四、跳汰分选
35.跳汰选矿的分选过程是怎样的?
跳汰选矿是在跳汰机中进行的。各类跳汰机的基本结构都是相似的,它的选别过程是在跳汰室中进行的。跳汰室中层有筛板,从筛板下周期地给入垂直交变水流,矿石给到筛板之上,形成一个密集的物料层,称为床层,水流穿过筛板和床层。在水流上升期间,床层被抬起松散开来,轻矿物随水流上升较快,重矿物则上升较慢;而当水流下降时,轻矿物下落较慢,重矿物则下落较快。这样重矿物趋向底层,轻矿物则位于上层。随着水流继续下降,床层松散度减小,粗颗粒的运动受到阻碍。以后床层越来越紧密,只有细小的矿粒可以穿过间隙向下运动,称为“钻隙运动”。下降水流停止,分层作用亦停止,这是一个周期。然后水流又开始上升,开始第二周期。如此循环不已,最后密度大的矿粒集中到了底层,密度小的矿粒位于上层,完成了按密度分层的过程,如图4-16所示。用特殊的排矿装置分别排出后,即可得到不同密度的产物。以上就是跳汰选矿的分选过程。
图4-16 矿粒在跳汰时的分层过程(图中黑色颗粒表示重矿物)
(a)分层前颗粒混杂堆积;(b)上升水流将床层抬起;(c)颗粒在水中沉降分层;(d)水流下降,床层密集,重矿物进入底层
推动水流在跳汰室内作交变运动的方法主要有:
(1)利用偏心连杆机构带动橡胶隔膜迫使水流运动,这样的跳汰机称为隔膜跳汰机,在生产中应用最多;
(2)利用压缩空气推动水流运动,这种跳汰机称为无活塞跳汰机,在选煤生产中应用颇多;
(3)借机械力带动筛板和物料一起在水中作交变运动,这种跳汰机称为动筛跳汰机。
跳汰分选过程中,水流每完成一次周期性变化所用的时间称为跳汰周期。表示水流速度在一个周期内随时间变化的曲线称为跳汰周期曲线。水流在跳汰室内运动的最大距离称为水流冲程;而隔膜或筛板(动筛跳汰机)运动的最大距离称作为机械冲程。水流或隔膜每分钟运动的周期次数叫做冲次。水流冲程与机械冲程之比称为冲程系数。
跳汰分选是处理粗、中粒级固体物料的最有效方法,它的工艺简单,设备处理能力大,分选效率高,可经一次选别得到最终产品(成品产物或抛弃产物),所以应用范围十分广泛。
跳汰机适用于处理粗、中粒矿石,粒度上限为50mm,下限为0.2~0.074mm,最好为18~2mm。常用于选煤,选钨、锡和金矿石,也可用于选铁、锰矿石和某些非金属矿石。
36.跳汰选矿的分选原理是什么?
在跳汰分选过程中,水流呈非恒定流动,流体的动力作用时刻在发生变化,使得床层的松散度(床层中分选介质的体积分数)也处于周期性变化中。床层在变速水流推动下运动,颗粒在其中松散悬浮,但又不属于简单的干涉沉降。在整个分选过程中,床层的松散度并不大,颗粒之间的静力压强对分层转移起重要作用。由于动力和静力因素交织在一起,而且又处于变化之中,所以很难用简单的解析式描述其分层过程。
概括地讲,物料在跳汰分选过程中发生按密度分层,主要是基于初加速度作用、干涉沉降过程、吸入作用等。
(1)初加速度作用 初加速度作用又称为跳汰初加速度学说。是美国人高登(A.M.Gaudin)于1939年基于动力学观点提出的关于跳汰选矿分层理论的一种见解。此学说认为在交变水流跳汰机中,不同密度矿粒是依靠它们每次升起后转为下降时的初加速度差发生分层的。在交变水流作用下,物料在跳汰机内发生周期性的沉降过程,每当沉降开始时,颗粒的加速度均为其初加速度g0。由于g0仅与颗粒的密度ρ1和介质密度ρ有关,且ρ1越大,g0也越大,因而在沉降末速达到之前的加速运动阶段,高密度颗粒获得较大的沉降距离,从而导致物料按密度发生分层。
(2)干涉沉降过程 交变水流推动跳汰室内的物料松散悬浮以后,颗粒便开始了干涉沉降过程,由于颗粒的密度越大,干涉沉降速度也越大,在床层松散期间,沉降的距离也越大,从而使高密度颗粒逐渐转移到床层的下层。
(3)吸入作用 吸入作用发生在交变水流的下降运动阶段,随着床层逐渐恢复紧密状态,粗颗粒失去了发生相对转移的空间条件,而细颗粒则在下降水流的吸入作用下,穿过粗颗粒之间的空隙,继续向下移动,从而使细小的高密度颗粒有可能进入床层的最底层。
37.什么是跳汰周期曲线?
在一个跳汰周期内,水流的运动可有上升、静止和下降三个特征段,它们可按不同的大小和时间比例组成多种周期曲线形式,其中大多数跳汰机的周期曲线不含静止段,除了一些特殊结构的跳汰机(如动筛跳汰机)以外,交变水流跳汰机的周期曲线大致有图4-17所示的四种形式。
图4-17 跳汰周期曲线的基本形式
(a)正弦跳汰周期曲线,tu=td;(b)带有静止期的跳汰周期曲线,tu+td<2π;(c)快速上升的跳汰周期曲线,tu<td;(d)慢速上升的跳汰周期曲线,tu>td;h、u—水流上升高度和速度;tu、ts、td—水流上升期、静止期和下降期的时间
(1)正弦跳汰周期曲线 在这种周期中,水流上升和下降的作用时间和大小均相等。考虑到床层滞后于水流上升并提前下降,所以床层的有效分层时间较短,吸入作用也过强,因此生产中总是要在筛下补加上升水,此时水速变为:
u=βlωsinωt/2+us (4-10)
式中 us——筛下补加水上升速度,m/s。
筛下补加水的上升速度实际上是不大的,对周期曲线在纵坐标方向上的位置影响很小,但它可以使床层不致过分紧密,使下一周期易于抬起松散。
(2)带有静止期的跳汰周期曲线 这是麦依尔提出的处理粗粒煤的跳汰周期曲线,一个周期分为水流急速上升、静止、缓速下降三个阶段。水流急速上升时,床层被整体抬起,然后水流静止(其实仍有缓慢的上升及下降运动),床层松散开来,颗粒以较小的相对运动速度在水流中沉降,松散期较长,可使物料有效地发生按密度分层。及至床层落到筛面上,水流的低速吸入作用,又可将高密度细颗粒补充回收到底层。这种周期曲线比较适合处理平均密度较小或粒度较细的物料。
(3)快速上升的跳汰周期曲线 这种周期曲线是由倍尔德(B.M.Bird)提出的曲线演化而来的,水流在迅速上升后,紧接着即转为下降运动。下降水速较缓而作用时间较长,可以减小床层与水流间的相对速度,有助于物料按密度分层,适合于处理平均密度较高的物料。
(4)慢速上升的跳汰周期曲线 这种跳汰周期曲线又称托马斯周期曲线。水流以较低速度上升,并保持一段较长时间,然后迅速转为下降。水流下降速度较大,但作用时间短。床层在较长时间内处于松散状态,有利于提高设备的处理能力,但流体的速度阻力影响较大,不适合处理宽级别物料。
在生产实践中,采用的跳汰周期曲线应与被分选物料的性质相适应,并考虑到作业要求、生产能力和生产规模。选择跳汰周期曲线的基本原则是:在床层的有效松散期内,保持颗粒和水流之间有较小的相对运动速度,以利于实现按密度分层。大型跳汰机可以采用较复杂的传动机构,以获得最佳的曲线形式,但小型跳汰机不得不服从于简化结构的要求。生产中已经定型的跳汰机,其周期曲线也是规定了的,能够调节的余地非常有限。
38.跳汰机主要分为哪几类?
跳汰机种类很多,主要有活塞跳汰机、隔膜跳汰机、空气脉动跳汰机、水力脉动跳汰机、动筛跳汰机。金属矿山选厂应用最多的是隔膜跳汰机。隔膜跳汰机按隔膜安装的位置不同可以分为:旁动隔膜跳汰机(隔膜位于跳汰室旁侧)、下动隔膜跳汰机(又称为圆锥隔膜跳汰机,隔膜水平地设在跳汰室内下方)、横向侧动隔膜跳汰机(隔膜垂直地安装在机箱筛下侧壁上,有外隔膜和内隔膜之分。主要处理粗浸染的矿石,选矿效率较高)。选煤工业中常用空气脉动跳汰机。
39.旁动型隔膜跳汰机结构如何?
旁动型隔膜跳汰机又称为上动型或丹佛(Denver)型跳汰机,其结构如图4-18所示,其主要组成部分有机架、传动机构、跳汰室和底箱。跳汰室面积为B×L=300mm×450mm,共两室,串联工作。为了配置方便,设备有左式和右式之分。从给料端看,传动机构在跳汰室左侧的为左式,在跳汰室右侧的为右式。
图4-18 300mm×450mm双室旁动型隔膜跳汰机的结构
1—电动机;2—传动装置;3—分水管;4—摇臂;5—连杆;6—橡胶隔膜;7—筛网压板;8—隔膜室;9—跳汰室;10—机架;11—排料活栓
电动机带动偏心轴转动,通过摇臂杠杆和连杆推动两个隔膜交替上下运动。隔膜呈椭圆形,四周与机箱作密封连接。在隔膜室下方设补加水管。底箱顶尖处设有排料阀门,可间断或连续地排出透过筛孔的细粒高密度产物。
这种跳汰机的冲程系数为0.7左右,入选物料的最大粒度可达12~18mm,最小回收粒度可达0.2mm,水流接近正弦曲线运动。选出的低密度产物随水流一起越过跳汰室末端的堰板排出,选出的高密度产物则有两种排出方法。大于2~3mm的高密度产物聚集在筛板上方,常采用设置在靠近排料端筛板中心处的排料管排出,称为中心管排料法;2~3mm以下的高密度产物则透过筛孔排入底箱,称为透筛排料法。采用透筛排料法时,为了控制高密度产物的排出速度和质量,有时在筛板上铺设一层粒度为筛孔尺寸的2~3倍、密度与高密度产物的接近或略高一些的物料层,称为人工床层。
这种跳汰机由于隔膜位于跳汰室一旁,所以设备不能制造得太大,否则水速会分布不均,所以目前生产中使用的规格仅有300mm×450mm一种。且耗水量较大(处理1t物料的耗水量在3~4m3以上)。单台设备的生产能力为2~5t/h。
40.下动型圆锥隔膜跳汰机结构如何?
下动型隔膜跳汰机的结构特点是传动装置和隔膜安装在跳汰室的下方,其结构如图4-19所示。两个方形的跳汰室串联配置,下面各带有一个可动锥斗,用环形橡胶隔膜与跳汰室密封连接。锥斗用橡胶轴承支承在摇动框架上。框架的一端经弹簧板与偏心柄相连。当偏心轴转动时即带动锥斗上下运动。锥斗的机械冲程可在0~26mm的范围内调节,更换皮带轮可有240r/min、300r/min和360r/min三种冲次。
图4-19 1000mm×1000mm双室下动型隔膜跳汰机的结构
1—大皮带轮;2—电动机;3—活动框架;4—机架;5—筛格;6—筛板;7—隔膜;8—可动锥;9—支承轴;10,13—弹簧板;11—排料阀门;12—进水阀门;14—偏心头部分;15—偏心轴;16—木塞
这种跳汰机不设单独的隔膜室,占地面积小,水速分布也比较均匀。高密度产物采用透筛排料法排出。但锥斗承受着整个设备内的水和物料的重力,所受负荷大,而且传动装置设在机体下部,检修不便,也容易遭受水砂的侵蚀。这种跳汰机的冲程系数小(只有0.47左右),水流的脉动速度较弱,不适宜处理粗粒物料,且设备的处理能力较低,一般仅用于分选6mm以下的物料。LTA-1010/2型(1000mm×1000mm)双室下动型隔膜跳汰机的最大给矿粒度为5mm,台时处理能力为25t。
属于下动型圆锥隔膜跳汰机类型的还有1070mm×1070mm矩形跳汰机。这种设备多用在采金船上,其外形与1000mm×1000mm双室下动型隔膜跳汰机的类似,不同处是采用凸轮驱动,且两个隔膜同步运动。在这种设备中,水流的位移-时间曲线呈锯齿波形,既降低了水耗,又提高了细粒级的回收率。
41.侧动型隔膜跳汰机结构如何?
侧动型隔膜跳汰机的特点是隔膜垂直地安装在跳汰机筛板以下的底箱侧壁上,在传动机构带动下,在水平方向上作往复运动。根据跳汰室的形状又可分为梯形侧动隔膜跳汰机和矩形侧动隔膜跳汰机两种。
(1)梯形侧动隔膜跳汰机 梯形侧动隔膜跳汰机的结构如图4-20所示。跳汰室上表面呈梯形,全机共有8个跳汰室,分为2列,用螺栓在侧壁上连接起来形成一个整体。每2个对应大小的跳汰室为一组,由1个传动箱中伸出的横向通长的轴带动两侧的垂直隔膜运动,因此它们的冲程、冲次是完全相同的。全机分为4组,可采用4种不同的冲程、冲次进行工作。全机共有2台电动机,每台驱动2个传动箱。筛下补加水由2列设在中间的水管引入到各室中,在水流进口处设有弹性盖板,当隔膜前进时,借水的压力使盖板遮住进水口,中断给入筛下水;当隔膜后退时盖板打开,补充给入筛下水,以减小下降水流的吸入作用。
图4-20 900mm×(600~1000)mm梯形侧动隔膜跳汰机的结构
1—给料槽;2—前鼓动箱;3—传动箱;4,9—三角皮带;5—电动机;6—后鼓动箱;7—后鼓动盘;8—跳汰室;10—鼓动隔膜;11—筛板
梯形跳汰机的设备规格用单个跳汰室的纵长×(单列上端宽~下端宽)表示。目前生产中使用的梯形跳汰机有600mm×(300~600)mm和900mm×(600~1000)mm两种规格。单台设备的生产能力前者为3~6t/h,后者为10~20t/h。
由于筛板宽度从给料端到排料端逐渐增大,所以床层厚度相应逐渐减小,加之各室的冲程依次由大变小,冲次由小变大,使得前部适合于分选粗粒级,后部可有效地分选细粒级。所以该设备的适应性强,回收粒度下限低,有时可达0.074mm,广泛用于处理-5mm的物料,最大给料粒度可达10mm。设备的主要缺点是占地面积大。
(2)矩形侧动隔膜跳汰机 跳汰机筛面呈矩形的侧动隔膜跳汰机有吉山-Ⅱ型和大粒度跳汰机等。吉山-Ⅱ型矩形侧动隔膜跳汰机有单列二室和双列四室两种规格,图4-21是单列二室的外形图。设备的特点是机械冲程可调范围大,最大为50mm,加之冲程系数大,所以选别物料的粒度上限可达20mm;分选出的粗粒高密度产物采用一端排料法排出,其排料装置如图4-22所示。沿筛板末端整个长度上开缝,在高密度产物排出通道两侧设内外闸门,外闸门插入床层一定深度,用于控制高密度产物的质量,调节外闸门的高度,则可以改变高密度产物的排出速度。为使排料顺利进行,在盖板顶部设排气孔,以使内部与大气相通。
图4-21 吉山-Ⅱ型单列二室矩形侧动隔膜跳汰机
1—传动箱;2—隔膜;3—手轮(调节筛上高密度产物排料闸门用);4—筛下高密度产物排料管
图4-22 筛上高密度产物排出装置
1—外闸门;2—内闸门;3—盖板;4—手轮(调节内闸门用)
大粒度跳汰机有AM-30和LTC-75两种型号,前者的最大给料粒度为30mm,后者为75mm。两种设备的结构型式相同,均为双列四室,由偏心连杆机构带动隔膜运动。图4-23是AM-30型大粒度跳汰机的结构。
图4-23 AM-30型大粒度跳汰机
1—机架;2—箱体;3—鼓动隔膜;4—传动箱;5—筛下排料装置;6—V形分离隔板;7—电动机;8—筛板
物料在筛面上分层后,由V形隔板控制分选产物的排出。V形隔板的底缘距筛面有一定距离,底层高密度产物通过该间隙进入跳汰室末端的筛面上,在水流的鼓动下越过排料堰板排出。上层低密度产物则沿V形隔板板面向两侧移动,到达每室的末端侧壁越过堰板排出。LTC-75型跳汰机的跳汰室面积为L×B=1500mm×1800mm,冲程调节范围为0~100mm,给矿粒度为10~75mm。
42.圆形跳汰机和锯齿波跳汰机结构如何?
圆形跳汰机的上表面为圆形,可认为是由多个梯形跳汰机合并而成的。带旋转耙的液压圆形跳汰机(I.H.C-Cleavelandjig)的外形如图4-24所示。这种跳汰机的分选槽是个圆形整体或是放射状地分成若干个跳汰室,每个跳汰室均独立设有隔膜,由液压缸中的活塞推动运动。跳汰室的数目根据设备规格而定,最少为1个,最多为12个,设备的直径为1.5~7.5m。待选物料由中心给入,向周边运动,高密度产物由筛下排出,低密度产物从周边的溢流堰上方排出。
图4-24 液压圆形跳汰机的示意图
圆形跳汰机的突出特点是,水流的运动速度曲线呈快速上升、缓慢下降的方形波,而水流的位移曲线则呈锯齿波(见图4-25)。这种跳汰周期曲线能很好地满足处理宽级别物料的要求,且能有效地回收细颗粒,甚至在处理-25mm的砂矿时可以不分级入选,只需脱除细泥。对0.1~0.15mm粒级的回收率可比一般跳汰机提高15%左右。
图4-25 圆形跳汰机的隔膜运动曲线
圆形跳汰机的生产能力大,耗水少,能耗低。ф7.5m的圆形跳汰机,每台每小时可处理175~350m3的砂矿,处理每吨物料的耗水量仅为一般跳汰机的1/3~1/2,驱动电动机的功率仅为7.5kW。这种设备主要用在采金船上进行粗选,经一次选别即可抛弃80%~90%的脉石,金回收率可达95%以上。
JT型锯齿波跳汰机同样具有锯齿波形跳汰周期曲线,因而也具有圆形跳汰机的特点。生产中使用的JT型锯齿波跳汰机的主要技术参数如表4-10所示。
表4-10 JT型锯齿波跳汰机的设备型号和主要技术参数
43.无活塞跳汰机结构如何?
这种跳汰机以压缩空气代替了早期的活塞,故称为无活塞跳汰机。主要用于选煤,但在铁矿石、锰矿石的分选中亦有应用。无活塞跳汰机按压缩空气室与跳汰室的相对位置不同,又可分为筛侧空气室跳汰机和筛下空气室跳汰机两种。
筛侧空气室跳汰机又称鲍姆跳汰机,工业应用的历史较长,技术上也比较成熟。按其用途可细分为块煤跳汰机(给料粒度为5~125mm)、末煤跳汰机(给料粒度为0.5~5mm)和不分级煤用跳汰机三种。图4-26是LTG-15型筛侧空气室不分级煤用跳汰机的结构简图,这种跳汰机的筛面最小者为8m2,最大者为16m2。
图4-26 LTG-15型筛侧空气室跳汰机(左式)
1—机体;2—筛板;3—风阀;4—风阀传动装置;5—排料装置;6—水管;7—风包;8—手动闸门;9—测压管
LTG-15型筛侧空气室跳汰机的机体用纵向隔板分成空气室和跳汰室,两室下部相通。空气室的上部密封并与特制的风阀连通。借助于风阀交替地鼓入与排出压缩空气,即在跳汰室内形成相应的脉动水流。入选的原煤在脉动水流的作用下分层,并沿筛面的倾斜方向向一端移动。由跳汰室第一分选段选出的高密度产物为矸石,第二段选出的高密度产物为中煤。它们分别通过末端的排料闸门进入下部底箱,并与透筛产品合并,用斗子提升机捞出运走。上层低密度产物经溢流堰排出即为精煤。
通过风阀改变进入的风量,可以调节水流的冲程;改变风阀的旋转速度,可以调节水流的冲次。生产中使用的风阀有滑动风阀(立式风阀)、旋转风阀(卧式风阀)、滑动式数控风阀、电控气动风阀等。
旋转风阀的结构如图4-27所示,在一个横卧的套筒内有一个旋转的滑阀,在滑阀和套筒上均有开孔。滑阀从中间隔开,分成进气和排气两部分,进气部分同高压空气进气管连接,排气部分则与大气相通。滑阀由电动机带动在套筒内旋转,当滑阀进气部分上的开孔与套筒上的开孔对应时,高压空气进入跳汰机的空气室,使跳汰室中产生上升水流,这时为进气期;当滑阀进气部分的开口离开套筒上开孔,而排气部分的开孔仍未与套筒上的开孔相遇时,跳汰室内的水流运动暂时停止,这一阶段称为膨胀期;直到滑阀排气部分的开孔与套筒上的开孔相遇时,跳汰机空气室内的压缩空气开始排入大气,这一阶段称为排气期,此期间跳汰室内的水流借重力下降。在套筒与滑阀之间还有一调节套筒,上面也有开孔,可在一定范围内转动,用以改变进气孔与排气孔的大小,以改变进气与排气的作用时间,借以改变跳汰周期曲线。
图4-27 旋转风阀的结构
1—旋转滑阀;2—排气调整套;3—进气调整套;4—套筒
生产中使用的筛侧空气室跳汰机有LTG系列、BM系列、CT系列筛侧空气室跳汰机等。
筛下空气室跳汰机是为了克服筛侧空气室跳汰机在筛面宽度上水流速度分布不均匀的问题而研制的,其结构如图4-28所示。在每个跳汰室的筛板下面设多个空气室。空气室的下部敞开,上部封闭,在其端部上下开孔。经上部的开孔通入压缩空气,经下部的开孔给入补加水。在筛下空气室跳汰机中,空气和水流沿筛面横向均匀分布,改善了设备的分选指标。
图4-28 筛下空气室跳汰机结构示意图
(a)整机结构;(b)空气室结构
生产中使用的LTX系列筛下空气室跳汰机,筛面面积最小者为6.5m2,最大者为35m2,用于分选100~0mm的不分级原煤,筛面面积为35m2的LTX-35筛下空气室跳汰机的单台生产能力为350~490t/h。
生产中使用的筛下空气室跳汰机主要有LTX系列、SKT系列、HSKT系列、LKT系列、X系列、ZSKT系列筛下空气室跳汰机和日本的高桑跳汰机、德国的巴达克(Batac)跳汰机等,其中德国洪堡特维达格公司生产的巴达克跳汰机,规格最大者的跳汰室筛板面积已达42m2,用这种规格的巴达克跳汰机分选末煤时,单台设备的生产能力为600t/h,分选块煤时为1000t/h。
无活塞跳汰机均采用透筛排料和一端排料相结合的方法排出高密度产物。
44.动筛跳汰机结构如何?
动筛跳汰机借助筛板运动松散床层,松散力强而耗水少,特别是分选大块物料时,具有定筛跳汰机无法达到的效能。目前生产中使用的动筛跳汰机,都是采用液压传动,按其结构又有单端传动式和两端传动式之分。德国洪堡特维达格公司生产的单端传动式液压动筛跳汰机的工作过程如图4-29所示。
图4-29 单端传动式液压动筛跳汰机的工作过程
1—给料槽;2—液压发动机;3—液压缸;4—排料提升轮;5—低密度产物溜槽;6—高密度产物溜槽;7—销轴;8—低密度产物;9—高密度产物;10—高密度产物排料控制轮;11—筛下产物排出口;12—机箱
这种跳汰机的筛板安置在端点由销轴固定的长臂上,臂长大约为筛面长的2倍。臂的另一端由设在上方的液压缸的活塞杆带动上下运动。待分选的物料给到振动臂首端的筛板上,床层在筛板振动中松散-分层并向前推移。高密度产物由筛板末端的排料轮控制排出,低密度产物则越过堰板卸下。两种产物分别落入被隔板隔开的提升轮内,随着提升轮的转动,被提升起来后卸到排料溜槽中,通过排料溜槽排到机外。液压动筛跳汰机的突出优点是单位筛面的处理能力大、省水、节能。用于分选大块原煤时,给料粒度为25~300mm,筛板的最大冲程可达500mm,冲次通常为25~40r/min,生产能力可达80t/(m2·h)以上。
45.离心跳汰机结构如何?
目前生产中应用最多的离心跳汰机是澳大利亚一地质有限公司生产的凯尔西(Kelsey)系列离心跳汰机,其中J650型凯尔西离心跳汰机的结构如图4-30所示。这种跳汰机的跳汰室呈水平安装,并在旋转驱动机构的带动下,以4800r/min左右的速度旋转。脉动臂在与跳汰室一起旋转的同时,还在凸轮机构的驱动下,每秒钟完成17~34次的连续往复运动。
图4-30 J650型凯尔西离心跳汰机的结构
1—给水管;2—给矿管;3—人工床层;4—筛板;5—脉冲臂;6—橡胶隔膜;7—凸轮机构;8—低密度产物排出槽;9—高密度产物排出槽
给料从给料管给入跳汰机,离心惯性使给入的物料分布在人工床层上,水自给水管送到脉冲臂和筛板之间的间隙内。高频连续往复运动的脉冲臂迫使水流产生一个通过人工床层向前的脉动运动,从而使人工床层发生交变的松散和紧密,脉动水流还使给料和人工床层的颗粒依据自身的密度产生不同的加速度,并在离心惯性的联合作用下使给料中的不同密度组分得到分离。高密度产物透过人工床层和筛孔进入箱体后,通过排料阀排到高密度产物排出槽中。低密度产物在人工床层上面形成的旋转环被新给入的物料排挤到低密度产物排出槽中。
凯尔西离心跳汰机适合于处理高密度成分含量较低的细粒物料,可有效分选40μm以下的固体物料。
46.影响跳汰分选的工艺因素有哪些?
跳汰分选的工艺影响因素主要包括冲程、冲次、给矿水、筛下补加水、床层厚度、人工床层组成、给料量等生产中可调的因素。给料的粒度和密度组成、床层厚度、筛板落差、跳汰周期曲线形式等,虽然对跳汰的分选指标也有重要影响,但在生产过程中这些因素的可调范围非常有限。
(1)冲程和冲次 冲程和冲次直接关系到床层的松散度和松散形式,对跳汰分选指标有着决定性的影响。需要根据处理物料的性质和床层厚度来确定,其原则是:①床层厚、处理量大时,应增大冲程,相应地降低冲次;②处理粗粒级物料时,采用大冲程、低冲次,而处理细粒级物料时则采用小冲程、高冲次。
过分提高冲次会使床层来不及松散扩展,而变得比较紧密,冲次特别高时,甚至会使床层像活塞一样呈整体上升、整体下降,导致跳汰分选指标急剧下降。所以隔膜跳汰机的冲次变化范围一般为150~360r/min,无活塞跳汰机和动筛跳汰机的冲次一般为30~80r/min。冲程过小,床层不能充分松散,高密度粗颗粒得不到向底层转移的适宜空间;而冲程过大,则又会使床层松散度太高,颗粒的粒度和形状将明显干扰按密度分层,当选别宽级别物料时,高密度细颗粒会大量损失于低密度产物中。适宜的跳汰冲程通常需要通过试验来确定。
(2)给矿水和筛下补加水 给矿水和筛下补加水之和为跳汰分选的总耗水量。给矿水主要用来湿润给料,并使之有适当的流动性,给料中固体质量分数一般为30%~50%,并应保持稳定。筛下补加水是操作中调整床层松散度的主要手段,处理窄级别物料时筛下补加水可大些,以提高物料的分层速度;处理宽级别物料时,则应小些,以增加吸入作用。跳汰分选每吨物料的总耗水量通常为3.5~8m3。
(3)床层厚度和人工床层 跳汰机内的床层厚度(包括人工床层)是指筛板到溢流堰的高度。适宜的跳汰床层厚度由采用的跳汰机类型、给料中欲分开组分的密度差和给料粒度等因素决定。用隔膜跳汰机处理中等粒度或细粒物料时,床层总厚度不应小于给料最大粒度的5~10倍,一般在120~300mm。处理粗粒物料时,床层厚度可达500mm。另外,给料中欲分开组分的密度差大时,床层可适当薄些,以增加分层速度,提高设备的生产能力;欲分开组分的密度差小时,床层可厚些,以提高高密度产物的质量。但床层越厚,设备的生产能力越低。
人工床层是控制透筛排料速度和排出的高密度产物质量的主要手段。生产中要求人工床层一定要保持在床层的底层,为此用作人工床层的物料,其粒度应为筛孔尺寸的2~3倍,并比入选物料的最大粒度大3~6倍;其密度以接近或略大于高密度产物的为宜。生产中常采用给料中的高密度粗颗粒作为人工床层。分选细粒物料时,人工床层的铺设厚度一般为10~50mm,分选稍粗一些的物料时可达100mm。人工床层的密度越高、粒度越小、铺设厚度越大,高密度产物的产率就越小,回收率也就越低,但密度却越高。
(4)筛板落差 相邻两个跳汰室筛板的高差称为筛板落差,它有助于推动物料向排料端运动。一般来说,处理粗粒物料或欲分开组分的密度差较大的物料时,落差应大些;处理细粒物料或难选物料时,落差应小些。旁动型隔膜跳汰机和梯形跳汰机的筛板落差通常为50mm,而粗粒跳汰机的筛板落差则可达100mm。
(5)给矿性质和给矿量 跳汰机的处理能力与给矿性质密切相关。当处理粗粒、易选矿石,且对高密度产物的质量要求不高时,给矿量可大些;反之则应小些。同时,为了获得较好的分选指标,给矿的粒度组成、密度组成和给矿浓度应尽可能保持稳定,尤其是给矿量,更不要波动太大。跳汰机的处理能力随给矿粒度、给矿中欲分开组分的密度差、作业要求和设备规格而有很大变化。