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矿山浮选机节能探讨
2013-08-08
矿山浮选机节能探讨。
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矿山企业是耗能大户,很多设备陈旧落后。“节能降耗”已成为我国的基本国策,许多矿山企业都非常重视高耗能用电设备的节能技改工作。矿山的用电设备主要分为采矿部分和选矿部分,采矿用电设备包括通风风机、排水泵、提升机和空压机等;选矿部分用电设备主要是破碎机、传送带、球磨机、提升泵和浮选机等。针对风机、水泵、提升机和空压机,很多公司都提出了切实可行的节能方案,但是针对浮选机却一直没有提出合理的节能方案。浮选机是选矿厂的主要设备,数量多、总功率大、24h全年不停的运转。所以,深入地研究了浮选机节能方法。

一、浮选机介绍

(一)功能介绍

矿用浮选机广泛用于铜、铅、锌、镍、钼、金等有色金属,黑色金属和非金属矿物的粗选、精选和扫浮选作业。其工作原理是:电动机带动主轴,使叶轮转动,一面吸入足够的空气和矿浆混合物,一方面搅拌矿浆与药剂混合,同时细化气泡,颗粒在药剂作用下粘附在汽泡上,浮在矿浆表层,形成矿化泡沫层,被刮板刮出。

(二)系统组成

浮选机结构比较简单,包括槽体、叶轮、主轴、电动机等。槽体是存储矿浆的容器,设备型号以容积量来标称。一般有1.2m3、2.8m3、4m3、8m3等。浮选机的用电设备为主轴电动机和刮板电动机,主轴电动机占总用电量的90%左右。主轴电动机通过皮带带动浮选机,皮带带动主轴上的叶轮旋转。2~4台浮选机组成一组,一组采用一台刮板电机带动。刮板电机的功率相对较小。

(三)设备情况介绍

选矿有四个系列,每个系列有浮选机30余台,设备分为3种型号,SF4型浮选机共11台,SF8型浮选机共9台和JJF8型浮选机共10台。2~4台浮选机组成一组,共10组。额定功率合计约为670kW。

SF4型浮选机:容量4m3;槽体尺寸1850×2050×1200;叶轮直径650mm;叶轮转速238r/min;处理能力0.5~4m3;电机功率15/1.5kW。

SF8型浮选机:容量8m3;槽体尺寸2200×2900×1400;叶轮直径760mm;叶轮转速191r/min;处理能力4~8m3;电机功率30/1.5kW。

JJF8型浮选机:容量8m3;槽体尺寸2200×2900×1400;叶轮直径540mm;叶轮转速233r/min;处理能力4~10m3;电机功率22/1.5kW。

(四)浮选机运行工艺情况

球磨机的处理量代表了一个选厂的产量。我公司球磨机处理量为48~57t/h,球磨机排矿浓度在75±5%。排矿量会在一定范围内波动,球磨机如果排矿量过大会影响到选矿品位,处理量过小能源和产能浪费。所以,球磨机的排矿量会在一定范围内小幅度波动。浮选液面要保证一定的高度,这样刮板才能把泡沫刮出。由于球磨机排矿量会波动,所以浮选机通过调节闸板的高度,来调节浮选槽的液面高度。

二、浮选机特性分析

(一)浮选机负载率分析

笔者选取3组浮选机测试各浮选机负载情况。

1、第1组,共有4台浮选机,测试结果见表1。

表1  第1组浮选机测试结果

2、第2组,共有4台浮选机,测试结果见表2。

表2  第2组浮选机测试结果

3、第3组,共有3台浮选机,测试结果见表3。

表3  第3组浮选机测试结果

由表1~表3可以看出,每组浮选机第1台负载率最高,其他几台负载率相对降低,也保持在80%左右。

浮选机整体的负载率较高。第1台浮选机不但起到搅拌作用,还有吸浆的作用。所以第1台负载率高。

(二)浮选机转速与功率特性分析

我们选取第1组最后1台浮选机,测试其不同转速下力矩特性。该浮选机型号JJF8:容量8m3;叶轮转速233r/min,减速比4.2;处理能力4~10m3;电机型号Y200-6,电机功率22kW,额定电流44A,额定电压380V,额定转速980r/min。

设备工频状态(50Hz)检测:运行电压372V,运行电流38A,运行功率17.78kW,功率负载率0.81。

我们通过调节频率来调节电机转速,分别测量95%、90%、85%、80%和66%的速度比。数值见表4

表4  速度比数值

通过图标分析转速与功率近似成平方关系。

(三)浮选机转速与力矩特性分析

我们选取第1组最后1台浮选机,测试其不同转速下力矩特性,测试数值见表5。

表5  不同转速下力矩特性数值

(四)结论

电机的力矩特性可分为恒转矩、平方转矩、恒功率等。恒转矩为机械负载,力矩较硬,像提升机、空压机等都属于恒转矩负载;风机水泵属于平方转矩。浮选机的力矩特性介于恒转矩和平方转矩之间。

三、节能改造方案的确定

(一)对浮选设备节能的基本要求

根据我企业具体情况,我们列出了五项基本的要求。

①在不影响处理量的前提下,节电设备应大幅度降低原用电设备(这里指的是矿山浮选机)的电能,节电量要在10%以上。②在不降低的基础上,能够提高原用电设备的安全性和稳定性。③节能设备自身的使用寿命长,损耗低,日常维护量少。同时能够降低原用电设备的维护量。④节能设备操作方便、不改变原用电设备操作工的操作习惯。操作工在简单培训后就可以熟练操作。⑤为了满足未来矿山的发展需要,节能设备容量留有一定的富裕。

(二)浮选机节能方式的选择

1、经过论证分析,根据浮选机电机的力矩特性,我们采用调频调速的方法对浮选机主轴电机进行节能改造。调频调速节电率能够达到要求。

2、根据每组浮选机负载情况,我们确定针对每组浮选机第1台浮选机不进行节能改造,其他几台进行节能改造。第1台负载率高,不适于进行节能改造。

3、根据球磨机流量及矿浆浓度在±5%范围,即10%范围内变化,调速范围小于10%,再根据浮选机工艺要求,调速范围确定为小于等于8%。

4、浮选机调速依据为浮选机的闸板开度,闸板开度越大速度越高,闸板开度越小速度越低。

(三)浮选机变频器种类的选择

目前,国产进口等各种变频器品质都能达到技术要求。我们选矿厂地处高海拔、变频器适应高原并且熟悉矿山行业特性。最终选择芬兰伟肯公司产品。

(四)控制方式选择

1、采用PLC+通用变频器方式控制方式灵活,修改方便,但是成本较高。

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