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在選礦工藝過程中,分級作業的目的在于有效地將粗細顆粒分開,既避免細粒礦物的過粉碎,減少不必要的能耗,又使粗粒礦物成為返砂返回磨機再次得到有效的粉碎。分級作業的好壞會直接影響磨礦設備的生產能力、成品效果以及后續選別作業中精礦品位與回收率等技術經濟指標。
螺旋分級機和水力旋流器是主要的兩種分級設備。螺旋分級機作為一代分級設備,廣泛應用于選礦廠數十年,水力旋流器作為二代分級設備,因占地面積小、分級效率高等特點快速占據了選廠分級設備的一席之地。
螺旋分級機和水力旋流器都屬于選礦分級機。選礦分級機一般情況下分為四類:上升水流水力分級機、圓錐分級機、離心式分級機(水力旋流器)、機械分級機(耙式分級機、螺旋分級機、浮槽式分級機)。這里之所以把螺旋分級機和水力旋流器拿出來說,是因為我國選礦廠目前比較主要使用的分機設備就以這兩種產品為主,因此這里把螺旋分級機和水力旋流器詳細對比一下。
1、兩分級機的物料性質
常見的螺旋分級機包括高堰式和沉沒式兩種。高堰式通常應用于粗粒分級,其分級溢流粒度直徑一般大于0.15mm。而沉沒式則適用于細粒分級,分級溢流粒度一般小于0.15mm。與這兩種分級機相比,水力旋流器在處理較細粒度物料(分離粒度范圍一般為0.3-0.01mm)時,分級效果更好。
2、兩分級機的占地面積
顯而易見,水力旋流器的占地面積明顯小于螺旋分級機。通常,水力旋流器占地面積僅為螺旋分級機的l/30~l/50。設備占地面積要求一定程度上也限制了螺旋分級機的應用。
3、兩分級機的分級效率
無論是在分級效率還是在產品精度上,螺旋分級機都要好于水力旋流器,很大一部分原因在于若壓力不達標,水力旋流器會改變最后物料排出的位置。它需要通過螺旋低速轉動,對礦漿起攪拌作用而使細顆粒懸浮到上面,流到溢流堰處溢出,粗顆粒則沉到槽底,由螺旋輸送到排料口作為返砂排出。而水力旋流器則需在入料口對面的側邊排出,也就是說,一旦壓力不達標,物料分層就會出現紊亂現象,導致物料無法從排料口正常排出。但這也并非絕對的,尤其是分級粒度很細時(如0.037mm), 水力旋流器分級效率明顯高于其他要分級設備。
4、兩分級機的操作情況
螺旋分級機之所以應用廣,主要原因在于其結構簡單、運行穩定、便于操作。也正是它的簡單的操作流程和穩定的工作狀態,不但大大減少了維修、更換設備的資金,還保證了完工時間,使的分級作業更有保障。此外,它便于操作的特性更是使得操作人員只需短期培訓,便可對機器進行正常操作,換句話說,它對操作人員的技術要求相對較低。而水力旋流器的操作就復雜一些,給礦壓力、濃度和粒度都會極大影響分級指標,因此對于操作的精度要求要高。
5、兩分級機的投資成本
就設備投資而言,水力旋流器的設備價格低于螺旋分級機。然而,除本身設備外,水力旋器在分級過程中需要一系列必需的輔助設備,如分配器、閥門、泵等,增加了一部分設備投資。在維護方面,水力旋流器磨損件主要是襯里和溢流管。當然,磨損頻率和程度是由物料粒度、形狀、固體含量等因素共同造成的。因此,只有在實際選廠實踐中才能準確得出其使用壽命及維修成本。而螺旋分級機的維護方面主要是更換螺旋襯瓦,以及其他日常維護。但由于襯瓦材料較昂貴,所以其購買和維護費用較高??傮w而言,螺旋分級機的投資價格是高于水力旋流器的。
螺旋分級機是機械分級機的一種,由U形水槽、螺旋裝置、傳動裝置、升降機構、支承軸承等部分組成。
螺旋分級機的工作原理是:磨完以后的礦漿從螺旋分級機的給礦口排入U形槽內,經過螺旋裝置不斷的轉動和攪拌礦漿,將輕而細的顆粒懸浮到礦漿表面,從溢流堰溢出,將粗而重的顆粒沉降到槽底,由螺旋裝置輸送到排礦口,重新進入磨礦機磨選。
螺旋分級機一般有兩種分類方法,一種是按照螺旋軸的數目,分為單螺旋分級機和雙螺旋分級機;另一種是按照溢流堰高度,可分為低堰式、高堰式和沉沒式。
水力旋流器是一種利用離心力作用的分機設備,主要由給礦管、錐形容器、圓柱體外殼、排砂嘴和溢流管等部分組成。
水力旋流器的工作原理是:礦漿以0.5-2.5公斤/cm2的進口壓力,經給礦管沿切線方向進入旋流器的圓柱體內,即在器內做旋轉運動并產生極大的離心力,礦漿顆粒在離心力的作用下,較粗的被拋向器壁,隨螺旋線下降流下降,并由排砂嘴排出;較細的則與水一起在椎體中心形成上升螺旋流,經溢流管排出。
水力旋流器的優點是:構造簡單,無運動部件;體積小,占地面積??;單位面積處理能力大,操作維護方便,成本低;分級效率和分選精度較高;礦漿停留數量和時間少;與大型球磨機配套使用優勢更明顯。當然,水力旋流器也有其不足之處,例如礦漿需用泵揚程輸送,需平穩的工作壓力,對礦漿粒度和濃度要求較高、磨損較為嚴重等。
螺旋分級機與水力旋流器相比,突出優點是:工作可靠;操作方便;分級區域平穩,可獲較細溢流粒度;水槽坡度大,便于和磨礦機組成自流返砂等,除了這些,我國還有一些礦機廠家對其做出了一些改進,例如我國煙臺鑫海礦機在螺旋分級機的返砂端增加了返砂自動提升裝置,以此取消球磨機大勺頭的配置,讓球磨機運行更加平穩。螺旋分級機的缺點是比較笨重;分級效率低;主軸易斷且檢修極不方便;溢流底部軸承密封不良;不易獲得較細的分級溢流細度,特別是當要求溢流粒度﹣0.074mm占90%以上的時候,很難達到這一要求。
分級機設備在選礦生產線中與磨礦設備配合,共同為選別作業提供合適粒度的礦石。任何選礦設備的選擇都不會是單方面決定的,一定是綜合考慮后的結果。這樣既有助于提高生產效率,又為選廠獲得了合理的投資回報率。