350旋流器、四段Φ250旋流器两个精选作业和五段Φ250二次扫选作业取消掉，将五段闭路流程改为一段Φ500旋流器粗选和二段Φ250旋流器扫选，增加Φ125旋流器扫选的开路流程，并且一段粗选和二段扫选都能得到合格精矿，第三段扫选得到次精矿。
本发明的技术特点为(1)Φ500旋流器为一段开路粗选或分级，直接获得最终粉磷精矿1，(2)Φ250旋流器为二段开路扫选或分级，直接获得最终粉磷精矿2，(3)Φ125旋流器为三段开路再扫选或脱泥，直接获得粉磷次精矿3，用于最终精矿的配矿之用。
本发明由于将生产流程改为三段旋流器开路流程，旋流器主要结构参数根据原矿特性重新设计，因而流程结构得到简化及采用设备参数更加合理，效率大大提高，实现了降低尾矿品位低，提高精矿产出率和回收率的目的。
图1是现有的五段旋流器闭路流程数质量流程图。
图2是旋流器结构示意图。
图3是本发明提出的三段旋流器开路流程数质量流程图。
具体实施例方式
下面结合附图及其实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于附图及其实施例。
实施例晋宁磷矿擦洗厂年处理矿石100万吨，年产精矿90万吨，原设计使用的工艺流程是五段旋流器闭路流程分选，原矿露采，在矿山破碎后用皮带运至擦洗厂配矿仓，配矿后进入槽式洗矿机擦洗，溢流则进入图1所示的五段旋流器闭路流程分选，得到由二段和四段合计的最终粉磷精矿和最终尾矿。但在粉磷矿入选品位P2O527％左右情况下，最终尾矿品位长期维持在高位水平上，一般在18～20％之间，其五段旋流器闭路流程最终指标见表1。
表1
由表1看出精矿产出率γ＝61.76％，精矿品位为P2O5＝31.77％，精矿回收率ε＝72.69％，尾矿品位为P2O5＝19.28％，粉磷精矿的产率和回收率较低，具体地说是尾矿品位高，精矿产率和回收率低，即所谓的“一高二低”、令人不满意的结果，并且水和电耗也较高。
针对上述问题，晋宁磷矿成立攻关组，提出“一降二提高”的攻关目标，即将最终尾矿品位降低至P2O518％以下，提高粉磷精矿产率和回收率。为了达到攻关目标，要把原采用的五段生产工艺流程和旋流器结构存在的问题搞清，攻关组进行了流程考查取样，考查发现，绝大多数粉磷矿中的P2O5含量与粒级品位组成有着如下面表2所示的特有关系表2
表3为五段旋流器闭路流程主要技术指标。
表3
下面结合附图1对原有的粉磷矿五段旋流器闭路流程所存在的问题作详细的说明。
(一)流程结构方面的问题1、图1看出经一段Φ500旋流器粗选，在a点的粗精矿品位P2O5为31.08％，再经过二段流程Φ350旋流器精选后得b点的精矿1，其品位P2O5为32.41％。得到的结果是精矿产出率降低了10.99％，回收率降低了11.09％，而品位只仅仅提高1.33％。事实上a点就可作为最终精矿1，无须再经Φ350旋流器处理。
从表3所示，一段到二段的粒级产率回收率，也从Φ500旋流器的66.37％降至Φ350旋流器的57.86％，其损失增加了8.51％。
2、在一段流程的a点需要补水，目的是将浓度降下来进行Φ350旋流器精选作业，把水补入如上分析的多余作业段是极不合理的。在实际工作中至少需补水78.9m3/吨矿石，大大增加了单位矿石的耗水量。
3、在三段流程e点的尾矿品位P2O5＝20.80％按近最终尾矿品位19.28％，四段g点的尾矿品位P2O5＝27.67％接近次精矿品位31.09％，e点与g点合并，几乎与二段流程c点的尾矿品位P2O5＝24.49％和四段h点的尾矿品位P2O5＝24.65％完全相同，流程中出现贫富差异甚大的产品合并极不合理，而且g点的富产品产率要比e点贫产品的产率高出10.44％。比较五段和三段便知，同样是扫选作业，但五段二扫比三段一扫产率高许多。虽说是二次扫选，但三段e点与五段i点这两点技术指标却一点差别也没有，说明不能用同规格的Φ250旋流器作二次扫选作业，而应改用规格小于Φ250，如Φ125旋流器才能把回收粒级下降到19微米以下，达到降低最终尾矿品位，提高精矿产出率和回收率。
4、从图1还看出在三段Φ250旋流器d点的粗精矿P2O5＝29.19％，再经过四段Φ250旋流器精选后得f点最终精矿P2O5＝31.09％，只提高了1.9％，意义不大，应把d并入b作为最终精矿，况且三段Φ250旋流器d点与四段Φ250旋流器f的其他各项技术指标几乎是一样的，设置四段Φ250旋流器精选是多余的。
(二)粒级归队方面存在的问题图1所示原有粉磷矿五段旋流器闭路流程，按表2揭示的关系，从粒级归队理论分析为第一段粗选用Φ500旋流器预先对+0.074mm以上粒级归队，再用Φ350旋流器对Φ500旋流器的沉砂进行清洗，除去沉砂中夹带的矿泥。第三段用Φ250旋流器预先对+0.038mm以上粒级归队，第四段接着又用Φ250旋流器对上一级的沉砂进行清洗，除去沉砂中夹带的矿泥，最后第五段用Φ250旋流器对溢流中+0.038mm粒级作二次归队。
图2为各种规格旋流器的结构图，下面的表4为原有五段闭路流程中的三种规格旋流器主要结构参数和工艺性能。
表4
在这里引入沉砂夹细，溢流跑粗和分级效率三大指标来评价某一种规格旋流器在某一作业进行粒级归队效果的好坏，以纠正过去只用分级效率来评价旋流器工作好坏的不足，这样能比较准确地表示分级效率的高低、揭示某一种规格旋流器效果的好坏是由于跑粗或是夹细所致，从而进一步帮助我们找到旋流器结构参数上所存在的问题，这是一种新的尝试。
1、Φ500旋流器粒级归队从理论和实际中都把Φ500旋流器分离粒度定在0.074mm，也就是说Φ500旋流器的溢流粒度应该是-0.074mm粒级，沉砂是+0.074mm粒级。实际上由于种种因素的影响，溢流中含有大量的+0.074mm粒级的颗粒，沉砂中也含有不少的-0.074mm粒级的颗粒，这就叫做溢流跑粗，沉砂夹细。
表3的数据指出溢流跑粗率γ+0.074＝33.63％，沉砂夹细率γ-0.038＝11.17％，分级效率E+0.038＝42.74％。造成分级效率低的原因，主要是跑粗造成的，由于溢流跑粗率太高，这才使得+0.074mm粒级产率回收率仅仅只有66.37％，那么是什么原因造成跑粗率、夹细率高和分级效率低的呢？从表4提供的旋流器主要结构参数可知dn/D＝0.243，此值偏大，造成沉砂浓度偏低，夹细率偏高。dH/dc＝0.593，此值偏大，造成沉砂浓度偏低，溢流浓度偏高，跑粗严重的现象。
2、Φ350旋流器粒级归队现有粉磷矿五段旋流器闭路流程使用Φ350旋流器是想清洗Φ500旋流器的沉砂，把一部分夹带的矿泥除去。但表3指出溢流跑粗率γ+0.074＝12.82％，沉砂夹细率γ-0038＝37.76％，分级效率E+0.038＝45.39％。如上对流程结构分析到的，Φ350旋流器之所以失败，就在于溢流跑粗，有12.82％+0.074mm粒级没有归入沉砂，却从溢流中跑掉了。这样+0.074mm粒级产率回收率下降至57.86％，使得最终精矿的产出率，从Φ500旋流器的42.56％降至Φ350旋流器的31.57％，损失了11.01％，进一步说明了Φ350旋流器粒级归队在此作业起了相反的作用。
3、Φ250旋流器粒级归队Φ250旋流器是十分关键的作业，是为+0.038mm粒级归队设置的一个关口。表3数据提出溢流跑粗率γ+0.074＝40.27％，沉砂夹细率γ-0038＝24.70％，分级效率E+0038＝35.04％。如此高的跑粗率除表明分级效率如此低外，还表明0.038mm粒级这个关口并未卡住，大量的+0.038mm粒级从溢流中跑掉了。然而现有粉磷矿五段流程中又没有使用小于Φ250规格的旋流器将跑掉的给堵回来，这是造成最终尾矿品位处在高位的重要原因，+0.038mm粒级回收率仅仅只有46.32％，那么造成Φ250旋流器指标跑粗率，夹细率高和分级效率低的原因何在呢？分析表4中Φ250旋流器的主要结构参数和工艺性能可知dc/D＝0.20，dH/dc＝0.66这二个结构参数设计不合理，造成沉砂浓度过低，溢流浓度偏高，跑粗严重。
(三)综上所述晋宁粉磷矿擦洗流程存在着流程结构和旋流器结构参数这二方面问题。参数设计正确旋流器是能够充分利用粉磷矿粒级组成与P2O5含量之间的特有关系，一级一级的归队把产品拿出来，获得较好的结果。现归纳为若把二段Φ350旋流器和四段Φ250旋流器两个精选作业和五段Φ250二次扫选作业砍掉，五段闭路流程便可简化为一段Φ500旋流器粗选和Φ250旋流器扫选二段开路流程。具体地说，一粗一扫都能拿到合格精矿。
图3所示为本发明提出的三段旋流器开路流程生产粉磷精矿的方法流程图，该方法结构简单、旋流器主要结构参数非常适合原矿特性、效率很高。本发明提出的三段旋流器开路流程取消了多余的流程，充分利用表2所示粉磷矿存在的P2O5含量与粒度密切关系特性来设计Φ500，Φ250和Φ125旋流器结构参数，使各级旋流器比较好地分别实现对0.074mm粒级，0.038mm粒级和0.010mm粒级的粉磷矿归队和回收，从而达到降低尾矿品位提高最终精矿产出率和回收率所谓“一降二提高”的目的。表5为本发明采用的旋流器结构参数及工艺性能。
表5
以一段Φ500旋流器为例，本发明的精矿1产率为53.91％，比五段旋流器闭路流程的一段Φ500旋流器粗选的粗精矿42.56％，提高11.35％，这一提高应归结本发明新设计的Φ500旋流器结构参数上，见表4。具体来说就是把五段旋流器闭路流程中的dn/D＝0.243设计改为本发明的dn/D＝0.208，把dH/dc＝0.593设计改为0.366，这二个参数的变化，使Φ500旋流器效率大幅度提高。
再比较流程结构对指标的影响，五段旋流器闭路流程采用Φ350旋流器作了一次多余的精选，使得粗精矿产率从42.56％降到31.57％，与本发明53.91％相比，足足差了22.34％，其流程结构由于多余导致最终精矿1产出率损失10.99％。
本发明提出的三段旋流器开路流程的最终质量指标见表6。
表6
五段旋流器闭路流程与三段旋流器开路流程两种方法最终质量指标的比较见表7。
表7
权利要求
1.三段旋流器开路流程生产粉磷精矿的方法，该方法步骤如下以Φ500旋流器为一段开路粗选或分级，直接获得最终粉磷精矿1，Φ250旋流器为二段开路扫选或分级，直接获得最终粉磷精矿2，Φ125旋流器为三段开路扫选或脱泥，直接获得粉磷次精矿3。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于各段旋流器采用开路流程进行生产。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于各段旋流器的结构参数为进浆口直径与筒体直径之比dn/D＝0.19～0.21。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于一段Φ500旋流器和二段Φ250旋流器的结构参数溢流口直径与筒体直径之比dc/D＝0.29～0.30，三段Φ125旋流器的溢流口直径与筒体直径之比dc/D＝0.24～0.25。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于一段Φ500旋流器和二段Φ250旋流器的沉沙嘴直径与溢流口直径之比dH/dc＝0.365～0.385，三段Φ125旋流器的沉沙嘴直径与溢流口直径之比dH/dc＝0.53～0.55。
全文摘要
三段旋流器开路流程生产粉磷精矿的方法，技术特点为Φ500旋流器为一段开路粗选或分级，直接获得最终粉磷精矿1，Φ250旋流器为二段开路扫选或分级，直接获得最终粉磷精矿2，Φ125旋流器为三段开路再扫选或脱泥，直接获得粉磷次精矿3，本发明由于将现有五段旋流器闭路流程生产粉磷精矿生产流程改为三段旋流器开路流程，旋流器主要结构参数根据原矿特性重新设计，各段旋流器进浆口直径与筒体直径之比dn/D＝0.19～0.21，因而流程结构得到简化及采用设备参数更加合理，效率大大提高，实现了降低尾矿品位低，提高精矿产出率和回收率的目的。
文档编号B04C5/08GK1772389SQ20051001108
公开日2006年5月17日 申请日期2005年10月24日 优先权日2005年10月24日
发明者张文学, 陈文伟, 李耀基, 张建平, 刘伟, 何书斌, 魏立军, 刘建铭, 沈宏伟, 付函, 陈双贵, 李友志, 金锐 申请人:云南磷化集团有限公司, 昆明基元科技有限公司