曾德輝

（贛州金環(huán)磁選科技裝備股份有限公司）

我國(guó)從1960 年開(kāi)始研究離心分離技術(shù)，工業(yè)上應(yīng)用較早在錫礦和鎢礦［1］，因當(dāng)時(shí)各方面技術(shù)條件的限制，未能得到推廣應(yīng)用。2007 年，SLon-1600 型離心選礦機(jī)研制成功，并在海南某尾礦回收廠進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)，取得了較好的試驗(yàn)效果。2009 年，SLon-2400 型離心選礦機(jī)研制成功，在鞍山鋼鐵集團(tuán)公司、海南礦業(yè)集團(tuán)公司、昆明鋼鐵集團(tuán)公司等多地大型鋼鐵企業(yè)下屬選礦廠得到推廣應(yīng)用，獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益［2］。

近年來(lái)，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的不斷變化，各地礦物分選企業(yè)對(duì)技術(shù)、管理提出了更高的要求。面對(duì)國(guó)內(nèi)礦石入選品位越來(lái)越低的現(xiàn)狀，為進(jìn)一步提高細(xì)粒和微細(xì)粒礦物資源的回收率、降低選礦成本、改善作業(yè)人員工作環(huán)境，需研制更大型號(hào)的離心選礦設(shè)備，以適應(yīng)國(guó)內(nèi)的選礦形勢(shì)?；诖耍疚慕榻B了SLon-2800 大型離心選礦機(jī)的分選原理、結(jié)構(gòu)和工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)情況，該設(shè)備首次采用直徑為2 800 mm 的大直徑轉(zhuǎn)鼓，最高分選轉(zhuǎn)速可達(dá)200 r/min，是目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的最大尺寸的離心選礦機(jī)轉(zhuǎn)鼓，其臺(tái)時(shí)干礦處理量超過(guò)了6 t/h，擴(kuò)充了SLon 系列離心機(jī)的型號(hào)范圍，為后續(xù)離心選礦機(jī)的研制提供了條件。

1 SLon-2800型離心選礦機(jī)

1.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)及參數(shù)

SLon-2800 型離心選礦機(jī)主要由離心轉(zhuǎn)鼓、機(jī)架、給礦裝置、分礦裝置、卸礦裝置、自動(dòng)控制系統(tǒng)等部分組成（圖1）。

離心轉(zhuǎn)鼓通過(guò)定位錐盤(pán)固定在轉(zhuǎn)鼓主軸上，主軸兩端通過(guò)軸承座固定在機(jī)架上，離心轉(zhuǎn)鼓由電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁嵌有耐磨材料。

給礦裝置由氣缸支架、氣缸、分礦板、給礦箱、給礦斗組成。給礦箱通過(guò)給礦支架固定在機(jī)架上端，給礦斗通過(guò)軸承固定在給礦箱上方，氣缸支架焊接在給礦斗上方，氣缸上端通過(guò)螺栓固定在氣缸支架上，氣缸下端通過(guò)螺栓固定在給礦箱上，給礦箱中部的分礦板用來(lái)阻隔溢流礦漿。

分礦裝置由氣缸支架、氣缸、分礦板、分礦箱、分礦斗組成。分礦箱固定在機(jī)架下端，分礦斗通過(guò)軸承固定在分礦箱上方，氣缸支架焊接于分礦斗上方，氣缸上端通過(guò)螺栓固定在氣缸支架上，氣缸下端通過(guò)螺栓固定在分礦箱上，分礦箱中部的分礦板用來(lái)區(qū)分精礦和尾礦。

卸礦裝置由氣動(dòng)沖水閥、沖水管、噴嘴組成。當(dāng)氣動(dòng)沖水閥開(kāi)啟時(shí)，高壓水通過(guò)沖水管、噴嘴噴射進(jìn)離心轉(zhuǎn)鼓中，沖卸礦物。氣動(dòng)沖水閥和沖水管通過(guò)法蘭連接，噴水嘴通過(guò)快速接頭固定在沖水管上，便于拆卸清理。卸礦裝置置于離心轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，沖水管伸入離心轉(zhuǎn)鼓內(nèi)緊貼離心轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁，噴水嘴出口方向與離心轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)方向互為逆向提高卸礦效率。洗滌水裝置通過(guò)法蘭連接成一個(gè)整體支撐在機(jī)架上，置于離心轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，洗滌水裝置在離心轉(zhuǎn)鼓內(nèi)緊貼離心轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，出水方向與離心轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)方向互為逆向。SLon-2800型離心機(jī)主要參數(shù)見(jiàn)表1。

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1.2 分選原理

離心轉(zhuǎn)鼓臥式旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面上產(chǎn)生徑向均勻分布的離心力場(chǎng)，礦漿由給礦裝置給至轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面上，并在離心轉(zhuǎn)鼓帶動(dòng)下隨轉(zhuǎn)鼓一起做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。離心轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面沿軸向存在坡降，礦漿液流作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還要以一定的流速沿軸向流動(dòng)。這樣，礦漿在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面上呈螺旋狀沿軸向運(yùn)動(dòng)，做螺旋運(yùn)動(dòng)的礦漿液流中大比重顆粒在弱紊流流膜和離心力場(chǎng)的聯(lián)合作用下，不同密度礦粒發(fā)生選擇性分離。大比重礦粒群在極短時(shí)間內(nèi)離心沉降至離心轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)表面上，呈壓實(shí)薄層狀顆粒層隨轉(zhuǎn)鼓一起旋轉(zhuǎn)；小比重礦粒群受流膜脈動(dòng)擴(kuò)散作用無(wú)法到達(dá)流膜底層，沿轉(zhuǎn)鼓坡降隨液相一起排出成為小比重產(chǎn)品（尾礦），通過(guò)排礦裝置排入尾礦收接槽內(nèi)。當(dāng)暫停給礦時(shí)，精礦沖洗裝置將比重大的產(chǎn)品（精礦）沖卸至排礦裝置，排入精礦收接槽內(nèi)［3］。

設(shè)備工作時(shí)，離心轉(zhuǎn)鼓由電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，氣缸將給礦斗置于給礦位置，礦漿由給礦斗給入旋轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)鼓，此時(shí)分礦斗由氣缸驅(qū)動(dòng)，處于排尾階段。當(dāng)分選結(jié)束時(shí)，氣缸將給礦斗置于溢流位置，礦漿不再給入轉(zhuǎn)鼓，此時(shí)卸礦裝置工作，氣動(dòng)沖水閥開(kāi)啟，高壓水通過(guò)沖水管給入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，將轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁中的礦物沖卸至分礦斗，分礦斗由氣缸驅(qū)動(dòng)，將分礦斗置于精礦位置。

1.3 離心轉(zhuǎn)鼓設(shè)計(jì)

離心轉(zhuǎn)鼓為離心選礦機(jī)的主要分選部件，礦物的分離也在該區(qū)域完成，所以該部分的結(jié)構(gòu)直接關(guān)系到設(shè)備的分選效率。

轉(zhuǎn)鼓的坡度直接影響礦漿在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的流速，從而影響精礦的產(chǎn)率。坡度大，精礦產(chǎn)率低，精礦品位高，精礦回收率低。如果坡度過(guò)大，則礦漿流速過(guò)快，特別是在給礦濃度低的情況下，精礦將難以沉積在鼓壁上，基本沒(méi)有分選效果。如坡度小，則精礦產(chǎn)率較大，回收率高，但精礦品位低，同時(shí)由于流速慢，也會(huì)使處理量下降。在傳統(tǒng)離心分離設(shè)備中，大都采用一段或二段錐度結(jié)構(gòu)，此類(lèi)結(jié)構(gòu)過(guò)于單一，很難兼顧精礦品位及回收率［4］。鑒于此，該設(shè)備設(shè)計(jì)研制了多錐度轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能較好地兼顧處理量、精礦品位、產(chǎn)率和回收率。

轉(zhuǎn)鼓直徑影響處理量和設(shè)備適應(yīng)能力，直徑大，選別面積大，處理量大，設(shè)備適應(yīng)能力強(qiáng)。轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度主要影響回收率［5］，轉(zhuǎn)鼓長(zhǎng)度越長(zhǎng)，礦粒的沉降時(shí)間也越長(zhǎng)，回收率越高，反之則會(huì)降低回收率。SLon-2800 型離心選礦機(jī)的轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)為直徑2 800 mm（內(nèi)段），長(zhǎng)度1 455 mm。

1.4 自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)控制系統(tǒng)用于離心機(jī)選礦過(guò)程中各動(dòng)作部件順序動(dòng)作的控制，能精確控制離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓電機(jī)、給礦裝置、卸礦裝置、分礦裝置的工作狀態(tài)，并在設(shè)備發(fā)生異常情況時(shí)報(bào)警。自動(dòng)控制系統(tǒng)由帶程序的可編程控制器（PLC）、顯示終端（HMI）及外圍電路組成（圖2），控制系統(tǒng)軟件采用了模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)合信號(hào)識(shí)別和數(shù)字濾波等技術(shù)，使該控制系統(tǒng)具有精度高、穩(wěn)定性好和實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。

可編程控制器用于離心選礦機(jī)選礦過(guò)程中轉(zhuǎn)鼓電機(jī)、給礦、分礦裝置和卸礦裝置動(dòng)作順序的自動(dòng)控制，并可監(jiān)視離心轉(zhuǎn)鼓、給礦、分礦裝置和卸礦裝置的工作狀態(tài)，進(jìn)行邏輯判斷，在發(fā)生異常情況時(shí)提供報(bào)警等功能（圖3）。一套自動(dòng)控制系統(tǒng)可以控制多臺(tái)離心選礦設(shè)備，可對(duì)各臺(tái)設(shè)備采用集中控制，合理分配各臺(tái)設(shè)備間的工作時(shí)間，使各臺(tái)設(shè)備間的工作互不干擾。

2 現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)

為考查SLon-2800型離心機(jī)的選別性能，將其應(yīng)用于安徽某礦業(yè)公司云母氧化鐵顏料的生產(chǎn)流程中［6］，試驗(yàn)?zāi)サV細(xì)度-0.074 mm95%，干礦給礦量5.2 t/h，給礦濃度5%，在最優(yōu)試驗(yàn)條件下，考察SLon-2800 離心機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下對(duì)該礦石的分選效果，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)設(shè)備照片見(jiàn)圖4，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2 可知，隨著離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的增加，精礦全鐵品位降低，鐵回收率呈升高趨勢(shì)；當(dāng)轉(zhuǎn)速為160 r/min時(shí)，精礦全鐵品位為64.57%，鐵回收率為83.27%，尾礦全鐵品位降低至44.93%，分選指標(biāo)較好。

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3 結(jié) 論

（1）SLon-2800 大型離心機(jī)的控制系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)合信號(hào)識(shí)別和數(shù)字濾波等技術(shù)，該控制系統(tǒng)具有精度高、穩(wěn)定性高和實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，其設(shè)計(jì)采用了多錐度轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)，能較好地兼顧處理量、精礦品位、產(chǎn)率和回收率，臺(tái)時(shí)干礦處理量大大提高，超過(guò)了6 t/h。

（2）SLon-2800 大型離心機(jī)應(yīng)用于安徽某礦業(yè)公司云母氧化鐵顏料工業(yè)試驗(yàn)，在磨礦細(xì)度為-0.074 mm95%時(shí)，轉(zhuǎn)速為160 r/min 時(shí)，獲得的離心機(jī)精礦全鐵品位為64.57%，鐵回收率為83.27%，尾礦鐵品位降低至44.93%，取得了較好的分選指標(biāo)。