磷礦石篩分設備改造及探索

紀 波

（貴州開磷集團礦肥有限責任公司 貴州開陽）

我國磷礦石多產于沉積巖，以膠凝結構為主，內碎屑結構次之，礦石構造有致密塊狀構造及條帶狀構造兩種。磷礦石體重2.9 t/m3，純磷灰石顆粒莫氏硬度為5。公司磷礦特性屬于緩傾斜薄礦體低海拔地下開采，多迎頭匯集到斜井膠帶輸出地面的原礦水分及賦存條件波動大，粗加工采取的是單層一級篩分，篩上粗礦進顎破。設計選型為 YKR1645圓振篩，篩機主軸的兩端各裝有一偏心塊圓盤，主軸靠箱板內側上分布兩偏心塊，這兩種偏心塊的合力產生激振力，篩箱的振幅通過圓盤上的偏心塊來調節，采用輪胎聯軸器，柔性連接。最大處理能力445 t/h，最大給料粒度≤300 mm。

在生產運行中，網格篩篩網損壞極其嚴重，大塊不卸料，初級篩分處篩網不抗沖擊及磨損，通常開一個班就報廢，后整改成13根直徑30 mm圓鋼條形篩，間距80 mm，由于安裝傾角太小，大塊不卸料，后來又將振動篩安裝傾角增大。經過兩次整改，勉強維持生產進行篩分，但存在兩個突出問題，一是設備的穩定性和安全性受到威脅，主要表現為設備本體振動強烈、設備基礎鋼板撕裂、側板裂紋損傷、各緊固件螺栓松動、篩網焊縫撕裂、軸承更換頻繁、曲軸安全罩螺絲斷裂導致安全罩無法恢復等現象，每班均需進行維護、檢修，嚴重影響生產的穩定性，同時也存在很大的安全隱患；二是物料堵塞嚴重，清理周期短。特別是水分偏高和條形狀礦石比例稍高時尤為明顯，每8 h進行2~3次清理。

一、篩分設備運行狀況不佳原因分析

（1）初級篩分處篩網壽命極短的主要原因是篩面受力過大和布料不均，采用原礦石從漏斗進入圓振篩時，入料處沖擊力過大，造成偏心軸斷裂、箱體開裂現象。

（2）礦石在篩面上移動速度慢，導致篩面上積礦厚，壓礦嚴重。圓振篩總是在超負荷的狀態下運行，從而致使篩網破損快，柔性聯軸器撕裂、彈簧損壞、大梁斷裂、箱體開裂等一系列故障。影響移運速度的主要因素，有圓振篩的振幅和篩網的坡度。設備安裝完畢，坡度已為恒值，在生產中只有通過調整偏心塊角度來達到調整圓振篩的振幅的目的，長期實踐表明，效果并不明顯，最后的結局是設備篩分效率低。

（3）堵料嚴重。第一次整改成直徑30 mm圓鋼棒條篩后，因原YKR篩的篩孔是封閉型的如圖1a，而棒條篩是開放型的圖1b，設篩面由直徑為d1，d2的兩種棒條組成，篩孔尺寸為a，普通篩面形成的是方形封閉篩孔，棒條篩篩孔是開放的長條形。

圖1 YKR篩面與棒條篩篩面比較

從式（1）與式（2）比較可知，棒條篩提高了篩面的開孔率，而且利用棒條的二次振動，物料的透篩概率和物料群的分層透篩在解決篩面堵孔和提高篩分效率方面均有提高，但效果不顯著。經對堵孔現象進行觀察和分析，一是由于棒條縫隙上下及前后一致，當與縫隙大小接近的不規則物料掉入時易被卡死，從而堵塞篩縫；二是物料運行到橫向支筋處，因棒條高度較小，物料被擋住而卡停，阻擋了后續物料分層振動與向前滑行，篩面被堵面積逐步擴大。

二、對棒條篩的二次改進

與封閉的圓振篩篩面相比，棒條篩篩面單元的柔性得到充分釋放，篩面向下成梳篦形沒有篩絲交錯分布形成的凹坑使貼近篩面的物料下滑阻力減小，卡住的顆粒可以很容易因頻繁二次振動起跳滑下。從理論上講，在第一臨界轉速工作時，單個物料顆粒只有純粹的跳躍運動狀態，沒有相對滑動和相對靜止。在生產實踐中，物料在篩面上是以“群”的方式運動，由于物料顆粒之間的相互作用和棒條自振（二次振動）的影響，不會出現純粹的跳躍運動狀態，工廠所需要的理想篩分是使物料在篩面上快速地松散分層，盡可能多地使小于篩孔的顆粒透篩，使它們成為“易篩顆粒”，為此對棒條篩作如下二次改進。

（1）在篩條結構及布置上改進。在橫向上將棒條截面設計成上端帶圓角的倒梯形結構（圖2），礦石在圓角倒梯形結構棒條上滑行的過程中，由于二次振動沖擊及滑行磨損達到“易篩顆粒”過篩而不會被卡住，可使接近篩縫尺寸的物料在橫向支筋處堵住而不會擋住后續物料。將棒條用支板抬高支承，讓棒條高度H大于篩縫最小寬度b（圖3）。在縱向上設計成前小后大的喇叭口狀篩縫，使物料在向前運動趨勢上縫隙漸大即b1>b，從而不易被卡住，物料從篩子上端給入，大于篩孔尺寸的礦塊沿篩面自動下滑至顎式破碎機。改進后將大塊料從≤300 mm提高到≤400 mm，根據大塊物料預先分級的允差以及篩縫大小的不同，合理選擇前后縫隙差。

圖2 帶圓角的倒梯形結構

圖3 棒條用支板抬高

（2）最大限度減緩設備低共振狀態。通過與設計院及廠家現場測試及理論計算，原設計產生了低共振狀態，在地基及機架上出現很大的動力，以致引起建筑物的振動，造成如前所述維護維修成本高開機率低惡性循環。

（3）篩條表面的強化修復。生產運行一定周期后，篩條表面特別是入料口段出現不同程度的磨損，影響篩分效率，在這個易磨損的表面堆焊一層碳化鎢，來提高棒條表面的硬度，增強棒條的耐磨性是行之有效的處理方法。

總之，經過不斷地實踐、整改和探索，公司的磷礦石篩分設備國產化達到了長、安、穩、滿、優的運行狀態。大型磷復肥高端產品的工藝篩、精制篩等仍然依賴進口，未來國內外篩分技術向大型化、重型超重型、反共振等方向發展，既要減少占地面積，又要提高生產能力和篩分效率，這也是公司在今后做大做強發展建設中追求的目標。

（4）整改篩參數。實測彈性棒條篩一端安裝在固定梁上，另一端懸臂，棒條之間間距80 mm，棒條長3340 mm，懸浮臂長870 mm，棒條固定底板180 mm×130 mm的4個方孔固定。

三、篩分機械發展方向

（1）工業的現代化進程促使企業規模增大、生產能力大大提高。

（2）大的礦業工程需要處理大塊物料。法國素梅斯塔公司生產的振動棒可處理直徑達1 m以上的大塊物料。

（3）向理想運動軌跡振動篩發展。以提高各區段的篩分效率和整個篩機生產率為目標．尋找一種以理想運動方式為基礎的新型篩分機成為篩分設備發展的一個新方向。

（4）向動篩發展。以減輕整機重量、降低成本、提高使用壽命和可靠性為目標，提出新型的反共振振動篩機。

（5）向標準化、系列化、通用化發展。這是便于設計、生產和降低成本的有效途徑，德國KHD公司生產的USL和USK篩機的側板、篩板、橫梁、傳動軸均已實現標準化、通用化。振動器也只有3種，同屬德國的申克公司生產的冷、熱燒結礦篩和等厚篩只有兩種標準，可見3化程度之高。

（6）應用自同步技術。采用雙電機自同步技術以代替齒輪強迫同步，可簡化結構，降低噪聲，從而簡化了機器潤滑、維護和檢修等經常性的工作，減少設備故障。

（7）振動強度增大。篩機的振動過程逐漸強化，以取得較大的速度和加速度，從而提高生產能力和篩分效率。

（8）向空間發展。針對細物料，先后出現了旋流振動篩、錐型振動篩、蝶型振動篩、旋轉概率篩等，既減少占地面積，又提高生產能力和篩分效率。

（9）向難篩分物料篩機發展。預計共振篩系列發展停滯，慣性振動篩系列日益壯大。