高效斜板分級設備在某礦山尾礦分級中的應用

張志明 李云鵬 謝坪全 李小洛 韓曉熠 冉銀華 敖 江 何劭文

（1.云南科力環保股份公司；2.四川會理鵬晨廢渣利用有限公司）

分級作業是礦冶、化工、煤炭等行業生產中常見的作業。在磨礦分級系統中，通過對料漿中不同粒度的固體顆粒的分級，可以減少對合格粒度物料的再磨，及時釋放出磨礦能力，使粗顆粒物料得以磨細，為后續作業準備合適粒度［1-11］。

傳統斜板分級機是根據料漿中不同固體顆粒的沉降速度不同，對料漿進行粒度分級，具有單位占地面積分級面積大、處理量大、操作簡單等優點，因而得到一定程度的應用。但傳統斜板分級機分級范圍較窄，粗顆粒濃度較低，因而分級效果不盡如人意。對此，云南科力環保股份公司集中大量的科研人員開展了技術攻關，在傳統斜板分級機的基礎上結合螺旋分級機、螺旋運輸機的特點研發出了高效斜板分級機，其分級濃度比傳統斜板分級機提高了10個百分點左右，適宜分級粒度范圍也從0.01～0.08 mm提高到0.01～0.25 mm，分級效率提高13個百分點以上，粗顆粒濃度提高了30個百分點以上［2］。高效斜板分級機單位占地面積分級面積更大，更適用于高濃度料漿的分級，具有結構簡單、工作可靠、操作方便、斜板分級組合裝置和底流不堵塞、粗顆粒濃度高、電耗較低等特點，可有效地提高下一段工藝的效能，因此能夠廣泛地應用于化工、輕工、冶金等各行業的固體濕物料的分級和固液分離，還可用于物料的脫泥或粗粒物料的脫水，因此具有很好的發展前景。

1 高效斜板分級機的結構與工作原理

1.1 結構

高效斜板分級機主要由殼體、斜板分級組合裝置、螺旋攪拌系統、輸送螺旋、螺旋分級系統和超聲波發生器等組成，見圖1。

（1）斜板分級組合裝置主要由斜板組架、斜板、邊側條、工字條、特制的溢流槽等組成，斜板為特制的PP板，其表面光滑、耐磨、張力極小、抗靜電效果好、利于粗顆粒下滑，防止單元堵塞、粘結，且斜板硬度和強度較高。各斜板間隙相同，形成相互獨立、封閉的流體力學系統；斜板底部支撐安全可靠；斜板組上部特制的溢流槽使各斜板間獲得了均勻的給料，充分利用了斜板的分級效能，不會因溢流槽不水平而造成局部排水的抽吸現象，從而可提高設備單位占地面積的產能［2］。

（2）螺旋攪拌輸送、攪拌分級系統利用萬向聯軸器將螺旋攪拌輸送軸、攪拌分級機的大軸連接在一起，所連接的兩軸同時實現連續回轉，并可靠地傳遞扭矩，其結構有較大的角向補償能力，具有結構緊湊、傳動效率高的特點，還有緩沖減震和提高軸系動態性能的作用。

（3）螺旋攪拌輸送系統的軸采用無縫鋼管制作，兩端有軸頸，上端支承在密封、傾斜的支撐架上，下端支承在具有良好密封裝置的萬向聯軸器上，萬向聯軸器采用油脂密封，并自帶注油孔，葉片邊緣裝有耐磨高鉻合金片，葉片采用大螺距、等比例減小設計，傾斜安裝，能減少沉積的固體顆粒的運輸功耗，葉片之間焊接扁鋼（螺旋攪拌莖），隨傳動軸、葉片一起旋轉，降低運轉阻力，減少積料，無需擔心抱軸率、積料問題，且安裝方便，能大范圍內攪動沉積的固體顆粒，螺旋葉片之間的攪拌莖將細顆粒向上拋起，隨水流進入各個分級斜板分級組合裝置進行分級作業，粗顆粒和少部分細顆粒在螺旋葉片推動下徑向運動。

（4）管式螺旋分級是一種機械分級，螺旋軸采用無縫鋼管制成，兩端有軸頸，上端支承在傳動架上，下端支承在具有良好密封裝置的萬向聯軸器上，葉片邊緣也裝有耐磨高鉻合金片。該螺旋分級下部螺旋葉片之間帶有攪拌莖，對沉積固體物進行攪拌，在給料的沖力的共同作用下，細礦粒浮游在水中，反哺回各斜板分級組合裝置進行分級作業，粗顆粒沉于槽底［3-4］。由螺旋片推向上部并排出，可方便地實現與下一段工藝設備進行配置。

（5）超聲波的應用進一步提高了分級效率，當強力的超聲波輻射到水中，以靜壓（一個標準氣壓）為中心變化，在壓力到零氣壓以下時，進而產生無數近似真空的微小空洞（空穴）。當小空洞被超聲波因行波、回波的聯合作用壓縮且被擠碎，這個發生在擠碎瞬間的沖擊波可直接使水中已沉降的細顆粒發生振動、分散，有利于螺旋葉片之間的攪拌莖將固體細顆粒向上拋起，使已沉降的細顆粒獲得加速能量并隨水流向上流動，進入各斜板分級組合裝置進行分級，進一步提高了分級效率。

1.2 工作原理

高效斜板分級機將螺旋輸送機、分級機和普通斜板分級機巧妙地結合在一起，設備工作時，料漿從給料口給入，料漿中細顆粒隨水流進入各斜板分級組合裝置，利用淺層沉降原理進行分級，并通過溢流槽流出，以粗顆粒為主的顆粒沉積到斜板上，堆積到一定厚度后在自重等因素影響下沿斜板向下滑，與料漿中的粗顆粒一起沉降至設備底部形成濃漿層，在螺旋攪拌、輸送、超聲波和給礦沖力等的聯合作用下，濃漿層雷諾數迅速增加，細顆粒被攪拌莖攪起、分散，通過水流進入各斜板分級組合裝置進行分級，沉積的粗顆粒在螺旋輸送葉片的作用下被推送至螺旋分級葉片處進一步進行分級，根據固體粒度和密度的不同，細粒在螺旋分級葉片上的攪拌莖的攪拌下浮游在水中，成低濃度溢流反哺回各斜板分級組合裝置進行分級，粗粒沉于管底，由螺旋葉片推向上部并排出，得到高濃度粗顆粒［5］。

2 工業試驗

2.1 試樣

工業試驗對象為四川某銅礦二次開發與利用的尾礦漿，試樣密度為3.75 g/cm3。試樣中銅礦物主要為硫化銅礦物和單質銅，其次為氧化亞銅；鐵礦物主要為鐵硅酸鹽，其次為磁鐵礦。試樣篩析結果見表1。

2.2 配套電機功率的確定

高效斜板分級機用于尾礦漿的分級，要求粗顆粒處理量為30 t/h，分級粒度為0.10 mm，試驗確定的分級面積為50 m2，螺旋輸送長度為2.2 m，螺旋分級長度為3.8 m，螺旋分級高度為2.6 m，螺旋轉速為7 r/min，單螺旋直徑為1.2 m，尾礦中+0.10 mm粗顆粒阻力系數為0.55，根據經驗公式計算的高效斜板分級機電機功率為7.26 kW，取整推薦選用8 kW電機。

2.3 運轉考核

2022年7—11月試運行期間設備運行平穩，各項指標均滿足合同要求，見表2。

從表2可看出：高效斜板分級機對濃度近40%、固體顆粒粒度分布不均的料漿具有很高的分級效率。

2.4 存在的問題與優化

（1）針對因分級面積大、攪拌與分級粒度不匹配導致的粗顆粒排料夾細問題，提出將分級面積由原來的50 m2減小到45 m2、增加螺旋分級設備的攪拌莖數量并加強布置、將高效斜板分級機螺旋的攪拌與輸送速度由7 r/min增加到8.2 r/min，從而提高攪拌效率，減少粗顆粒夾細。

（2）針對因給料不穩定引起的設備溢流波動問題，提出了增加給料筒、設備中部增加阻力板等降低給料波動的措施。

（3）針對因傳動方式導致的萬向聯軸器磨損嚴重問題，提出了提高設備加工精度和密封性，并在球體內表面和軸上加工油槽等降低磨損的措施。

3 結語

（1）高效斜板分級機對分級濃度和固體顆粒的粒度組成有較強的適應性，處理能力大、粗顆粒濃度高，分級效率穩定可靠，有利于廠礦工藝的精簡與優化。

（2）高效斜板分級機可操作性好，斜板組和底流未出現堵塞等不良情況，節能效果明顯。

（3）高效斜板分級機今后在礦冶、市政、化工等行業料漿的分級應用中還可進行針對性的優化，從而更好地拓展應用場景。