劉一楠 孫瑞

（1.中國(guó)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(duì)礦物需求量的日漸增長(zhǎng)，對(duì)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(gè)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(jí)物料分選的高富集比特性十分明顯，因此在細(xì)粒級(jí)分選中得到廣泛應(yīng)用。

1 典型搖床種類

幾十年來(lái)?yè)u床的發(fā)展趨勢(shì)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(tái)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(guó)內(nèi)大部分搖床床面都采用木質(zhì)結(jié)構(gòu)，其制造過(guò)程需經(jīng)過(guò)一系列繁瑣的工藝，對(duì)制作環(huán)境的要求也較為苛刻。從材料的角度來(lái)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(huì)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(wèn)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(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐證明，玻璃鋼床面比木質(zhì)床面壽命長(zhǎng)2～3 倍，且重選段作業(yè)回收率穩(wěn)定提升一個(gè)百分點(diǎn)左右。由此可見(jiàn)，玻璃鋼床面不僅壽命更長(zhǎng)，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(yàn)，同年9月中國(guó)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(yàn)，克服了噪音大的特點(diǎn)，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(dòng)運(yùn)動(dòng)，它適合處理微細(xì)粒級(jí)礦石，且造價(jià)低廉、床頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修和操作都十分方便，但該搖床沖程會(huì)隨著給料量變化而變化，當(dāng)負(fù)荷較大時(shí)，床面會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)動(dòng)。差動(dòng)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(yùn)行過(guò)程中會(huì)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(diǎn)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(guò)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(duì)懸掛鋼絲繩相連接。在拉動(dòng)調(diào)坡鏈輪時(shí)，懸掛鋼絲繩在滑輪上移動(dòng)，進(jìn)而床面橫向坡度改變。占地面積大是妨礙搖床大量運(yùn)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(diǎn)，此外不僅減少了對(duì)建筑物的沖擊振動(dòng)，而且運(yùn)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(jì)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(huì)產(chǎn)生垂直跳動(dòng)，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(jiǎn)便；同時(shí)，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(jí)的材料。

1.4 云錫式搖床

云錫式搖床最開始由貴陽(yáng)礦山機(jī)器廠制造，故又稱為貴陽(yáng)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(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于壓迫使得搖動(dòng)支臂向下運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)通過(guò)連接桿傳給曲拐杠桿，進(jìn)而帶動(dòng)床面向后運(yùn)動(dòng)，此時(shí)床面下的彈簧被壓縮。云錫式搖床采用的是滑動(dòng)支撐，因此運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)［8］。

目前，國(guó)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(wèn)題。首先，粗選區(qū)的溝槽較淺，致使其對(duì)目的礦物的捕收能力較差，而且槽溝寬度不足，對(duì)-74μm 粒級(jí)礦物的回收率較低。為了解決上述問(wèn)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(guò)長(zhǎng)時(shí)間的生產(chǎn)實(shí)踐，其處理粒級(jí)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(gè)百分點(diǎn)，同時(shí)錫回收率提高了6～20個(gè)百分點(diǎn)，效果顯著。云錫式搖床結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

1.5 臺(tái)浮搖床

臺(tái)浮搖床是一種把重選過(guò)程和浮選過(guò)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(dòng)端的夾角處同時(shí)增加了一個(gè)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(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的惡臭氣味，不僅影響環(huán)境，還對(duì)操作人員的健康產(chǎn)生不良影響。經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)研究表明，丁基黑藥可用來(lái)代替黃藥，且無(wú)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(wèn)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(jí)物料，分步磨選回收，試驗(yàn)回收率有明顯提升［11］。臺(tái)浮搖床的床面構(gòu)造見(jiàn)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(yùn)動(dòng)的不對(duì)稱程度將影響礦粒床層的松散分層與縱向的運(yùn)搬，床面的不對(duì)稱程度越大，對(duì)礦粒的縱向移動(dòng)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(shí)，產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)選別不利，此時(shí)應(yīng)選用不對(duì)稱程度較大的搖床，在選別粗粒礦石時(shí)，宜采用不對(duì)稱程度較低的搖床。同時(shí)，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(duì)床面運(yùn)動(dòng)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(yùn)送。其次，床面應(yīng)有適合的正負(fù)加速度和足夠的運(yùn)動(dòng)速度來(lái)使床層達(dá)到適當(dāng)?shù)乃缮⒍?。搖床分選不同粒級(jí)的礦物時(shí)，其沖程沖次的選擇也有所不同，選別粗粒物料時(shí)采用大沖程、小沖次，對(duì)物料運(yùn)輸有利；選別細(xì)粒物料時(shí)宜采用小沖程、大沖次，這樣可以加強(qiáng)振動(dòng)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(yùn)動(dòng)速度以及床層的松散程度，礦物搬運(yùn)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(jí)礦物時(shí)，應(yīng)調(diào)大坡度、增大水量，選別細(xì)粒物料時(shí)，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(shí)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(shí)，精礦的品位較高，回收率較低；當(dāng)給礦濃度大時(shí)，精礦品位較高，回收率較低。適合的粒級(jí)也同樣重要，礦體顆粒過(guò)粗時(shí)，會(huì)導(dǎo)致床層過(guò)厚，搬運(yùn)速度和回收率同時(shí)下降，從而提高尾礦品位。

2.5 給礦粒度

給礦粒度組成對(duì)搖床分選有較大影響。試驗(yàn)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(duì)礦石進(jìn)行預(yù)先分級(jí)，對(duì)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(yàn)

眾所周知，釩的重要礦物載體是石煤，我國(guó)對(duì)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(huì)消耗大量的酸，同時(shí)釩的浸出率也很低，而且對(duì)環(huán)境也會(huì)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(wèn)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(diǎn)為搖床分選提供了可能。試驗(yàn)表明，當(dāng)脫碳石煤的磨礦細(xì)度為-0.074 mm63%時(shí)，按照試驗(yàn)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(shí)金屬損失率為3.33%［15］。通過(guò)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(jí)重選復(fù)雜高硫煤試驗(yàn)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(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此對(duì)高硫炭進(jìn)行脫硫，迫在眉睫［16］。試驗(yàn)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(jí)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(guò)分級(jí)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(jiǎn)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(yàn)采用先搖床富集，再火法熔煉，最后尾礦氰化工藝，對(duì)-0.45 mm粒級(jí)金屬礦通過(guò)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(duì)-0.2 mm 粒級(jí)的金精礦通過(guò)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(duì)以上2 種粒級(jí)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(shí)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(yàn)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(méi)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(duì)尾礦進(jìn)行分選［21］。試驗(yàn)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(duì)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(huì)受到礦泥的嚴(yán)重影響。為了得到較好的試驗(yàn)指標(biāo)，采用搖床+浮選工藝流程回收該尾礦中的錫［22］。試驗(yàn)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(duì)硫化礦進(jìn)行混浮脫硫，再采用離心機(jī)對(duì)混浮尾礦拋尾，再通過(guò)離心機(jī)精礦分級(jí)搖床回收錫，最后對(duì)搖床中礦和-0.037 mm 尾礦浮選回收錫。通過(guò)試驗(yàn)，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(yàn)研究

南非某鉻鐵礦存在尾礦品位較高、鉻回收率低的問(wèn)題［23］。通過(guò)MLA 對(duì)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(zhǎng)石、石英和黑云母。因?yàn)殂t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?yàn)榉旨?jí)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(jí)—搖床—重選工藝流程，試驗(yàn)得到的三氧化二鉻品位為46.36%，回收率為81.2%。對(duì)比直接單一重選，品位提高了近14個(gè)百分點(diǎn)，回收率提高了10個(gè)百分點(diǎn)。

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(jià)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(lái)十分困難，進(jìn)而導(dǎo)致精礦品位一直較低。通過(guò)流程對(duì)比，采用原礦分級(jí)+0.25 mm 作為鈦精礦1，0.25～0.15 mm 粒級(jí)和-0.15 mm 粒級(jí)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(yàn)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(yǔ)

搖床作為重選設(shè)備，其最大的優(yōu)點(diǎn)是分選精度高、富集比高。但目前搖床存在的最大問(wèn)題是其處理量不大。對(duì)于該問(wèn)題，首先可增大給礦槽的寬度或長(zhǎng)度以增加處理量，其次可在給礦槽上方添加一個(gè)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(shí)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(gè)傳統(tǒng)的選礦方法，仍然有很大的進(jìn)步空間。