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        同步帶刮泡裝置研發(fā)及應(yīng)用

        2022-08-01 11:34:38李后廣楊芳芳
        礦山機(jī)械 2022年7期
        關(guān)鍵詞:同步帶浮選機(jī)傳動(dòng)軸

        李后廣,楊芳芳

        招遠(yuǎn)市金豐礦山機(jī)械股份有限公司 山東招遠(yuǎn) 265400

        浮選機(jī)是浮選廠最重要的設(shè)備之一,是礦物分選的核心設(shè)備,其性能直接影響著浮選指標(biāo)的好壞。對(duì)采用浮選工藝的礦山來說,浮選機(jī)會(huì)影響其技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益[1]。刮泡是有用礦物與脈石礦物分離的重要環(huán)節(jié),刮泡裝置作為浮選機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)部件,影響浮選效果和浮選速度。隨著浮選機(jī)的大型化,其截面積越來越大,若浮選槽內(nèi)精礦不能及時(shí)、有效地排出,會(huì)影響浮選效果和生產(chǎn)能力[2]。鑒于現(xiàn)狀,筆者決定研發(fā)高效率、低能耗的浮選機(jī)刮泡裝置,以提高浮選機(jī)分選效率、降低浮選成本。

        經(jīng)過分析研究,筆者設(shè)計(jì)了一套全新的刮泡裝置,即同步帶刮泡裝置。利用同步帶的輕質(zhì)和同步特性,讓多組刮板平行勻速運(yùn)動(dòng),同步帶的長(zhǎng)度和刮板數(shù)量可根據(jù)浮選機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行調(diào)整,適應(yīng)性強(qiáng)。刮泡裝置的刮泡面積可達(dá)泡沫層總面積的 60%,刮泡效率是傳統(tǒng)刮泡裝置的 2 倍以上。泡沫的及時(shí)排出可提高礦漿的品位梯度,并提高浮選速度,在浮選指標(biāo)相同的情況下,可減少浮選機(jī)的數(shù)量,節(jié)省投資的同時(shí)還可降低能耗。

        1 同步帶刮泡裝置的結(jié)構(gòu)

        同步帶刮泡裝置主要由刮板傳動(dòng)、三角帶、刮板軸帶輪、刮板軸軸承座、同步帶輪、傳動(dòng)軸、輕質(zhì)刮板、同步帶、改向輪、改向軸、改向軸張緊軸承座等組成,如圖 1 所示。輕質(zhì)刮板、傳動(dòng)軸和同步帶可根據(jù)浮選機(jī)槽體尺寸配套制作,多臺(tái)浮選機(jī)的刮泡機(jī)構(gòu)可共用刮板傳動(dòng)系統(tǒng)。每個(gè)刮泡裝置由 2 個(gè)同步帶輪固定在傳動(dòng)軸上,傳動(dòng)軸與同步帶輪帶動(dòng)同步帶勻速運(yùn)動(dòng),多個(gè)輕質(zhì)刮板以固定間隔被螺栓固定在同步帶上。同步帶由耐酸堿聚氨酯包裹鋼絲加強(qiáng)層材料制作,性能優(yōu)良,伸縮量小,經(jīng)久耐用。同步帶輪和同步帶確保刮板以平行于浮選機(jī)溢流堰的形態(tài)勻速前行,將泡沫均勻連續(xù)地推送到泡沫槽。改向軸張緊軸承座內(nèi)部裝有張緊彈簧,張緊力可通過調(diào)節(jié)彈簧的壓縮量調(diào)整,張緊軸承座使同步帶保持一定的張緊力,避免同步帶打滑和下垂。

        圖1 同步帶刮泡裝置結(jié)構(gòu)原理

        2 同步帶刮泡裝置的工作原理

        同步帶刮泡裝置根據(jù)浮選機(jī)槽體的規(guī)格尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)制作,安裝于浮選機(jī)溢流堰一側(cè),安裝位置和高度以溢流堰為基準(zhǔn),并結(jié)合刮泡深度進(jìn)行調(diào)整。工作時(shí),刮板傳動(dòng)通過三角帶帶動(dòng)同步帶輪和傳動(dòng)軸在軸承座的約束下勻速旋轉(zhuǎn),固定在傳動(dòng)軸上的 2 個(gè)同步帶輪帶動(dòng)同步帶勻速運(yùn)動(dòng),多組輕質(zhì)刮板以平行于浮選機(jī)溢流堰的形態(tài)隨同步帶勻速運(yùn)動(dòng)。改向輪固定在改向軸上,改向軸由張緊軸承座支撐,張緊軸承座的位置和張緊力均可調(diào),在確保改向軸與傳動(dòng)軸平行的前提下,保持同步帶有一定的張緊力。同步帶輪直徑稍大于改向輪,安裝調(diào)整時(shí)使刮板從遠(yuǎn)離泡沫槽端運(yùn)動(dòng)至泡沫槽,刮板的作用深度逐漸增加,推動(dòng)的泡沫量漸多。多個(gè)刮板共同作用,將浮選機(jī)表層的泡沫連續(xù)不斷地推送至泡沫槽,完成刮泡過程。刮泡深度可通過調(diào)整軸承座和張緊軸承座的高度進(jìn)行調(diào)節(jié),刮泡速度可通過傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的變頻控制器無極調(diào)控,調(diào)節(jié)方便。

        3 同步帶刮泡裝置的應(yīng)用

        根據(jù)浮選機(jī)在有色金屬選礦廠的實(shí)際運(yùn)行參數(shù),對(duì)同步帶刮泡裝置的各個(gè)零部件進(jìn)行詳細(xì)的受力分析,并根據(jù)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)受力分析結(jié)果,對(duì)各個(gè)零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算和優(yōu)化設(shè)計(jì),確保各個(gè)零部件強(qiáng)度、剛度及配合尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。為驗(yàn)證同步帶刮泡裝置的可行性,特試制了 1 套 XCF-KYF-8 聯(lián)合機(jī)組的同步帶刮泡裝置,樣機(jī)單機(jī)空載運(yùn)行狀況良好,同步帶及刮板組運(yùn)動(dòng)狀態(tài)平穩(wěn)。同步帶刮泡裝置如圖2 所示。

        圖2 同步帶刮泡裝置樣機(jī)

        同步帶刮泡裝置在湖北大冶興紅礦業(yè)銅鐵選礦廠進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)踐,該選礦廠改擴(kuò)建后日處理量達(dá) 700 t左右。該選礦廠采用先浮選銅、再浮選尾礦選鐵的原則流程,浮選工藝流程為一粗四掃兩精,粗掃選采用XCF-KYF-8 充氣式浮選機(jī),精選采用 XCF-KYF-4 充氣式浮選機(jī)。同步帶刮泡裝置安裝應(yīng)用于掃選四的 2個(gè)浮選槽側(cè) (見圖 3)。

        圖3 同步帶刮泡裝置應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)

        為對(duì)比同步帶刮泡裝置與傳統(tǒng)刮板在推動(dòng)泡沫速度上的差異,在同步帶刮泡裝置安裝前后,分別對(duì)浮選機(jī)各個(gè)區(qū)域表層泡沫被推送至泡沫槽所用時(shí)間進(jìn)行了測(cè)量。測(cè)量方法是,將輕質(zhì)白色泡沫球用夾持工具放置在浮選機(jī)指定位置的泡沫層上開始計(jì)時(shí),待白球隨表層泡沫一起離開浮選機(jī)溢流堰進(jìn)入泡沫槽計(jì)時(shí)結(jié)束。為便于統(tǒng)計(jì),將浮選機(jī)泡沫表層劃分為 A、B、C 區(qū),如圖 4 所示。經(jīng)測(cè)量,在 B 區(qū)泡沫停留時(shí)間最長(zhǎng),同步帶刮泡裝置安裝前后平均產(chǎn)出時(shí)間分別為 31.2 和 18.7 s;在 C 區(qū)泡沫平均停留時(shí)間分別為 24.5 和 16.1 s;A 區(qū)泡沫停留時(shí)間較短分別為 14.6和 6.5 s。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明:應(yīng)用同步帶刮泡裝置后,浮選機(jī)表層泡沫的停留時(shí)間顯著縮短,泡沫產(chǎn)出速度加快。由于泡沫有一定的壽命期,部分浮起的目的礦物(特別是大顆粒礦物) 因泡沫的破裂而返回礦漿中。因此,泡沫的及時(shí)排出對(duì)浮選機(jī)浮選效率的提高有著重要作用。

        圖4 浮選機(jī)表層泡沫被刮出時(shí)間示意

        同步帶刮泡裝置安裝前后,分別對(duì)掃選四 2 臺(tái)浮選機(jī)的泡沫和尾礦進(jìn)行了化驗(yàn)分析和統(tǒng)計(jì),應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)如表 1 所列。

        表1 應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

        由表 1 可知:

        (1) 雖受現(xiàn)場(chǎng)條件制約,同步帶刮泡裝置未能做到最大刮泡面積,但其作用面積仍可達(dá)傳統(tǒng)刮板作用面積的 3 倍以上;

        (2) 更換同步帶刮泡裝置后,在刮泡量接近的情況下,第 1 個(gè)浮選槽的泡沫品位有明顯提升,是傳統(tǒng)刮板泡沫品位的 1.3 倍左右,而第 2 臺(tái)浮選機(jī)的泡沫品位有所下降,說明同步帶刮板及時(shí)產(chǎn)出了泡沫精礦,加速了浮選過程,增大了相臨 2 個(gè)浮選機(jī)內(nèi)礦漿的品位梯度;

        (3) 更換同步帶刮泡裝置前后尾礦平均品位差異較小,采用同步帶刮泡裝置后,浮選回收率平均值略有提升。

        4 同步帶刮泡裝置的優(yōu)缺點(diǎn)

        同步帶刮泡裝置的優(yōu)點(diǎn)是刮泡面積大,泡沫排出速度快,作用范圍可達(dá)傳統(tǒng)刮板作用面積的 3 倍以上,遠(yuǎn)離溢流堰的泡沫也能在刮板作用下快速排出浮選機(jī);刮泡量調(diào)節(jié)方便,易于與自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)接,可通過刮板傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的變頻器控制刮板運(yùn)行速度,進(jìn)而無極調(diào)節(jié)刮泡量;通過調(diào)節(jié)改向軸承座的高度,調(diào)整刮泡深度,從尾軸端到浮選機(jī)溢流堰,刮板的作用深度增加,表層高品質(zhì)的泡沫被刮板推送到泡沫槽,與傳統(tǒng)刮板相比,產(chǎn)出的泡沫品質(zhì)更高。

        同步帶刮泡裝置的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價(jià)高,維護(hù)工作量大。

        5 結(jié)語(yǔ)

        同步帶刮泡裝置是一種全新的浮選機(jī)刮泡機(jī)構(gòu),利用同步帶線速度穩(wěn)定無滑差的特性,帶動(dòng)多個(gè)互相平行的輕質(zhì)刮板勻速運(yùn)動(dòng),將浮選機(jī)泡沫區(qū)表層的高品質(zhì)泡沫推送至泡沫槽,具有作用面積大、刮泡速度快以及品質(zhì)高的優(yōu)點(diǎn)。浮選機(jī)表層泡沫的平均停留時(shí)間縮短 30% 左右,表層泡沫的及時(shí)排出,促進(jìn)下層泡沫的迅速補(bǔ)位,提升了浮選機(jī)的曝氣速度,加速了浮選過程。

        通過對(duì)同步帶刮泡裝置工作原理和應(yīng)用情況的分析,發(fā)現(xiàn)其作為一種新型的、較先進(jìn)的浮選機(jī)刮泡裝置,適用于自吸式和充氣式浮選機(jī)。其最大的優(yōu)點(diǎn)在于刮泡面積和刮泡效率的大幅度提高,促使浮選機(jī)表層的高品質(zhì)泡沫產(chǎn)品被快速分離出浮選機(jī),提高了浮選速度以及相鄰浮選機(jī)內(nèi)礦漿的品位梯度;因此,在相同尾礦品位的情況下,可減少浮選流程中浮選機(jī)的數(shù)量。在減少設(shè)備投資和占地面積的同時(shí),還可達(dá)到節(jié)能降耗的目的,值得推廣應(yīng)用。

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