弛張篩及交叉篩用于磷礦細(xì)碎篩分的工業(yè)試驗(yàn)探討

陳賜云，郭永杰，杜令攀，李海兵，范培強(qiáng)

（云南磷化集團(tuán)有限公司，云南晉寧 650600）

0 引言

由于一些生產(chǎn)工藝對(duì)原料產(chǎn)品粒度有一定要求，為滿足下游生產(chǎn)工藝的加工要求，提高產(chǎn)品品質(zhì)，需將各種待加工原料經(jīng)過篩分設(shè)備進(jìn)行分級(jí)，即進(jìn)行篩分作業(yè)，其是選礦、煤炭及冶金行業(yè)中的重要作業(yè)。

篩分設(shè)備是利用多種機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式，如旋轉(zhuǎn)、振動(dòng)和往復(fù)等動(dòng)作將經(jīng)過篩網(wǎng)的混合物料按粒度大小進(jìn)行分級(jí)的機(jī)械設(shè)備。篩分技術(shù)水平和質(zhì)量可直接影響產(chǎn)業(yè)效果、生產(chǎn)效率和能耗，是生產(chǎn)企業(yè)較為關(guān)注的效能指標(biāo)。篩分設(shè)備在我國(guó)很多行業(yè)均有應(yīng)用，盡管市場(chǎng)上的篩分設(shè)備種類繁多，但目前仍以振動(dòng)篩的應(yīng)用最為普遍。隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程不斷推進(jìn)和科技創(chuàng)新實(shí)力不斷提升，振動(dòng)篩分設(shè)備得以快速發(fā)展，朝著大型、通用、高效、智能控制的趨勢(shì)發(fā)展［1］。其中，等厚篩、反共振振動(dòng)篩及弛張篩可作為我國(guó)振動(dòng)篩科技創(chuàng)新的典型代表［2］。

弛張篩及交叉篩在煤化工行業(yè)中應(yīng)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(yùn)行穩(wěn)定、易于維修等特點(diǎn)。交叉篩是一種滾軸篩，在煤化工行業(yè)中應(yīng)用較為廣泛。雖然兩種篩分設(shè)備在煤炭行業(yè)應(yīng)用效果較好，但是在磷礦中還沒有應(yīng)用先例，考慮到煤炭與磷礦的性質(zhì)差異，為驗(yàn)證其在磷礦中應(yīng)用的可行性，選擇?？诹椎V進(jìn)行工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)。

1 弛張篩及交叉篩概述

1.1 弛張篩工作特點(diǎn)及應(yīng)用情況

弛張篩是近年來發(fā)展起來的一種利用可變形柔性篩面實(shí)現(xiàn)物料篩分的高效新型振動(dòng)篩分機(jī)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(cè)的擋板組成篩框并通過導(dǎo)向彈簧連接。物料在經(jīng)過篩面時(shí)由于篩面往復(fù)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(guó)內(nèi)已被成功應(yīng)用于黏濕細(xì)粒煤炭的干法篩分［4］。據(jù)報(bào)道，其可適用于外在水質(zhì)量分?jǐn)?shù)7%～14%、粒級(jí)1～13 mm 的煤炭分級(jí)，篩分效率最高可達(dá)90%左右［5］。

1.2 交叉篩工作特點(diǎn)及應(yīng)用情況

交叉篩是在滾軸篩的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新興篩分設(shè)備。其篩面由橫向平行排列的多根滾軸構(gòu)成，并且每根軸上都附帶一套驅(qū)動(dòng)裝置，單軸驅(qū)動(dòng)獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)。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(zhuǎn)推動(dòng)下向前移動(dòng)，并在移動(dòng)的過程中發(fā)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(dòng)向前移動(dòng)成為篩上物，最終實(shí)現(xiàn)粗細(xì)物料的分離。

交叉篩目前主要應(yīng)用于焦化廠及煤炭加工廠等的煤炭分級(jí)。由于其相鄰滾軸上的篩片以相反的方向旋轉(zhuǎn)完成強(qiáng)制篩分的獨(dú)特篩分特點(diǎn)，大顆?；蝠そY(jié)成塊的物料在滾動(dòng)中不斷受沖擊而被打散，因此其對(duì)潮濕黏性細(xì)粒級(jí)煤的篩分較其他篩分設(shè)備具有較好的效果［7］，甚至優(yōu)于弛張篩。近年來交叉篩在選煤廠的原煤準(zhǔn)備篩分、細(xì)粒級(jí)脫粉作業(yè)環(huán)節(jié)中應(yīng)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(dá)90%以上［9］。

2 弛張篩與交叉篩在磷礦篩分中的工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)方案

海口磷礦細(xì)碎篩分設(shè)備采用圓振動(dòng)篩，多次對(duì)破碎篩分作業(yè)流程考察顯示，圓振動(dòng)篩篩孔尺寸為21 mm×40 mm，對(duì)20 mm 粒級(jí)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(zhǎng)等，造成圓振動(dòng)篩篩分效率波動(dòng)較大。雨季采出磷礦含泥含水量大，圓振動(dòng)篩易堵塞，篩分效率較低，嚴(yán)重影響生產(chǎn)；僅在旱季能產(chǎn)生較高的生產(chǎn)能力。因此，針對(duì)這一問題，選擇對(duì)黏濕細(xì)粒級(jí)物料篩分效果較好的弛張篩及交叉篩開展工業(yè)試驗(yàn)，考察其在磷礦篩分中應(yīng)用的可行性。

2.1 試驗(yàn)方法

工業(yè)試驗(yàn)主要考察2種篩分設(shè)備對(duì)多種生產(chǎn)物料在12 mm粒級(jí)左右的篩分效率。弛張篩及交叉篩對(duì)3種原礦進(jìn)行篩分后，對(duì)篩上產(chǎn)品進(jìn)行取樣后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室粒級(jí)篩析（采用水篩），最終測(cè)算2 種篩分設(shè)備對(duì)各種原礦的篩分效率。

篩分效率計(jì)算公式：

2.2 篩分設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

弛張篩與交叉篩的主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 篩分設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)

2.3 物料情況

為了驗(yàn)證弛張篩及交叉篩對(duì)磷礦的適應(yīng)性，主要針對(duì)?？诹椎V浮選廠生產(chǎn)用的3種細(xì)碎原礦進(jìn)行試驗(yàn)。

（1）試樣a 為?？诹椎V浮選A 類礦，經(jīng)分析測(cè)定其w（H2O）為4.88%。對(duì)試樣a 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室粒度篩析，結(jié)果見表2。從粒度篩析結(jié)果可以看出，試樣a在12 mm以上的粒級(jí)累積產(chǎn)率為38.01%，12 mm以下的粒級(jí)累積產(chǎn)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(tài)。

表2 試樣a粒度篩析結(jié)果

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

表3 試樣b粒度篩析結(jié)果

（3）試樣c 為?？诹椎V浮選B 類礦，其水含量、泥含量較高，經(jīng)分析測(cè)定其w（H2O）為14.53%，試樣c 的粒度組成見表4。從粒度篩析結(jié)果來看，試樣c在12 mm以上的粒級(jí)累積產(chǎn)率為28.80%，12 mm以下的粒級(jí)累積產(chǎn)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(xì)，處于板結(jié)狀態(tài)。

表4 試樣c粒度篩析結(jié)果

3 工業(yè)試驗(yàn)

對(duì)2種篩分設(shè)備工業(yè)試驗(yàn)所取的篩上樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室粒度篩析時(shí)均采用濕法篩析。因濕法篩析較干法篩析的結(jié)果更為準(zhǔn)確，所以經(jīng)濕法篩析測(cè)定的篩分效率比實(shí)際干法篩析測(cè)定的篩分效率低。

3.1 弛張篩工業(yè)試驗(yàn)

對(duì)試樣a、b、c 分別進(jìn)行弛張篩篩分工業(yè)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)篩上產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(duì)3 種試樣的篩分效果也不同。試樣a 及b 的篩分試驗(yàn)進(jìn)展順利，試樣b經(jīng)弛張篩篩分結(jié)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(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，還對(duì)試樣b開展重復(fù)篩分試驗(yàn)。試樣a、b的篩上產(chǎn)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(duì)試樣a、試樣b兩種試樣的篩分效果較好。

圖1 試樣b經(jīng)弛張篩篩分結(jié)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(jié)團(tuán)結(jié)塊嚴(yán)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(chǎn)品。由于弛張篩對(duì)試樣c的篩分效果較差，因此未對(duì)篩上產(chǎn)品進(jìn)行取樣。

3.2 交叉篩工業(yè)試驗(yàn)

對(duì)試樣a、b 及c 分別進(jìn)行交叉篩篩分工業(yè)試驗(yàn)，3種試樣均順利完成篩分試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)篩上產(chǎn)品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(chǎn)品的累積粒度分析曲線

圖5 試樣b交叉篩篩上產(chǎn)品的累積粒度分析曲線

圖6 試樣c交叉篩篩上產(chǎn)品的累積粒度分析曲線

由圖4、圖5、圖6可知，交叉篩對(duì)3種磷礦均具有較好的篩分效果。

3.3 2種篩分設(shè)備篩分試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

根據(jù)各試樣的粒度篩析結(jié)果、篩分試驗(yàn)后各累積粒度分析曲線及篩分效率計(jì)算公式，分別計(jì)算弛張篩及交叉篩對(duì)各試樣在12 mm、10 mm 粒級(jí)的篩分效率，具體結(jié)果詳見表5。

表5 2種篩分設(shè)備篩分試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

4 結(jié)論

從上述2種篩分設(shè)備的試驗(yàn)情況可以得出以下結(jié)論，并以此作為設(shè)備能否作為磷礦細(xì)碎生產(chǎn)用篩分設(shè)備的重要依據(jù)。

（1）弛張篩對(duì)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(duì)?？诹椎V試樣a、試樣b在10 mm粒級(jí)的最高篩分效率可達(dá)85.70%，但對(duì)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(duì)3種試驗(yàn)磷礦均具有較好的篩分效果。交叉篩對(duì)?？诹椎V試樣a、試樣b在10 mm粒級(jí)的最高篩分效率可達(dá)93.56%，對(duì)試樣c在10 mm粒級(jí)的篩分效率可達(dá)66.79%。

（3）試驗(yàn)過程中交叉篩出現(xiàn)幾次卡死的情況，且設(shè)備上運(yùn)轉(zhuǎn)部件較多，須對(duì)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性進(jìn)行進(jìn)一步考證。

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