弛張篩及交叉篩用于磷礦細碎篩分的工業試驗探討

陳賜云，郭永杰，杜令攀，李海兵，范培強

（云南磷化集團有限公司，云南晉寧 650600）

0 引言

由于一些生產工藝對原料產品粒度有一定要求，為滿足下游生產工藝的加工要求，提高產品品質，需將各種待加工原料經過篩分設備進行分級，即進行篩分作業，其是選礦、煤炭及冶金行業中的重要作業。

篩分設備是利用多種機械運動形式，如旋轉、振動和往復等動作將經過篩網的混合物料按粒度大小進行分級的機械設備。篩分技術水平和質量可直接影響產業效果、生產效率和能耗，是生產企業較為關注的效能指標。篩分設備在我國很多行業均有應用，盡管市場上的篩分設備種類繁多，但目前仍以振動篩的應用最為普遍。隨著我國工業化進程不斷推進和科技創新實力不斷提升，振動篩分設備得以快速發展，朝著大型、通用、高效、智能控制的趨勢發展［1］。其中，等厚篩、反共振振動篩及弛張篩可作為我國振動篩科技創新的典型代表［2］。

弛張篩及交叉篩在煤化工行業中應用效果良好，篩分性能較好，篩分效率高，具有自清理能力，篩孔不易堵塞，還具有運行穩定、易于維修等特點。交叉篩是一種滾軸篩，在煤化工行業中應用較為廣泛。雖然兩種篩分設備在煤炭行業應用效果較好，但是在磷礦中還沒有應用先例，考慮到煤炭與磷礦的性質差異，為驗證其在磷礦中應用的可行性，選擇海口磷礦進行工業應用試驗。

1 弛張篩及交叉篩概述

1.1 弛張篩工作特點及應用情況

弛張篩是近年來發展起來的一種利用可變形柔性篩面實現物料篩分的高效新型振動篩分機械［3］。采用聚氨酚橡膠材料制造的可變形柔性篩面安裝在十字梁上，兩側的擋板組成篩框并通過導向彈簧連接。物料在經過篩面時由于篩面往復地拉緊和松弛，使物料被變形的篩面彈起隨后落下，最終完成篩分。

弛張篩在國內已被成功應用于黏濕細粒煤炭的干法篩分［4］。據報道，其可適用于外在水質量分數7%～14%、粒級1～13 mm 的煤炭分級，篩分效率最高可達90%左右［5］。

1.2 交叉篩工作特點及應用情況

交叉篩是在滾軸篩的基礎上發展起來的一種新興篩分設備。其篩面由橫向平行排列的多根滾軸構成，并且每根軸上都附帶一套驅動裝置，單軸驅動獨立運轉。篩軸上安裝等距篩片，篩軸與交叉排列的篩片之間的間隙即為篩孔，該間隙的大小決定篩孔孔徑［6］。物料在篩軸的旋轉推動下向前移動，并在移動的過程中發生離析（小顆粒在下，大顆粒在上），小于篩孔的物料透篩，大于篩孔的物料則隨滾軸的推動向前移動成為篩上物，最終實現粗細物料的分離。

交叉篩目前主要應用于焦化廠及煤炭加工廠等的煤炭分級。由于其相鄰滾軸上的篩片以相反的方向旋轉完成強制篩分的獨特篩分特點，大顆粒或黏結成塊的物料在滾動中不斷受沖擊而被打散，因此其對潮濕黏性細粒級煤的篩分較其他篩分設備具有較好的效果［7］，甚至優于弛張篩。近年來交叉篩在選煤廠的原煤準備篩分、細粒級脫粉作業環節中應用較多，并取得了顯著效果［8］。交叉篩可用于10 mm 粒徑以下煤炭的干法深度篩分，在煤炭高水含量（w（H2O）12%～40%）的條件下，篩分效率仍可達90%以上［9］。

2 弛張篩與交叉篩在磷礦篩分中的工業應用試驗方案

海口磷礦細碎篩分設備采用圓振動篩，多次對破碎篩分作業流程考察顯示，圓振動篩篩孔尺寸為21 mm×40 mm，對20 mm 粒級磷礦的篩分效率為74.65%。因?？诹椎V為露天采礦，且云南省雨季較長等，造成圓振動篩篩分效率波動較大。雨季采出磷礦含泥含水量大，圓振動篩易堵塞，篩分效率較低，嚴重影響生產；僅在旱季能產生較高的生產能力。因此，針對這一問題，選擇對黏濕細粒級物料篩分效果較好的弛張篩及交叉篩開展工業試驗，考察其在磷礦篩分中應用的可行性。

2.1 試驗方法

工業試驗主要考察2種篩分設備對多種生產物料在12 mm粒級左右的篩分效率。弛張篩及交叉篩對3種原礦進行篩分后，對篩上產品進行取樣后進行實驗室粒級篩析（采用水篩），最終測算2 種篩分設備對各種原礦的篩分效率。

篩分效率計算公式：

2.2 篩分設備主要技術參數

弛張篩與交叉篩的主要技術參數見表1。

表1 篩分設備的主要技術參數

2.3 物料情況

為了驗證弛張篩及交叉篩對磷礦的適應性，主要針對?？诹椎V浮選廠生產用的3種細碎原礦進行試驗。

（1）試樣a 為?？诹椎V浮選A 類礦，經分析測定其w（H2O）為4.88%。對試樣a 進行實驗室粒度篩析，結果見表2。從粒度篩析結果可以看出，試樣a在12 mm以上的粒級累積產率為38.01%，12 mm以下的粒級累積產率為61.99%。該試樣為碎石砂礫狀礦樣，粒度較粗，處于松散狀態。

表2 試樣a粒度篩析結果

（2）試樣b 為尖山磷礦B 類礦，經分析測定其w（H2O）為11.43%，接近于?？诹椎V雨季生產時礦石的水含量，試樣b 的粒度組成見表3。從粒度篩析結果來看，試樣b在12 mm以上的粒級累積產率為13.55%，12 mm以下的粒級累積產率為86.45%。其為細沙狀礦樣，粒度較細，處于松散狀態。

表3 試樣b粒度篩析結果

（3）試樣c 為?？诹椎V浮選B 類礦，其水含量、泥含量較高，經分析測定其w（H2O）為14.53%，試樣c 的粒度組成見表4。從粒度篩析結果來看，試樣c在12 mm以上的粒級累積產率為28.80%，12 mm以下的粒級累積產率為71.20%。試樣c為黏土量及水分含量較高的礦樣，粒度較細，處于板結狀態。

表4 試樣c粒度篩析結果

3 工業試驗

對2種篩分設備工業試驗所取的篩上樣進行實驗室粒度篩析時均采用濕法篩析。因濕法篩析較干法篩析的結果更為準確，所以經濕法篩析測定的篩分效率比實際干法篩析測定的篩分效率低。

3.1 弛張篩工業試驗

對試樣a、b、c 分別進行弛張篩篩分工業試驗，試驗結束后對篩上產品進行實驗室粒度篩析，并繪制累積粒度分析曲線。

由于3種試樣的水含量及泥含量相差較大，弛張篩對3 種試樣的篩分效果也不同。試樣a 及b 的篩分試驗進展順利，試樣b經弛張篩篩分結束后的篩面情況如圖1 所示。由圖1 可知，弛張篩在篩分試樣b過程中透篩率較高。為驗證試驗結果的準確性，還對試樣b開展重復篩分試驗。試樣a、b的篩上產品粒度分析曲線分別見圖2、圖3。由圖2、圖3可知，弛張篩對試樣a、試樣b兩種試樣的篩分效果較好。

圖1 試樣b經弛張篩篩分結束后的篩面情況

圖2 試樣a弛張篩篩上物累積粒度分析曲線

圖3 試樣b弛張篩篩上物累積粒度分析曲線

由于試樣c水含量及含黏土含量較高，造成物料結團結塊嚴重，在篩分過程中物料較難松散，物料透篩率較低，基本上沒有篩下產品。由于弛張篩對試樣c的篩分效果較差，因此未對篩上產品進行取樣。

3.2 交叉篩工業試驗

對試樣a、b 及c 分別進行交叉篩篩分工業試驗，3種試樣均順利完成篩分試驗。試驗結束后對篩上產品進行實驗室粒度篩析，并繪制累積粒度分析曲線，分別如圖4、圖5、圖6所示。

圖4 試樣a交叉篩篩上產品的累積粒度分析曲線

圖5 試樣b交叉篩篩上產品的累積粒度分析曲線

圖6 試樣c交叉篩篩上產品的累積粒度分析曲線

由圖4、圖5、圖6可知，交叉篩對3種磷礦均具有較好的篩分效果。

3.3 2種篩分設備篩分試驗結果對比

根據各試樣的粒度篩析結果、篩分試驗后各累積粒度分析曲線及篩分效率計算公式，分別計算弛張篩及交叉篩對各試樣在12 mm、10 mm 粒級的篩分效率，具體結果詳見表5。

表5 2種篩分設備篩分試驗結果對比

4 結論

從上述2種篩分設備的試驗情況可以得出以下結論，并以此作為設備能否作為磷礦細碎生產用篩分設備的重要依據。

（1）弛張篩對水含量及黏土含量較高的磷礦石物料篩分效果較差。弛張篩對?？诹椎V試樣a、試樣b在10 mm粒級的最高篩分效率可達85.70%，但對水含量及黏土含量較高且松散度較差的試樣c篩分效果較差。

（2）交叉篩對3種試驗磷礦均具有較好的篩分效果。交叉篩對?？诹椎V試樣a、試樣b在10 mm粒級的最高篩分效率可達93.56%，對試樣c在10 mm粒級的篩分效率可達66.79%。

（3）試驗過程中交叉篩出現幾次卡死的情況，且設備上運轉部件較多，須對設備運轉的穩定性進行進一步考證。

（4）由于交叉篩篩面的構造特殊，試驗中粒度稍粗的膠磷礦物料與篩面摩擦劇烈，須對篩面材料的耐磨性能進行進一步驗證。