一 前言

在金属矿山选矿厂的磨矿、分级作业中, 采用新的磨矿分级工艺流程、新的分级设备, 以提高磨矿、分级效率, 对于提高选矿厂的数质量指标和降低能耗都具有十分重要的意义。

近年来, 我国在细粒物料分级设备和技术的研究方面已取得较大进展。先后研制的细粒物料的筛分设备有直线振动筛、弧形筛、击振尼龙细筛、旋流筛、立式圆筒筛等。工业试验和试生产表明, 这些设备如弧形筛、击振尼龙细筛等均取得了较好的技术经济指标, 在生产中发挥了一定的作用, 但仍存在筛孔容易堵塞, 筛分效率低等问题。

长沙矿冶研究院于1983年, 根据德瑞克三路给矿高频振动细筛的基本原理, 研制了GPS—900—3型高频振动细筛, 并先后在云锡公司古山采选厂, 广西大厂矿务局巴厘选厂、首都钢铁公司密云铁矿选厂等进行了工业生产试验。试验结果表明, 该设备具有结构新颖、单位面积处理能力较大、筛分效率较高、筛孔堵塞较轻等优点, 是一种较好的细粒物料筛分分级设备。

二 细筛结构及筛分原理 (一) 细筛结构

GPS—90—3型高频振动细筛主要由振动器、筛框、给矿系统、筛面、产品收集斗和机架几部分组成。

振动器, 它有一个圆柱形铝合金外壳, 内装有三相异步电动机, 偏重块和轴承。振动器装在筛框中部位置上。筛框由四个橡胶弹簧浮动支承在机架上, 与水平面构成一定的倾角。筛面分为上、中、下三路, 构成三个独立筛面。各路筛面均由三层不锈钢筛网组成。给矿系统包括矿浆分配器、给矿胶管、分矿器和多孔橡胶板，它们分别安装在机架的上方。GPS—900—3型高频振动细筛的结构示意图见图 1, 主要技术特性见表 1。

(二) 筛分原理

GPS—900—3型高频振动细筛, 主要用于细粒物料的筛分。矿浆经过矿浆分配器、分矿器和多孔像胶板被均匀地给到筛面上。由于振动器的高频振动, 使筛框作高振次小振幅的振动, 促使筛面上的物料松散析离, 小于分离粒度的粒子迅速透过筛网, 成为筛下产品, 部分夹杂于筛上物中的细粒子, 通过筛上喷水, 再次得到松散和清洗, 随着筛分过程的延续, 也逐步被筛出成为筛下产品。大于分离粒度的粒子和夹杂的少量细粒子, 随着筛面的运动而排出成为筛上产品。

该细筛与普通振动筛相比有以下特点。

1.高振次小振幅。筛分细粒物料与筛分粗粒物料相比, 筛分细粒物料时, 除筛孔尺寸需相应减小外, 颗粒的数目、表面积, 矿浆的表面张力和粘性等急剧增加, 这些因素都影响设备的生产能力和筛分效率。为增加细粒物料透过筛孔的概率, 必须增加筛面的振动次数, 而振幅不需太大。

频率和振幅决定着筛框的运动速度和加速度, 即决定着物料在筛面的松散状态和粒子在筛面上跳动的激烈程度。在这里可用抛射强度来表示:

式中:K_v—抛射强度, 弧度²

A—筛框的振幅, 厘米；

ω—带动筛框运动轴回转的角速度, 弧度/秒；

g—重力加速度, 厘米/秒²；

α—筛面倾角, 度。

从上式看出, 筛框的振幅、轴的角速度, 筛面倾角愈大, K_v值也愈大, 究竟采用多大的K_v值为好, 这要根据具体情况, 通过试验来确定。

改变角速度和振幅, 可以改变加速度的大小。两因素如何组合, 这主要决定分离粒度的大小, 即筛孔尺寸的大小。根据分析, 当K_v＜1时, 颗粒只能沿粉筛面滑动, 当K_v＞1时, 则物料颗粒能出现跳动。而K_v =1, 则为物料颗粒开始跳动的极限条件。

K_v值越大, 颗粒所受惯性力也越大, 物料在筛面跳动越急剧, 使物料颗粒在与筛子表面互相接触中被充分加速至分散。

从试验得知, 当K_v=3.3时, 筛面的一个振动周期正好等于物料颗粒的一个跳动周期, 这时物料颗粒与筛面接触的时间最短, 在一般情况下取K_v＜3.3。

为了获得较高的筛分效率, 最好使粒子在筛子的每一个振动周期都能接触筛孔。筛分细物料时, 由于粒子在筛面上每跳动一次的距离小, 此时宜采用高频率小振幅，以增加与筛面接触的次数。当振动频率为H =2850次/分, α=26°, 分离粒度为0.1和O.3毫米时, 适合的振幅为0.21毫米和0.31毫米, 此时的抛射强度为:

同理：

试验证明, GPS—900—3型高频振动细筛筛分细粒物料时, 采用2850次/分的高振次, 0.2~0.35毫米的小振幅, 可以满足分离粒度为0.1~0.3毫米的筛分工艺要求。此种振动特性, 能破坏矿浆的表面张力, 降低矿浆的粘度, 使物料充分松散, 从而增强粒子穿透筛孔的能力, 有利于提高筛分效率和单位面积的生产能力。

2.筛框的特殊运动形式。筛分机筛框的运动形式, 有直线运动, 圆运动和椭圆运动多种形式。由于高频振动细筛的筛框是由四个橡胶弹簧悬挂在支架上，振动器安装在筛框的中部, 筛面与水平面成26°, 使筛框的运动形式与一般筛分机不同, 既有圆运动又有椭圆运动, 筛框的运动轨迹如图 2所示。

从图 2看出, 中路筛面作圆运动, 上路和下路筛面作椭圆运动, 但上路椭圆轨迹的长轴与矿浆流方向的夹角大于90°, 而下路则小于90°, 粒子在上路筛面时, 每次受振动跳动的距离就长, 在同样长度的筛面上停留时间就短, 而在下路筛面时, 则相反。在三路筛面给料性质相同的条件下, 下路筛面筛分效率高, 中路次之, 上路最差。但从处理量而言, 情况恰好相反。

3.叠层筛网。筛面是筛分机的基本部分, 细粒物料筛分的突出问题之一, 是筛孔容易堵塞和筛网寿命较短。目前在细筛上使用较多的是尼龙筛篦子和不锈钢筛篦子, 筛孔为长缝。此种型式的筛面耐磨性虽然较好, 但筛下产品存在细中央粗的现象, 影响筛下产品质量, 而且筛孔容易堵塞。

高频振动细筛的筛网为耐磨性较好的不锈钢丝编织网, 筛面由三层筛孔尺寸不同的筛网以同等张紧程度绷制而成。上层为主筛网, 中层为防堵筛网, 下层为支承筛网, 图 3是绷制后的筛网结构示意图。

根据被筛物料的粒度组成和分离粒度的不同, 可用不同筛孔尺寸的筛网进行配制。例如分离粒度为d, 则上层筛网筛孔尺寸为1.5~1.8d, 中层筛网筛孔为1.9~2.2d, 中层与上层相差约一个筛序, 下层支承筛网的筛孔尺寸现采用1.21毫米。这种筛面结构有如下优点:(1)由于上、中层筛网重叠, 筛孔相互错位, 使真正起筛分作用的筛孔既小于上层的筛孔, 更小于中层的筛孔, 这实际上就是用孔径较大的叠层筛网代替一层孔径较小的筛网, 实现较小的分离粒度。(2)三层筛网之间有轻微的相对运动, 中层筛网与上层筛网还有迫打作用, 这有利于防止和减轻筛孔的堵塞。

4.短筛面的三路筛分。在高频振动下, 物料的分级过程可以在较短的时间内完成, 因而可以采用较短的筛面长度, 在同一筛框上分成三段, 配置三路筛面, 同时平行作业, 以提高设备的处理能力

5.合理的给矿方式。矿浆通过给矿器和多孔像胶板, 使给入筛面上的矿浆形成一均匀的薄层, 这既减轻了矿浆流对筛面的冲击和磨损, 又有利于提高筛分效率和处理能力。

三 高频振动细筛的应用

高频振动细筛作为细粒物料筛分分级设备, 既可在一段分级方案中作为第二段磨矿的分级设备, 也可在二段分级方案中与螺旋分级机、旋流器、浓泥斗等组成二段分级流程。同时也可以作为进一步提高精矿品位的筛分分选设备。

GPS—900—3型高频振动细筛在云锡公司古山选厂进行了工业试验, 累计运行3000余小时。该选厂处理的矿石为土状残坡积砂锡矿, 含锡品位较低。根据原矿性质, 选厂采用预先分级脱泥, 粗细分选流程。粗粒采用阶段磨矿阶段选别, 中矿再磨再选, 复洗段与复洗中矿再磨再选。细筛用在两段分级流程中。其流程如图 4, 5, 其筛分指标见表 2。

湖南香花岭锡矿, 第一段磨矿的给矿粒度为13~0毫米, 磨矿细度为0.3毫米, 分级设备是φ700毫米螺旋分级机。在此磨矿回路中, 用高频振动细筛代替螺旋分级机, 进行了生产试验。由于磨机排矿粒度较粗, 并有碎球等杂物, 物料在进细筛之前, 先用振动筛分机分出+1.5毫米粗粒部分, -1.5毫米粒级给入高频振动细筛, 其流程见图 6, 筛分指标见表 2。

在广西大厂矿务局的巴厘锡矿选厂, 进行了用高频振动细筛与中矿球磨机组成闭路, 取代原有螺旋分级机的工业试验。分离粒度为0.2毫米, 其流程见图 7, 筛分指标见表 2。

由表 2可见, 高频振动细筛最低的筛分效率为61.39%, 高的达70~80%。而击振尼龙细筛, 直线振动筛和弧形筛的一次筛分效率一般都小于50%, 说明筛下产品中细中夹粗也比较严重。同时还看出, 高频振动细筛有较高的单位面积生产能力。

工业试验及生产还表明, 使用上海产的不锈钢编织网, 在砂锡矿, 脉锡矿和铁矿上使用时, 一般可使用一个月左右, 现长沙矿冶研究院试制的新材质的筛网, 使用寿命可以更长。

四 结语

1.工业试验及工业试生产表明, GPS —90—3型高频振动细筛采用了高振次、小振幅、叠层筛网、橡胶弹簧浮动支承, 短筛面的三路筛分及合理的给矿方式, 适合于细粒物料的筛分, 较好地解决了细粒物料筛分中存在的筛孔容易堵塞, 筛分效率低, 筛网使用寿命短和单位面积处理能力低等技术问题, 因而该细筛具有较强的生命力。

2.该细筛结构合理。为该设备重新设计的YK—2—900型振动器, 结构简单, 运行可靠。该缅筛的研制成功, 为细粒物料的筛分提供了一种新型设备。

3.高频振动细筛与其他细粒物料筛分设备相比, 具有较高的分级效率和单位面积处理能力, 它的推广应用, 对于提高磨机的磨矿效率, 降低消耗, 减少过粉碎, 提高选矿指标及经济效益将起到积极的作用。