趙環(huán)帥，黃 勇，李 準(zhǔn)

1中國(guó)冶金礦山細(xì)粒篩分機(jī)械工程技術(shù)研究中心 河北唐山 063020

2唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河北唐山 063299

3華北理工大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院 河北唐山 063210

磨 礦分級(jí)作業(yè)在現(xiàn)代礦物分離工業(yè)中具有非常重要的作用，也是選礦廠中各種能源消耗所占比重最大的作業(yè)環(huán)節(jié)。同時(shí)，磨礦分級(jí)作業(yè)的效果也直接影響到選礦廠工藝指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益。在選礦廠的磨礦分級(jí)中，長(zhǎng)期以來(lái)通常以某一規(guī)定粒度篩下含量作為篩分效果的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，往往忽視了 -10 μm、甚至 -20 μm 粒級(jí)的篩分和過(guò)濾方法。一般這些粒級(jí)物料容易形成漂珠而隨水流進(jìn)入尾礦中，不能完全回收，從而造成不必要的金屬流失，進(jìn)而造成細(xì)篩再磨系統(tǒng)的循環(huán)負(fù)荷往往居高不下的現(xiàn)象。在選礦廠磨礦分級(jí)中，常用設(shè)備有尼龍細(xì)篩與電磁振動(dòng)篩，但對(duì)兩者效果缺乏深入了解，而容易出現(xiàn)不合理的選用。因此，筆者通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)，研究尼龍細(xì)篩與電磁振動(dòng)篩在磨礦分級(jí)中的試驗(yàn)效果，從而為其在選礦廠中的合理采用提供借鑒與指導(dǎo)。

1 磨礦分級(jí)的必要性

磨礦分級(jí)中的“分級(jí)”通常是指固體物料在流體 (水或者氣體)中，依據(jù)各種顆粒物料沉降速度的不同，按物料粒級(jí)大小分離的過(guò)程。物料分級(jí)不是嚴(yán)格按粒度差別進(jìn)行的，而是與物料顆粒的沉降速度與粒度大小、固體物料的密度及形狀等因素有關(guān)，因此分級(jí)若嚴(yán)格按粒度差別進(jìn)行，容易造成分級(jí)產(chǎn)品粒度分離不精確、分級(jí)效率較低、密度大的有用礦物在粗產(chǎn)品中的反富集現(xiàn)象[1]。目前我國(guó)選礦廠普遍存在磨礦分級(jí)細(xì)度不夠、分級(jí)界面不準(zhǔn)確與嚴(yán)重過(guò)粉碎的矛盾現(xiàn)象。因此，在選礦作業(yè)中，早解離、早拋尾、早回收的重要條件是實(shí)現(xiàn)單體解離，且礦物不過(guò)磨、不泥化，才能達(dá)到可回收粒級(jí)的含量既滿足選別作業(yè)的回收率和品位的最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，也能滿足濃縮、過(guò)濾的工藝要求。

2 尼龍細(xì)篩

我國(guó)選礦行業(yè)于 20 世紀(jì) 70 年代末從美國(guó)引進(jìn)細(xì)篩技術(shù)，采用尼龍篩片，礦漿自流過(guò)程中，依靠切割篩縫對(duì)物料進(jìn)行分級(jí)，篩網(wǎng)使用壽命較長(zhǎng)，無(wú)動(dòng)力消耗，且可以采用大傾角來(lái)保證篩下細(xì)度，但尼龍細(xì)篩也存在諸多不足。

(1)不能適應(yīng)精礦產(chǎn)品粒度變細(xì)的需要。在尼龍細(xì)篩再磨工藝推廣的初期階段，最后一道尼龍細(xì)篩篩孔寬度一般為 0.3～ 0.2 mm，而目前國(guó)內(nèi)大型選礦廠都應(yīng)用 0.15 mm 篩孔細(xì)篩。要滿足目前精礦粒度的要求，需要減小篩孔尺寸，但目前受注塑成型和模具制作等技術(shù)限制，仍存在較大的困難。

(2)尼龍細(xì)篩開(kāi)孔率較低。當(dāng)篩片由 0.30 mm 變?yōu)?0.15 mm 時(shí)，篩片開(kāi)孔率約為原來(lái)的一半，有效篩分面積嚴(yán)重不足，造成透篩效果較差。如以 0.15 mm篩孔為例，在正常情況下其分級(jí)粒度 (同一粒級(jí)物料分別進(jìn)入到篩上與篩下產(chǎn)物中的產(chǎn)率各占一半粒度)約為 0.074 mm (-200目)，而在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)實(shí)際測(cè)試中發(fā)現(xiàn)，分級(jí)粒度往往遠(yuǎn)小于 0.075 mm。因此容易出現(xiàn)“二低二高”(篩分效率低，篩下物產(chǎn)率低；篩上物中合格粒級(jí)含量高和篩上循環(huán)負(fù)荷高)的現(xiàn)象，進(jìn)而造成再磨系統(tǒng)長(zhǎng)期處于超負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。尼龍細(xì)篩分級(jí)效率受開(kāi)孔率等因素的限制，一直難以達(dá)到生產(chǎn)所要求的理想效果，平均分級(jí)效率只有 32.67%。

(3)尼龍細(xì)篩采用大篩孔來(lái)篩分小粒度，篩孔為長(zhǎng)條型，其長(zhǎng)度為寬度的幾十倍，因此總會(huì)出現(xiàn)一部分條形粗顆粒物料進(jìn)入篩下產(chǎn)物的情況，這些品位比較低的過(guò)粗顆粒，往往直接影響精礦質(zhì)量。有資料表明，采用 0.15 mm 尼龍細(xì)篩控制的最終精礦粒度，由于過(guò)粗顆粒的混入，可有效降低最終精礦品位 0.30%左右。

3 電磁振動(dòng)篩

電磁振動(dòng)篩是一種采用全新原理及結(jié)構(gòu)的篩面振動(dòng)篩分設(shè)備，目前主要用于冶金選礦、煤炭洗選、建材、化工等行業(yè)中細(xì)粒物料的干/濕法篩分、分級(jí)、脫水、脫泥、隔粗等作業(yè)。

3.1 工作原理及性能特點(diǎn)

(1)電磁振動(dòng)篩在篩箱外側(cè)安裝有電磁振動(dòng)器，通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)把電磁激振力傳入篩箱內(nèi)，振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)構(gòu)件支撐并激振篩網(wǎng)。篩網(wǎng)的兩端采用折鉤、縱向張緊的方式。篩機(jī)沿篩箱外側(cè)縱向布置有若干組振動(dòng)器及傳動(dòng)系統(tǒng)，電磁振動(dòng)器采用電控柜集中控制，每個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)可分別獨(dú)立激振篩面，也可隨時(shí)分段調(diào)節(jié)。篩箱具有一定安裝傾角，并且傾角可調(diào)。物料在篩面高頻振動(dòng)作用下，沿篩面流動(dòng)、分層與透篩[2-4]。

(2)電磁振動(dòng)篩可提高篩下物品位。一方面是通過(guò)篩分，合格粒透篩效果較好，即篩分效率高；另一方面是篩面由于高頻、小振幅振動(dòng)，可對(duì)礦漿按密度分層，同粒度級(jí)的顆粒以水為介質(zhì)，在高頻振動(dòng)過(guò)程中，密度大、品位高的顆粒易靠近篩面，透篩機(jī)率大；而密度小、品位低的顆粒留在篩面上的概率大，因此電磁振動(dòng)篩的篩下物的產(chǎn)率與品位較高。

3.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)特征

(1)篩箱不動(dòng)、篩面振動(dòng)。振動(dòng)器安裝于篩箱上，振動(dòng)器彈性系統(tǒng)的彈性力與激振力的反力平衡，因此篩箱基本保持不動(dòng)。激振力驅(qū)動(dòng)振動(dòng)系統(tǒng)激振篩面，振動(dòng)系統(tǒng)處于近共振狀態(tài)，通過(guò)較小的動(dòng)力即可達(dá)到所需的工作參數(shù)。由于篩箱振動(dòng)較小，對(duì)基礎(chǔ)基本無(wú)動(dòng)載，因此基礎(chǔ)僅承受設(shè)備靜載，且安裝方便、簡(jiǎn)單。

(2)篩面高頻振動(dòng)，頻率達(dá) 50 Hz，振幅為 1～2 mm，振動(dòng)強(qiáng)度可達(dá) 8～10，是一般振動(dòng)篩振動(dòng)強(qiáng)度的 2～3 倍。因此電磁振動(dòng)篩不容易堵孔，篩面自清洗能力強(qiáng)，且篩分效率高，處理能力大。

(3)篩面主要由 3 層篩網(wǎng)組成，下層為粗絲大孔的鋼絲繩芯聚氨酯托網(wǎng)，與激振裝置直接接觸，在托網(wǎng)上面鋪設(shè)由兩層不銹鋼絲編織網(wǎng)粘接而成的復(fù)合網(wǎng)，復(fù)合網(wǎng)上層和物料接觸，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)篩分工藝要求選擇網(wǎng)孔尺寸，復(fù)合網(wǎng)下層底網(wǎng)的篩孔尺寸遠(yuǎn)大于上層網(wǎng)孔。復(fù)合網(wǎng)開(kāi)孔率較高，具有一定的剛度，便于張緊、平整安裝。復(fù)合網(wǎng)多用于網(wǎng)孔尺寸小于 0.5 mm的細(xì)篩作業(yè)。對(duì)于網(wǎng)孔尺寸大于 0.5 mm 的，也可用粗絲單層網(wǎng)。

(4)篩機(jī)安裝角度可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況隨時(shí)調(diào)節(jié)，以適應(yīng)物料的性質(zhì)及不同篩分作業(yè)的要求。對(duì)于干法篩分，安裝傾角為 35°±5°；對(duì)于選礦細(xì)篩的濕法篩分，安裝傾角為 25°±3°。

(5)篩機(jī)振動(dòng)參數(shù)采用計(jì)算機(jī)集控，對(duì)每個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)參數(shù)可采用軟件調(diào)節(jié)設(shè)定。激振器分別由控制柜上的旋鈕調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)節(jié)旋鈕可以靈活地調(diào)整電流，從而調(diào)整篩機(jī)振幅的大?。贿€可以設(shè)定間斷瞬時(shí)強(qiáng)振程序，自動(dòng)控制激振器每隔一定時(shí)間強(qiáng)振 3 s左右，隨時(shí)清理篩網(wǎng)，防止篩孔堵塞。

(6)功耗小。由于篩機(jī)在振動(dòng)過(guò)程中，篩網(wǎng)振動(dòng)，篩框不振，其傳力桿和連動(dòng)桿激振負(fù)荷很輕的篩網(wǎng)，每個(gè)電磁振動(dòng)器的有功功率僅 150 W，節(jié)能效果顯著。用于選礦時(shí)，一臺(tái)篩機(jī)面積不超過(guò) 4 m2的電磁振動(dòng)篩，其裝機(jī)功率不超過(guò) 1.2 kW。

(7)由于篩箱不動(dòng)，容易實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)封閉式作業(yè)，可配加防塵罩及密封的篩上、篩下出料溜槽、漏斗，減少環(huán)境污染。

4 試驗(yàn)效果對(duì)比分析

某選礦廠同時(shí)使用固定尼龍細(xì)篩與電磁振動(dòng)篩，用于磨礦分級(jí)作業(yè)中細(xì)粒鐵礦石的分級(jí)，通過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行后，對(duì)其主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析。

4.1 篩下物粒度組成

固定尼龍細(xì)篩與電磁振動(dòng)篩篩下物粒度組成比較如表 1 所列。

由表 1 可知：與固定尼龍篩相比，電磁振動(dòng)篩篩下物粒度組成較好，粗粒級(jí)含量比尼龍細(xì)篩的低，電磁振動(dòng)篩篩下 40～100 目粒級(jí)含量為 0.4%，比尼龍細(xì)篩低 2.5 倍，有利于提高篩下品位；電磁振動(dòng)篩 -325目含量比尼龍細(xì)篩低 5.2%，說(shuō)明電磁振動(dòng)篩篩分效率高，能夠及時(shí)篩出合格粒，減少循環(huán)量，避免了物料過(guò)磨，有利于提高選礦廠的處理能力。

表1 篩下物粒度組成Tab.1 Composition of particle size of undersize

4.2 篩下品位與篩下粒度

固定尼龍細(xì)篩與電磁振動(dòng)篩篩下品位與篩下粒度比較如表 2 所列。

表2 篩下品位與篩下粒度Tab.2 Grade and particle size of undersize %

由表 2 可知：電磁振動(dòng)篩的篩下 -200 目粒度為75.77%，比尼龍細(xì)篩的篩下粒度 (76.20%)低 0.43%；但電磁振動(dòng)篩的篩下品位為 66.50%，比尼龍細(xì)篩的篩下品位 (65.76%)提高了 0.74%，因此由于粒度組成較好，電磁振動(dòng)篩篩下品位在達(dá)到尼龍細(xì)篩篩下品位水平的情況下，可以適當(dāng)放寬精礦粒度。

表3 工藝指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Test results of technical indexes

4.3 工藝指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果

電磁振動(dòng)篩與尼龍細(xì)篩工藝指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)比如表 3 所列。

由表 3 可知：電磁振動(dòng)篩和尼龍細(xì)篩篩下物品位基本相同的情況下，電磁振動(dòng)篩篩下物產(chǎn)率及 -200目粒度回收效率明顯提高，這是由于電磁振動(dòng)篩可以更有效地使細(xì)粒物料透篩。另外，篩面開(kāi)孔率和篩子的運(yùn)動(dòng)方式是影響顆粒透篩的重要因素。開(kāi)孔率高，顆粒透篩概率大，篩分效果好；篩面運(yùn)動(dòng)可以使物料在篩面上分散開(kāi)，并有助于細(xì)粒運(yùn)動(dòng)到物料層下部，貼近篩網(wǎng)，增加了細(xì)粒物料透篩概率，從而提高篩分效率。電磁振動(dòng)篩采用的不銹鋼編織網(wǎng)開(kāi)孔率高。選礦中常用的網(wǎng)孔為 0.18 mm×0.35 mm 的開(kāi)孔率為25% 左右，約為尼龍篩的 5 倍；另一方面電磁振動(dòng)篩高頻率、低振幅的強(qiáng)振，也有利于物料分層透篩。

5 結(jié)論

(1)電磁振動(dòng)篩篩下物粒度組成較好，其中粗粒級(jí)含量比尼龍細(xì)篩的低，且 -325 目含量比尼龍細(xì)篩低，篩分效率高，能夠及時(shí)篩出合格粒，減少循環(huán)量，避免了物料過(guò)磨，有利于提高選礦廠的處理能力。

(2)電磁振動(dòng)篩的篩下 -200 目粒度比尼龍細(xì)篩的篩下粒度低；電磁振動(dòng)篩的篩下品位比尼龍細(xì)篩的篩下品位高。在電磁振動(dòng)篩篩下品位與尼龍細(xì)篩篩下品位水平相同情況下，可以適當(dāng)放寬精礦粒度。

(3)電磁振動(dòng)篩和尼龍細(xì)篩篩下物品位基本相同的情況下，電磁振動(dòng)篩的篩下物產(chǎn)率及 -200 目粒度回收效率明顯高于尼龍細(xì)篩，且電磁振動(dòng)篩篩分效率明顯優(yōu)于尼龍細(xì)篩。