黃 濤

(鞍山鞍重礦山機(jī)械有限公司，遼寧 鞍山 114042)

尾礦是選礦分選作業(yè)的產(chǎn)物之一，是入選物料富集得到精礦和中礦后的固體廢棄物。我國(guó)主要礦產(chǎn)資源入選原礦品位低，造成了巨量的尾礦產(chǎn)出。《中國(guó)礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用報(bào)告(2015)》顯示，我國(guó)尾礦堆存量為146億t，隨著礦業(yè)開(kāi)發(fā)規(guī)模的增大和入選礦石品位的降低，尾礦堆存的數(shù)量將逐年增大，不僅占用大量土地，造成資源浪費(fèi)，而且對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。為了解決尾礦干排的問(wèn)題，過(guò)去常用旋流器和過(guò)濾機(jī)或壓濾機(jī)工藝系統(tǒng)，但存在占地面積大、投資大、電耗高、使用成本高等問(wèn)題。近年來(lái)國(guó)內(nèi)逐漸興起的一項(xiàng)新的尾礦干排處理工藝，是指經(jīng)選礦流程輸出的尾礦經(jīng)旋流器濃縮后濃度達(dá)到40%～50%，再經(jīng)過(guò)高頻篩脫水處理，篩上產(chǎn)品含水量通常在15%～20%，可直接轉(zhuǎn)運(yùn)至固定地點(diǎn)進(jìn)行干式堆存。高頻篩作為脫水的關(guān)鍵設(shè)備，其脫水性能好壞直接影響尾礦干排產(chǎn)品的質(zhì)量。

1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)外的尾礦干排用高頻篩按照振動(dòng)器的結(jié)構(gòu)分類主要有慣性自同步振動(dòng)器結(jié)構(gòu)和振動(dòng)電機(jī)自同步結(jié)構(gòu)2種。這2種高頻篩均采用自同步原理，即2組激振源各自獨(dú)立同時(shí)反向運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生往復(fù)直線振動(dòng)[1]，篩面從給料端到出料端為直線面，傾角為-5°～0°，篩縫一般為0.3～0.5 mm，框架板材一般都采用普通碳素鋼，橫梁采用無(wú)縫鋼管或焊接托架，振動(dòng)頻率為24 Hz左右，雙振幅為3～4 mm，振動(dòng)強(qiáng)度為4～5。入料濃度為40%～50%的尾礦物料在整體篩面上要形成3個(gè)工作區(qū)域：預(yù)脫水區(qū)、濾層形成區(qū)和過(guò)濾脫水區(qū)[2]。在生產(chǎn)應(yīng)用中，慣性自同步振動(dòng)器和振動(dòng)電機(jī)結(jié)構(gòu)的尾礦干排用高頻篩，存在脫水效率低、物料跑粗、振動(dòng)器可靠性差和傳動(dòng)件不穩(wěn)定等問(wèn)題。

2 關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)的研制

針對(duì)尾礦干排用高頻篩存在脫水效率低、物料跑粗、振動(dòng)器可靠性差和傳動(dòng)件不穩(wěn)定等問(wèn)題，設(shè)計(jì)的高效強(qiáng)迫同步高頻篩主要從篩板結(jié)構(gòu)、篩板固定方式、振動(dòng)器結(jié)構(gòu)和振動(dòng)器連接形式4個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)研制。

2.1 篩板結(jié)構(gòu)

高頻篩在尾礦干排作業(yè)中，由于篩面是負(fù)傾角的直線面結(jié)構(gòu)，隨著篩分時(shí)間和篩分過(guò)程的進(jìn)行，篩面上的尾礦量不斷增加，形成餅片狀尾礦逐漸擴(kuò)大，從高頻振動(dòng)篩的入料端到出料端，料層是由薄到厚的楔型分布，造成出料端的料層厚度可以達(dá)到150 mm，尾礦干排脫水后，料層堆積過(guò)厚，是造成尾礦脫水效率和篩分效果過(guò)低的主要原因。

為解決脫水效率低的難題，采用了多臺(tái)階(圖1)和鋸齒形篩板(圖2)2種結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方式。高效強(qiáng)迫同步高頻篩的篩板結(jié)構(gòu)由2部分組成，在篩框的給料端部分有一段與水平面成45°傾角的篩面，其余的篩面部分是多臺(tái)階鋸齒形篩面，每段臺(tái)階鋸齒形篩面與水平面成3°～10°的負(fù)傾角。在工作中，多臺(tái)階形篩板不斷地切斷形成堆積的片狀尾礦層，鋸齒形篩板結(jié)構(gòu)能夠使高頻篩增加40%的工作面積，實(shí)現(xiàn)料層厚度均勻篩分，提高篩分效果，降低篩上回收的尾礦中的水分，有效解決了由于料層堆積太厚，脫水效率低的難題。

圖1 多臺(tái)階篩板結(jié)構(gòu)

圖2 鋸齒形篩板結(jié)構(gòu)

2.2 篩板固定方式

現(xiàn)有的高頻振動(dòng)篩振動(dòng)頻率一般為24 Hz，雙振幅為3～4 mm，振動(dòng)強(qiáng)度為4～5，其振動(dòng)參數(shù)都比普通的振動(dòng)篩大，導(dǎo)致慣性破壞力也比普通的振動(dòng)篩大。篩板是振動(dòng)篩上的易損件，為了方便拆卸和更換，通常是用緊固件通過(guò)軌座(圖3)或壓板(圖4)安裝在篩框上?，F(xiàn)有技術(shù)的高頻振動(dòng)篩，由于受到大振動(dòng)強(qiáng)度振動(dòng)，緊固螺栓經(jīng)常出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)、螺母松動(dòng)現(xiàn)象，導(dǎo)致篩板松動(dòng)，使物料跑粗，篩分不合格。

圖3 篩板軌座安裝結(jié)構(gòu)

圖4 篩板壓板安裝結(jié)構(gòu)

高效強(qiáng)迫同步高頻篩采用自主研發(fā)的專利技術(shù)“篩板T形螺栓限位槽”，實(shí)現(xiàn)了T形螺栓雙向限位技術(shù)，有效防止了由于高頻振動(dòng)和物料沖擊導(dǎo)致的螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)、螺母松動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生，徹底解決了高頻振動(dòng)篩由于篩板松動(dòng)而使物料跑粗的難題。

2.3 振動(dòng)器結(jié)構(gòu)

現(xiàn)有的高頻振動(dòng)篩振動(dòng)器軸承使用壽命短，拋射角不穩(wěn)定，料層形成紊亂。慣性振動(dòng)器和振動(dòng)電機(jī)結(jié)構(gòu)的高頻振動(dòng)篩，都是利用自同步原理產(chǎn)生直線振動(dòng)，其激振源前者采用慣性振動(dòng)器，后者采用振動(dòng)電機(jī)。采用振動(dòng)電機(jī)作為激振源的缺點(diǎn)是：激振力小、調(diào)整不方便、軸承潤(rùn)滑困難，使用壽命短，并且受使用環(huán)境限制；慣性振動(dòng)器大多數(shù)都是采用甘油潤(rùn)滑，其缺點(diǎn)是注油次數(shù)頻繁，高頻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸承潤(rùn)滑不充分，降低了軸承的使用壽命。另外高頻振動(dòng)篩采用自同步原理，工作中由于受阻尼、載荷、驅(qū)動(dòng)功率等影響，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)兩軸轉(zhuǎn)速不一致現(xiàn)象，造成其合力產(chǎn)生的拋射角不穩(wěn)定，致使料層形成紊亂，影響物料移動(dòng)速度和篩分效果。

高效強(qiáng)迫同步高頻篩采用了偏心塊外置式箱式齒輪強(qiáng)迫同步振動(dòng)器結(jié)構(gòu)(圖5)，這種振動(dòng)器軸承采用的是稀油齒輪飛濺潤(rùn)滑，軸承潤(rùn)滑充分，使用壽命長(zhǎng)；同時(shí)，采用強(qiáng)迫同步振動(dòng)器結(jié)構(gòu)，振動(dòng)篩拋射角穩(wěn)定，不受外界載荷變化和阻尼影響，物料運(yùn)行平穩(wěn)，料層形成有規(guī)則，徹底解決了高頻振動(dòng)篩“拋射角不穩(wěn)定，料層形成紊亂”的難題。

圖5 偏心塊外置式箱式齒輪強(qiáng)迫同步振動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意

2.4 振動(dòng)器連接形式

現(xiàn)有的高頻振動(dòng)篩聯(lián)接2個(gè)振動(dòng)器之間的傳動(dòng)件一般采用萬(wàn)向傳動(dòng)軸，此件是通過(guò)花鍵聯(lián)接，需定期潤(rùn)滑；萬(wàn)向傳動(dòng)軸兩端的法蘭孔同軸度較低，易造成2組振動(dòng)器偏心塊產(chǎn)生相位角而使振動(dòng)篩扭振；對(duì)于相對(duì)安裝位置過(guò)近的2個(gè)振動(dòng)器，萬(wàn)向傳動(dòng)軸滿足不了所需的安裝尺寸；另外，用萬(wàn)向傳動(dòng)軸傳動(dòng)，沒(méi)有緩沖吸振功能，傳動(dòng)噪聲大。

強(qiáng)迫同步高頻篩采用了自主研發(fā)的專利技術(shù)，即一種振動(dòng)篩用的中間傳動(dòng)器(圖6)，本技術(shù)采用橡膠彈性盤、柱銷和鋼性軸相連接裝配結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)兩種結(jié)構(gòu)，滿足安裝尺寸遠(yuǎn)近要求；另外，本結(jié)構(gòu)傳動(dòng)件，無(wú)需潤(rùn)滑，傳動(dòng)中能緩沖吸振，兩端法蘭孔采用機(jī)械精加工、銷釘裝配，同軸度較高。該技術(shù)使高頻振動(dòng)篩實(shí)現(xiàn)了操作靈活方便、工作可靠、使用壽命長(zhǎng)、噪聲低(84.7 dB(A))的技術(shù)關(guān)鍵。

圖6 一種振動(dòng)篩用中間傳動(dòng)器示意

3 高效強(qiáng)迫同步高頻篩

3.1 工作原理

作為振源的強(qiáng)迫同步振動(dòng)器安裝在篩箱的安裝梁上，當(dāng)物料進(jìn)入篩面后同篩箱一起形成參振質(zhì)量，在減振彈簧支撐下構(gòu)成整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)。振動(dòng)器的軸上裝有對(duì)稱相等的偏心質(zhì)量，在軸承支撐下，經(jīng)過(guò)單電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置傳過(guò)來(lái)的動(dòng)力，使振動(dòng)器上的對(duì)稱偏心質(zhì)量作異向旋轉(zhuǎn)，出現(xiàn)激振力時(shí)而疊加、時(shí)而抵消的狀態(tài)，促使整個(gè)參振系統(tǒng)周期性往復(fù)振動(dòng)，振動(dòng)軌跡為直線。

高效強(qiáng)迫同步高頻篩結(jié)構(gòu)如圖7所示。其篩箱采用強(qiáng)迫同步箱式振動(dòng)器，環(huán)槽冷鉚聯(lián)接，組成框架式結(jié)構(gòu)。具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)、振動(dòng)頻率高、處理能力大、脫水效果好、維修方便、堅(jiān)固耐用等特點(diǎn)。

圖7 高效強(qiáng)迫同步高頻篩結(jié)構(gòu)

3.2 技術(shù)特征

高效強(qiáng)迫同步高頻篩結(jié)構(gòu)可靠、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲低、使用壽命長(zhǎng)、振動(dòng)參數(shù)先進(jìn)、脫水效率高、處理量大，其綜合技術(shù)性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 技術(shù)性能指標(biāo)

3.3 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

高效強(qiáng)迫同步高頻篩采用多臺(tái)階鋸齒形篩面創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，使同型號(hào)高頻振動(dòng)篩的有效篩分面積增大，篩分效果提高，使回收的尾礦產(chǎn)品平均含水量為15%，比國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品降低5%，單位面積處理量提高了20%。高效強(qiáng)迫同步高頻篩采用篩板T形螺栓限位槽和一種振動(dòng)篩用的中間傳動(dòng)器專利技術(shù)，使高頻振動(dòng)篩結(jié)構(gòu)可靠、運(yùn)行平穩(wěn)、篩板不松動(dòng)、維護(hù)簡(jiǎn)單，噪聲低于85 dB(A)。

4 工業(yè)應(yīng)用

根據(jù)工業(yè)性試驗(yàn)的檢測(cè)結(jié)果，1套尾礦干排系統(tǒng)采用高效強(qiáng)迫同步高頻篩回收的尾礦水分平均降低了6%，尾礦回收能力平均提高了20%，折算成每臺(tái)小時(shí)增產(chǎn)量為20 t。按每年生產(chǎn)330 d，每天工作18 h計(jì)算，則該選礦廠每年尾礦新增產(chǎn)量為11.88 萬(wàn)t，尾礦平均售價(jià)為25 元/t，則每年新增經(jīng)濟(jì)效益為297 萬(wàn)元。

5 結(jié) 語(yǔ)

高效強(qiáng)迫同步高頻篩主要從篩板結(jié)構(gòu)、篩板固定方式、振動(dòng)器結(jié)構(gòu)和振動(dòng)器連接形式4個(gè)方面關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)研制。在能夠降低尾礦水分，提高尾礦回收能力的同時(shí)，也改善選礦廠的環(huán)境，對(duì)提高社會(huì)效益和減少環(huán)境污染具有重大意義。