機(jī)械分級(jí)的原理

在眾多的水力分級(jí)設(shè)備中，具有提升運(yùn)輸沉砂 的分級(jí)機(jī)，稱為機(jī)械分級(jí)機(jī)。這并不是意味著分級(jí)過(guò)程是靠機(jī)械來(lái)完成，其分級(jí)過(guò)程同所有分級(jí)設(shè)備管一樣，仍是借顆粒在水介質(zhì)中的沉降速度差異而 的。

機(jī)械分級(jí)機(jī)主要作為磨礦的輔助設(shè)備，對(duì)物料進(jìn)行預(yù)先分級(jí)和 分級(jí)，除此之外，有時(shí)也可用于含粘土礦石的洗礦以及對(duì)礦漿脫泥和脫水。

根據(jù)運(yùn)輸沉砂的 不同，機(jī)械分級(jí)可分為螺旋分級(jí)機(jī)、耙式分級(jí)機(jī)和浮槽分級(jí)機(jī)等。螺旋分級(jí)機(jī)是利用轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋連續(xù)排出沉砂。它與后兩者相比，構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作方便，分級(jí)槽的傾斜角度大，便于同磨礦機(jī)作自流連接，故應(yīng)用較為普遍。該機(jī)是當(dāng)今國(guó)內(nèi)外使用最廣泛的機(jī)械分級(jí)機(jī)，最早是由美國(guó)丹佛公司1904年制造的。

在上述三種機(jī)械分級(jí)機(jī)中，耙式分級(jí)機(jī)是最早的機(jī)械分級(jí)機(jī)。由于該分級(jí)機(jī)分級(jí)表面積小，耙子運(yùn)動(dòng)對(duì)分級(jí)表面影響大，若分級(jí)粒度較細(xì)（小于0.15mm）時(shí)，效率太低，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，而且又是間斷性工作，難與大型磨礦機(jī)配套，現(xiàn)在已經(jīng)基本淘汰，我國(guó)雖還有使用，但已經(jīng)停止制造生產(chǎn)。浮槽分級(jí)機(jī)出現(xiàn)提前晚，其結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)是一個(gè)小型耙式濃縮機(jī)與一個(gè)小型耙式輸送機(jī)組合而成。雖然分級(jí)表面積增大，分級(jí)粒度可達(dá)0.043（325目）mm，但按沉砂計(jì)其生產(chǎn)能力太低，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，在返砂量少時(shí)才便于使用，現(xiàn)在除建材工業(yè)尚有應(yīng)用外，選礦廠已經(jīng)極少使用，已經(jīng)停止制造。

螺旋分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)及類型

螺旋分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖5-5所示。

分級(jí)槽2呈傾斜安置，傾角一般為12度～18.5度，槽的底部為半圓形。礦漿從槽的中間部位進(jìn)料口7給入，在分級(jí)槽鋼下端的分級(jí)帶完成分級(jí)。細(xì)泣級(jí)經(jīng)槽子下端溢流堰8隨水滸從溢流排出口9排走。粗粒級(jí)產(chǎn)物在分級(jí)帶沉降，然后由螺旋1將其運(yùn)至槽子上端的沉砂排出口10排出機(jī)外。螺旋安裝在中空主軸3上，主軸兩端由軸承4支承，軸的上端設(shè)有傳動(dòng)裝置5，軸的下端置于提升 之內(nèi)，必要時(shí)可調(diào)節(jié)螺旋在槽內(nèi)的高度。

連續(xù)不斷給礦漿，則溢流與沉砂也就連續(xù)分別排出。若分級(jí)機(jī)與磨礦 成閉路，則分級(jí)機(jī)的沉砂經(jīng)溜槽進(jìn)入磨礦機(jī)再磨，送回磨礦機(jī)的沉砂曰“返砂”。

根據(jù)螺旋數(shù)目的不同，可分為單螺旋分級(jí)機(jī)和雙螺旋分級(jí)機(jī)。根據(jù)分級(jí)機(jī)溢流堰的高低，又可分為高堰式、低堰式、沉沒(méi)式三種。

高堰式分級(jí)機(jī)的溢流堰高于螺旋軸下端軸承的中心，而低于溢流端螺旋葉片的上緣，見(jiàn)圖5-6a所示。由于分級(jí)液面的長(zhǎng)度不大，液面可直接感受到螺旋葉片的攪動(dòng)作用，故適用于粗粒級(jí)分級(jí)使用，分級(jí)粒度多在0.15mm以上。

低堰式分級(jí)機(jī)的溢流堰低于下端螺旋軸的中心(見(jiàn)圖5-6b)，分級(jí)興衰成敗長(zhǎng)度短，分級(jí)面積小，螺旋挑動(dòng)對(duì)于分級(jí)興衰成敗的影響很大。主要用于含泥礦石的洗礦，一般不作為分級(jí)機(jī)使用。

沉沒(méi)式分級(jí)機(jī)的下端螺旋葉片完全浸入在液面以下，如圖5-6c所示。分級(jí)面積大而又平衡，適用于細(xì)粒級(jí)的分級(jí)，分級(jí)粒度均在0.15mm以下。

螺旋分級(jí)機(jī)的規(guī)格以螺旋的個(gè)數(shù)和螺旋直徑表示。國(guó)產(chǎn)螺旋分級(jí)螺旋直徑最小的為300mm， 的為3000mm。

螺旋分級(jí)機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算

螺旋分級(jí)機(jī)的生產(chǎn)能力因與許多因素有關(guān)，故在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，分兩種情況，均根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。

按返砂量（指固體重量）計(jì)算分級(jí)機(jī)的生產(chǎn)率q1時(shí)，為q1=5.625mk1d³n t/h (5-4) 式中m——螺旋個(gè)數(shù)；

k1——礦石密度修正系數(shù)（見(jiàn)表5-1）

d——螺旋直徑，m；

n——螺旋轉(zhuǎn)數(shù)，r/min；

為了避免因分級(jí)機(jī)生產(chǎn)率偏低而限制磨礦機(jī)生產(chǎn)能力的發(fā)揮，應(yīng)選擇偏大一些型號(hào)的分級(jí)設(shè)備，有時(shí)還常常需要參考類似廠型的選礦廠所用分級(jí)機(jī)生產(chǎn)情況，給予最終確定。

影響螺旋分級(jí)機(jī)工藝 的因素

分級(jí)機(jī)工藝 的優(yōu)劣，主要有兩個(gè)方面，一是分級(jí)機(jī)的工作質(zhì)量，如沉砂中小于分級(jí)粒度的細(xì)粒級(jí)含量及溢流中大于分級(jí)粒度的粗粒級(jí)含量，再有就是深耕水分的高低；二是分級(jí)機(jī)的生產(chǎn)能力，包括按溢流中固體含量計(jì)算的生產(chǎn)量，該項(xiàng)很重要，因溢流量分級(jí)機(jī)的產(chǎn)品，再就是按深耕中固體含量計(jì)算的生產(chǎn)量。深砂雖然不是成品，但有時(shí)是限制分級(jí)機(jī)處理能力的主要矛盾。

影響分級(jí)機(jī)上述工藝 的因素很多，但歸納起來(lái)有三個(gè)方面，即礦石性質(zhì)、分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)及分級(jí)機(jī)的操作條件。

1、礦石性質(zhì)對(duì)分級(jí)機(jī)工藝 的影響

礦石性質(zhì)是指礦石的密度，粒度組成及含泥量。

礦石密度成正比地影響按重量計(jì)的分級(jí)機(jī)的生產(chǎn)能力。按重量計(jì)，顯然，礦石密度越大，生產(chǎn)能力也就越高。

礦石的粒度組成和僦量的影響，是反映在礦漿的沾度上。粘度增大，礦粒沉降速度減小，處理能力和分級(jí)的精確性均降低。所以在給礦中僦量多時(shí)，應(yīng)預(yù)先脫泥。有時(shí)在生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)礦泥含量增設(shè)時(shí)，常采用降低分級(jí)濃度的 ，這又導(dǎo)致生產(chǎn)能力的下降。應(yīng)該看到，給礦中含有適量的礦泥，對(duì)分級(jí)并非完全不利，因可借助礦泥增加礦漿的粘性，從而抵制螺旋挑動(dòng)時(shí)引起礦漿紊動(dòng)度的發(fā)展，使礦粒有一個(gè)比較 沉降環(huán)境，避免分級(jí)粒度發(fā)生過(guò)分敏感的變化。如含泥量多和細(xì)粒級(jí)礦石的分級(jí)，應(yīng)在低濃度下進(jìn)行，有助于提高分級(jí)效率。

2、分級(jí)機(jī)結(jié)構(gòu)因素對(duì)分級(jí)機(jī)工藝 的影響

分級(jí)機(jī)中礦粒群沉降的液面面積，稱為分級(jí)面積。分級(jí)面積的大小影響分級(jí)機(jī)處理能力和決定的分級(jí)粒度因素。由于分級(jí)過(guò)程是發(fā)生在靠近表面層的水平礦漿流中，如圖5-7所示。礦粒在這層水平流中，一方面以自身的沉降速度v向下沉降，同時(shí)又被水平介質(zhì)流帶動(dòng)，以迫近礦漿水平流速u的速度向溢流端進(jìn)行。因此，它的運(yùn)動(dòng)方向是兩個(gè)速度的矢量和。粒度不同的兩個(gè)礦粒（假定密度和形狀相同）處于同一分級(jí)槽中，其水平流速一致，而兩礦粒沉降速度有別，于是合速度與水平面的夾角b也有差異。粗顆粒的b角度大，運(yùn)行到分級(jí)槽終端被溢流堰擋住，故留在槽內(nèi)成沉砂；細(xì)顆粒的b角度小，運(yùn)行到分級(jí)槽終端時(shí)，依然位于溢流堰上面，隨水平流從溢流口排出到機(jī)外。

從分級(jí)面積對(duì)分級(jí)過(guò)程的影響中可以看出，分級(jí)面積大，分級(jí)機(jī)處理能力也大，但分級(jí)粒度減小。按圖5-7所示，分級(jí)液面長(zhǎng)為l，分級(jí)槽寬若為b、分級(jí)槽下端高度若為h，傾角為a，則分級(jí)機(jī)積a為a=b*l-bh/sin a （5-9）

可見(jiàn)增大分級(jí)槽的寬度，提高溢流堰的調(diào)試或減小槽體的傾角，都可使分級(jí)面積增大。分級(jí)槽的payab取決于運(yùn)送沉砂的螺旋直徑d（即分級(jí)機(jī)的規(guī)格），應(yīng)比螺旋直徑大100～200mm。如果其它尺寸不變，僅僅寬度增加，則分級(jí)機(jī)面積a增大后，按沉砂計(jì)的生產(chǎn)能力提高。槽體傾角a，決定返砂的必要提升高度，當(dāng)然以返砂不過(guò)分沿槽底下滑為限。其它尺寸固定若只加大傾角時(shí)，沉砂中的水分必然降低，僦量也隨之減少。顯然，如僅使溢流堰加高，分級(jí)面積增大，這導(dǎo)致分級(jí)液面更趨平衡，從而分級(jí)粒度減小。同理，槽體長(zhǎng)度l的變化，對(duì)生產(chǎn)能力及分級(jí)粒度并沒(méi)有影響，它主要影響沉砂中的水分及泥質(zhì)的含量。槽體長(zhǎng)度l越長(zhǎng)，排除沉砂的的過(guò)程中脫水時(shí)間也越長(zhǎng)。為了保證沉砂水分在20%～25%范圍內(nèi)。槽底露出礦漿面長(zhǎng)度應(yīng)為1.5～1.8m。具體多長(zhǎng)為宜，主要決定與磨礦機(jī)的配置。在實(shí)際上生產(chǎn)中能夠改變的結(jié)構(gòu)參數(shù)公是溢流堰的調(diào)試，但是這項(xiàng)因素在生產(chǎn)初期一經(jīng)確定，平時(shí)極少變動(dòng)。溢流堰高h(yuǎn)習(xí)慣上是指從螺旋軸中心線到溢流堰頂端的斜高，對(duì)于高堰式分級(jí)機(jī)為400～800mm，對(duì)于沉沒(méi)式分級(jí)機(jī)為930mm～2000mm。

螺旋的轉(zhuǎn)速影響液面的攪動(dòng)程度和輸送返砂的能力。轉(zhuǎn)數(shù)與螺旋直徑有關(guān)，直徑小轉(zhuǎn)數(shù)高，直徑大轉(zhuǎn)數(shù)小。國(guó)產(chǎn)螺旋分級(jí)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)在2～30r/min。

3、操作條件對(duì)分級(jí)機(jī)工藝 的影響

分級(jí)機(jī)操作時(shí)的主要調(diào)節(jié)因素是給礦濃度。給礦濃度不公影響分級(jí)粒度，而且還影響在該分級(jí)機(jī)粒度下的處理能力。

當(dāng)分級(jí)粒度不變時(shí)，按固體體積計(jì)算的沉淀量，隨容積濃度的變化有一個(gè) 沉淀量值，與 沉淀量相對(duì)應(yīng)的容積濃度稱為臨界容積濃度。給礦的容積濃度若等于臨界容積濃度時(shí)，分級(jí)機(jī)的生產(chǎn)能力達(dá)到 。

臨界濃度與礦石的密度，含泥量及規(guī)定的分級(jí)。礦石的密度大，按重量計(jì)的臨界濃度也高。但含泥量增多，臨界濃度將下降。分級(jí)粒度對(duì)臨界濃度的影響與含泥量相同，即隨分級(jí)粒度的降低，臨界濃度也減小。不同性質(zhì)的礦石，在不同分級(jí)粒度下的臨界濃度值列于表5-3中，可供參考。

實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，保持給礦濃度穩(wěn)定，溢流濃度也穩(wěn)定，分級(jí)產(chǎn)物的粒度也就不變。所以，控制分級(jí)機(jī)的給礦濃度，是控制溢流粒度（分級(jí)機(jī)的最終產(chǎn)品）的有效手段。當(dāng)分級(jí)機(jī)與磨礦 成閉路工作時(shí)，磨礦產(chǎn)物進(jìn)入分級(jí)機(jī)之前，由定壓水池補(bǔ)加定量的清水，以保證給礦濃度穩(wěn)定在最適宜的數(shù)值。

但是在實(shí)際生產(chǎn)中，由于受到下步分選作業(yè)對(duì)礦漿濃度的要求的限制，分級(jí)機(jī)的入料濃度常比臨界濃度高，此時(shí)若再增加給水量，仍可使溢流粒度變細(xì)，不過(guò)在閉路磨礦分級(jí)作業(yè)中，這只是暫時(shí)的現(xiàn)象，隨著分級(jí)粒度變細(xì)，返砂量增大，循環(huán)負(fù)荷增加，大義凜然濃度又復(fù)以提高，最終導(dǎo)致分級(jí)粒度又變粗?？梢?jiàn)，歸根結(jié)底，分級(jí)粒度的粗細(xì)取決于磨礦機(jī)的細(xì)粒級(jí)生成量，分級(jí)機(jī)的料液產(chǎn)物就是磨礦作業(yè)的最終產(chǎn)物。，磨礦機(jī)應(yīng)磨出足夠的合格產(chǎn)品，分級(jí)機(jī)要及時(shí)分離出合格的粒級(jí)，減少過(guò)磨碎，借以提高磨礦效率，則溢流粒度才能有限度地降低。所以對(duì)螺旋分級(jí)機(jī)工作條件的選擇，既要服從分選作業(yè)的要求，又要為磨礦機(jī)分離合格產(chǎn)品的原則。

為了了解分級(jí)機(jī)的工作情況，生產(chǎn)中對(duì)分級(jí)機(jī)溢流濃度一般每隔二十到三十 測(cè)定一次，以確保對(duì)分級(jí)粒度的控制。為了提高分級(jí)效率，近年來(lái)有的選礦廠開(kāi)始使用篩分設(shè)備取代粗粒級(jí)的螺旋分級(jí)機(jī)。在細(xì)粒級(jí)分級(jí)作業(yè)中，水力旋流器將獲得普遍的推廣應(yīng)用。