刘一楠 孙瑞
（1.中国华电香港有限公司印尼PE公司；
2.福州大学材料科学与工程学院）
随着人类对矿物需求量的日渐增长，对矿物的纯度要求也日益提高，更高效地处理细粒矿石仍是一个重要的课题。当前的重选设备种类繁多，根据原理不同，可分为水力旋流器、跳汰机、螺旋选矿机等［1］。这些重选设备在功能上各有特色。由于摇床在细粒级物料分选的高富集比特性十分明显，因此在细粒级分选中得到广泛应用。
几十年来摇床的发展趋势缓慢，按机械结构的不同可分为6-S摇床、弹簧摇床、悬挂式多层摇床、云锡式摇床、台浮摇床等［2］。
1.1 6-S摇床
6-S 摇床（图1）冲程调节范围比较大，松散能力较强，最适合选别粒度2～0.5 mm 物料，并且冲程容易调节，但是其结构比较复杂，易损零件比较多。
现在国内大部分摇床床面都采用木质结构，其制造过程需经过一系列繁琐的工艺，对制作环境的要求也较为苛刻。从材料的角度来讲，木质床面易吸水导致扭曲变形，吸水后木头增重，还会加重床面的腐蚀、磨损，此外，木材资源的减少导致木质床面的生产成本增加。为了解决这些问题，人们逐渐采用其他材料制造床面，例如荡坪钨矿半边山选厂［3］选用的6-S摇床床面的主要材料是木料上铺薄橡胶板，后改用玻璃钢床面代替木质床面。经过多年的生产实践证明，玻璃钢床面比木质床面寿命长2～3 倍，且重选段作业回收率稳定提升一个百分点左右。由此可见，玻璃钢床面不仅寿命更长，而且分选指标也要略优于木质床面。
1.2 弹簧摇床
弹簧摇床的发展要追溯到1964 年，该年年初在广西大厂进行了工业性试验，同年9月中国科学院和冶金工业部进行了联合鉴定，同意初步定型并建议广泛使用［4］。1975年在湘东钨矿进行改进试验，克服了噪音大的特点，1977 年经由工业部再次鉴定同意正式定型。
弹簧摇床（图2）是借助于软、硬弹簧作用造成床面的差动运动，它适合处理微细粒级矿石，且造价低廉、床头结构简单、维修和操作都十分方便，但该摇床冲程会随着给料量变化而变化，当负荷较大时，床面会自动停止运动。差动系数跟其他摇床相差较大，导致了选别指标要高于6-S摇床。由于弹簧摇床在运行过程中会产生较大的噪音，可用支撑调坡装置、床面预留坡度、摇杆连接点采用滚珠轴承的方法减少噪音的产生［5］。
1.3 悬挂式多层摇床
悬挂式多层摇床［6］的床头位于床面的一侧，通过球窝连接器与摇床的框架相连，悬挂钢架上设有能自锁的蜗轮蜗杆调坡装置，该装置与精矿端的一对悬挂钢丝绳相连接。在拉动调坡链轮时，悬挂钢丝绳在滑轮上移动，进而床面横向坡度改变。占地面积大是妨碍摇床大量运用的主要原因，所以该摇床采用多层化在很大程度上解决了该缺点，此外不仅减少了对建筑物的冲击振动，而且运转噪音也明显减小。三层、四层悬挂式摇床［7］（图3）的床头结构设计十分巧妙，垂直方向分力自相平衡并且垂直方向不产生激振力，进而不会产生垂直跳动，故可安装在高层楼板上或坐落式支架上，并且采用悬挂式结构，摩擦消耗极小，整体不显笨重，安装十分简便；
同时，床面采用玻璃钢床面，采用变频调速器，适用于不同性质和粒级的材料。
1.4 云锡式摇床
云锡式摇床最开始由贵阳矿山机器厂制造，故又称为贵阳式摇床。它的床头结构采用凸轮杠杆式，滚轮套在偏心轴上，当偏心轴逆时针转动时，由于压迫使得摇动支臂向下运动，运动通过连接杆传给曲拐杠杆，进而带动床面向后运动，此时床面下的弹簧被压缩。云锡式摇床采用的是滑动支撑，因此运动比较平稳［8］。
目前，国内的云锡式摇床的粗砂摇床面由粗选区、第一精复选区、第二精复选区、第三精复选区、第四精复选区以及精选区构成，但其床面结构以及各区的技术参数均存在问题。首先，粗选区的沟槽较浅，致使其对目的矿物的捕收能力较差，而且槽沟宽度不足，对-74μm 粒级矿物的回收率较低。为了解决上述问题，云南锡业集团有限责任公司提出了一种小浅沟、多变坡结构，即形成一种自上而下的梯形不规则爬坡结构［9］。经过长时间的生产实践，其处理粒级范围提高到2.0～0.074 mm，处理量提高了15～25 t，锡粗精矿品位提高了3～5 个百分点，同时锡回收率提高了6～20个百分点，效果显著。云锡式摇床结构见图4。
1.5 台浮摇床
台浮摇床是一种把重选过程和浮选过程集于一体的选矿设备，结构方面仅仅床面不同于常规摇床［10］。首先，这种床面在给矿侧和传动端的夹角处同时增加了一个坡度较大的给矿小床面，其次刻槽床面上增加了阻挡条，其目的是为疏水性颗粒与气泡接触发生黏着提供条件。
浮选采用的药剂有浓硫酸、黄药、煤油、柴油等，这些药剂会产生严重的恶臭气味，不仅影响环境，还对操作人员的健康产生不良影响。经过大量试验研究表明，丁基黑药可用来代替黄药，且无需添加煤油和柴油，使用黑药与使用黄药效果相近，既解决了环境问题，又减少了异味气体的排放。在提高回收率方面，车河选矿厂采用分步分支磨矿和磨选循环方法，按照粒度不同的特性、可耐磨性的不同和品位不同分级物料，分步磨选回收，试验回收率有明显提升［11］。台浮摇床的床面构造见图5。
摇床发展至今，影响其分选指标的因素分为床面结构、冲程、冲次、冲洗水、床面横向坡度、入选物料性质、给料速度、给矿粒度组成等。
2.1 床面构成
床面的形状有矩形、梯形和菱形，常用的床面材料有橡胶、玻璃钢、铅版、聚胺橡胶以及聚氯乙烯等［12］。床面运动的不对称程度将影响矿粒床层的松散分层与纵向的运搬，床面的不对称程度越大，对矿粒的纵向移动越有利。例如，在选别微细颗粒与床面间黏着力大的矿泥时，产生相对运动对选别不利，此时应选用不对称程度较大的摇床，在选别粗粒矿石时，宜采用不对称程度较低的摇床。同时，床面需铺设辅面防止床面漏水，也可提高床面的耐磨性。
2.2 冲程和冲次
首先，冲程和冲次不仅对床面运动的速度和加速度起决定性作用，而且还影响矿粒的松散、分层及选择性运送。其次，床面应有适合的正负加速度和足够的运动速度来使床层达到适当的松散度。摇床分选不同粒级的矿物时，其冲程冲次的选择也有所不同，选别粗粒物料时采用大冲程、小冲次，对物料运输有利；
选别细粒物料时宜采用小冲程、大冲次，这样可以加强振动松散。
2.3 冲洗水和床面横向坡度
冲洗水和床面横向坡度主要影响矿粒的横向运动速度以及床层的松散程度，矿物搬运的速度由摇床的横向水流速度和水层厚度决定，因而床面坡度和水量的增减很重要。坡度的增加可使水流速度增加，通常情况下选别粗粒级矿物时，应调大坡度、增大水量，选别细粒物料时，应调小坡度、减少水量［13］。坡度的选择与水量是相辅相成的，水流应当分布均匀、不起浪，同时矿砂不堆积、精选区分带明显。
2.4 入选物料的性质
当给矿量大时，精矿的品位较高，回收率较低；
当给矿浓度大时，精矿品位较高，回收率较低。适合的粒级也同样重要，矿体颗粒过粗时，会导致床层过厚，搬运速度和回收率同时下降，从而提高尾矿品位。
2.5 给矿粒度
给矿粒度组成对摇床分选有较大影响。试验表明，给矿粒度组成越窄，摇床的分选效果越好，在摇床分选前对矿石进行预先分级，对析离分层的进行有利，可以得到更好的分选指标。
3.1 湖北某脱碳石煤摇床预抛试验
众所周知，钒的重要矿物载体是石煤，我国对于石煤提钒主要采用湿法冶金工艺，由于石煤的化学成分比较复杂，钒在其中的赋存状态多样，且石煤中钒的品位较低，因此该法通常会消耗大量的酸，同时钒的浸出率也很低，而且对环境也会产生很大影响。在酸浸前进行预先抛尾不仅能提高钒的回收率、也能解决酸耗和环境的问题［14］。由于石煤中大部分钒主要以类质同象的形式赋存于云母类矿物中，此外云母类矿物与脉石的结构不同，前者呈片状结构，后者呈大小不等的粒状，所以这种结构差异的特点为摇床分选提供了可能。试验表明，当脱碳石煤的磨矿细度为-0.074 mm63%时，按照试验确定的工艺参数，采用1 粗1 扫摇床重选流程，抛出的尾矿钒品位为0.21%，产率为12.99%，同时金属损失率为3.33%［15］。通过摇床重选抛尾不仅提高了酸浸给矿钒品位，而且还降低了酸的使用量。
3.2 摇床分级重选复杂高硫煤试验研究
煤炭作为不可再生资源，随着开采深度的增加，优质煤炭资源逐渐减少，高硫煤的开采比例将不断提高，直接燃烧高硫炭将会造成严重的环境污染，因此对高硫炭进行脱硫，迫在眉睫［16］。试验表明，硫主要赋存在硫铁矿中，所占硫比例在60%以上，由于硫铁矿密度与煤密度相差较大，因此可采用重选流程脱硫［17］。根据不同粒级煤样，摇床分选的原煤在给矿浓度20%、冲洗水量3.5 L/min、冲程12 mm、床面倾角5°的情况下，精煤硫分2.69%、灰分18.88%；
0.5～1.0 mm 原煤在给矿浓度20%、冲洗水量3.0 L/min、冲程10 mm、床面倾角5°的情况下，精煤脱硫分2.83%、灰分17.12%。通过分级摇床重选粗精煤再选，原煤硫分从6.77%降到精煤的2.15%，脱煤率提高到86%以上，此外精煤灰分从原煤的35.10%降低到精煤的12.77%，该法虽然不能完全去除高硫煤中的硫，但简单经济，且脱硫率较高。
3.3 重选金铅精矿回收金银工艺研究
随着易选金矿资源的日益减少，难处理金矿资源引起了人们的关注［18］。某重选金铅精矿样金属矿物含量56.0%，脉石矿物含量44.0%，其中金属矿物主要由方铅矿和黄铁矿构成，含量分别为32.8% 和18.2%［19］。试验采用先摇床富集，再火法熔炼，最后尾矿氰化工艺，对-0.45 mm粒级金属矿通过摇床选别得到的精矿中的金、银含量分别为13.18%和5.95%，二者回收率分别为89.43%和74.07%。对-0.2 mm 粒级的金精矿通过摇床选别得到的精矿中的金、银含量分别为3.42%和1.71%，二者的回收率分别为83.30%和59.54%。分别对以上2 种粒级的金精矿经摇床选别得到的精矿进行火法熔炼，金和银的回收率均有所提高，而且渣中金品位分别降低到6.30 g/t 和4.33 g/t，回收率分别提高到99.98%和99.95%，同时渣中银品位降低到6.30g/t和4.33g/t，而且回收率分别提高到99.95%和99.88%。
3.4 重庆某黄石矿尾矿回收重晶石试验研究
重庆某萤石尾矿主要成分为重晶石，重晶石的化学性质稳定，不溶于水和盐酸，没有毒性和磁性，通常被广泛应用于石油、天然气、医学、冶金等方面［20］。根据试样性质和原矿粒度组成，采用浮选和重选流程对尾矿进行分选［21］。试验结果表明，该尾矿的主要成分为重晶石、方解石、石英，还有少量杂质，采用1 粗2 精浮选闭路流程可获得硫酸钡品位95.14%，回收率为90.12%的重晶石精矿；
采用螺旋溜槽粗选—摇床精选，溜槽中矿再磨返回至摇床重选流程得到的重晶石品位为95.04%，回收率为88.57%。
3.5 某锡矿选矿工艺研究
某锡石多金属硫化矿石，若对其尾矿采用直接重选回收锡，则锡精矿品位和回收率均不佳；
若直接进行浮选，精矿品位会受到矿泥的严重影响。为了得到较好的试验指标，采用摇床+浮选工艺流程回收该尾矿中的锡［22］。试验结果表明，原矿中的锡主要以锡石的状态赋存，其余以黝锡矿形式赋存，根据锡的赋存状态和矿石性质采用浮选—重选—浮选工艺回收，即先对硫化矿进行混浮脱硫，再采用离心机对混浮尾矿抛尾，再通过离心机精矿分级摇床回收锡，最后对摇床中矿和-0.037 mm 尾矿浮选回收锡。通过试验，获得的摇床锡精矿品位为55.63%，回收率为61.83%，浮选锡精矿品位为29.31%，回收率为11.33%。
3.6 南非某铬铁矿尾矿选矿试验研究
南非某铬铁矿存在尾矿品位较高、铬回收率低的问题［23］。通过MLA 对矿物查定得知，该矿物中的主要金属矿物为铬铁矿、赤铁矿、黄铁矿，脉石矿物为橄榄石、斜长石、石英和黑云母。因为铬铁矿与脉石矿物的密度差异比较大，故采用重选进行选别，又因为分级重选和磨矿单一重选工艺流程在选别指标方面都要优于直接单一重选，故采用分级—摇床—重选工艺流程，试验得到的三氧化二铬品位为46.36%，回收率为81.2%。对比直接单一重选，品位提高了近14个百分点，回收率提高了10个百分点。
3.7 朝鲜大同郡某钛铁矿选矿工艺研究
钛和其合金目前在航空航天、医学等领域都有非常重要的利用价值。朝鲜大同郡某钛铁矿矿砂中的主要矿物为钛铁矿，其中大部分钛铁矿颗粒呈单体颗粒［24］。由于钛铁矿中的孔隙往往填有脉石矿物，将其分离出来十分困难，进而导致精矿品位一直较低。通过流程对比，采用原矿分级+0.25 mm 作为钛精矿1，0.25～0.15 mm 粒级和-0.15 mm 粒级作重选粗精矿，磨矿—摇床重选得到钛精矿2 的工艺流程，试验最终得到了品位45.84%、回收率40.84%的钛精矿1，品位44.26%、回收率30.11%的钛精矿2。
摇床作为重选设备，其最大的优点是分选精度高、富集比高。但目前摇床存在的最大问题是其处理量不大。对于该问题，首先可增大给矿槽的宽度或长度以增加处理量，其次可在给矿槽上方添加一个圆筒的给矿装置，以便可一次性处理大量矿物，最后可将给矿槽改为多梯度的给矿槽，这样不仅能使选别更准确，而且可同时提高处理量。虽然目前摇床在各方面发展缓慢，但重选作为一个传统的选矿方法，仍然有很大的进步空间。
猜你喜欢 冲程精矿床面 生物质烘干钛精矿对其酸解性能的影响钢铁钒钛(2022年3期)2022-07-08明渠瞬时床面切应力粒子图像测量技术工程科学与技术(2022年2期)2022-03-28试论高杂钼精矿净化技术油气·石油与天然气科学(2021年12期)2021-12-11试论高杂钼精矿净化技术油气·石油与天然气科学(2021年11期)2021-11-17细说汽油机初中生学习指导·中考版(2021年9期)2021-09-27骨质疏松这样锻炼特别文摘(2019年8期)2019-04-136个姿势练好腰背肌幸福·健康版(2018年7期)2018-08-27铜铋混合精矿超声波分散磁选分离工艺有色金属材料与工程(2017年3期)2017-07-15冲程团队介绍汽车之友(2017年2期)2017-04-14第十四章 内能的利用试题与研究·中考物理(2014年3期)2015-05-11