控制分级

　　控制分级是有用矿物与脉石的充分的单体分离，所属选矿作业过程控制内容之一。

　　概念

　　控制分级的目的是保证有用矿物与脉石的充分的单体分离，在保证粒度合格的前提下，矿物回收率最高，产量最大；能提高设备作业率，降低磨矿单耗，最大限度的降低磨矿成本；改善操作人员的工作环境，减轻劳动强度；促进和加强生产的科学管理。根据入磨矿石性质和工艺要求的不同，常由自磨机、棒磨机、球磨机和砾磨机，相应地组成一段或两段磨矿工艺流程。采用不同的控制方法和控制系统。制分级过程控制包括磨矿、分级设备和辅助设备顺序控制、磨矿机给矿量自动控制、磨矿浓度自动控制、分级机溢流矿浆粒度自动控制、矿浆池液位控制、一段磨矿分级过程两级控制和两段磨矿分级过程自动控制。

　　介绍

　　控制分级靠自动检测仪表和控制装置，完成磨矿、分级作业参数的检测、记录、调节和稳定的技术。它是选矿作业过程控制内容之一。

　　组成

　　控制分级设备和辅助设备顺序控制根据给矿机、皮带输送机、砂泵、分级机、磨矿机及润滑系统的配锹和流程的顺序，由顺序控制系统依据预先确定的程序，实现延时逆序起动和顺序停车。顺序控制系统还依据磨矿机、分级机和辅助设备的驱动电机电流、电压或功率，以及磨矿机润滑系统的油温、油压和流量等运行参数，实现条件控制。当有关参数接近或超过规定范围，或者设备出现异常时，保护系统及时发出报警信号，以至停止故障设备及其给料的有关设备，保证生产安全，防止事故发生或减轻事故损失。(见选矿过程设备顺序控制器)磨矿机给矿量自动控制由稳定给矿量的定值控制系统和监督设定值或串级控制系统来实现。该自动控制系统由皮带秤、磨机负荷测定仪、自动控制器、给矿量调整装置和控制对象等组成。

　　根据矿石性质和工艺要求确定设定值，控制磨机给矿量，使其稳定在设定值上，以稳定磨机负荷。定值给矿能稳定磨机处理量，但当矿石性质和磨矿条件变化时，它不能及时调整给矿量，保持合理的磨机负荷，从而引起磨矿分级产品粒度变差。磨机过负荷或负荷不足。故采用监督设定值或串级控制系统，依据磨机负荷随矿石可磨性及磨矿条件的变化，自动改变给矿量设定值，自动控制给矿量，使磨机负荷稳定在合理范围内，充分发挥磨机的磨矿效率。磨浓度自动控制由于磨机内矿浆粒度粗，浓度大，且磨机不停地运转，磨矿浓度难以用仪表直接检测，需采用磨矿浓度前馈控制系统，根据入磨矿量及水分，分级机循环负荷量及含水量和要求的磨矿浓度，按已建立的数学模型运算，发出控制信号，通过流量调整装置，控制磨机的补加水量，保持磨机内要求的矿浆浓度。

　　水力旋流器在铜铅锌矿控制分级中的应用研究背景

　　水力旋流器因其构造简单、制造费用低、占地面积少、处理矿量大而被国内外选矿厂所广泛采用。应用工艺阶段也从二、三段磨矿回路向一段磨矿回路发展。

　　现有2种类型矿石，其一为铜铅锌矿石，其二为铜铁矿石。铜铁矿石选矿系统由于磨矿产品细度不稳定，因而铜回收率波动较大。为了使铜回收率稳定在较高水平，决定用水力旋流器对磨矿分级作业进行技术改造。

　　控制分级工艺的确定

　　现场一段磨矿分级系统由格子型球磨机和螺旋分级机组成(见图1)。生产中发现螺旋分级机分级效率较低、溢流产品粒度不稳定，直接影响到浮选作业指标的稳定和提高。因此对原一段磨矿分级系统进行了优化改造(见图2)。

　　研究结论

　　（1）在原一段磨矿分级系统增设二次控制分级作业可以有效保证进入浮选作业的产品细度，确保铜矿物充分单体解离，为稳定铜精矿产品指标创造条件。

　　（2）按铜回收率提高1．13个百分点、年处理矿石23万t计算，每年可增加效益100万元以上。1

　　采用旋流筛对螺旋分级溢流进行控制分级

　　要保证铁精矿品位，就要提高磨矿粒度；而提高磨矿粒度，则要降低球磨机台时处理量。要满足攀钢生产的需要，选矿厂必须解决产量与质量相互制约的矛盾。

　　问题的提出

　　矿业工程一书从入磨矿石的矿物组成、可磨性以及可选性等方面详细分析了矿石性质的变化对磨矿处理能力的影响，指出造成选矿厂生产能力逐年降低的最主要原因是矿石性质发生了较大变化。从钦磁铁矿的嵌布粒度看，在铁精矿品位为52%-52.5%时，四一O厂工业试验的矿样只需磨到0.074mm粒级占25%，而1992年的标准样需磨到0.074mm粒级占19%。从选矿厂磁选车间流程考查结果可知，螺旋分级机的分级效率仅为30%左右，分级返砂中有60%以上的0.45mm合格粒级，0.074mm粒级含量也达11%一13%以上。分级溢流中+0.45mm粒级产率达7%-9%，0.074mm粒级产率为45%左右，而系统的精矿中+0.45mm粒级产率为10%左右，品位仅40%-45%，0.074mm粒级产率为25%-30%，说明分级溢流中粗粒连生体多，细粒级也多，而中间粒级(0.45-0.074mm粒级)含量少。要降低粗粒连生体含量，就必须提高磨矿粒度，但这又限制了球磨机的台时处理能力。因此，提高磨矿分级效率是解决产量与质量相互制约的关键。

　　技术措施

　　选矿厂设计为一段闭路磨矿，单一磁选流程。磨矿与磁选同在一个主厂房，要在流程上作大的改动是不可能的，一是受到场地限制，二是要满足攀钢高炉生产的需要，不可能大规模停产改造。因此，提高螺旋分级机分级效率的技术措施必须简单易行。

　　用直线振动筛代替螺旋分级机，是提高分级效率的方法之一。其特点是分级效率高。从大石河选厂用直线振动筛代替螺旋分级机的使用情况看，分级效率达50%-60%，但直线筛的故障率比螺旋分级机高，操作时不易调整，影响球磨机作业率。因此，这一措施有待进一步论证。

　　用水力旋流器代替螺旋分级机也是提高分级效率的方法之一，分级效率可达70%-80%。在东北各选矿厂主要作为二段磨矿回路的分级设备。但选矿厂矿石硬度大，旋流器耐磨问题难以解决；粒级范围宽，难以达到较高的分级效率。因此，在选矿厂难以实施。旋流筛是煤炭工业中使用的筛分设备。该设备的处理能力大，结构简单，操作维护方便。为此，选矿厂引进这套设备用于对螺旋分级机的分级溢流进行控制分级。实践证明，对放粗后的螺旋分级机分级溢流用旋流筛进行控制分级，降低了分级返砂中有用矿物的合格粒级含量，剔除了入选物料中粗粒级连生体，入选物料粒度组成均匀，使密地选矿厂一段磨矿作业较好地实现了“合理磨矿，适时分级”，较大幅度地提高了球磨机生产能力。

　　存在的问题及改进措施

　　（1）作业率低

　　影响该工艺作业率的主要因素是送矿胶泵，试验期间，因其检修造成系统停车而损失的作业率达14.4%。其次是振动器，旋流筛立、锥筛筛距改为0.65mm后，筛上矿量增大，筛孔堵塞严重，因旋流筛本身未设计振动装置，将振动器固定在锥筛上，而旋流筛立筛、锥筛整体固定在箱体上，故振动器难以带动整个旋流筛振动，振动电机易烧坏，在检修振动器期间，旋流筛系统必须停车，故影响作业率。另外，旋流筛筛网的使寿命仍有限，超过使用周期，精矿质量无法保证，更换筛网也影响旋流筛的作业率。

　　改进的措施有：将输送矿浆的钢管改为碳化硅管，并增加1台备用胶泵，选择好泵的进、出口管径。将旋流筛筛架与箱体用弹簧连接固定，使振动器只带动筛体振动，从而延长振动器的使用寿命。或将振动器安装在专用箱体内，箱体焊接在锥形筛上，振动器振动击箱体，箱体振动筛架，从而尽量避免因振动电机烧坏而停旋流筛系统。另外，旋流筛筛网达到使用周期时，应及时更换。

　　（2）适应性不强

　　矿山共有4大矿区17个矿带，各个矿带矿石嵌布粒度差异很大，而旋流筛筛距是固定的，当原矿品位低，嵌布粒度细时，旋流筛系统无法保证精矿质量。改进方法：①增加1台备用旋流筛，筛网筛距选为0.50-0.55mm，以便在矿物嵌布粒度变细时保证精矿质量，该方案在现场设备配置上是可行的；②将现有旋流筛的锥形筛由固定在筛体上改为单独活动。在筛网磨损严重或矿石性质变差时，更换筛距更小的筛网；③在应用旋流筛对分级溢流进行控制分级的同时，辅以其它相应的措施。例如采用旋流筛工艺与圆筒筛工艺相结合的复合流程，即用1台筛距为0.65mm的旋流筛作控制分级，2台筛孔为0.50-0.55mm的圆筒筛作粗精矿筛分，分别单独运转，互补不足，从而达到保质量、保产量及保作业率的目的。

　　研究结论

　　（1）选矿厂磨矿分级作业为一段磨矿分级流程，无法同时适应不同性质的矿石。为确保攀钢高炉生产，采用旋流筛对分级溢流进行控制分级，在基本满足精矿品位的前提下可较大幅度地提高球磨机处理能力，是选矿厂保质达产的有效措施之一。

　　（2）采用旋流筛对分级溢流进行控制分级的工艺流程具有使用设备少，占地面积小，现场易配置实施，改造工作量小，一次投资少，新老流程转换灵活，操作方便，生产经营费用低等特点，在条件具备时可推广应用。

　　本词条内容贡献者为:

　　陈红 - 副教授 - 西南大学