典型搖床設(shè)備介紹及應(yīng)用現(xiàn)狀分析

劉一楠 孫瑞

（1.中國華電香港有限公司印尼PE公司；2.福州大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院）

隨著人類對礦物需求量的日漸增長，對礦物的純度要求也日益提高，更高效地處理細(xì)粒礦石仍是一個重要的課題。當(dāng)前的重選設(shè)備種類繁多，根據(jù)原理不同，可分為水力旋流器、跳汰機(jī)、螺旋選礦機(jī)等［1］。這些重選設(shè)備在功能上各有特色。由于搖床在細(xì)粒級物料分選的高富集比特性十分明顯，因此在細(xì)粒級分選中得到廣泛應(yīng)用。

1 典型搖床種類

幾十年來搖床的發(fā)展趨勢緩慢，按機(jī)械結(jié)構(gòu)的不同可分為6-S搖床、彈簧搖床、懸掛式多層搖床、云錫式搖床、臺浮搖床等［2］。

1.1 6-S搖床

6-S 搖床（圖1）沖程調(diào)節(jié)范圍比較大，松散能力較強(qiáng)，最適合選別粒度2～0.5 mm 物料，并且沖程容易調(diào)節(jié)，但是其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，易損零件比較多。

現(xiàn)在國內(nèi)大部分搖床床面都采用木質(zhì)結(jié)構(gòu)，其制造過程需經(jīng)過一系列繁瑣的工藝，對制作環(huán)境的要求也較為苛刻。從材料的角度來講，木質(zhì)床面易吸水導(dǎo)致扭曲變形，吸水后木頭增重，還會加重床面的腐蝕、磨損，此外，木材資源的減少導(dǎo)致木質(zhì)床面的生產(chǎn)成本增加。為了解決這些問題，人們逐漸采用其他材料制造床面，例如蕩坪鎢礦半邊山選廠［3］選用的6-S搖床床面的主要材料是木料上鋪薄橡膠板，后改用玻璃鋼床面代替木質(zhì)床面。經(jīng)過多年的生產(chǎn)實踐證明，玻璃鋼床面比木質(zhì)床面壽命長2～3 倍，且重選段作業(yè)回收率穩(wěn)定提升一個百分點左右。由此可見，玻璃鋼床面不僅壽命更長，而且分選指標(biāo)也要略優(yōu)于木質(zhì)床面。

1.2 彈簧搖床

彈簧搖床的發(fā)展要追溯到1964 年，該年年初在廣西大廠進(jìn)行了工業(yè)性試驗，同年9月中國科學(xué)院和冶金工業(yè)部進(jìn)行了聯(lián)合鑒定，同意初步定型并建議廣泛使用［4］。1975年在湘東鎢礦進(jìn)行改進(jìn)試驗，克服了噪音大的特點，1977 年經(jīng)由工業(yè)部再次鑒定同意正式定型。

彈簧搖床（圖2）是借助于軟、硬彈簧作用造成床面的差動運動，它適合處理微細(xì)粒級礦石，且造價低廉、床頭結(jié)構(gòu)簡單、維修和操作都十分方便，但該搖床沖程會隨著給料量變化而變化，當(dāng)負(fù)荷較大時，床面會自動停止運動。差動系數(shù)跟其他搖床相差較大，導(dǎo)致了選別指標(biāo)要高于6-S搖床。由于彈簧搖床在運行過程中會產(chǎn)生較大的噪音，可用支撐調(diào)坡裝置、床面預(yù)留坡度、搖桿連接點采用滾珠軸承的方法減少噪音的產(chǎn)生［5］。

1.3 懸掛式多層搖床

懸掛式多層搖床［6］的床頭位于床面的一側(cè)，通過球窩連接器與搖床的框架相連，懸掛鋼架上設(shè)有能自鎖的蝸輪蝸桿調(diào)坡裝置，該裝置與精礦端的一對懸掛鋼絲繩相連接。在拉動調(diào)坡鏈輪時，懸掛鋼絲繩在滑輪上移動，進(jìn)而床面橫向坡度改變。占地面積大是妨礙搖床大量運用的主要原因，所以該搖床采用多層化在很大程度上解決了該缺點，此外不僅減少了對建筑物的沖擊振動，而且運轉(zhuǎn)噪音也明顯減小。三層、四層懸掛式搖床［7］（圖3）的床頭結(jié)構(gòu)設(shè)計十分巧妙，垂直方向分力自相平衡并且垂直方向不產(chǎn)生激振力，進(jìn)而不會產(chǎn)生垂直跳動，故可安裝在高層樓板上或坐落式支架上，并且采用懸掛式結(jié)構(gòu)，摩擦消耗極小，整體不顯笨重，安裝十分簡便；同時，床面采用玻璃鋼床面，采用變頻調(diào)速器，適用于不同性質(zhì)和粒級的材料。

1.4 云錫式搖床

云錫式搖床最開始由貴陽礦山機(jī)器廠制造，故又稱為貴陽式搖床。它的床頭結(jié)構(gòu)采用凸輪杠桿式，滾輪套在偏心軸上，當(dāng)偏心軸逆時針轉(zhuǎn)動時，由于壓迫使得搖動支臂向下運動，運動通過連接桿傳給曲拐杠桿，進(jìn)而帶動床面向后運動，此時床面下的彈簧被壓縮。云錫式搖床采用的是滑動支撐，因此運動比較平穩(wěn)［8］。

目前，國內(nèi)的云錫式搖床的粗砂搖床面由粗選區(qū)、第一精復(fù)選區(qū)、第二精復(fù)選區(qū)、第三精復(fù)選區(qū)、第四精復(fù)選區(qū)以及精選區(qū)構(gòu)成，但其床面結(jié)構(gòu)以及各區(qū)的技術(shù)參數(shù)均存在問題。首先，粗選區(qū)的溝槽較淺，致使其對目的礦物的捕收能力較差，而且槽溝寬度不足，對-74μm 粒級礦物的回收率較低。為了解決上述問題，云南錫業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司提出了一種小淺溝、多變坡結(jié)構(gòu)，即形成一種自上而下的梯形不規(guī)則爬坡結(jié)構(gòu)［9］。經(jīng)過長時間的生產(chǎn)實踐，其處理粒級范圍提高到2.0～0.074 mm，處理量提高了15～25 t，錫粗精礦品位提高了3～5 個百分點，同時錫回收率提高了6～20個百分點，效果顯著。云錫式搖床結(jié)構(gòu)見圖4。

1.5 臺浮搖床

臺浮搖床是一種把重選過程和浮選過程集于一體的選礦設(shè)備，結(jié)構(gòu)方面僅僅床面不同于常規(guī)搖床［10］。首先，這種床面在給礦側(cè)和傳動端的夾角處同時增加了一個坡度較大的給礦小床面，其次刻槽床面上增加了阻擋條，其目的是為疏水性顆粒與氣泡接觸發(fā)生黏著提供條件。

浮選采用的藥劑有濃硫酸、黃藥、煤油、柴油等，這些藥劑會產(chǎn)生嚴(yán)重的惡臭氣味，不僅影響環(huán)境，還對操作人員的健康產(chǎn)生不良影響。經(jīng)過大量試驗研究表明，丁基黑藥可用來代替黃藥，且無需添加煤油和柴油，使用黑藥與使用黃藥效果相近，既解決了環(huán)境問題，又減少了異味氣體的排放。在提高回收率方面，車河選礦廠采用分步分支磨礦和磨選循環(huán)方法，按照粒度不同的特性、可耐磨性的不同和品位不同分級物料，分步磨選回收，試驗回收率有明顯提升［11］。臺浮搖床的床面構(gòu)造見圖5。

2 影響搖床分選指標(biāo)的因素

搖床發(fā)展至今，影響其分選指標(biāo)的因素分為床面結(jié)構(gòu)、沖程、沖次、沖洗水、床面橫向坡度、入選物料性質(zhì)、給料速度、給礦粒度組成等。

2.1 床面構(gòu)成

床面的形狀有矩形、梯形和菱形，常用的床面材料有橡膠、玻璃鋼、鉛版、聚胺橡膠以及聚氯乙烯等［12］。床面運動的不對稱程度將影響礦粒床層的松散分層與縱向的運搬，床面的不對稱程度越大，對礦粒的縱向移動越有利。例如，在選別微細(xì)顆粒與床面間黏著力大的礦泥時，產(chǎn)生相對運動對選別不利，此時應(yīng)選用不對稱程度較大的搖床，在選別粗粒礦石時，宜采用不對稱程度較低的搖床。同時，床面需鋪設(shè)輔面防止床面漏水，也可提高床面的耐磨性。

2.2 沖程和沖次

首先，沖程和沖次不僅對床面運動的速度和加速度起決定性作用，而且還影響礦粒的松散、分層及選擇性運送。其次，床面應(yīng)有適合的正負(fù)加速度和足夠的運動速度來使床層達(dá)到適當(dāng)?shù)乃缮⒍取u床分選不同粒級的礦物時，其沖程沖次的選擇也有所不同，選別粗粒物料時采用大沖程、小沖次，對物料運輸有利；選別細(xì)粒物料時宜采用小沖程、大沖次，這樣可以加強(qiáng)振動松散。

2.3 沖洗水和床面橫向坡度

沖洗水和床面橫向坡度主要影響礦粒的橫向運動速度以及床層的松散程度，礦物搬運的速度由搖床的橫向水流速度和水層厚度決定，因而床面坡度和水量的增減很重要。坡度的增加可使水流速度增加，通常情況下選別粗粒級礦物時，應(yīng)調(diào)大坡度、增大水量，選別細(xì)粒物料時，應(yīng)調(diào)小坡度、減少水量［13］。坡度的選擇與水量是相輔相成的，水流應(yīng)當(dāng)分布均勻、不起浪，同時礦砂不堆積、精選區(qū)分帶明顯。

2.4 入選物料的性質(zhì)

當(dāng)給礦量大時，精礦的品位較高，回收率較低；當(dāng)給礦濃度大時，精礦品位較高，回收率較低。適合的粒級也同樣重要，礦體顆粒過粗時，會導(dǎo)致床層過厚，搬運速度和回收率同時下降，從而提高尾礦品位。

2.5 給礦粒度

給礦粒度組成對搖床分選有較大影響。試驗表明，給礦粒度組成越窄，搖床的分選效果越好，在搖床分選前對礦石進(jìn)行預(yù)先分級，對析離分層的進(jìn)行有利，可以得到更好的分選指標(biāo)。

3 搖床典型應(yīng)用案例

3.1 湖北某脫碳石煤搖床預(yù)拋試驗

眾所周知，釩的重要礦物載體是石煤，我國對于石煤提釩主要采用濕法冶金工藝，由于石煤的化學(xué)成分比較復(fù)雜，釩在其中的賦存狀態(tài)多樣，且石煤中釩的品位較低，因此該法通常會消耗大量的酸，同時釩的浸出率也很低，而且對環(huán)境也會產(chǎn)生很大影響。在酸浸前進(jìn)行預(yù)先拋尾不僅能提高釩的回收率、也能解決酸耗和環(huán)境的問題［14］。由于石煤中大部分釩主要以類質(zhì)同象的形式賦存于云母類礦物中，此外云母類礦物與脈石的結(jié)構(gòu)不同，前者呈片狀結(jié)構(gòu)，后者呈大小不等的粒狀，所以這種結(jié)構(gòu)差異的特點為搖床分選提供了可能。試驗表明，當(dāng)脫碳石煤的磨礦細(xì)度為-0.074 mm63%時，按照試驗確定的工藝參數(shù)，采用1 粗1 掃搖床重選流程，拋出的尾礦釩品位為0.21%，產(chǎn)率為12.99%，同時金屬損失率為3.33%［15］。通過搖床重選拋尾不僅提高了酸浸給礦釩品位，而且還降低了酸的使用量。

3.2 搖床分級重選復(fù)雜高硫煤試驗研究

煤炭作為不可再生資源，隨著開采深度的增加，優(yōu)質(zhì)煤炭資源逐漸減少，高硫煤的開采比例將不斷提高，直接燃燒高硫炭將會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此對高硫炭進(jìn)行脫硫，迫在眉睫［16］。試驗表明，硫主要賦存在硫鐵礦中，所占硫比例在60%以上，由于硫鐵礦密度與煤密度相差較大，因此可采用重選流程脫硫［17］。根據(jù)不同粒級煤樣，搖床分選的原煤在給礦濃度20%、沖洗水量3.5 L/min、沖程12 mm、床面傾角5°的情況下，精煤硫分2.69%、灰分18.88%；0.5～1.0 mm 原煤在給礦濃度20%、沖洗水量3.0 L/min、沖程10 mm、床面傾角5°的情況下，精煤脫硫分2.83%、灰分17.12%。通過分級搖床重選粗精煤再選，原煤硫分從6.77%降到精煤的2.15%，脫煤率提高到86%以上，此外精煤灰分從原煤的35.10%降低到精煤的12.77%，該法雖然不能完全去除高硫煤中的硫，但簡單經(jīng)濟(jì)，且脫硫率較高。

3.3 重選金鉛精礦回收金銀工藝研究

隨著易選金礦資源的日益減少，難處理金礦資源引起了人們的關(guān)注［18］。某重選金鉛精礦樣金屬礦物含量56.0%，脈石礦物含量44.0%，其中金屬礦物主要由方鉛礦和黃鐵礦構(gòu)成，含量分別為32.8% 和18.2%［19］。試驗采用先搖床富集，再火法熔煉，最后尾礦氰化工藝，對-0.45 mm粒級金屬礦通過搖床選別得到的精礦中的金、銀含量分別為13.18%和5.95%，二者回收率分別為89.43%和74.07%。對-0.2 mm 粒級的金精礦通過搖床選別得到的精礦中的金、銀含量分別為3.42%和1.71%，二者的回收率分別為83.30%和59.54%。分別對以上2 種粒級的金精礦經(jīng)搖床選別得到的精礦進(jìn)行火法熔煉，金和銀的回收率均有所提高，而且渣中金品位分別降低到6.30 g/t 和4.33 g/t，回收率分別提高到99.98%和99.95%，同時渣中銀品位降低到6.30g/t和4.33g/t，而且回收率分別提高到99.95%和99.88%。

3.4 重慶某黃石礦尾礦回收重晶石試驗研究

重慶某螢石尾礦主要成分為重晶石，重晶石的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于水和鹽酸，沒有毒性和磁性，通常被廣泛應(yīng)用于石油、天然氣、醫(yī)學(xué)、冶金等方面［20］。根據(jù)試樣性質(zhì)和原礦粒度組成，采用浮選和重選流程對尾礦進(jìn)行分選［21］。試驗結(jié)果表明，該尾礦的主要成分為重晶石、方解石、石英，還有少量雜質(zhì)，采用1 粗2 精浮選閉路流程可獲得硫酸鋇品位95.14%，回收率為90.12%的重晶石精礦；采用螺旋溜槽粗選—搖床精選，溜槽中礦再磨返回至搖床重選流程得到的重晶石品位為95.04%，回收率為88.57%。

3.5 某錫礦選礦工藝研究

某錫石多金屬硫化礦石，若對其尾礦采用直接重選回收錫，則錫精礦品位和回收率均不佳；若直接進(jìn)行浮選，精礦品位會受到礦泥的嚴(yán)重影響。為了得到較好的試驗指標(biāo)，采用搖床+浮選工藝流程回收該尾礦中的錫［22］。試驗結(jié)果表明，原礦中的錫主要以錫石的狀態(tài)賦存，其余以黝錫礦形式賦存，根據(jù)錫的賦存狀態(tài)和礦石性質(zhì)采用浮選—重選—浮選工藝回收，即先對硫化礦進(jìn)行混浮脫硫，再采用離心機(jī)對混浮尾礦拋尾，再通過離心機(jī)精礦分級搖床回收錫，最后對搖床中礦和-0.037 mm 尾礦浮選回收錫。通過試驗，獲得的搖床錫精礦品位為55.63%，回收率為61.83%，浮選錫精礦品位為29.31%，回收率為11.33%。

3.6 南非某鉻鐵礦尾礦選礦試驗研究

南非某鉻鐵礦存在尾礦品位較高、鉻回收率低的問題［23］。通過MLA 對礦物查定得知，該礦物中的主要金屬礦物為鉻鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦，脈石礦物為橄欖石、斜長石、石英和黑云母。因為鉻鐵礦與脈石礦物的密度差異比較大，故采用重選進(jìn)行選別，又因為分級重選和磨礦單一重選工藝流程在選別指標(biāo)方面都要優(yōu)于直接單一重選，故采用分級—搖床—重選工藝流程，試驗得到的三氧化二鉻品位為46.36%，回收率為81.2%。對比直接單一重選，品位提高了近14個百分點，回收率提高了10個百分點。

3.7 朝鮮大同郡某鈦鐵礦選礦工藝研究

鈦和其合金目前在航空航天、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有非常重要的利用價值。朝鮮大同郡某鈦鐵礦礦砂中的主要礦物為鈦鐵礦，其中大部分鈦鐵礦顆粒呈單體顆粒［24］。由于鈦鐵礦中的孔隙往往填有脈石礦物，將其分離出來十分困難，進(jìn)而導(dǎo)致精礦品位一直較低。通過流程對比，采用原礦分級+0.25 mm 作為鈦精礦1，0.25～0.15 mm 粒級和-0.15 mm 粒級作重選粗精礦，磨礦—搖床重選得到鈦精礦2 的工藝流程，試驗最終得到了品位45.84%、回收率40.84%的鈦精礦1，品位44.26%、回收率30.11%的鈦精礦2。

4 結(jié)語

搖床作為重選設(shè)備，其最大的優(yōu)點是分選精度高、富集比高。但目前搖床存在的最大問題是其處理量不大。對于該問題，首先可增大給礦槽的寬度或長度以增加處理量，其次可在給礦槽上方添加一個圓筒的給礦裝置，以便可一次性處理大量礦物，最后可將給礦槽改為多梯度的給礦槽，這樣不僅能使選別更準(zhǔn)確，而且可同時提高處理量。雖然目前搖床在各方面發(fā)展緩慢，但重選作為一個傳統(tǒng)的選礦方法，仍然有很大的進(jìn)步空間。